DE4237638A1 - Verfahren zur Herstellung von Prototypen oder Kleinserien eines Bauteils aus thermoplastischen Kunststoffen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Prototypen oder Kleinserien eines Bauteils aus thermoplastischen KunststoffenInfo
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- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
- B29C33/44—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with means for, or specially constructed to facilitate, the removal of articles, e.g. of undercut articles
- B29C33/52—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with means for, or specially constructed to facilitate, the removal of articles, e.g. of undercut articles soluble or fusible
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- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
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- B29C45/40—Removing or ejecting moulded articles
- B29C45/44—Removing or ejecting moulded articles for undercut articles
- B29C45/4457—Removing or ejecting moulded articles for undercut articles using fusible, soluble or destructible cores
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Proto
typen oder Kleinserien eines Hinterschneidungen und/oder eine
komplizierte Geometrie aufweisenden Bauteils aus thermoplasti
schen Kunststoffen unter Verwendung eines Formwerkzeuges mit
einem Schmelzkern aus niedrigschmelzenden Metallegierungen und
einer den Schmelzkern umschließenden Hohlform.
Vor der Aufnahme der Serienproduktion von Kunststoff-Bauteilen,
beispielsweise für die Automobilindustrie, ist es häufig erfor
derlich, Prototypen oder Kleinserien dieser Bauteile unter pra
xisnahen Bedingungen zu beurteilen. Die Herstellung von Proto
typen oder kleinen Serien, die mit speziellen Werkzeugen, im
allgemeinen Spritzgußwerkzeugen mit vereinfachter Kühlung und
vereinfachtem Anguß durchgeführt wird, ist aufwendig und mit
erheblichen Kosten verbunden. Besonders nachteilig ist die lange
Zeitdauer für die Herstellung der aus bearbeitetem Stahl oder
Aluminium bestehenden Spritzgußwerkzeuge.
Weiterhin ist es aus der DE-OS 31 49 264 bekannt, bei Teilen aus
Gummi oder Kunststoff, die mit Innenkern gefertigt werden müssen,
das Entformen dadurch zu erleichtern, daß für den Innenkern eine
niedrigschmelzende Metallegierung verwendet wird und das Aus
schmelzen des Innenkerns durch Zufuhr von Induktionswärme durch
geführt wird. Nach diesem sogenannten Schmelzkernverfahren lassen
sich zwar hinterschnittene und/oder eine komplizierte Geometrie
aufweisende Teile im Spritzguß herstellen; es ist dazu aber eine
geteilte und somit teure Hohlform zwingend erforderlich.
Mit der Erfindung soll ein Verfahren der einleitend angegebenen
Gattung geschaffen werden, welches von den geschilderten Mängeln
frei ist und insbesondere die Herstellung von Bauteil-Prototypen
aus dem jeweils geforderten thermoplastischen Kunststoff mit
geringen Werkzeug- und Maschinenkosten in kurzer Zeit erlaubt.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden die Maßnahmen nach dem Kenn
zeichen des Anspruchs 1 vorgeschlagen.
Erfindungsgemäß wird um einen der Innenkontur des herzustellenden
Bauteil-Prototyps angepaßten Schmelzkern aus einer niedrigschmel
zenden Metallegierung wenigstens eine Schicht aus einem Material,
welches im Verhältnis zu der Metallegierung einen zweckmäßig etwa
20-80°C, vorzugsweise etwa 40-70°C niedrigeren Schmelzpunkt auf
weist, aufgebracht. Als niedrigschmelzende Metallegierungen
kommen im allgemeinen Wismut-Zinn-Legierungen, die je nach Anteil
der Legierungsbestandteile einen Schmelzpunkt von z. B. 138°C
haben, in Betracht. Geeignete Materialien für die Beschichtung
des Schmelzkerns sind insbesondere Wachse, z. B. Wachse auf Basis
von Polyethylen. Die Dicke dieser Schicht entspricht der Wand
dicke des Bauteil-Prototyps. Es können auch der Wanddicke des
Bauteil-Prototyps entsprechend zwei oder mehr Schichten auf den
Schmelzkern aufgebracht werden.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird in einem meist aus Stahl
bestehenden Formkasten um den beschichteten Schmelzkern eine
Hohlform aufgebaut. Die Hohlform besteht zweckmäßig ebenfalls aus
niedrigschmelzenden Metallegierungen und umschließt den beschich
teten Schmelzkern.
Zwischen dem mit einer Beschichtung versehenen Schmelzkern und
der Hohlform wird dann das dem Bauteil-Prototyp entsprechende
Formnest bzw. der Hohlraum ausgebildet. Hierzu wird die unmittel
bar am Schmelzkern anliegende Schicht in Heißwasser- oder Ther
moöl-Bädern, vorzugsweise in einem Wärmeofen ausgeschmolzen.
Die eigentliche Ausbildung des Bauteil-Prototyps erfolgt
anschließend durch Spritzgießen. Dazu können praktisch alle
thermoplastisch verformbaren Kunststoffe verwendet werden, z. B.
Olefinpolymerisate, wie Polyethylen oder Polypropylen, Styrol
polymerisate, wie Polystyrol oder Copolymere des Styrol, Poly
amide, Polyacetale, Polyester, Polycarbonate, Polymethylmethacry
late sowie Mischungen dieser Polymerisate. Die Kunststoffe können
weiters die üblichen Zusatzstoffe enthalten. Sie werden unter den
beim Spritzgießen üblichen Bedingungen hinsichtlich Einspritz
druck und Massetemperatur verarbeitet.
Das aus Schmelzkern und Hohlform bestehende Formwerkzeug wird
nachfolgend in ein Ausschmelzbad gebracht und der Bauteil-Proto
typ entformt, indem je nach Konfiguration des Bauteils der
Schmelzkern und gegebenenfalls die Hohlform durch Zufuhr von
Wärme entfernt werden.
Auf diese Weise lassen sich Kunststoff-Bauteile aus dem später
für die Serienproduktion vorgesehenen Kunststoff schnell und
kostengünstig herstellen. Zudem ist eine versuchstechnische
Prüfung der Bauteile unter praxisnahen Bedingungen möglich. Das
Formwerkzeug kann besonders einfach an Bauteile mit Hinterschnei
dungen und/oder einer komplizierten Geometrie angepaßt werden.
Zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind
Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 5. Insbesondere kann, wie in
Anspruch 3 angegeben, auf den vorbereiteten, d. h. beschichteten
Schmelzkern eine weitere Schicht (Schutzschicht) in einer Dicke
von etwa 1 bis 4 mm aufgetragen werden. Diese Schutzschicht ver
hindert, daß beim anschließenden Aufbau einer Hohlform die
Beschichtung beschädigt wird. Insgesamt hat sich eine Schutz
schicht aus Keramik, Kunstharz oder dergleichen als zweckmäßig
erwiesen. Es ist jedoch auch möglich, die Schutzschicht durch
Aufsprühen einer niedrigschmelzenden Metallegierung in mehreren
Lagen auf die Beschichtung aufzubringen. Wird hierbei die gleiche
Metallegierung wie für den Schmelzkern und die Hohlform verwen
det, kann das Bauteil später in einem Arbeitsgang entformt wer
den.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Hinweis auf die Zeichnung am
Beispiel eines Saugrohres näher erläutert.
Zur Herstellung des Saugrohres werden auf einen entsprechenden
Schmelzkern aus einer Wismut-Zinn-Legierung mit einem Schmelz
punkt von 138°C eine erste Schicht (2) aus Wachs durch Tauchen
des Schmelzkerns in einem Wachsbad und eine zweite Schicht (3)
aus Keramik durch Handkonfektion aufgebracht. Die Dicke der er
sten Schicht beträgt etwa 2,5 mm und die der zweiten Schicht
etwa 4 mm. Der beschichtete Schmelzkern wird in einen aus Stahl
bestehenden Formkasten (4, 5, 6, 7) eingesetzt und in dem Formka
stenteil (7) befestigt. An dieses Formkastenteil schließt eine
Platte (8) mit Kegelanguß (9) und ein Verteiler (10) an. Mit (11)
ist eine Vakuumdüse im Kastenteil (4) bezeichnet.
Um den beschichteten Schmelzkern (1, 2, 3) wird eine Hohlform (12)
mit Temperierkanälen (13) dadurch aufgebaut, daß der Formkasten
(4, 5, 6, 7) vollständig mit schmelzflüssiger Wismut-Zinn-Legierung
ausgefüllt wird. In einem Wärmeofen (in der Zeichnung nicht dar
gestellt) erfolgt anschließend das Ausschmelzen der ersten
Schicht (2) bei einer Temperatur von ca. 100°C. Es entsteht
zwischen dem Schmelzkern und der zweiten Schicht (3) ein dem
Saugrohr entsprechender Hohlraum. In den Hohlraum wird Poly
amid 66 mit 35 Gew.-% Glasfasern in homogener Verteilung ein
gespritzt. Der Einspritzdruck beträgt etwa 700 bar, die Massetem
peratur 295°C. Nach der Abkühlung des Saugrohres werden im Aus
schmelzbad bei einer Temperatur von ca. 160°C der Schmelzkern und
die Hohlform entfernt. Es wird ein Saugrohr erhalten, welches mit
der zweiten Schicht verbunden ist. Diese wird mechanisch ent
fernt.
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung von Prototypen oder Kleinserien
eines Hinterschneidungen und/oder eine komplizierte Geometrie
aufweisenden Bauteils aus thermoplastischen Kunststoffen
unter Verwendung eines Formwerkzeuges mit einem Schmelzkern
aus niedrigschmelzenden Metallegierungen und einer den
Schmelzkern umschließenden Hohlform, dadurch gekennzeichnet,
daß auf den Schmelzkern wenigstens eine dem Bauteil entspre
chende Schicht aus einem Material mit im Verhältnis zu der
Metallegierung etwa 20-80°C niedrigerem Schmelzpunkt aufge
bracht, um den beschichteten Schmelzkern die Hohlform aufge
baut, die Schicht des Schmelzkerns ausgeschmolzen und in dem
entstandenen Hohlraum durch Spritzgießen das Bauteil ausge
bildet wird und nachfolgend der Schmelzkern und gegebenen
falls auch die Hohlform durch Zufuhr von Wärme entfernt wer
den.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf
den Schmelzkern eine Schicht aus Wachs aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf
den Schmelzkern zwei Schichten aufgebracht werden, von denen
die erste Schicht aus Wachs und die zweite das herzustellende
Bauteil umhüllende Schicht (Schutzschicht) aus Keramik, Gips,
Kunstharz u. dgl. besteht.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schicht(en) durch Tauchen, Sprühen oder Handkonfek
tion auf den Schmelzkern aufgebracht werden.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die unmittelbar auf dem Schmelzkern auf
gebrachte Schicht durch Zufuhr von Wärme ausgeschmolzen wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924237638 DE4237638A1 (de) | 1992-11-07 | 1992-11-07 | Verfahren zur Herstellung von Prototypen oder Kleinserien eines Bauteils aus thermoplastischen Kunststoffen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924237638 DE4237638A1 (de) | 1992-11-07 | 1992-11-07 | Verfahren zur Herstellung von Prototypen oder Kleinserien eines Bauteils aus thermoplastischen Kunststoffen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4237638A1 true DE4237638A1 (de) | 1994-05-11 |
Family
ID=6472340
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19924237638 Withdrawn DE4237638A1 (de) | 1992-11-07 | 1992-11-07 | Verfahren zur Herstellung von Prototypen oder Kleinserien eines Bauteils aus thermoplastischen Kunststoffen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4237638A1 (de) |
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-
1992
- 1992-11-07 DE DE19924237638 patent/DE4237638A1/de not_active Withdrawn
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