DE4324724A1 - Angußsystem - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Angußsystem, insbesondere für LCM-
Verfahren, mit einer aus Schalen bestehenden, ein Formnest um
gebenden Form, mindestens einem sich durch die Schale er
streckenden, bis zum Formnest reichenden Angußkanal, einer
Entlüftung der Form, einem Zuführorgan für das zu injizierende
Harzgemisch sowie einem Verschluß für die durch den Kanal in
der Form gebildete Öffnung.
Derartige Angußsysteme für LCM-Verfahren sind bekannt. LCM
steht für Liquid Composite Moulding. Dies ist der Oberbegriff
für sämtliche Verarbeitungsverfahren in geschlossenen Werkzeu
gen, bei denen flüssige Harze und trockene Verstärkungszu
schnitte eingesetzt werden. Zu den LCM-Verfahren gehört u. a.
das RTM-Verfahren (Resin Transfer Moulding). Das erfindungsge
mäße Angußsystem eignet sich insbesondere für das RTM-Verfah
ren, bei dessen herkömmlicher Durchführung in einem sogenann
ten Transfertopf befindliches Harzgemisch unter Druck in das
Formnest injiziert wird. Bei heutzutage üblichen, zur Verar
beitung von dünnflüssigen Kunstharzen eingesetzten RTM-Verfah
ren dosiert ein Injektionsaggregat die beiden Harzkomponenten
in einem vorgegebenen Verhältnis. Anschließend durchfließen
die Komponenten einen Mischer, so daß ein gleichmäßiges, reak
tionsfähiges Harzgemisch entsteht, das in das Formnest der
Form injiziert werden kann. Mit Form ist dabei das zumeist aus
zwei Schalen, nämlich der Unter- und Oberschale aufgebaute
Werkzeug gemeint, das das Formnest, den Hohlraum, in dem das
Bauteil entsteht, umgibt. Gleichbedeutende Begriffe für Form
nest sind beispielsweise Formhöhlung oder Kavität.
Auf die grundlegenden Vorteile von LCM-Verfahren, insbesondere
des RTM-Verfahrens, für das sich das erfindungsgemäße Angußsy
stem insbesondere eignet, wird an dieser Stelle nicht näher
eingegangen, da diese Vorteile dem Kunststofftechniker hin
länglich bekannt sind.
Aus dem Stand der Technik sind folgende Angußsysteme zur Ver
wendung in RTM-Verfahren bekannt:
Über eine Öffnung in der Oberfläche der Form wird das Ende des
Mischrohres hineingedrückt. Nach Abschluß der Injektion des
Harzgemisches wird das Mischrohr aus der Öffnung herausgezo
gen. Der im Formnest herrschende Druck wird dabei abgebaut,
wobei das unter Druck stehende Harz aus dem Angußkanal austre
ten kann. Im Stand der Technik wurde versucht, dies durch ei
nen von Hand eingesetzten Stopfen zu verhindern.
Ein anderes, aus dem Stand der Technik bekanntes Angußsystem
besteht darin, daß ein von dem Mischer ausgehender Schlauch an
einen an der Formoberfläche befindlichen Schraubnippel ange
setzt wird. Nach Abschluß der Injektionsphase kann dann die
Form durch das Abknicken des Schlauches verschlossen werden.
Ferner gibt es Verschlußsysteme, bei denen dem Austritt des
unter Druck stehenden Harzes durch einen pneumatisch bewegten
Stopfen entgegengewirkt werden soll. Auch diese pneumatisch
bewegten Stopfen werden an der Formoberfläche montiert.
Sämtliche der vorbeschriebenen Angußsysteme besitzen den Nach
teil, daß in dem Angußkanal aushärtendes gemischtes Harz, das
anschließend ausgebohrt werden muß. Weiterhin kommt es bei den
Lösungen, die auf einen Angußstopfen zurückgreifen, zu Verkle
bungen mit dem im Angußkanal befindlichen Harz, so daß der An
gußstopfen zumeist erst nach dem Entformen des Bauteils mit
einer speziellen Vorrichtung entfernt werden kann. Infolgedes
sen muß auch der Angußstopfen nach der Injektion von Harzre
sten gereinigt werden.
Aufgrund der vorbeschriebenen Nachteile eignen sich die be
kannten Angußsysteme auch nicht für eine vollständige Automa
tisierung von LCM- bzw. RTM-Verfahren.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Angußsystem
zu schaffen, das die vorerwähnten Nachteile vermeidet, dabei
gleichzeitig einfach im Aufbau ist, bei dem möglichst wenig
Abfall entsteht und das eine restlose Entformbarkeit des aus
gehärteten Materials erlaubt.
Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, ein Angußsystem für
LCM-Verfahren zu schaffen, das keine bewegten Teile im Harz
strom bzw. im Angußkanal aufweist.
Im einzelnen wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Anguß
system der eingangs erwähnten Art eine formnestnahe Anordnung
der Mündung des Zuführorgans für das zu injizierende Harzge
misch sowie eine Abdichtung des Zuführorgan mindestens im Be
reich der Mündung gegen den Angußkanal aufweist. Die formnest
nahe (= bauteilnahe) Anordnung der Mündung des Zuführorgans in
Verbindung mit dessen Abdichtung bewirkt, daß sich kein Harz
im Angußkanal festsetzen kann. Infolgedessen entfällt das bei
den herkömmlichen Angußsystemen nach der Injektion erforderli
che Ausbohren des Angußkanals. Der Verschluß für die durch den
Angußkanal in der Form gebildete Öffnung verhindert, nach Ab
schluß der Injektionsphase den Austritt des im Formnest unter
Druck stehenden Harzes.
In Versuchen mit dem erfindungsgemäßen Angußsystem hat sich
dessen Funktionssicherheit erwiesen. In einer mehr als 100
Füllversuche des Formnestes umfassenden Versuchsreihe kam es
zu keinerlei Störungen und Ausfällen. Mit dem erfindungsgemä
ßen Angußsystem wird infolgedessen auch eine äußerst geringe
Ausschußquote erzielt, selbst dann,. wenn die Leistungsfähig
keit des Angußsystems voll ausgeschöpft wird, d. h. beispiels
weise besonders hohe Injektionsdrücke gefahren werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung reicht das Zu
führorgan sowie ein das Zuführorgan ummantelndes Mantelrohr
bis an eine schräge Ebene der Angußöffnung heran, wobei die
über das Mantelrohr eingeleitete Klemmkraft auf die an der
schrägen Ebene anliegende Abdichtung wirkt. Die Kombination
der Kraftführung im Mantelrohr in Verbindung mit dem Zuführor
gan sowie der schrägen Ebene der Angußöffnung erlaubt auf ein
fache Art und Weise die erforderliche Abdichtung des Angußsy
stemes. Gleichzeitig ermöglicht das Mantelrohr die Vorberei
tung des Zuführorgans für den Injektionsvorgang außerhalb der
Form. Die aus Mantelrohr und Zuführorgan bestehende Einheit
kann nach dessen Vorbereitung in den Angußkanal eingesetzt
werden.
Die für die Abdichtung des Zuführorgans gegen den Angußkanal
erforderliche Klemmkraft wird vorzugsweise über einen an dem
den Angußkanal überragenden Teil des Mantelrohres angeordneten
Flansch eingeleitet.
Soll das erfindungsgemäße Angußsystem automatisch gehandhabt
werden, läßt sich die erforderliche Klemmkraft vorzugsweise
durch einen Hebelspanner, insbesondere jedoch durch einen
pneumatisch betriebenen Spanner aufbringen. Der Einsatz eines
Spanners wirkt sich insbesondere vorteilhaft auf die Bedienge
schwindigkeit des Angußsystemes aus.
Wegen seiner Flexibilität und leichten Anbindbarkeit an die
dem Angußsystem vorgeschalteten Aggregate hat sich ein
Schlauch als Zuführorgan als besonders geeignet herausge
stellt. Der günstige Preis eines Schlauches wirkt sich darüber
hinaus vorteilhaft auf die gesamte Wirtschaftlichkeit von LCM-
Verfahren unter Verwendung des erfindungsgemäßen Angußsystems
aus, da für jeden Injektionsvorgang lediglich das kurze
Schlauchstück vom Mischkopf bis zur Angußöffnung als Abfall
anfällt. Ein weiterer Vorteil eines Schlauches als Zuführorgan
besteht darin, daß sich der erfindungsgemäß notwendige Ver
schluß an dem außerhalb der Form befindlichen Abschnitt des
Schlauchs auf einfache Art und Weise durch eine Linienpressung
des Schlauchs erzeugen läßt. Unter den bei LCM-Verfahren vor
liegenden Druck- und Temperaturbedingungen haben sich Polya
midschläuche als besonders geeignet erwiesen.
Im Zusammenhang mit der Verwendung eines Schlauchs als Zu
führorgang läßt sich auch auf einfache Art und Weise die Ab
dichtung des Zuführorgans durch eine an den Schlauch ange
formte Dichtlippe bewerkstelligen, deren gekrümmte Oberfläche
die zum Formnest angeordnete Stirnseite des Mantelrohres um
greift. Die den Schlauch formschlüssig an dem Mantelrohr fi
xierende Dichtlippe verhindert gleichzeitig absolut sicher ein
Herausrutschen des Schlauches aus dem Angußkanal infolge der
in dem Formnest auftretenden Injektionsdrücke. Die erforderli
che, auf die Dichtlippe wirkende Dichtkraft wird über den
Spanner durch das Mantelrohr auf die gekrümmte Oberfläche der
Dichtlippe übertragen, die ihr Widerlager in der schrägen
Ebene der Angußöffnung findet.
Durch die an den Schlauch angeformte Dichtlippe vermindert
sich darüber hinaus die Bauteilzahl, was dem mit der Erfindung
angestrebten, einfachen Aufbau des Angußsystemes entgegen
kommt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung folgt auf die Verjün
gung der Angußöffnung in Richtung des Formnestes eine Erweite
rung. Eine solche, vorzugsweise als Doppelkegel ausgebildete
Form der Angußöffnung bewirkt, daß der in der Angußöffnung
aushärtende Harzstopfen sich stets restlos ohne Bauteilbeschä
digung entformen läßt. Bei herkömmlichen, in Richtung auf das
Formnest kegelförmig zulaufenden Angußöffnungen befindet sich
nämlich die Sollbruchstelle der ausgehärteten Materialreste
auf der Bauteiloberfläche, so daß es beim Entformungsvorgang
zum unerwünschten Herausreißen von Material aus dem Bauteil
kommen kann. Ferner sind aus dem Stand der Technik zylindri
sche Angußöffnungen bekannt, die jedoch den Nachteil besitzen,
daß aushärtende Materialreste häufig in der zylindrischen An
gußöffnungen haften bleiben und daher mechanisch entfernt wer
den müssen, was nicht mit der angestrebten, weitgehenden Auto
matisierung und leichten Handhabbarkeit in Einklang steht.
Die im Rahmen des Angußsystemes erforderliche Entlüftung des
Formnestes läßt sich in einer bevorzugten Ausgestaltung der
Erfindung dadurch realisieren, daß die Anordnung und Beschaf
fenheit des Zuführorgans, wie sie sich insbesondere aus den
Ansprüchen 1, 2 und 5 ergibt, dessen Abdichtung, wie sie sich
insbesondere aus den Ansprüchen 2, 3 und 6 ergibt, sowie die
Ausgestaltung des Verschlusses und gegebenenfalls der Form der
Angußöffnung, wie sie sich insbesondere aus den Ansprüchen 7,
8, 9 und 10 ergibt, baugleich eingesetzt wird.
Die insoweit baugleiche Ausführung der Werkzeugentlüftung ver
ringert abermals die im gesamten Angußsystem erforderliche An
zahl von Teilen, vereinfacht dessen Aufbau und Handhabung. Das
im Rahmen der Entlüftung aus der Form ragende Schlauchende ist
offen bzw. an einen Auffangbehälter angeschlossen und kann
entsprechend den Ansprüchen 7 bzw. 8 mit einem Verschluß
rechtzeitig, beispielsweise mittels der Rollenmechanik nach
Anspruch 8 zugedrückt werden, so daß das erforderliche Druck
niveau im Formnest erhalten bleibt. Zu Automatisierungszwecken
kann beispielsweise das Verschließen des Schlauches mittels
der erwähnten Rollenmechanik durch einen optischen Sensor er
folgen. Die derart gestaltete Entlüftung kann an der Stelle
der Form eingebaut werden, wo sich sonst üblicherweise die
Entlüftungsbohrung befindet.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei
spieles des näheren erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht eines erfin
dungsgemäßen Angußsystemes,
Fig. 2 eine Detailansicht des bis an die Anguß
öffnung heranreichenden Zuführorgans ein
schließlich der Abdichtung sowie
Fig. 3 eine Seitenansicht eines Verschlusses des
erfindungsgemäßen Angußsystemes.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Angußsystem für das RTM-
Verfahren. Die insgesamt mit (1) bezeichnete Form umfaßt eine
Oberschale (2) sowie eine Unterschale (3). Die Schalen (2) und
(3) umgeben ein Formnest (4), in dem das Bauteil entsteht. Die
Oberschale (2) der Form (1) verfügt über einen insgesamt mit
(5) bezeichneten Anguß sowie eine insgesamt mit (6) bezeich
nete Entlüftung. Der Anguß (5) erfüllt die Aufgabe, das Form
nest (4) mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten, die
Harzkomponenten in einem vorgegebenen Verhältnis dosierenden
Injektionsaggregat sowie einem Mischer zu verbinden.
Die insgesamt mit (6) bezeichnete Entlüftung der Form (1) ist
notwendig, da die Trennebene zwischen Ober- und Unterschale
luftdicht sein muß. Die durch das injizierte Harzgemisch ver
drängte Luft entweicht definiert über die Entlüftung (6). Die
Entlüftung kann gleichzeitig durch ein Vakuum unterstützt wer
den.
Im einzelnen besteht der insgesamt mit (5) bezeichnete Anguß
aus einem sich durch die Oberschale (2) erstreckenden Angußka
nal (7), einem Mantelrohr (8), einem Angußeinsatz (9), einem
bis zu dem Angußeinsatz (9) reichenden, von dem Mantelrohr (8)
umgebenen Polyamidschlauch (11) sowie einem Hebelspanner (12),
der eine Klemmkraft Fk auf das Mantelrohr (8) ausübt.
Die notwendige Abdichtung des Polyamidschlauches (11) gegen
den Angußkanal (7) erfolgt durch eine an dem Schlauch (11) an
geformte Dichtlippe (15), deren gekrümmte Oberfläche, die zum
Formnest (4) liegende Stirnseite (16) des Mantelrohres (8) um
greift. Die über das Mantelrohr (8) eingeleitete Klemmkraft Fk
wirkt auf die Dichtlippe (15) und verhindert somit wirksam ein
Herausrutschen des Polyamidschlauches (11) aus dem Angußkanal
(7) infolge des Injektionsdruckes. Die als Abdichtung wirkende
Dichtlippe (15) liegt an der schrägen Ebene (17) der als
Doppelkegel (18) ausgebildeten Öffnung des Angußeinsatzes (9)
an.
Die insbesondere in Fig. 2 deutlich erkennbare Doppelkegel
form des Angußeinsatzes (9) verlagert auf elegante und einfa
che Art und Weise die Sollbruchstelle der nach dem Injektions
vorgang ausgehärteten Materialreste von der Oberfläche des im
Formnest (4) entstandenen Bauteils weg. Infolgedessen sind
Bauteilbeschädigungen mit der aus Fig. 2 ersichtlichen Dop
pelkegelform ausgeschlossen. Bei der gewählten Doppelkegelform
(18) ist es auch ausgeschlossen, daß in der Angußöffnung aus
gehärtete Materialreste haften bleiben und mechanisch, bei
spielsweise durch Ausbohren entfernt werden müssen.
Nach Abschluß des Injektionsvorganges fällt lediglich der Po
lyamidschlauch (11) als Abfall an, der mit den darin verblei
benden Harzresten aus dem Anguß (5) entfernt wird. Ein Ausboh
ren des Angußkanales (7), wie es bei den Lösungen nach dem
Stand der Technik erforderlich war, entfällt vollständig.
Gleichzeitig gewährleistet die an den Polyamidschlauch (11)
angeformte Dichtlippe in Verbindung mit den anderen Komponen
ten des Angußsystems eine nur wenige Einzelteile aufweisende
Lösung.
Der in Fig. 1 nur schematisch dargestellte, mit (19) bezeich
nete Verschluß des Angußsystemes (1) läßt sich in Verbindung
mit dem Polyamidschlauch besonders einfach durch die näher in
Fig. 3 gezeigte, durch zwei Rollen (21) bewirkte Linienpres
sung des Schlauches bewerkstelligen, deren Achsen parallel zu
einander in Pfeilrichtung beweglich sind. Gleichzeitig verhin
dert der durch Rollen realisierte Verschluß des als Zuführor
gan dienenden Polyamidschlauches (11) ein Abscheren des
Schlauches, was bei herkömmlichen Verschlüssen, die vielfach
auf einem Abknicken des Schlauches basieren, auftreten kann.
Die Gegeneinanderbewegung der Rollen (21) kann beispielsweise
durch Schrauben, aber auch durch pneumatische Zylinder oder
ähnliche Vorrichtungen erzeugt werden.
Wie insbesondere aus Fig. 1 deutlich ersichtlich, kann die
insgesamt mit (6) bezeichnete Entlüftung baugleich dem Anguß
(5) realisiert werden, so daß ein näheres Eingehen auf die
einzelnen Komponenten der Entlüftung (6) nicht erforderlich
ist. In gleicher Weise kommen auch hier die bereits zuvor er
wähnten Vorteile zum Tragen.
Der ebenfalls an dem Entlüftungsschlauch ansetzende, in Fig.
1 nur schematisch dargestellte Verschlußmechanismus (22)
stimmt mit dem in Fig. 3 dargestellten Verschlußmechanismus
(19) für den Anguß (5) überein. Die Rollenmechanik kann zu ei
nem geeigneten Zeitpunkt den Schlauch (23) zudrücken, so daß
das im Formnest erforderliche Druckniveau erhalten bleibt.
Selbstverständlich kann der sowohl im Rahmen des Angusses als
auch der Entlüftung verwendete Hebelspanner (12) bzw. (24) für
automatisierte Anwendungen beispielsweise durch pneumatische
Spanner ersetzt werden.
Insgesamt läßt sich festhalten, daß sich das in den Figuren
dargestellte Ausführungsbeispiel eines Angußsystemes durch
einen einfachen Aufbau, keine bewegten Teile im Harzstrom,
restlose Entformbarkeit des ausgehärteten Materials nach dem
Injektionsvorgang, geringe Abfallmenge je Injektionsvorgang
und eine baugleiche Ausführung der Werkzeugentlüftung wie für
den Anguß auszeichnet.
Ferner läßt sich das erfindungsgemäße Angußsystem im Bedarfs
fall vollständig automatisieren.
Claims (11)
1. Angußsystem, insbesondere für LCM-Verfahren mit einer aus
Schalen bestehenden, ein Formnest umgebenden Form, min
destens einem bis zum Formnest reichenden, sich durch die
Schale erstreckenden Angußkanal, einer Entlüftung des Form
nestes, einem Zuführorgan für das zu injizierende Harzge
misch, sowie einem Verschluß für die durch den Angußkanal
in der Form gebildete Öffnung, gekennzeichnet durch eine
formnestnahe Anordnung der Mündung des Zuführorgans (11)
sowie Abdichtung des Zuführorgans zumindestens im Bereich
der Mündung gegen den Angußkanal (7).
2. Angußsystem, insbesondere für LCM-Verfahren, nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuführorgan sowie ein
das Zuführorgan ummantelndes Mantelrohr (8) bis an eine
schräge Ebene (17) der Angußöffnung (18) heranreicht, wobei
eine über das Mantelrohr eingeleitete Klemmkraft auf die an
der schrägen Ebene der Angußöffnung anliegende Abdichtung
(15) wirkt.
3. Angußsystem, insbesondere für LCM-Verfahren, nach Anspruch
2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkraft über einen an
dem den Angußkanal (7) überragenden Teil des Mantelrohres
angeordneten Flansch aufgebracht wird.
4. Angußsystem, insbesondere für LCM-Verfahren, nach Anspruch
2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkraft durch
einen Spanner, insbesondere einen Hebelspanner (12) oder
einen pneumatisch betriebenen Spanner aufgebracht wird.
5. Angußsystem, insbesondere für LCM-Verfahren, nach einem
oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich
net, daß das Zuführorgan ein Schlauch (11), vorzugsweise
aus Polyamid, ist.
6. Angußsystem, insbesondere für LCM-Verfahren, nach Anspruch
5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung des Zuführor
gans durch eine an den Schlauch angeformte Dichtlippe (13)
erfolgt, deren gekrümmte Oberfläche die formnestseitig an
geordnete Stirnseite (16) des Mantelrohres (8) umgreift.
7. Angußsystem, insbesondere für LCM-Verfahren, nach Anspruch
5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß (19) an
dem außerhalb der Form befindlichen Abschnitt des Schlau
ches angeordnet ist und durch eine Linienpressung des
Schlauchs erzeugt wird.
8. Angußsystem, insbesondere für LCM-Verfahren, nach Anspruch
7, dadurch gekennzeichnet, daß die Linienpressung des
Schlauchs durch zwei Rollen (21) bewirkt wird, deren Achsen
parallel zueinander beweglich sind.
9. Angußsystem, insbesondere für LCM-Verfahren, nach einem der
Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die An
gußöffnung (18) in Richtung des Formnestes (4) zunächst
verjüngt und sodann erweitert.
10. Angußsystem, insbesondere für LCM-Verfahren, nach Anspruch
9, dadurch gekennzeichnet, daß die Angußöffnung (18) die
Form eines Doppelkegels besitzt.
11. Angußsystem, insbesondere für LCM-Verfahren, nach einem der
Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anord
nung und Beschaffenheit des Zuführorgans, dessen Abdichtung
sowie die Ausgestaltung des Verschlusses und gegebenenfalls
der Form der Angußöffnung baugleich für die Entlüftung (6)
des Angußsystemes eingesetzt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934324724 DE4324724C2 (de) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | Angußsystem |
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DE19934324724 DE4324724C2 (de) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | Angußsystem |
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DE4324724A1 true DE4324724A1 (de) | 1995-01-26 |
DE4324724C2 DE4324724C2 (de) | 1995-11-23 |
Family
ID=6493512
Family Applications (1)
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DE19934324724 Expired - Fee Related DE4324724C2 (de) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | Angußsystem |
Country Status (1)
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- 1993-07-23 DE DE19934324724 patent/DE4324724C2/de not_active Expired - Fee Related
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