EP4346496A1 - Tool insert for manufacturing an object, manufacturing method, and object - Google Patents

Tool insert for manufacturing an object, manufacturing method, and object

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Publication number
EP4346496A1
EP4346496A1 EP22730142.1A EP22730142A EP4346496A1 EP 4346496 A1 EP4346496 A1 EP 4346496A1 EP 22730142 A EP22730142 A EP 22730142A EP 4346496 A1 EP4346496 A1 EP 4346496A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
insert
laminated core
tool
insert frame
tool insert
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22730142.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Johannes Alfred Marder
Ward Bartholomee
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
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Pending legal-status Critical Current

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    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2077/00—Use of PA, i.e. polyamides, e.g. polyesteramides or derivatives thereof, as moulding material
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    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/727—Fastening elements
    • B29L2031/729—Hook and loop-type fasteners

Definitions

  • the present invention relates to a tool insert for the production of an object using the injection molding process, the proposed injection molding tool comprising an insert frame and at least one laminated core with a large number of individual laminates, the at least one laminated core being inserted in the insert frame.
  • the invention relates to a method and a system for manufacturing an object with curved surfaces using the proposed tool insert, and an object that can be manufactured with the proposed method.
  • the system for crafting an item includes a tool insert and a sliding element.
  • a basic idea of the invention is that curved surfaces can be introduced into the object in that the insert frame has curved surfaces and/or at least one delay cushion is arranged between the insert frame and the at least one laminated core.
  • tool inserts for use as a mold in injection molding processes is known in the prior art, with the tool inserts being able to comprise laminated cores made up of a large number of individual bundles.
  • Such tool inserts can also be referred to as injection molding tools.
  • injection molding tools can be used in particular for the production of complex-shaped objects, such as grinding plates for grinding wheels for use in a grinding machine.
  • the laminated cores can be arranged in an insert frame and the individual laminates of the laminated cores can have indented microstructures that enable microstructuring of the surface of the object to be produced. For example, it would be desirable if Velcro hooks could be molded onto a surface of the sanding pad with tool inserts of this type.
  • the Velcro hooks can then interact with a Velcro fleece on the underside of a sanding attachment and form a Velcro (fastener) connection with which the sanding attachment can be attached to the sanding disc.
  • Grinding machines for processing substrates are known in the prior art. Such grinding machines have a motor with which a grinding wheel can be driven.
  • the grinding wheel includes a grinding plate and a grinding attachment.
  • the grinding attachment includes an abrasive that is brought into contact with the subsurface and processes the subsurface by means of a rotating movement of the grinding wheel. It is known that the grinding attachment or abrasive can wear out, so that the attachment has to be replaced regularly.
  • connection methods between the sanding disc and the sanding attachment are known in the prior art.
  • the sanding pad and sanding attachment can be connected to one another with a Velcro connection.
  • the Velcro hooks are usually attached to the sanding pad and the Velcro fleece to the sanding attachment.
  • the Velcro hooks usually form a Velcro hook fabric that is glued to the sanding pad, although this adhesive connection has proven to be technically challenging in the past.
  • the geometry of the Velcro hooks can be introduced into the individual sheets, for example, by means of a spark erosion process, which is referred to as microstructuring in the context of the present invention.
  • the Velcro hooks are generally referred to as substructures. They preferably form a microstructure on the surface of the object, with which, in one embodiment of the invention, the Velcro ken Anlagen is called, which can be attached or sprayed on the surface of the sanding pad.
  • the substructures that are produced with conventional tool inserts, as are known from the prior art are mostly arranged along a straight line and parallel to one another.
  • such an arrangement can lead to non-optimal power transmission if the sub-structures are used, for example, as Velcro hooks for a grinding plate of a grinding wheel.
  • the sanding pad usually has a substantially circular basic shape, while its surface that is to be connected to the sanding attachment is substantially ring-shaped.
  • laminated cores which usually have an angular basic shape and in which the sub-structures are present along a straight line and parallel to one another, can lead to an unfavorable arrangement of the microstructuring.
  • the sub-structures usually have a single, straight orientation. If the sub-structures are to be oriented along the load direction of a shear stress that does not act in a straight line, they must be divided into straight segments.
  • distaltion is to be understood as a deviation from a geometry of the tool cavity due to process-induced stresses. Normally, such unwanted deformation has to be "countered” in an iterative process, ie the deformation of the component is introduced into the tool in an inverted manner. To do this, the surface surface of the injection molding tool can be machined. Surfaces functionalized with Velcro hooks or their substructures lose their desired microstructuring that supports the functionality. Tests have shown that the three-dimensional distortion occurs in a radially symmetrical form for substantially radially symmetrical forms.
  • the object on which the present invention is based is to overcome the above-described deficiencies and disadvantages of the prior art and to specify a tool insert and a method for producing an object by injection molding with which a load path-fair orientation of the Sub-structures of the microstructure it is made possible.
  • Experts would also appreciate it if the sub-structures could be oriented in a circumferential direction of the object with a complex shape and if the invention could enable improved microstructuring of objects that have a round or ring-shaped basic shape.
  • a further concern underlying the invention is that a connection between the object and another object to be connected thereto should be as robust and strong as possible.
  • a connection between a sanding disc and a sanding attachment that is as durable and difficult to break as possible is to be provided.
  • an object is also to be provided that can be produced using the tool insert and the manufacturing process.
  • a tool insert for the production of an object by injection molding comprising an insert frame and at least one laminated core with a large number of individual sheets, the at least one laminated core being present in the insert frame.
  • the tool insert is characterized in that at least one curved surface can be introduced into the object in that the insert frame has curved surfaces and/or at least one distortion cushion is arranged between the insert frame and the at least one laminated core present.
  • the term “tool” is preferably understood as “casting mold”, it being possible for such a casting mold to be used to produce articles or objects.
  • the object is preferably an object with a complex shape, it being possible for the object with a preferably complex shape to be in particular a grinding plate for a grinding wheel of a grinding device.
  • the invention relates in particular to a tool insert which, because of the laminated core that it comprises, can preferably be referred to as a "laminar tool insert".
  • the tool insert contains the microstructure to be molded with its substructures as a negative.
  • This negative counter-structure which is contained in the tool insert or in the individual laminations of the laminations, is referred to as “recessed microstructure” or as “negative microstructure” within the meaning of the invention.
  • the object reproduces the structure of the tool insert during the manufacture of the object using the injection molding process, in that this structure of the tool insert is reproduced.
  • the object advantageously has a three-dimensional mirror-image counter-structure of the structure of the tool insert.
  • the invention proposes that curved surfaces can be introduced into the object to be manufactured.
  • the invention proposes that the insert frame of the injection molding tool has at least one curved surface.
  • a delay cushion can be arranged between the insert frame and the at least one laminated core. It is preferred within the meaning of the invention that the delay cushion and/or the curved surfaces of the insert frame simulate a surface line of a desired surface of the object. By the warping pad and/or the curved surfaces of the insert frame simulating the surface line of the desired surface of the object, a curved surface with a desired configuration can be produced during the manufacture of the object.
  • This advantage of the proposed invention can be used, for example, in the production of sanding discs as an object, in that the sanding disc has a flat, microstructured surface after its production, despite the distortion that occurs.
  • This can preferably be achieved in that the tool insert has a curved surface for producing a microstructured sanding disc with a high degree of evenness. It is preferred within the meaning of the invention that the curvature, in conjunction with the microstructuring by the sub-structures, accounts for the complexity of the object to be formed. It was completely surprising that tool inserts for the production of such complex structures, such as sanding pads, can be provided.
  • the curvature represents a non-planar surface of the object, in which case depressions or openings can also represent such non-planar surfaces within the meaning of the invention.
  • the proposed tool insert has a curvature, for example, which is preferably set up to enable the production of a non-planar object with a microstructure.
  • the tool insert can also have other, preferably non-planar areas, in order to introduce depressions or openings in the object, for example.
  • a product can be manufactured with a non-planar tool insert that assumes a desired shape, which can be planar, for example, due to the distortions taken into account and planned for in the manufacturing process.
  • a further advantage of the invention is that the preferably planar tool surface with microstructuring can be iterated by processing the delay cushion without the metal sheets of the preferably laminar tool insert having to be modified.
  • This advantage is achieved in particular by performing a counterhold, in which the inverse of the distortion of the desired object is used.
  • the term "inverse of the distortion of the desired object" includes, for example, a counter-shape that can be obtained, for example, by a three-dimensional impression.
  • the inverse of a bulge is a depression, or vice versa.
  • the inverse of a concave shaped object can be formed by a convex structure, or vice versa.
  • the individual laminations of the laminated core have different functionalities, which is imparted by a different microstructuring of the individual laminations.
  • the sub-structures of the microstructure or the Velcro hooks of the Velcro hook layer can be produced with tool inserts which, for example, comprise alternating stacks of laminations.
  • the proposed sanding disc or the proposed object can be produced in particular with a laminar tool insert, with the tool inserts serving as molds for the injection molding process.
  • the laminar tool insert can comprise a multiplicity of individual metal sheets which form a stack of metal sheets or a stack of metal sheets.
  • This Negative or recessed microstructures can form the molds for the Velcro hooks to be produced in the Velcro hook layer or for the sub-structures of the microstructure.
  • the negative microstructures preferably form indentations into which a preferably non-reinforced plastic can penetrate. After cooling and forced demoulding of the sanding pad or the object, the material that was present in the recessed microstructures of the laminar tool insert forms the Velcro hooks of the Velcro hook layer or the substructures of the microstructure.
  • the sheet stack can be assembled alternately, for example, whereby an orientation pattern of alternately A- and B-oriented, radially arranged rows of Velcro hooks or rows of sub-structures can be formed.
  • This advantageously enables an arrangement of the radial rows in which the rows can be oriented alternately clockwise and counterclockwise.
  • the stack of sheets may contain a sequence of sheets arranged as follows: 1) sheet with a microstructure that creates velcro hooks or sub-structures with an A orientation, 2) spacer sheet as a spacer, 3) sheet with a microstructure that creates velcro hooks or sub - Structures created with a B-orientation, 4) spacer plate as a spacer, etc.
  • the individual rows of sub-structures are preferably each produced from a single sheet.
  • the A- and B-oriented Velcro hooks can have the function(ality) of connecting the sanding pad particularly firmly to the sanding attachment, while the metal sheets, which act as spacers, allow the liquid plastic material filled in during the injection molding process to be vented, for example.
  • the differently structured individual sheets contribute to the different functions of the sub-structures of the microstructure.
  • sheet metal is to be understood as a rolled product
  • laminated core is to be understood within the meaning of the invention as a layered three-dimensional structure made up of layers of such sheets.
  • sheet metal is to be understood in the context of the invention as a preferably metallic component of a laminar tool insert, into which, for example, negative microstructures can be introduced or which can serve as a spacer between functionalized “sheet metal” within the tool insert.
  • laminated core is to be understood as an arrangement of a large number of such sheets, with a laminar workpiece tool insert comprises at least one laminated core of preferably alternatingly arranged individual sheets.
  • Another advantage that can be realized with the invention is that not only a load-oriented orientation of the sub-structures of the microstructure can be made possible, but that objects with expanded or additional functionalities can also be produced with the invention.
  • the invention can be used, for example, to guide the microstructuring of the article around the opening or indentation.
  • this preferably means that the sub-structures of the microstructure can be arranged on the object in such a way that they are not present in the area of the opening or the depression, but rather in an arrangement optimized for the specific object. Additional functionalities of the object can preferably be provided with this optimized arrangement.
  • the term “area moment of inertia” is preferably understood as a resistance to deformation. This property makes it possible to achieve concave and convex curvatures by clamping the laminated core between two contouring surfaces.
  • the microstructures can thus be freely oriented in the plane through the targeted shaping of an insert frame.
  • the invention thus relates to a system for producing an object, the system comprising a proposed tool insert and a sliding element, the sliding element having a surface which acts as a counter-contour to a curved surface of the insert frame is trained.
  • the sliding element has a functional surface, the functional surface of the sliding element being designed as a counter-contour to a curved surface of the insert frame and this curved surface of the insert frame when producing the complex-shaped one Object opposite.
  • a sliding element can be used that preferably has a counter-contour to the preferably curved surface of the laminated core.
  • the sliding element can preferably also be referred to as a “slider” or as a stamp. become. What is meant by these terms is a preferably movably designed form element in a tool insert that can be moved with or independently of the opening movement.
  • Such sliding elements can be used in particular in injection molding processes. In particular, they are designed to demould undercut parts or structures.
  • the sliding element has a concave/convex counter-contour to a convex/concave surface of the insert frame of the tool insert.
  • the surface of the insert frame of the tool insert can be referred to as the contouring side for the object to be manufactured, while the sliding element is preferably designed to correspond thereto.
  • the sliding element is preferably designed like a stamp and/or movable in order to be able to remove the sliding element from the opening of the insert frame of the tool insert and to be able to insert the metal sheets or stacks of sheets.
  • this preferably means that the sliding element is designed to be movable and removable from the opening of the insert frame of the tool insert, in order to enable the sheets or sheet metal stacks to be inserted to generate the microstructuring of the object to be produced.
  • the proposed system for making an article is shown in FIG.
  • the present invention proposes a possibility of influencing the surface of the microstructure in the Z direction without having to mechanically rework the laminated cores with the microstructure.
  • This is achieved in that at least one so-called “warping cushion” is arranged between the insert frame and the at least one laminated core in order to introduce curved surfaces into the object to be manufactured.
  • the delay cushion is designed to counter any delays.
  • a "warping cushion” can be placed under the sheet metal package, which depicts the surface line of the desired surface. Since the individual sheets hit this “warping cushion”, they form a stepped surface line or the desired surface shape. All that is required to rework or iterate the warpage is to adjust the warpage cushion without having to rework the laminated core. In particular the provision of a warpage cushion makes it possible to counter warpage in the Z-direction.
  • the X, Y and Z directions are explained in the figures and in the description of the figures.
  • a particular advantage of using a delay cushion is that the laminated cores that have been produced once do not have to be changed if iteratively minimal corrections or changes to the object to be produced or the substructures to be produced are required. Rather, the provision of a delay pad allows that only the delay pad itself has to be processed and changed in order to make minimal corrections or changes to the object to be produced by the injection molding process, here the sanding pad.
  • the laminated core is arranged in an insert frame, with the laminated core forming the laminar tool insert in the insert frame.
  • the delay cushion it is preferred within the meaning of the invention for the delay cushion to be arranged between the insert frame and the laminated core.
  • the lag pad maps the surface line of the desired surface. Since the metal sheets of the laminated core strike the delay cushion, the metal sheets or the laminated cores form this surface—preferably in a stepped manner. All that is required to rework or iterate the warpage is to adjust the warpage cushion without having to rework the laminated core or the tool insert.
  • the insert frame to have concavely or convexly curved surfaces that can act like a delay cushion.
  • the curvature of the surface of the insert frame is transferred to the laminated core, which - as described - is used in the insert frame.
  • the laminated core is clamped between two contouring surfaces, for example, so that the desired microstructures, such as the Velcro hooks of the Velcro hook layer, can be produced by a targeted shaping of the insert frame.
  • the microstructures can be freely oriented in the plane using the proposed method.
  • the inventors enable economical and cost-effective production of injection molding tools for complex-shaped components with a non-planar, non-linearly oriented surface, which can also be functionalized with a microstructure.
  • the invention can advantageously be used to orient the microstructuring in the tool plane (xy plane) or, for example, to counter warpage with a Z orientation.
  • the invention relates to a method for producing a shaped object with curved surfaces using a proposed tooling set.
  • the method for producing the object is characterized by the following process steps: a) providing a laminated core comprising a large number of individual sheets, b) providing an insert frame for receiving the laminated core, the insert frame and the laminated core forming the tool insert, c) introducing curved surfaces in the object in that the insert frame has curved surfaces and/or in that at least one delay cushion between the insert frame and the at least one laminated core is present.
  • the laminated core is inserted into an insert frame of the tool insert.
  • the invention relates to an object that can be produced using the proposed production method, the object having a base body and a microstructure on the surface of the base body, the base body comprising a fiber-reinforced plastic and the microstructure comprising a non-reinforced plastic.
  • the object can be a sanding disk, on the surface of which a Velcro hook layer with Velcro hooks can be injection molded.
  • the abrasive body can comprise a fiber-reinforced material and the hook and loop hook layer can comprise an unreinforced material.
  • the invention relates to a sanding pad that includes a base body as the supporting structure and an injection-molded layer that is preferably completely covered with hook and loop fasteners on the surface of the sanding pad.
  • the base body is preferably made of a rigid material, while the hook and loop hook layer is a soft component and consists of a softer, non-reinforced plastic material.
  • the sanding disc is used to hold a sanding attachment with a non-woven underside and a functional side, with the functional side preferably being provided with an abrasive.
  • sanding pads with a base made of fiber-reinforced plastic and the Velcro hook layer made of non-reinforced plastic have a high degree of flexural rigidity and are therefore very well suited for sanding, especially on hard surfaces such as concrete.
  • the proposed sanding pads can be manufactured particularly easily and inexpensively using the 2K injection molding process, with the personnel costs and the number of manual process steps in particular being able to be significantly reduced.
  • materials such as fiber-reinforced polyamide 6 (PA6) or polyamide 66 (PA66) with a mass fraction of glass fibers greater than 30% are used as the fiber-reinforced plastic for the base body of the sanding pad.
  • PA6GF30 for the structural base body.
  • the soft component, from which the Velcro hook layer with the Velcro hooks is preferably formed, can be made of PA6, for example. It has been shown that this combination of materials is particularly well suited to producing the components of the proposed sanding pad, preferably in one process.
  • PA6GF30 for the base body and PA6 for the Velcro hook layer enables a strong, robust connection between the components of the proposed sanding pad, as well as flexibility in manufacture. It is possible, for example, to connect the components of the sanding pad to one another with a positive or material fit.
  • the proposed sanding pad can be used in particular to provide sanding pads with a low elongation at break and a high viscosity in the area of the base body, while the proposed sanding pads have a sufficiently high elongation at failure in the area of the Velcro hook layer to enable the Velcro hooks to be demoulded.
  • the advantage of the invention is that one surface of the grinding wheel is essentially completely covered by the layer of hook and loop fasteners.
  • essentially the entire surface of the sanding pad is available for creating the Velcro connection with the sanding attachment, which means that a better adhesive effect between the sanding pad and the sanding attachment can be made possible. This significantly reduces the risk of the sanding attachment becoming detached from the sanding pad.
  • sub-structures of the microstructure are arranged in rows on the surface of the object, with the sub-structures in the rows being oriented according to the arrangement of the individual laminations in the laminated core.
  • the rows of substructures are evenly spaced between the boundaries that of the object. It is preferred within the meaning of the invention that the rows are arranged substantially equidistant from one another. In other words, this means that the distances between the rows are essentially the same.
  • the rows are preferably spaced from 0.3 to 2 mm, preferably from 0.5 to 1.5 mm, particularly preferably from 0.7 to 1.0 mm and am most prefer a distance of 0.8 mm.
  • the sub-structures which are preferably arranged in rows, have different orientations.
  • a first row of sub-structures may have an A orientation
  • a second row of sub-structures may have a B orientation.
  • a first row of Velcro hooks can have an opening in a first spatial direction, for example, while the second row of Velcro hooks has an opening in an opposite spatial direction.
  • the hook and loop fasteners of the rows are oriented alternately clockwise and counterclockwise.
  • this preferably means that the Velcro hooks are arranged in rows from the outside to the inside, with the Velcro hooks in the outermost layer, for example, being oriented clockwise (orientation A), while the Velcro hooks in the second outermost layer are oriented counterclockwise are (orientation B).
  • This advantageously results in an orientation pattern of alternately A- and B-oriented, radially arranged Velcro hook rows.
  • a surface of the complex-shaped object is essentially completely covered by the sub-structures of the microstructure.
  • the advantage of the invention is that a surface of a grinding disk as a complex-shaped object is essentially completely covered by or with the layer of hook and loop fasteners. This means that essentially the entire surface of the sanding pad is available for creating the hook-and-loop fastener connection with the sanding attachment, as a result of which better adhesion between the sanding pad and the sanding attachment can be made possible. As a result, the risk of the sanding attachment becoming undesirably detached from the sanding pad is significantly reduced. Further advantages result from the following description of the figures.
  • the figures, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into further meaningful combinations. In the figures, the same and similar components are denoted by the same reference symbols.
  • FIG. 1 View of a preferred embodiment of a proposed tool use
  • FIG. 2 Another view of a preferred embodiment of the proposed work tool insert
  • FIG. 4 View of a preferred embodiment of a sanding disc as an example of a complex-shaped object
  • Fig. 5 View of a preferred embodiment of a proposed tool insert
  • FIG. 6 View of a preferred embodiment of a hook and loop fastener with its dimen- sions
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment of a proposed tool insert 7.
  • the individual metal sheets 11 of the at least one laminated core 8 can strike this curved surface 13 of the insert frame 10 and thus simulate the curved surface 13 of the insert frame 10 .
  • the laminated core 8 also has a curved surface and can pass this on to the object 1 to be manufactured.
  • the curved surface 13 of the insert frame 10 can be concave or convex.
  • the term “concave” preferably stands for a depression that can be shaped like a mountain valley, for example.
  • convex preferably stands for an elevation that can be shaped like a mountain in a mountain range, for example.
  • a sliding element 15 is shown in FIG. 1, which together with the proposed tool insert 7 can form a system for producing an object 1 with a complex shape.
  • the sliding element 15 has a surface which is designed as a counter-contour to a curved surface 13 of the insert frame 10 .
  • the sliding element 15 can be designed to be movable in an opening of the insert frame 10 .
  • FIG. 2 shows a further preferred embodiment of a proposed tool insert 7.
  • An insert frame 10 is shown, which is formed in the top left image of FIG. 2 from an upper side 10a and an underside 10b.
  • the object 1 is formed between the halves of the insert frame 10, in particular by an injection molding process.
  • the laminated core 8 has a curved surface, with this curved surface being able to come about through a curved surface 13 in the insert frame 10 and/or through the provision of a delay cushion 9 in the insert frame 10.
  • Such a delay cushion 9 can be seen particularly in Figs.
  • the delay cushion 9 is preferably provided between the laminated core 8 and the insert frame 10 .
  • the laminated core 8 shown in FIG. 2 is preferably also referred to as a "curved laminated core" 8 in the context of the invention, since it has at least one curved surface.
  • a sanding plate 1 with molded Velcro hooks 4 can be produced in particular. It is advantageous for the sanding plate if the Velcro hooks 4 are oriented in the circumferential direction. In addition, it is preferred that the surface 5 of the sanding disc 1 is very flat. The warping of the sanding disc 1 is, to a good approximation, rotationally symmetrical. This rotationally symmetrical warpage can be counteracted by a sheet metal insert 8 consisting of individual sheets 11 bent in a substantially circular manner and a warpage cushion 9 .
  • the delay cushion 9 can be conical, straight or rotationally symmetrical. It represents a significant advantage of the invention that the delay cushion can assume various conceivable surface shapes.
  • the proposed method and the tool insert 7 can be used to produce very different items and objects. It is very particularly preferred within the meaning of the invention that the surface or its shape can be defined or fixed by any function of the radius. A corresponding function is preferably identical or essentially identical for all angles of rotation about the central axis.
  • a straight-trained delay cushion 9 is shown in the left half of the picture, currency rend in the right half of the picture a conical delay cushion 9 is shown.
  • the delay cushion 9 which is preferably designed to be rotationally symmetrical, has to be machined.
  • the surface 5 of the sanding disc 1 results from the possibility of relative movement of the individual sheets 11 .
  • the tool insert 7 is preferably fixed by a frictional connection by a central clamping mechanism.
  • Fig. 3 shows the use of a preferred embodiment of the proposed tool set 7 with delay cushion 9.
  • the delay cushion 9 is used in particular to counteract a rotationally symmetrical distortion of the grinding wheel 1.
  • Shown in Fig. 3 are in particular the sanding plate 1, the bent stack of laminations 8 with its individual laminations 11, as well as the straight or conical delay cushion 9.
  • FIG. 4 shows a preferred embodiment of a proposed sanding disk 1, the sanding disk 1 representing an example of a preferably complex-shaped object 1, the preferably complex-shaped object 1 being able to be a sanding disk 1 in particular.
  • the sanding disc 1 comprises a base body 2 and a Velcro hook layer 3 which comprises individual Velcro hooks 4 .
  • the hook and loop hook layer 3 corresponds to the microstructure 3 of the object 1
  • the hook and loop hooks 4 correspond to the sub-structures 4 .
  • the Velcro hooks 4 are preferably arranged in rows 6, which are arranged between the boundaries of a surface 5 of the sanding disc 1.
  • the rows are preferably so-called radial rows 6, which are arranged at regular, preferably equidistant intervals from the outside inwards on the surface 5 of the sanding disk 1.
  • the Velcro hooks 4 are preferably in radial Len rows 6 are arranged, the Velcro hooks 4 of the radial rows 6 are oriented alternately clockwise and counterclockwise. This enables a particularly strong and robust connection between the sanding disc 1 and a sanding attachment (not shown) to which the sanding disc 1 can be connected by means of a Velcro connection.
  • a sanding attachment not shown
  • the Velcro hooks 4 have openings aligned in a row 6 with A orientation, for example, clockwise, while the openings of the Velcro hooks 4 in a row 6 with B orientation, for example, are aligned counterclockwise are.
  • the surface 5 of the sanding disc 1 acts as an active surface and is designed in the shape of a ring.
  • the base body 2 of the sanding disk 1 is formed from a fiber-reinforced plastic or includes such a material, while the Velcro hook layer 3 consists of an unreinforced plastic or includes such a material.
  • the tool insert 7 comprises an insert frame 10 and at least one laminated core 8.
  • the laminated core 8 is formed from individual metal sheets 11 which can be inserted into the insert frame 10 alternately, for example.
  • a delay cushion 9 can be arranged between the insert frame 10 and the laminated core 8 to counteract any deformations and/or distortions.
  • the individual laminations 11 of the laminated core 8 have indentations which are referred to as negative microstructuring 14 within the meaning of the invention.
  • the negative microstructuring 14 is intended to receive the liquid plastic material during the manufacturing process and to give it its shape. It is preferred within the meaning of the invention that the negative microstructuring 14 represents a negative image of the hook and loop hook layer 3 or the microstructure 3 and forms it during the injection molding process.
  • FIG. 6 shows a preferred embodiment of a Velcro hook 4 with its dimensions.
  • FIG. 6 shows the length L, the thickness D and the height H of an exemplary Velcro hook 4.
  • the opening or longitudinal direction of the Velcro hook 4 is illustrated in FIG. 6 by the two-dimensional arrow pointing to the right in the figure.
  • the thickness D of the Velcro hooks 4 can also be referred to as width within the meaning of the invention.
  • this thickness D essentially corresponds to the width of a metal sheet 11 of the laminated core 8 minus any shrinkage of the plastic.

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Abstract

The present invention relates to a tool insert for manufacturing an object using an injection-moulding process, the proposed injection-moulding tool comprising an insert frame and at least one laminated core comprising a plurality of individual sheets, the at least one laminated core being inserted in the insert frame. Additional aspects of the invention relate to a method and a system for manufacturing an object having curved surfaces using the proposed tool insert, and to an object that can be manufactured using the proposed method. The system for manufacturing an object comprises a tool insert, as well as a sliding element. A basic idea of the invention is that curved surfaces can be formed in the object due to the insert frame having curved surfaces and/or due to at least one deformation pad being located between the insert frame and the at least one laminated core.

Description

WERKZEUGEINSATZ FÜR DIE HERSTELLUNG EINES GEGENSTANDS, HERSTELLUNGSVERFAHREN UND GEGENSTAND TOOL USE FOR THE CRAFT OF AN ITEM, MANUFACTURING PROCESS AND ITEM
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Werkzeugeinsatz für die Herstellung eines Gegenstands im Spritzguss-Verfahren, wobei das vorgeschlagene Spritzguss-Werk-zeug einen Einsatzrah men und mindestens ein Blechpaket mit einer Vielzahl von Einzelblechen umfasst, wobei das mindestens eine Blechpaket in dem Einsatzrahmen eingesetzt vorliegt. In weiteren Aspekten betrifft die Erfindung ein Verfahren und ein System zur Herstellung eines Gegenstands mit ge wölbten Oberflächen unter Verwendung des vorgeschlagenen Werkzeugeinsatzes, sowie einen Gegenstand, der mit dem vorgeschlagenen Verfahren hergestellt werden kann. Das System zur Herstellung eines Gegenstands umfasst einen Werkzeugeinsatz, sowie ein Schiebe-Element. Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass gewölbte Oberflächen in den Gegenstand dadurch einbringbar sind, dass der Einsatzrahmen gewölbte Oberflächen aufweist und/oder mindestens ein Verzugskissen zwischen dem Einsatzrahmen und dem mindestens einen Blech paket angeordnet vorliegt. The present invention relates to a tool insert for the production of an object using the injection molding process, the proposed injection molding tool comprising an insert frame and at least one laminated core with a large number of individual laminates, the at least one laminated core being inserted in the insert frame. In further aspects, the invention relates to a method and a system for manufacturing an object with curved surfaces using the proposed tool insert, and an object that can be manufactured with the proposed method. The system for crafting an item includes a tool insert and a sliding element. A basic idea of the invention is that curved surfaces can be introduced into the object in that the insert frame has curved surfaces and/or at least one delay cushion is arranged between the insert frame and the at least one laminated core.
Hintergrund der Erfindung: Background of the invention:
Im Stand der Technik ist die Verwendung von Werkzeugeinsätzen für die Verwendung als Form in Spritzguss-Verfahren bekannt, wobei die Werkzeugeinsätze Blechpakete aus einer Vielzahl von Einzelpaketen umfassen können. Solche Werkzeugeinsätze können auch Spritzguss- Werkzeuge bezeichnet werden. Solche Spritzguss- Werkzeuge können insbesondere für die Herstellung von komplex geformten Gegenständen, wie zum Beispiel Schleifteller für Schleif scheiben zur Verwendung in einer Schleifmaschine, verwendet werden. Die Blechpakete kön nen in einem Einsatzrahmen angeordnet vorliegen und die Einzelbleche der Blechpakete kön nen vertiefte Mikrostrukturen aufweisen, die eine Mikrostrukturierung der Oberfläche des herzu stellenden Gegenstands ermöglichen. Beispielsweise wäre es wünschenswert, wenn mit sol chen Werkzeugeinsätzen Kletthaken auf einer Oberfläche des Schleiftellers angespritzt werden könnten. Die Kletthaken können dann mit einem Klettvlies auf einer Unterseite eines Schleifauf satzes Zusammenwirken und eine Klett(verschluss)verbindung bilden, mit der der Schleifaufsatz an dem Schleifteller befestigt werden kann. Im Stand der Technik sind Schleifmaschinen zur Bearbeitung von Untergründen bekannt. Sol che Schleifmaschinen weisen einen Motor auf, mit dem eine Schleifscheibe angetrieben werden kann. Die Schleifscheibe umfasst einen Schleifteller, sowie einen Schleifaufsatz. Der Schleifauf satz umfasst ein Schleifmittel, das in Kontakt mit dem Untergrund gebracht wird und durch eine Rotationsbewegung der Schleifscheibe den Untergrund bearbeitet. Es ist bekannt, dass sich der Schleifaufsatz bzw. das Schleifmittel abnutzen kann, so dass der Aufsatz regelmäßig ausge tauscht werden muss. Um einen solchen Austausch zu ermöglichen, sind im Stand der Technik verschiedene Verbindungsmethoden zwischen Schleifteller und Schleifaufsatz bekannt. Insbe sondere können Schleifteller und Schleifaufsatz mit einer Klettverschlussverbindung miteinander verbunden werden. Dabei sind die Kletthaken üblicherweise auf dem Schleifteller und das Klett- vlies auf dem Schleifaufsatz angebracht. Die Kletthaken bilden zumeist ein Kletthakengewebe, das auf den Schleifteller aufgeklebt wird, wobei sich diese Klebeverbindung in der Vergangen heit als technisch herausfordernd herausgestellt hat. Insbesondere gehen mit der Klebeverbin dung Nachteile einher, wie eine aufwändige Vorbehandlung der beteiligten Komponenten durch mechanisches Nacharbeiten, Entfetten, Applikation eines Primers, eine geringe Prozesssicher heit, das Erfordernis von manuellen Arbeitsschritten, sowie einer mehrteiligen Prozesskette mit einem Spitzgießen des Grundkörpers des Schleiftellers, einer Nachbearbeitung der Komponen ten und einer Applikation des Klettbandes. Als Folge ist der Herstellungsprozess für Schleif scheiben, bei denen ein Kletthakengewebe mit einer Klebeverbindung an dem Schleifteller be festigt wird, kostenintensiv, komplex und personalaufwändig. The use of tool inserts for use as a mold in injection molding processes is known in the prior art, with the tool inserts being able to comprise laminated cores made up of a large number of individual bundles. Such tool inserts can also be referred to as injection molding tools. Such injection molding tools can be used in particular for the production of complex-shaped objects, such as grinding plates for grinding wheels for use in a grinding machine. The laminated cores can be arranged in an insert frame and the individual laminates of the laminated cores can have indented microstructures that enable microstructuring of the surface of the object to be produced. For example, it would be desirable if Velcro hooks could be molded onto a surface of the sanding pad with tool inserts of this type. The Velcro hooks can then interact with a Velcro fleece on the underside of a sanding attachment and form a Velcro (fastener) connection with which the sanding attachment can be attached to the sanding disc. Grinding machines for processing substrates are known in the prior art. Such grinding machines have a motor with which a grinding wheel can be driven. The grinding wheel includes a grinding plate and a grinding attachment. The grinding attachment includes an abrasive that is brought into contact with the subsurface and processes the subsurface by means of a rotating movement of the grinding wheel. It is known that the grinding attachment or abrasive can wear out, so that the attachment has to be replaced regularly. In order to enable such an exchange, various connection methods between the sanding disc and the sanding attachment are known in the prior art. In particular, the sanding pad and sanding attachment can be connected to one another with a Velcro connection. The Velcro hooks are usually attached to the sanding pad and the Velcro fleece to the sanding attachment. The Velcro hooks usually form a Velcro hook fabric that is glued to the sanding pad, although this adhesive connection has proven to be technically challenging in the past. In particular, there are disadvantages associated with the adhesive connection, such as time-consuming pretreatment of the components involved through mechanical reworking, degreasing, application of a primer, low process reliability, the need for manual work steps, and a multi-part process chain with injection molding of the base body of the sanding pad, a Post-processing of the components and an application of the Velcro. As a result, the manufacturing process for grinding discs, in which a Velcro hook fabric is fastened to the grinding disc with an adhesive connection, is cost-intensive, complex and labor-intensive.
Um die Nachteile einer Klebeverbindung zu überwinden, ist im Stand der Technik vorgeschla gen worden, die Kletthaken im Spritzgussverfahren herzustellen und an den Schleifteller „anzu spritzen“. Beispielsweise wird in der US 5 656226 A vorgeschlagen, geschichtete Werkzeugein sätze zu verwenden, um die Kletthaken an einer Oberfläche des Schleiftellers zu applizieren. Dabei wird die Geometrie der Kletthaken wiederholt in dünne Bleche geschnitten, wobei diese Bleche zu einem Blechstapel zusammengefügt werden, wodurch der geschichtete Werkzeugein satz erhalten wird. Insbesondere könne auf diese Weise hinterschnittige Mikrostrukturen reali siert werden. In order to overcome the disadvantages of an adhesive connection, it has been proposed in the prior art to manufacture the Velcro hooks by injection molding and “inject” them onto the sanding pad. For example, US Pat. No. 5,656,226 A proposes using layered tool inserts in order to apply the Velcro hooks to a surface of the sanding pad. The geometry of the Velcro hooks is repeatedly cut into thin metal sheets, these sheets being assembled into a stack of metal sheets, whereby the layered tool insert is obtained. In particular, undercut microstructures can be realized in this way.
Das Einbringen der Geometrie der Kletthaken in die Einzelbleche kann beispielsweise durch ein Funkenerosionsverfahren erfolgen, das im Kontext der vorliegenden Erfindung als Mikrostruktu rierung bezeichnet wird. Die Kletthaken werden im Kontext der vorliegenden Erfindung verall gemeinernd als Sub-Strukturen bezeichnet. Sie bilden vorzugsweise eine Mikrostruktur auf der Oberfläche des Gegenstands, womit in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Klettha- kenschicht bezeichnet wird, die auf der Oberfläche des Schleiftellers angebracht bzw. ange spritzt werden kann. The geometry of the Velcro hooks can be introduced into the individual sheets, for example, by means of a spark erosion process, which is referred to as microstructuring in the context of the present invention. In the context of the present invention, the Velcro hooks are generally referred to as substructures. They preferably form a microstructure on the surface of the object, with which, in one embodiment of the invention, the Velcro kenschicht is called, which can be attached or sprayed on the surface of the sanding pad.
Allerdings weisen die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, wie sie beispielsweise in US 5656 226 A beschrieben werden, verschiedene Nachteile auf. Zum einen steht häufig bei den mit konventionellen Spritzguss-Verfahren nur ein Teil der Gesamtfläche für das Aufbringen der Mikrostruktur zur Verfügung. Das bedeutet, dass nur ein Teil der zur Verfügung stehenden Oberfläche des Gegenstands, der hergestellt werden soll, mit der Mikrostruktur und ihren Sub- Strukturen versehen sein kann. In dem konkreten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann sich dies nachteilig auf die Haftwirkung zwischen dem Schleifteller und dem Schleifaufsatz auswir ken, wenn nicht die gesamte Oberfläche des Schleiftellers mit der Kletthakenschicht versehen ist, um mit dem Klettvlies des Schleifaufsatzes die Klebverbindung zu bilden. However, the methods known from the prior art, such as are described in US Pat. No. 5,656,226 A, have various disadvantages. On the one hand, with conventional injection molding processes, only part of the total surface is often available for applying the microstructure. This means that only part of the available surface of the object to be manufactured can be provided with the microstructure and its substructures. In the specific embodiment of the invention, this can have a disadvantageous effect on the adhesive effect between the sanding pad and the sanding attachment if the entire surface of the sanding pad is not provided with the Velcro hook layer in order to form the adhesive bond with the Velcro fleece of the sanding attachment.
Darüber hinaus sind die Sub-Strukturen, die mit konventionellen Werkzeugeinsätzen hergestellt werden, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, zumeist entlang einer Geraden und parallel zueinander angeordnet. Eine solche Anordnung kann aber zur einer nicht-optimalen Kraftübertragung führen, wenn die Sub-Strukturen zum Beispiel als Kletthaken für einen Schleif teller einer Schleifscheibe verwendet werden. Der Schleifteller weist üblicherweise eine im We sentlichen kreisförmige Grundform auf, während seine Oberfläche, die mit dem Schleifsausatz verbunden werden soll, im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist. Für diese runden oder ring förmigen Gegenstände kann die Verwendung von Blechpaketen, die üblicherweise eine eckige Grundform aufweisen und bei denen die Sub-Strukturen entlang einer Geraden und parallel zu einander vorliegen, zu einer ungünstigen Anordnung der Mikrostrukturierung führen. In addition, the substructures that are produced with conventional tool inserts, as are known from the prior art, are mostly arranged along a straight line and parallel to one another. However, such an arrangement can lead to non-optimal power transmission if the sub-structures are used, for example, as Velcro hooks for a grinding plate of a grinding wheel. The sanding pad usually has a substantially circular basic shape, while its surface that is to be connected to the sanding attachment is substantially ring-shaped. For these round or ring-shaped objects, the use of laminated cores, which usually have an angular basic shape and in which the sub-structures are present along a straight line and parallel to one another, can lead to an unfavorable arrangement of the microstructuring.
Mithin zeigen sich insbesondere die folgenden Nachteile bei den konventionellen Spritzguss verfahren, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind: Consequently, the following disadvantages in particular are evident in conventional injection molding processes, as are known from the prior art:
1. Die Sub-Strukturen weisen zumeist eine einzige, gerade Orientierung auf. Sollen die Sub-Strukturen entlang der Lastrichtung einer nicht geradlinig wirkenden Schubspan nung orientiert werden, ist eine Einteilung in gerade Segmente erforderlich. 1. The sub-structures usually have a single, straight orientation. If the sub-structures are to be oriented along the load direction of a shear stress that does not act in a straight line, they must be divided into straight segments.
2. Werden komplexe Bauteile aus Kunststoffen im Mehrkomponenten-Spritzguss-Verfahren hergestellt, kann sich ein dreidimensionaler „Verzug“ einstellen. Der Begriff „Verzug“ ist im Sinne der Erfindung als Abweichung von einer Geometrie der Werkzeugkavität durch prozessinduzierte Spannungen zu verstehen. Für gewöhnlich muss eine solche unge wollte Verformung in einem iterativen Prozess „gegengehalten“ werden, d.h. die Verfor mung des Bauteils wird invertiert in das Werkzeug eingebracht. Hierzu muss die Oberflä- che des Spritzguss-Werkzeugs mechanisch bearbeitet werden. Mit Kletthaken oder an deren Sub-Strukturen funktionalisierte Oberflächen verlieren so ihre gewünschte, die Funktionalität tragende Mikrostrukturierung. Tests haben gezeigt, dass der dreidimensio nale Verzug bei im Wesentlichen radialsymmetrischen Formen in radialsymmetrischer Form auftritt. 2. If complex components are made of plastic using the multi-component injection molding process, three-dimensional "distortion" can occur. In the context of the invention, the term “distortion” is to be understood as a deviation from a geometry of the tool cavity due to process-induced stresses. Normally, such unwanted deformation has to be "countered" in an iterative process, ie the deformation of the component is introduced into the tool in an inverted manner. To do this, the surface surface of the injection molding tool can be machined. Surfaces functionalized with Velcro hooks or their substructures lose their desired microstructuring that supports the functionality. Tests have shown that the three-dimensional distortion occurs in a radially symmetrical form for substantially radially symmetrical forms.
Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, die vorstehend be schriebenen Mängel und Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und einen Werk zeugeinsatz und ein Verfahren zur Herstellung eines Gegenstands im Spritzguss-Verfahren an zugeben, mit der eine lastpfadgerechte Orientierung der Sub-Strukturen der Mikrostruktur er möglicht wird. Darüber hinaus soll das Gegenhalten von Verzügen ermöglicht werden, um einen herstellungsbedingten Funktionalitätsverlust der Oberflächen der Gegenstände zu vermeiden. Die Fachwelt würde es des Weiteren begrüßen, wenn die Sub-Strukturen in einer Umfangsrich tung des komplex geformten Gegenstands orientiert sein könnten und mit der Erfindung eine verbesserte Mikrostrukturierung von solchen Gegenständen ermöglicht werden könnte, die eine runde oder ringförmige Grundform aufweisen. Ein weiteres Anliegen, das der Erfindung zugrun de liegt, besteht darin, dass eine Verbindung zwischen dem Gegenstand und einem damit zu verbindenden anderen Gegenstand möglichst robust und stark sein soll. Beispielsweise soll im Kontext der vorliegenden Erfindung eine möglichst haltbare und schwer zu lösende Verbindung zwischen einem Schleifteller und einem Schleifaufsatz bereitgestellt werden. Neben dem Werk zeugeinsatz und dem Herstellungsverfahren soll darüber hinaus ein Gegenstand bereitgestellt werden, der unter Verwendung des Werkzeugeinsatzes und mit dem Herstellungsverfahren her gestellt werden kann. The object on which the present invention is based is to overcome the above-described deficiencies and disadvantages of the prior art and to specify a tool insert and a method for producing an object by injection molding with which a load path-fair orientation of the Sub-structures of the microstructure it is made possible. In addition, it should be possible to counteract distortions in order to avoid a production-related loss of functionality of the surfaces of the objects. Experts would also appreciate it if the sub-structures could be oriented in a circumferential direction of the object with a complex shape and if the invention could enable improved microstructuring of objects that have a round or ring-shaped basic shape. A further concern underlying the invention is that a connection between the object and another object to be connected thereto should be as robust and strong as possible. For example, in the context of the present invention, a connection between a sanding disc and a sanding attachment that is as durable and difficult to break as possible is to be provided. In addition to the tool insert and the manufacturing process, an object is also to be provided that can be produced using the tool insert and the manufacturing process.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Aus führungsformen zu dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche finden sich in den abhängi gen Ansprüchen The object is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments of the subject matter of the independent claims can be found in the dependent claims
Beschreibung der Erfindung: Description of the invention:
Erfindungsgemäß ist ein Werkzeugeinsatz für die Herstellung eines Gegenstands im Spritzguss verfahren vorgesehen, wobei der Werkzeugeinsatz einen Einsatzrahmen und mindestens ein Blechpaket mit einer Vielzahl von Einzelblechen umfasst, wobei das mindestens eine Blechpa ket in dem Einsatzrahmen eingesetzt vorliegt. Der Werkzeugeinsatz ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine gewölbte Oberfläche in den Gegenstand dadurch eingebracht werden können, dass der Einsatzrahmen gewölbte Oberflächen aufweist und/oder mindestens ein Ver zugskissen zwischen dem Einsatzrahmen und dem mindestens einen Blechpaket angeordnet vorliegt. Der Begriff „Werkzeug“ wird im Sinne der Erfindung bevorzugt als „Gussform“ verstan den, wobei eine solche Gussform zur Herstellung von Gegenständen oder Objekten verwendet werden kann. Der Gegenstand ist vorzugsweise ein komplex geformter Gegenstand, wobei der bevorzugt komplex geformte Gegenstand insbesondere ein Schleifteller für ein Schleifscheibe eines Schleifgeräts sein kann. According to the invention, a tool insert for the production of an object by injection molding is provided, the tool insert comprising an insert frame and at least one laminated core with a large number of individual sheets, the at least one laminated core being present in the insert frame. The tool insert is characterized in that at least one curved surface can be introduced into the object in that the insert frame has curved surfaces and/or at least one distortion cushion is arranged between the insert frame and the at least one laminated core present. In the context of the invention, the term “tool” is preferably understood as “casting mold”, it being possible for such a casting mold to be used to produce articles or objects. The object is preferably an object with a complex shape, it being possible for the object with a preferably complex shape to be in particular a grinding plate for a grinding wheel of a grinding device.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen Werkzeugeinsatz, der aufgrund des Blech pakets, das er umfasst, vorzugsweise als «laminarer Werkzeugeinsatz» bezeichnet werden kann. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass in dem Werkzeugeinsatz die abzuformende Mikrostruktur mit ihren Sub-Strukturen als negativ enthalten ist. Diese negative Gegenstruktur, die in dem Werkzeugeinsatz bzw. in den Einzelblechen der Blechpakete enthalten ist, wird im Sinne der Erfindung als „vertiefte Mikrostruktur“ oder als „negative Mikrostruktur“ bezeichnet. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der Gegenstand die Struktur des Werkzeugeinsatzes bei der Herstellung des Gegenstands im Spritzguss-Verfahren abbildet, indem diese Struktur des Werkzeugeinsatzes nachgebildet wird. Dadurch weist der Gegenstand vorteilhafterweise eine dreidimensionale spiegelbildliche Gegenstruktur der Struktur des Werkzeugeinsatzes auf.The invention relates in particular to a tool insert which, because of the laminated core that it comprises, can preferably be referred to as a "laminar tool insert". It is preferred within the meaning of the invention that the tool insert contains the microstructure to be molded with its substructures as a negative. This negative counter-structure, which is contained in the tool insert or in the individual laminations of the laminations, is referred to as “recessed microstructure” or as “negative microstructure” within the meaning of the invention. It is preferred within the meaning of the invention that the object reproduces the structure of the tool insert during the manufacture of the object using the injection molding process, in that this structure of the tool insert is reproduced. As a result, the object advantageously has a three-dimensional mirror-image counter-structure of the structure of the tool insert.
Ein Anliegen der Erfindung ist es, dass in den herzustellenden Gegenstand gewölbte Flächen eingebracht werden können. Dazu schlägt die Erfindung vor, dass der Einsatzrahmen des Spritzguss- Werkzeugs mindestens eine gewölbte Oberfläche aufweist. Alternativ oder ergän zend dazu kann ein Verzugskissen zwischen dem Einsatzrahmen und dem mindestens einen Blechpaket angeordnet vorliegen. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das Ver zugskissen und/oder die gewölbten Oberflächen des Einsatzrahmens eine Oberflächenlinie ei ner gewünschten Oberfläche des Gegenstands nachbilden. Indem das Verzugskissen und/oder die gewölbten Oberflächen des Einsatzrahmens die Oberflächenlinie der gewünschten Oberflä che des Gegenstands nachbilden, kann bei der Herstellung des Gegenstands eine gewölbte Oberfläche mit gewünschter Ausgestaltung erzeugt werden. Dieser Vorteil der vorgeschlagenen Erfindung kann beispielsweise bei der Herstellung von Schleiftellern als Gegenstand ausgenutzt werden, indem der Schleifteller nach seiner Herstellung trotz des auftretenden Verzugs eine ebene, mikrostrukturierte Fläche aufweist. Dies kann vorzugsweise dadurch erreicht werden, dass der Werkzeugeinsatz eine gewölbte Fläche zur Herstellung eines mikrostrukturierten Schleiftellers mit einer hohen Ebenheit aufweist. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Wölbung in Zusammenspiel mit der Mikrostrukturierung durch die Sub-Strukturen die Kom plexität des zu formenden Gegenstands ausmacht. Es war vollkommen überraschend, dass Werkzeugeinsätze für die Herstellung solcher komplexen Strukturen, wie beispielsweise Schleif teller, bereitgestellt werden können. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Wölbung eine nicht-plane Oberfläche des Gegenstands darstellt, wobei im Sinne der Erfindung auch Vertiefungen oder Öffnungen solchen nicht-planen Oberflächen darstellen können. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der vorgeschlagene Werkzeugeinsatz beispielsweise eine Wölbung aufweist, die vorzugsweise dazu eingerichtet ist, die Herstellung eines nicht-planen Gegenstands mit Mikrostrukturierung zu ermöglichen. Selbstverständlich kann der Werkzeugeinsatz auch andere, bevorzugt nicht-plane Bereiche aufweisen, um beispielsweise Vertiefungen oder Öffnungen in den Gegenstand einzubringen. One concern of the invention is that curved surfaces can be introduced into the object to be manufactured. For this purpose, the invention proposes that the insert frame of the injection molding tool has at least one curved surface. As an alternative or in addition to this, a delay cushion can be arranged between the insert frame and the at least one laminated core. It is preferred within the meaning of the invention that the delay cushion and/or the curved surfaces of the insert frame simulate a surface line of a desired surface of the object. By the warping pad and/or the curved surfaces of the insert frame simulating the surface line of the desired surface of the object, a curved surface with a desired configuration can be produced during the manufacture of the object. This advantage of the proposed invention can be used, for example, in the production of sanding discs as an object, in that the sanding disc has a flat, microstructured surface after its production, despite the distortion that occurs. This can preferably be achieved in that the tool insert has a curved surface for producing a microstructured sanding disc with a high degree of evenness. It is preferred within the meaning of the invention that the curvature, in conjunction with the microstructuring by the sub-structures, accounts for the complexity of the object to be formed. It was completely surprising that tool inserts for the production of such complex structures, such as sanding pads, can be provided. It is preferred within the meaning of the invention that the curvature represents a non-planar surface of the object, in which case depressions or openings can also represent such non-planar surfaces within the meaning of the invention. It is preferred within the meaning of the invention that the proposed tool insert has a curvature, for example, which is preferably set up to enable the production of a non-planar object with a microstructure. Of course, the tool insert can also have other, preferably non-planar areas, in order to introduce depressions or openings in the object, for example.
Es stellt einen wesentlichen Vorteil der Erfindung dar, dass mit einem nicht-ebenen Werkzeugeinsatz ein Produkt hergestellt werden kann, dass aufgrund der im Herstellungsprozess berücksichtigten und eingeplanten Verzüge eine gewünschte Form, die beispielsweise eben sein kann, einnimmt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die bevorzugt ebene Werkzeugoberfläche mit Mikrostrukturierung durch eine Bearbeitung des Verzugskissens iteriert werden kann, ohne dass die Bleche des bevorzugt laminar ausgebildeten Werkzeugeinsatzes veränderte werden müssen. Dieser Vorteil wird insbesondere dadurch erreicht, dass ein Gegenhalten durchgeführt wird, bei dem das Inverse des Verzugs des gewünschten Gegenstands zum Einsatz kommt. Der Begriff des „Inversen des Verzugs des gewünschten Gegenstands“ umfasst beispielsweise eine Gegenform, die gedanklich zum Beispiel durch einen dreidimensionalen Abdruck erhalten werden kann. Das Inverse einer Wölbung ist beispielsweise eine Vertiefung, oder umgekehrt. Mit anderen Worten kann das Inverse eines konkav geformten Gegenstands von einer konvexen Struktur gebildet werden, oder umgekehrt. It represents a significant advantage of the invention that a product can be manufactured with a non-planar tool insert that assumes a desired shape, which can be planar, for example, due to the distortions taken into account and planned for in the manufacturing process. A further advantage of the invention is that the preferably planar tool surface with microstructuring can be iterated by processing the delay cushion without the metal sheets of the preferably laminar tool insert having to be modified. This advantage is achieved in particular by performing a counterhold, in which the inverse of the distortion of the desired object is used. The term "inverse of the distortion of the desired object" includes, for example, a counter-shape that can be obtained, for example, by a three-dimensional impression. For example, the inverse of a bulge is a depression, or vice versa. In other words, the inverse of a concave shaped object can be formed by a convex structure, or vice versa.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Einzelbleche des Blechpakets unterschiedliche Funktionalitäten aufweisen, die durch eine unterschiedliche Mikrostrukturierung der Einzelbleche vermittelt wird. It is preferred within the meaning of the invention that the individual laminations of the laminated core have different functionalities, which is imparted by a different microstructuring of the individual laminations.
Beispielsweise können die Sub-Strukturen der Mikrostruktur bzw. die Kletthaken der Kletthaken- schicht mit Werkzeugeinsätzen erzeugt werden, die beispielsweise alternierend gestapelte Blechpakete umfassen. Der vorgeschlagene Schleifteller bzw. der vorgeschlagene Gegenstand können insbesondere mit einem laminaren Werkzeugeinsatz hergestellt werden, wobei die Werkzeugeinsätze als Formen für das Spritzguss-Verfahren dienen. Dabei kann der laminare Werkzeugeinsatz eine Vielzahl von einzelnen Blechen umfassen, die einen Blechstapel bzw. ein Blechpaket bilden. Aus diesem Blechpaket können bei Einbringen der Mikrostrukturen einzelne Bleche entfernt werden, die beim Aufbau des finalen Blechpakets als Abstandhalter in Normalenrichtung der mikrostrukturierten Bleche dienen können. Die verbliebenen Bleche können funktionalisiert werden, indem negative Mikrostrukturen in die Bleche eingebracht werden. Diese negativen oder vertieften Mikrostrukturen können die Formen für die zu erzeugenden Kletthaken der Kletthakenschicht oder für die Sub-Strukturen der Mikrostruktur bilden. Die negativen Mikro strukturen bilden vorzugsweise Vertiefungen, in das ein bevorzugt unverstärkter Kunststoff ein- dringen kann. Nach der Abkühlung und einer Zwangsentformung des Schleiftellers bzw. des Gegenstands bildet das Material, das in den vertieften Mikrostrukturen des laminaren Werk zeugeinsatzes vorlag, die Kletthaken der Kletthakenschicht bzw. die Sub-Strukturen der Mikro struktur. For example, the sub-structures of the microstructure or the Velcro hooks of the Velcro hook layer can be produced with tool inserts which, for example, comprise alternating stacks of laminations. The proposed sanding disc or the proposed object can be produced in particular with a laminar tool insert, with the tool inserts serving as molds for the injection molding process. In this case, the laminar tool insert can comprise a multiplicity of individual metal sheets which form a stack of metal sheets or a stack of metal sheets. When the microstructures are introduced, individual sheets can be removed from this laminated core, which can serve as spacers in the normal direction of the microstructured sheets when the final laminated core is built up. The remaining sheets can be functionalized by introducing negative microstructures into the sheets. This Negative or recessed microstructures can form the molds for the Velcro hooks to be produced in the Velcro hook layer or for the sub-structures of the microstructure. The negative microstructures preferably form indentations into which a preferably non-reinforced plastic can penetrate. After cooling and forced demoulding of the sanding pad or the object, the material that was present in the recessed microstructures of the laminar tool insert forms the Velcro hooks of the Velcro hook layer or the substructures of the microstructure.
Der Blechstapel kann nach dem Einbringen der vertieften Mikrostrukturen beispielsweise alter nierend zusammengesetzt werden, wodurch ein Orientierungsmuster von abwechselnd A- und B-orientierten radial angeordneten Kletthakenreihen bzw. Reihen von Sub-Strukturen gebildet werden kann. Dadurch wird vorteilhafterweise eine Anordnung der radialen Reihen ermöglicht, bei der die Reihen abwechselnd im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn orientiert sein können. Beispielsweise kann der Blechstapel eine Abfolge von wie folgt angeordneten Blechen enthalten: 1) Blech mit einer Mikrostruktur, die Kletthaken oder Sub-Strukturen mit einer A- Orientierung erzeugt, 2) Distanzblech als Abstandhalter, 3) Blech mit einer Mikrostruktur, die Kletthaken oder Sub-Strukturen mit einer B-Orientierung erzeugt, 4) Distanzblech als Abstand halter usw. After the indented microstructures have been introduced, the sheet stack can be assembled alternately, for example, whereby an orientation pattern of alternately A- and B-oriented, radially arranged rows of Velcro hooks or rows of sub-structures can be formed. This advantageously enables an arrangement of the radial rows in which the rows can be oriented alternately clockwise and counterclockwise. For example, the stack of sheets may contain a sequence of sheets arranged as follows: 1) sheet with a microstructure that creates velcro hooks or sub-structures with an A orientation, 2) spacer sheet as a spacer, 3) sheet with a microstructure that creates velcro hooks or sub - Structures created with a B-orientation, 4) spacer plate as a spacer, etc.
Die einzelnen Reihen von Sub-Strukturen werden bevorzugt jeweils von einem Einzelblech er zeugt. Beispielsweise können die A- und B-orientierten Kletthaken die Funktion(alität) aufwei sen, den Schleifteller besonders fest mit dem Schleifaufsatz zu verbinden, während die Bleche, die als Abstandhalter fungieren, beispielsweise eine Entlüftung des beim Spritzguss-Verfahrens eingefüllten flüssigen Kunststoffmaterials ermöglichen. Insofern tragen die unterschiedlich struk turierten Einzelbleche zu den unterschiedlichen Funktionen der Sub-Strukturen der Mikrostruktur bei. The individual rows of sub-structures are preferably each produced from a single sheet. For example, the A- and B-oriented Velcro hooks can have the function(ality) of connecting the sanding pad particularly firmly to the sanding attachment, while the metal sheets, which act as spacers, allow the liquid plastic material filled in during the injection molding process to be vented, for example. In this respect, the differently structured individual sheets contribute to the different functions of the sub-structures of the microstructure.
Die Formulierung «Blech» ist im Sinne der Erfindung als Walzwerkerzeugnis zu verstehen; die Formulierung «Blechpaket» ist im Sinne der Erfindung als geschichtete dreidimensionale Struk tur aus Schichten solcher Bleche zu verstehen. For the purposes of the invention, the wording "sheet metal" is to be understood as a rolled product; the wording “laminated core” is to be understood within the meaning of the invention as a layered three-dimensional structure made up of layers of such sheets.
Der Begriff «Blech» ist im Sinne der Erfindung als bevorzugt metallischer Bestandteil eines la minaren Werkzeugeinsatzes zu verstehen, in den beispielsweise negative Mikrostrukturen ein gebracht werden können oder der als Abstandhalter zwischen funktionalisierten «Blechen» in nerhalb des Werkzeugeinsatzes dienen kann. Der Begriff «Blechpaket» ist im Sinne der Erfin dung als Anordnung einer Vielzahl solcher Bleche zu verstehen, wobei eine laminarer Werk- zeugeinsatz mindestens ein Blechpaket aus vorzugsweise alternierend angeordneten Einzelble chen umfasst. The term “sheet metal” is to be understood in the context of the invention as a preferably metallic component of a laminar tool insert, into which, for example, negative microstructures can be introduced or which can serve as a spacer between functionalized “sheet metal” within the tool insert. In the context of the invention, the term “laminated core” is to be understood as an arrangement of a large number of such sheets, with a laminar workpiece tool insert comprises at least one laminated core of preferably alternatingly arranged individual sheets.
Ein weiterer Vorteil, der mit der Erfindung realisiert werden kann, besteht darin, dass nicht nur eine lastgerechte Orientierung der Sub-Strukturen der Mikrostruktur ermöglicht werden kann, sondern, dass mit der Erfindung auch Gegenstände mit erweiterten bzw. zusätzlichen Funktio nalitäten hergestellt werden können. Wenn der Gegenstand beispielsweise eine Öffnung oder eine Vertiefung aufweisen soll, um eine spezielle Aufgabe zu erfüllen, kann die Erfindung bei spielsweise dazu verwendet werden, die Mikrostrukturierung des Gegenstands um die Öffnung oder Vertiefung herum zu führen. Das bedeutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Sub- Strukturen der Mikrostruktur so auf dem Gegenstand angeordnet werden können, dass sie ge rade nicht im Bereich der Öffnung oder der Vertiefung vorliegen, sondern in einer für den spezi fischen Gegenstand optimierten Anordnung. Vorzugsweise können mit dieser optimierten An ordnung weitere Funktionalitäten des Gegenstands bereitgestellt werden. Another advantage that can be realized with the invention is that not only a load-oriented orientation of the sub-structures of the microstructure can be made possible, but that objects with expanded or additional functionalities can also be produced with the invention. For example, if the article is to have an opening or indentation to accomplish a specific task, the invention can be used, for example, to guide the microstructuring of the article around the opening or indentation. For the purposes of the invention, this preferably means that the sub-structures of the microstructure can be arranged on the object in such a way that they are not present in the area of the opening or the depression, but rather in an arrangement optimized for the specific object. Additional functionalities of the object can preferably be provided with this optimized arrangement.
Eine Erkenntnis, der der Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, dass laminaren, nicht mitei nander verbundene Einzelbleche der Blechpakete des vorgeschlagenen Werkzeugeinsatzes nur in sehr geringem Maße Schubspannungen durch Querkraft aufnehmen können. Entsprechend weisen die Einzelbleche lediglich ein geringes Flächenträgheitsmoment auf. Der Begriff „Flä chenträgheitsmoment“ wird im Sinne der Erfindung bevorzugt als ein Widerstand gegen eine Verformung verstanden. Diese Eigenschaft ermöglicht es, konkave und konvexe Wölbung durch eine Verspannung des Blechpakets zwischen zwei konturgebenden Oberflächen zu erzielen. Somit lassen sich die Mikrostrukturen durch die gezielte Formgebung eines Einsatzrahmens in der Ebene frei orientieren. One finding on which the invention is based is that laminar, non-connected individual laminations of the laminations of the proposed tool insert can absorb shear stresses due to transverse forces only to a very small extent. Accordingly, the individual sheets only have a low area moment of inertia. In the context of the invention, the term “area moment of inertia” is preferably understood as a resistance to deformation. This property makes it possible to achieve concave and convex curvatures by clamping the laminated core between two contouring surfaces. The microstructures can thus be freely oriented in the plane through the targeted shaping of an insert frame.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung somit ein System zur Herstellung eines Gegen stands, wobei das System einen vorgeschlagenen Werkzeugeinsatz umfasst, sowie ein Schie- be-Element, wobei das Schiebe-Element eine Oberfläche aufweist, die als Gegenkontur zu einer gewölbten Oberfläche des Einsatzrahmens ausgebildet ist. Es ist im Sinne der Erfindung ganz besonders bevorzugt, dass das Schiebe-Element eine funktionelle Oberfläche aufweist, wobei die funktionelle Oberfläche des Schiebe-Elements als Gegenkontur zu einer gewölbten Oberflä che des Einsatzrahmens ausgebildet ist und dieser gewölbten Oberfläche des Einsatzrahmens bei Herstellung des komplex geformten Gegenstands gegenüberliegt. Es ist im Sinne der Erfin dung bevorzugt, dass ein Schiebe-Element verwendet werden kann, dass vorzugsweise eine Gegenkontur zur bevorzugt gewölbten Oberfläche des Blechpakets aufweist. Das Schiebe- Element kann im Sinne der Erfindung bevorzugt auch als „Schieber“ oder als Stempel bezeich- net werden. Gemeint ist mit diesen Begriffen ein vorzugsweise beweglich ausgebildetes Form- Element in einem Werkzeugeinsatz, dass mit oder unabhängig von der Öffnungsbewegung be wegt werden kann. Solche Schiebe-Element können insbesondere bei Spritzgussverfahren zum Einsatz kommen. Sie sind insbesondere dazu eingerichtet, hinterschnittige Teile oder Strukturen zu entformen. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das Schiebe-Element ein konka ve/konvexe Gegenkontur zu einer konvexen/konkaven Oberfläche des Einsatzrahmens des Werkzeugeinsatzes aufweist. Dabei kann die Oberfläche des Einsatzrahmens des Werkzeugei nsatzes als konturgebende Seite für den herzustellenden Gegenstand bezeichnet werden, wäh rend das Schiebe-Element vorzugsweise dazu korrespondierend ausgebildet ist. Das Schiebe- Element ist vorzugsweise stempelartig und/oder beweglich ausgebildet, um das Schiebe- Element aus der Öffnung des Einsatzrahmens des Werkzeugeinsatzes zu entfernen und die Bleche bzw. Blechpakete einlegen zu können. Das bedeutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das Schiebe-Element beweglich und aus der Öffnung des Einsatzrahmens des Werkzeug einsatzes entfernbar ausgebildet ist, um ein Einlegen der Bleche bzw. Blechpakete zur Erzeu gung der Mikrostrukturierung des herzustellenden Gegenstands zu ermöglichen. Das vorge schlagene System zur Herstellung eines Gegenstands wird in Fig. 1 dargestellt. In a further aspect, the invention thus relates to a system for producing an object, the system comprising a proposed tool insert and a sliding element, the sliding element having a surface which acts as a counter-contour to a curved surface of the insert frame is trained. According to the invention, it is very particularly preferred that the sliding element has a functional surface, the functional surface of the sliding element being designed as a counter-contour to a curved surface of the insert frame and this curved surface of the insert frame when producing the complex-shaped one Object opposite. It is preferred within the meaning of the inventions that a sliding element can be used that preferably has a counter-contour to the preferably curved surface of the laminated core. In the context of the invention, the sliding element can preferably also be referred to as a “slider” or as a stamp. become. What is meant by these terms is a preferably movably designed form element in a tool insert that can be moved with or independently of the opening movement. Such sliding elements can be used in particular in injection molding processes. In particular, they are designed to demould undercut parts or structures. According to the invention, it is preferred that the sliding element has a concave/convex counter-contour to a convex/concave surface of the insert frame of the tool insert. The surface of the insert frame of the tool insert can be referred to as the contouring side for the object to be manufactured, while the sliding element is preferably designed to correspond thereto. The sliding element is preferably designed like a stamp and/or movable in order to be able to remove the sliding element from the opening of the insert frame of the tool insert and to be able to insert the metal sheets or stacks of sheets. In the context of the invention, this preferably means that the sliding element is designed to be movable and removable from the opening of the insert frame of the tool insert, in order to enable the sheets or sheet metal stacks to be inserted to generate the microstructuring of the object to be produced. The proposed system for making an article is shown in FIG.
Die Möglichkeit der der Orientierung der Mikrostrukturen durch eine Verpressung des Blechsta pels zwischen konturgebenden Oberflächen des Einsatzrahmens, wird im Kontext der vorlie genden Erfindung dadurch erreicht, dass gewölbte Oberflächen dadurch in den Gegenstand eingebracht werden können, dass der Einsatzrahmen gewölbte Oberflächen aufweist. The possibility of orienting the microstructures by pressing the sheet metal stack between contouring surfaces of the insert frame is achieved in the context of the present invention in that curved surfaces can be introduced into the object by the insert frame having curved surfaces.
Neben der Möglichkeit, die Mikrostrukturen in der Ebene frei zu orientieren, wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Möglichkeit vorgeschlagene, die Oberfläche der Mikrostruktur in Z- Richtung zu beeinflussen, ohne dass die Blechpakete mit der Mikrostruktur mechanisch nach gearbeitet werden müssen. Dies wird dadurch erreicht, dass mindestens ein sogenanntes „Ver zugskissen“ zwischen dem Einsatzrahmen und dem mindestens einen Blechpaket angeordnet vorliegt, um gewölbte Oberflächen in den herzustellenden Gegenstand einzubringen. Mit ande ren Worten ist das Verzugskissen zum Gegenhalten etwaiger Verzüge ausgebildet. In addition to the possibility of freely orienting the microstructures in the plane, the present invention proposes a possibility of influencing the surface of the microstructure in the Z direction without having to mechanically rework the laminated cores with the microstructure. This is achieved in that at least one so-called “warping cushion” is arranged between the insert frame and the at least one laminated core in order to introduce curved surfaces into the object to be manufactured. In other words, the delay cushion is designed to counter any delays.
Beispielsweise lässt sich unter dem Blechpaket ein „Verzugskissen“ platzieren, welches die Oberflächenlinie der gewünschten Oberfläche abbildet. Da die Einzelbleche an diesem „Ver zugskissen“ anschlagen, bilden sie Oberflächenlinie bzw. die gewünschte Oberflächenform ge stuft ab. Zur Nacharbeit oder Iteration des Verzugs ist lediglich ein Anpassen des Verzugskis sens erforderlich, ohne dass das Blechpaket nachgearbeitet werden muss. Insbesondere er- möglicht die Vorsehung eines Verzugskissens ein Gegenhalten von Verzug in Z-Richtung. Die X-, Y- und Z-Richtungen werden in den Figuren und in der Figurenbeschreibung erläutert. For example, a "warping cushion" can be placed under the sheet metal package, which depicts the surface line of the desired surface. Since the individual sheets hit this “warping cushion”, they form a stepped surface line or the desired surface shape. All that is required to rework or iterate the warpage is to adjust the warpage cushion without having to rework the laminated core. In particular the provision of a warpage cushion makes it possible to counter warpage in the Z-direction. The X, Y and Z directions are explained in the figures and in the description of the figures.
Vorteilhaft an der Verwendung eines Verzugskissens ist insbesondere, dass die einmal herge stellten Blechpakete nicht geändert werden müssen, wenn iterativ minimale Korrekturen oder Veränderungen an dem herzustellenden Gegenstand bzw. den herzustellenden Sub-Strukturen erforderlich sind. Vielmehr ermöglicht die Vorsehung eines Verzugskissens, dass nur das Ver zugskissen selbst bearbeitet und verändert werden muss, um minimale Korrekturen oder Verän derungen an dem durch das Spritzguss-Verfahren zu erzeugenden Gegenstand, hier dem Schleifteller, vorzunehmen. A particular advantage of using a delay cushion is that the laminated cores that have been produced once do not have to be changed if iteratively minimal corrections or changes to the object to be produced or the substructures to be produced are required. Rather, the provision of a delay pad allows that only the delay pad itself has to be processed and changed in order to make minimal corrections or changes to the object to be produced by the injection molding process, here the sanding pad.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das Blechpaket in einem Einsatzrahmen ange ordnet vorliegt, wobei das Blechpaket in dem Einsatzrahmen den laminaren Werkzeugeinsatz bildet. Bei Einsatz eines Verzugskissens ist es im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das Ver zugskissen zwischen den Einsatzrahmen und dem Blechpaket angeordnet vorliegt. Vorzugswei se bildet das Verzugskissen die Oberflächenlinie der gewünschten Oberfläche ab. Da die Ble che des Blechpakets an dem Verzugskissen anschlagen, bilden die Bleche bzw. die Blechpake te diese Oberfläche - vorzugsweise gestuft - ab. Zur Nacharbeit bzw. Iteration des Verzugs ist lediglich ein Anpassen des Verzugskissens erforderlich, ohne dass das Blechpaket bzw. der Werkzeugeinsatz nachgearbeitet werden muss. It is preferred within the meaning of the invention for the laminated core to be arranged in an insert frame, with the laminated core forming the laminar tool insert in the insert frame. When using a delay cushion, it is preferred within the meaning of the invention for the delay cushion to be arranged between the insert frame and the laminated core. Preferably, the lag pad maps the surface line of the desired surface. Since the metal sheets of the laminated core strike the delay cushion, the metal sheets or the laminated cores form this surface—preferably in a stepped manner. All that is required to rework or iterate the warpage is to adjust the warpage cushion without having to rework the laminated core or the tool insert.
Eine alternative Möglichkeit, Bauteile herzustellen, besteht darin, dass der Einsatzrahmen kon kav oder konvex gewölbte Oberflächen aufweist, die wie ein Verzugskissen wirken können. Die Wölbungen der Oberfläche des Einsatzrahmens übertragen sich auf das Blechpaket, das - wie beschrieben - in den Einsatzrahmen eingesetzt wird. Es ist im Kontext dieser Ausgestaltung der Erfindung bevorzugt, dass die Blechpakete beispielsweise zwischen zwei konturgebende Ober flächen verspannt wird, so dass sich die gewünschten Mikrostrukturen, wie die Kletthaken der Kletthakenschicht, durch eine gezielte Formgebung des Einsatzrahmens hersteilen lassen. Dar über hinaus können die Mikrostrukturen durch das vorgeschlagene Verfahren in der Ebene frei orientiert werden. An alternative way of producing components is for the insert frame to have concavely or convexly curved surfaces that can act like a delay cushion. The curvature of the surface of the insert frame is transferred to the laminated core, which - as described - is used in the insert frame. In the context of this embodiment of the invention, it is preferred that the laminated core is clamped between two contouring surfaces, for example, so that the desired microstructures, such as the Velcro hooks of the Velcro hook layer, can be produced by a targeted shaping of the insert frame. In addition, the microstructures can be freely oriented in the plane using the proposed method.
Mit der Erfindung ermöglichen die Erfinder eine wirtschaftliche und kostengünstige Herstellung von Spritzguss-Werkzeugen für komplex geformte Bauteile mit einer nicht ebenen, nicht linear orientierten Oberfläche, die darüber hinaus mit einer Mikrostruktur funktionalisiert sein kann. Die Erfindung kann vorteilhafterweise zur Orientierung der Mikrostrukturierung in der Werkzeugebe ne (x-y Ebene) oder beispielsweise zum Gegenhalten von Verzug mit einer Z-Orientierung ge nutzt werden. In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines formten Ge genstands mit gewölbten Oberflächen unter Verwendung eines vorgeschlagenen Werkzeugein satzes. Das Verfahren zur Herstellung des Gegenstands ist durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet: a) Bereitstellung eines Blechpakets, das eine Vielzahl von Einzelblechen umfasst, b) Bereitstellung eines Einsatzrahmens zur Aufnahme des Blechpakets, wobei der Einsatz rahmen und das Blechpaket den Werkzeugeinsatz bilden, c) Einbringen von gewölbten Oberflächen in den Gegenstand dadurch, dass der Einsatz rahmen gewölbte Oberflächen aufweist und/oder dadurch dass mindestens ein Ver zugskissen zwischen dem Einsatzrahmen und dem mindestens einen Blechpaket ange ordnet vorliegt. With the invention, the inventors enable economical and cost-effective production of injection molding tools for complex-shaped components with a non-planar, non-linearly oriented surface, which can also be functionalized with a microstructure. The invention can advantageously be used to orient the microstructuring in the tool plane (xy plane) or, for example, to counter warpage with a Z orientation. In a second aspect, the invention relates to a method for producing a shaped object with curved surfaces using a proposed tooling set. The method for producing the object is characterized by the following process steps: a) providing a laminated core comprising a large number of individual sheets, b) providing an insert frame for receiving the laminated core, the insert frame and the laminated core forming the tool insert, c) introducing curved surfaces in the object in that the insert frame has curved surfaces and/or in that at least one delay cushion between the insert frame and the at least one laminated core is present.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das Blechpaket in einen Einsatzrahmen des Werkzeugeinsatzes eingesetzt vorliegt. It is preferred within the meaning of the invention that the laminated core is inserted into an insert frame of the tool insert.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Gegenstand, der mit dem vorgeschlagenen Herstellungsverfahren herstellbar ist, wobei der Gegenstand einen Grundkörper und eine Mikro struktur auf der Oberfläche des Grundkörpers aufweist, wobei der Grundkörper einen faserver stärkten Kunststoff umfasst und die Mikrostruktur einen unverstärktem Kunststoff umfasst. Die für den Werkzeugeinsatz eingeführten Begriffe, Definitionen und technischen Vorteile gelten vorzugsweise für das vorgeschlagene Herstellungsverfahren, sowie für den Gegenstand analog. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es sich bei dem Gegenstand um einen Schleifteller handeln, an dessen Oberfläche eine Kletthakenschicht mit Kletthaken angespritzt werden kann. Dabei kann der Schleifkörper ein faserverstärktes Material und die Kletthaken schicht ein unverstärktes Material umfassen. In a further aspect, the invention relates to an object that can be produced using the proposed production method, the object having a base body and a microstructure on the surface of the base body, the base body comprising a fiber-reinforced plastic and the microstructure comprising a non-reinforced plastic. The terms, definitions and technical advantages introduced for the use of tools preferably apply analogously to the proposed production method and to the object. In an exemplary embodiment of the invention, the object can be a sanding disk, on the surface of which a Velcro hook layer with Velcro hooks can be injection molded. In this case, the abrasive body can comprise a fiber-reinforced material and the hook and loop hook layer can comprise an unreinforced material.
Mit anderen Worten betrifft die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel einen Schleifteller, der einen Grundkörper als tragende Struktur umfasst, sowie eine vorzugsweise vollständig mit Klett haken bedeckte, spritzgegossenen Schicht auf der Oberfläche des Schleiftellers umfasst. Der Grundkörper ist vorzugsweise aus einem steifen Material hergestellt, während die Kletthaken schicht eine Weichkomponente darstellt und aus einem weicheren, unverstärkten Kunststoff- Material besteht. Der Schleifteller dient zur Aufnahme eines Schleifaufsatzes mit einer Vliesun terseite und einer Funktionsseite, wobei die Funktionsseite vorzugsweise mit einem Schleifmittel versehen ist. Tests haben gezeigt, dass Schleifteller, bei denen der Grundkörper einen faserverstärkten Kunststoff umfasst und die Kletthakenschicht einen unverstärktem Kunststoff umfasst, eine hohe Biegesteifigkeit aufweisen und damit sehr gut für das Schleifen, insbesondere von harten Unter gründen, wie Beton, geeignet sind. Darüber hinaus können die vorgeschlagenen Schleifteller durch das 2K-Spritzguss-Verfahren besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden, wobei insbesondere der Personalaufwand und die Anzahl der manuellen Prozessschritte erheb lich reduziert werden kann. In other words, in one embodiment, the invention relates to a sanding pad that includes a base body as the supporting structure and an injection-molded layer that is preferably completely covered with hook and loop fasteners on the surface of the sanding pad. The base body is preferably made of a rigid material, while the hook and loop hook layer is a soft component and consists of a softer, non-reinforced plastic material. The sanding disc is used to hold a sanding attachment with a non-woven underside and a functional side, with the functional side preferably being provided with an abrasive. Tests have shown that sanding pads with a base made of fiber-reinforced plastic and the Velcro hook layer made of non-reinforced plastic have a high degree of flexural rigidity and are therefore very well suited for sanding, especially on hard surfaces such as concrete. In addition, the proposed sanding pads can be manufactured particularly easily and inexpensively using the 2K injection molding process, with the personnel costs and the number of manual process steps in particular being able to be significantly reduced.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass als faserverstärkter Kunststoff für den Grundkör per des Schleifteller Materialien, wie faserverstärktes Polyamid 6 (PA6) bzw. Polyamid 66 (PA66) mit einem Masseanteil an Glasfasern, der größer als 30 % ist, verwendet werden. Es ist im Sinne der Erfindung insbesondere bevorzugt, für den strukturellen Grundkörper den faser verstärkte Kunststoff PA6GF30 zu verwenden. Die Weichkomponente, aus der vorzugsweise die Kletthakenschicht mit den Kletthaken gebildet wird, kann beispielsweise aus PA6 gefertigt wer den. Es hat sich gezeigt, dass diese Materialkombination besonders gut geeignet ist, um die Komponenten des vorgeschlagenen Schleiftellers, vorzugsweise in einem Prozess, herzustel len. Insbesondere ermöglicht die Materialkombination aus PA6GF30 für den Grundkörper und PA6 für die Kletthakenschicht eine starke, robuste Verbindung zwischen den Komponenten des vorgeschlagenen Schleiftellers, sowie Flexibilität bei der Herstellung. Es ist beispielsweise mög lich, die Komponenten des Schleiftellers form- oder stoffschlüssig miteinander zu verbinden.According to the invention, it is preferred that materials such as fiber-reinforced polyamide 6 (PA6) or polyamide 66 (PA66) with a mass fraction of glass fibers greater than 30% are used as the fiber-reinforced plastic for the base body of the sanding pad. In terms of the invention, it is particularly preferred to use the fiber-reinforced plastic PA6GF30 for the structural base body. The soft component, from which the Velcro hook layer with the Velcro hooks is preferably formed, can be made of PA6, for example. It has been shown that this combination of materials is particularly well suited to producing the components of the proposed sanding pad, preferably in one process. In particular, the material combination of PA6GF30 for the base body and PA6 for the Velcro hook layer enables a strong, robust connection between the components of the proposed sanding pad, as well as flexibility in manufacture. It is possible, for example, to connect the components of the sanding pad to one another with a positive or material fit.
Mit dem vorgeschlagenen Schleifteller können insbesondere Schleifteller mit einer niedrigen Bruchdehnung und einer hohen Viskosität im Bereich des Grundkörpers bereitgestellt werden, während die vorgeschlagenen Schleifteller im Bereich der Kletthakenschicht eine ausreichend hohe Versagensdehnung aufweisen, um die Zwangsentformung der Kletthaken zu ermöglichen.The proposed sanding pad can be used in particular to provide sanding pads with a low elongation at break and a high viscosity in the area of the base body, while the proposed sanding pads have a sufficiently high elongation at failure in the area of the Velcro hook layer to enable the Velcro hooks to be demoulded.
Durch die Erfindung kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass eine Oberfläche des Schleif tellers im Wesentlichen vollständig von der Kletthakenschicht bedeckt ist. Somit steht im We sentlichen die gesamte Oberfläche des Schleiftellers für die Erzeugung der Klettverschlussver bindung mit dem Schleifaufsatz zur Verfügung, wodurch eine bessere Haftwirkung zwischen Schleifteller und Schleifaufsatz ermöglicht werden kann. Dadurch wird das Risiko eines uner wünschten Ablösens des Schleifaufsatzes von dem Schleifteller erheblich reduziert. The advantage of the invention is that one surface of the grinding wheel is essentially completely covered by the layer of hook and loop fasteners. Thus, essentially the entire surface of the sanding pad is available for creating the Velcro connection with the sanding attachment, which means that a better adhesive effect between the sanding pad and the sanding attachment can be made possible. This significantly reduces the risk of the sanding attachment becoming detached from the sanding pad.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass Sub-Strukturen der Mikrostruktur in Reihen auf der Oberfläche des Gegenstands angeordnet vorliegen, wobei die Sub-Strukturen in den Reihen entsprechend der Anordnung der Einzelbleche in dem Blechpaket orientiert sind. Vorzugsweise liegen die Reihen der Sub-Strukturen in gleichmäßigen Abständen zwischen den Begrenzungen der des Gegenstands vor. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Reihen im Wesent lichen äquidistant zueinander angeordnet. Das bedeutet mit anderen Worten, dass die Abstände zwischen den Reihen im Wesentlichen gleich sind. Vorzugsweise weisen die Reihen einen Ab stand in einem Bereich von 0,3 bis 2 mm auf, bevorzugt einen Abstand in einem Bereich von 0,5 bis 1 ,5 mm, besonders bevorzugt einen Abstand von 0,7 bis 1 ,0 mm und am meisten bevorzugt einen Abstand von 0,8 mm. According to the invention, it is preferred that sub-structures of the microstructure are arranged in rows on the surface of the object, with the sub-structures in the rows being oriented according to the arrangement of the individual laminations in the laminated core. Preferably, the rows of substructures are evenly spaced between the boundaries that of the object. It is preferred within the meaning of the invention that the rows are arranged substantially equidistant from one another. In other words, this means that the distances between the rows are essentially the same. The rows are preferably spaced from 0.3 to 2 mm, preferably from 0.5 to 1.5 mm, particularly preferably from 0.7 to 1.0 mm and am most prefer a distance of 0.8 mm.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die bevorzugt in Reihen angeordneten Sub- Strukturen unterschiedliche Orientierungen aufweisen. Beispielsweise kann eine erste Reihe von Sub-Strukturen eine Orientierung A aufweisen, während eine zweite Reihe von Sub- Strukturen eine Orientierung B aufweisen kann. Wenn die Sub-Strukturen als Kletthaken ausge bildet sind, kann beispielsweise eine erste Reihe von Kletthaken eine Öffnung in eine erste Raumrichtung aufweisen, während die zweite Reihe von Kletthaken eine Öffnung in eine entge gengerichtete Raumrichtung aufweist. It is preferred within the meaning of the invention that the sub-structures, which are preferably arranged in rows, have different orientations. For example, a first row of sub-structures may have an A orientation, while a second row of sub-structures may have a B orientation. If the sub-structures are in the form of Velcro hooks, a first row of Velcro hooks can have an opening in a first spatial direction, for example, while the second row of Velcro hooks has an opening in an opposite spatial direction.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es bevorzugt, dass die Kletthaken der Reihen abwechselnd im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn orientiert sind. Das bedeutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Kletthaken von außen nach innen reihenweise vorlie gen, wobei zum Beispiel in der äußersten Schicht die Kletthaken im Uhrzeigersinn orientiert sind (Orientierung A), während die Kletthaken in derzweit-äußersten Schicht gegen den Uhrzeiger sinn orientiert sind (Orientierung B). Dadurch ergibt sich vorteilhafterweise ein Orientierungs muster von abwechselnd A- und B-orientierten radial angeordneten Kletthakenreihen. In one embodiment of the invention, it is preferred that the hook and loop fasteners of the rows are oriented alternately clockwise and counterclockwise. For the purposes of the invention, this preferably means that the Velcro hooks are arranged in rows from the outside to the inside, with the Velcro hooks in the outermost layer, for example, being oriented clockwise (orientation A), while the Velcro hooks in the second outermost layer are oriented counterclockwise are (orientation B). This advantageously results in an orientation pattern of alternately A- and B-oriented, radially arranged Velcro hook rows.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass eine Oberfläche des komplex geformten Gegen stands im Wesentlichen vollständig den Sub-Strukturen der Mikrostruktur bedeckt ist. Durch die Erfindung kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass eine Oberfläche eines Schleiftellers als komplex geformter Gegenstand im Wesentlichen vollständig von bzw. mit der Kletthakenschicht bedeckt ist. Somit steht im Wesentlichen die gesamte Oberfläche des Schleiftellers für die Er zeugung der Klettverschlussverbindung mit dem Schleifaufsatz zur Verfügung, wodurch eine bessere Haftwirkung zwischen Schleifteller und Schleifaufsatz ermöglicht werden kann. Dadurch wird das Risiko eines unerwünschten Ablösens des Schleifaufsatzes von dem Schleifteller er heblich reduziert. Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. Die Figuren, die Be schreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. In den Figuren sind gleiche und gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert.It is preferred within the meaning of the invention that a surface of the complex-shaped object is essentially completely covered by the sub-structures of the microstructure. The advantage of the invention is that a surface of a grinding disk as a complex-shaped object is essentially completely covered by or with the layer of hook and loop fasteners. This means that essentially the entire surface of the sanding pad is available for creating the hook-and-loop fastener connection with the sanding attachment, as a result of which better adhesion between the sanding pad and the sanding attachment can be made possible. As a result, the risk of the sanding attachment becoming undesirably detached from the sanding pad is significantly reduced. Further advantages result from the following description of the figures. The figures, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into further meaningful combinations. In the figures, the same and similar components are denoted by the same reference symbols.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 Ansicht einer bevorzugten Ausgestaltung eines vorgeschlagenen Werkzeug einsatzes Fig. 1 View of a preferred embodiment of a proposed tool use
Fig. 2 weitere Ansicht einer bevorzugten Ausgestaltung des vorgeschlagenen Werk zeugeinsatzes Fig. 2 Another view of a preferred embodiment of the proposed work tool insert
Fig. 3 Einsatz einer bevorzugten Ausgestaltung des vorgeschlagenen Werkzeugeinsat zes mit Verzugskissen Fig. 3 Use of a preferred embodiment of the proposed tool insert indices with delay cushion
Fig. 4 Ansicht einer bevorzugten Ausgestaltung eines Schleiftellers als Beispiel für einen komplex geformten Gegenstand Fig. 5 Ansicht einer bevorzugten Ausgestaltung eines vorgeschlagenen Werkzeug einsatzes Fig. 4 View of a preferred embodiment of a sanding disc as an example of a complex-shaped object Fig. 5 View of a preferred embodiment of a proposed tool insert
Fig. 6 Ansicht einer bevorzugten Ausgestaltung eines Kletthakens mit seinen Abmes sungen Fig. 6 View of a preferred embodiment of a hook and loop fastener with its dimen- sions
Ausführungsbeispiele und Figurenbeschreibung: Examples and description of figures:
Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung eines vorgeschlagenen Werkzeugeinsatzes 7. Insbesondere zeigt Fig. 1 einen Einsatzrahmen 10, der eine gewölbte Oberfläche 13 aufweist. An diese gewölbte Oberfläche 13 des Einsatzrahmens 10 können die Einzelbleche 11 des mindestens einen Blechpakets 8 anschlagen und so die gewölbte Oberfläche 13 des Einsatzrahmens 10 nachbilden. Im Ergebnis weist auch das Blechpaket 8 eine gewölbte Oberfläche auf und kann diese an den herzustellenden Gegenstand 1 weitergeben. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die gewölbte Oberfläche 13 des Einsatzrahmens 10 konkav oder konvex ausgebildet sein kann. Der Begriff «konkav» steht dabei bevorzugt für eine Vertiefung, die beispielsweise wie ein Gebirgstal geformt sein kann. Der Begriff «konvex» steht dabei bevorzugt für eine Erhöhung, die beispielsweise wie ein Berg eines Gebirges geformt sein kann. FIG. 1 shows a preferred embodiment of a proposed tool insert 7. In particular, FIG. The individual metal sheets 11 of the at least one laminated core 8 can strike this curved surface 13 of the insert frame 10 and thus simulate the curved surface 13 of the insert frame 10 . As a result, the laminated core 8 also has a curved surface and can pass this on to the object 1 to be manufactured. It is preferred within the meaning of the invention that the curved surface 13 of the insert frame 10 can be concave or convex. The term “concave” preferably stands for a depression that can be shaped like a mountain valley, for example. The term “convex” preferably stands for an elevation that can be shaped like a mountain in a mountain range, for example.
Darüber hinaus ist in Fig. 1 ein Schiebe-Element 15 abgebildet, das zusammen mit dem vorgeschlagenen Werkzeugeinsatz 7 ein System zur Herstellung eines komplex geformten Gegenstands 1 bilden kann. Das Schiebe-Element 15 weist eine Oberfläche auf, die als Gegenkontur zu einer gewölbten Oberfläche 13 des Einsatzrahmens 10 ausgebildet ist. Darüber hinaus kann das Schiebe-Element 15 beweglich in einer Öffnung des Einsatzrahmens 10 ausgebildet sein.In addition, a sliding element 15 is shown in FIG. 1, which together with the proposed tool insert 7 can form a system for producing an object 1 with a complex shape. The sliding element 15 has a surface which is designed as a counter-contour to a curved surface 13 of the insert frame 10 . In addition, the sliding element 15 can be designed to be movable in an opening of the insert frame 10 .
Fig. 2 zeigt eine weitere bevorzugte Ausgestaltung eines vorgeschlagenen Werkzeugeinsatzes 7. Dargestellt ist ein Einsatzrahmen 10, der in dem linken, oberen Bild der Fig. 2 aus einer Oberseite 10a und einer Unterseite 10b gebildet wird. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der Gegenstand 1 zwischen den Hälften des Einsatzrahmens 10 ausgeformt wird, insbesondere durch ein Spritzgussverfahren. In dem Einsatzrahmen 10 befindet sich in dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung das Blechpaket 8, das aus einer Vielzahl von Einzelblechen 11 gebildet ist. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das Blechpaket 8 eine gewölbte Oberfläche aufweist, wobei diese gewölbte Oberfläche durch eine gewölbte Oberfläche 13 in dem Einsatzrahmen 10 zustande kommen kann und/oder durch die Vorsehung eines Verzugskissens 9 in dem Einsatzrahmen 10. Ein solches Verzugskissen 9 ist insbesondere in den Fig. 2, 3 und 5 zu sehen. Das Verzugskissen 9 ist vorzugsweise zwischen dem Blechpaket 8 und dem Einsatzrahmen 10 vorgesehen. Das Blechpaket 8, das in Fig. 2 dargestellt ist, wird im Sinne der Erfindung bevorzugt auch als «gebogenes Blechpaket» 8 bezeichnet, da es mindestens eine gewölbte Oberfläche aufweist. FIG. 2 shows a further preferred embodiment of a proposed tool insert 7. An insert frame 10 is shown, which is formed in the top left image of FIG. 2 from an upper side 10a and an underside 10b. It is preferred within the meaning of the invention that the object 1 is formed between the halves of the insert frame 10, in particular by an injection molding process. In the exemplary embodiment of the invention shown in FIG. It is preferred within the meaning of the invention that the laminated core 8 has a curved surface, with this curved surface being able to come about through a curved surface 13 in the insert frame 10 and/or through the provision of a delay cushion 9 in the insert frame 10. Such a delay cushion 9 can be seen particularly in Figs. The delay cushion 9 is preferably provided between the laminated core 8 and the insert frame 10 . The laminated core 8 shown in FIG. 2 is preferably also referred to as a "curved laminated core" 8 in the context of the invention, since it has at least one curved surface.
Mit dem in Fig. 2 dargestellten Werkzeugeinsatz 7 kann insbesondere ein Schleifteller 1 mit angespritzten Kletthaken 4 hergestellt werden. Für den Schleiftellerl ist es vorteilhaft, wenn die Kletthaken 4 in Umfangsrichtung orientiert sind. Zudem ist es bevorzugt, dass die Oberfläche 5 des Schleiftellers 1 sehr eben ist. Der Verzug des Schleiftellers 1 bildet sich in guter Näherung rotationssymmetrisch aus. Dieser rotationssymmetrische Verzug kann durch einen Blecheinsatz 8 aus im Wesentlichen kreisförmig gebogenen Einzelblechen 11 und einem Verzugskissen 9 gegengehalten werden. Das Verzugskissen 9 kann konisch, gerade oder rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Es stellt einen wesentlichen Vorteil der Erfindung dar, dass das Verzugskissen verschiedene denkbare Oberflächenformen annehmen kann. Dadurch kann das vorgeschlagene Verfahren und der Werkzeugeinsatz 7 zur Herstellung von ganz unterschiedlichen Gegenstän den und Objekten verwendet werden. Es ist im Sinne der Erfindung ganz besonders bevorzugt, dass die Oberfläche bzw. ihre Form durch eine beliebige Funktion des Radius definier- oder festlegbar ist. Eine entsprechende Funktion ist vorzugsweise für alle Rotationswinkel um die Mittelachse identisch bzw. im Wesentlichen identisch. With the tool insert 7 shown in FIG. 2, a sanding plate 1 with molded Velcro hooks 4 can be produced in particular. It is advantageous for the sanding plate if the Velcro hooks 4 are oriented in the circumferential direction. In addition, it is preferred that the surface 5 of the sanding disc 1 is very flat. The warping of the sanding disc 1 is, to a good approximation, rotationally symmetrical. This rotationally symmetrical warpage can be counteracted by a sheet metal insert 8 consisting of individual sheets 11 bent in a substantially circular manner and a warpage cushion 9 . The delay cushion 9 can be conical, straight or rotationally symmetrical. It represents a significant advantage of the invention that the delay cushion can assume various conceivable surface shapes. As a result, the proposed method and the tool insert 7 can be used to produce very different items and objects. It is very particularly preferred within the meaning of the invention that the surface or its shape can be defined or fixed by any function of the radius. A corresponding function is preferably identical or essentially identical for all angles of rotation about the central axis.
In Fig. 3 ist in der linken Bildhälfte ein gerade ausgebildetes Verzugskissen 9 dargestellt, wäh rend in der rechten Bildhälfte ein konisch ausgebildetes Verzugskissen 9 dargestellt ist. Für die Iteration des Werkzeugeinsatzes 7 muss lediglich das bevorzugt rotationssymmetrisch ausgebil dete Verzugskissen 9 bearbeitet werden. Vorteilhafterweise ergibt sich die Oberfläche 5 des Schleiftellers 1 entsprechend durch die Möglichkeit der Relativbewegung der Einzelbleche 11 . Fixiert wird der Werkzeugeinsatz 7 bevorzugt reibschlüssig durch einen zentralen Spannmecha nismus. In Fig. 3, a straight-trained delay cushion 9 is shown in the left half of the picture, currency rend in the right half of the picture a conical delay cushion 9 is shown. For the iteration of the tool insert 7, only the delay cushion 9, which is preferably designed to be rotationally symmetrical, has to be machined. Advantageously, the surface 5 of the sanding disc 1 results from the possibility of relative movement of the individual sheets 11 . The tool insert 7 is preferably fixed by a frictional connection by a central clamping mechanism.
Fig. 3 zeigt den Einsatz einer bevorzugten Ausgestaltung des vorgeschlagenen Werkzeugein satzes 7 mit Verzugskissen 9. Dabei wird das Verzugskissen 9 insbesondere zum Gegenhalten eines rotationssymmetrischen Verzugs des Schleiftellers 1 verwendet. Dargestellt sind in Fig. 3 insbesondere der Schleifteller 1 , das gebogene Blechpaket 8 mit seinen Einzelblechen 11 , so wie das gerade oder konisch ausgebildete Verzugskissen 9. Fig. 3 shows the use of a preferred embodiment of the proposed tool set 7 with delay cushion 9. The delay cushion 9 is used in particular to counteract a rotationally symmetrical distortion of the grinding wheel 1. Shown in Fig. 3 are in particular the sanding plate 1, the bent stack of laminations 8 with its individual laminations 11, as well as the straight or conical delay cushion 9.
Figur 4 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung eines vorgeschlagenen Schleiftellers 1, wobei der Schleifteller 1 ein Beispiel für einen bevorzugt komplex geformten Gegenstand 1 darstellt, wobei der bevorzugt komplex geformte Gegenstand 1 insbesondere ein Schleifteller 1 sein kann. Der Schleifteller 1 umfasst einen Grundkörper 2 und eine Kletthakenschicht 3, die einzelne Klettha- ken 4 umfasst. Die Kletthakenschicht 3 entspricht der Mikrostruktur 3 des Gegenstands 1 , wäh rend die Kletthaken 4 den Sub-Strukturen 4 entsprechen. Die Kletthaken 4 sind vorzugsweise in Reihen 6 angeordnet, die zwischen den Begrenzungen einer Oberfläche 5 des Schleiftellers 1 angeordnet sind. Bei den Reihen handelt es sich bevorzugt um sogenannte radiale Reihen 6, die in gleichmäßigen, vorzugsweise äquidistanten Abständen von außen nach innen auf der Oberfläche 5 des Schleiftellers 1 angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Kletthaken 4 in radia- len Reihen 6 angeordnet sind, wobei die Kletthaken 4 der radialen Reihen 6 abwechselnd im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn orientiert sind. Dadurch wird eine besonders starke und robuste Verbindung zwischen dem Schleifteller 1 und einem Schleifaufsatz (nicht dargestellt), mit dem der Schleifteller 1 mittels einer Klettverschlussverbindung verbunden werden kann, ermöglicht. In Fig. 4 ist gut zu sehen, dass die Kletthaken 4 Öffnungen aufweisen, die in einer Reihe 6 mit A-Orientierung beispielsweise im Uhrzeigersinn ausgerichtet sind, während die Öffnungen der Kletthaken 4 in einer Reihe 6 mit B-Orientierung beispielsweise gegen den Uhrzeigersinn ausgerichtet sind. FIG. 4 shows a preferred embodiment of a proposed sanding disk 1, the sanding disk 1 representing an example of a preferably complex-shaped object 1, the preferably complex-shaped object 1 being able to be a sanding disk 1 in particular. The sanding disc 1 comprises a base body 2 and a Velcro hook layer 3 which comprises individual Velcro hooks 4 . The hook and loop hook layer 3 corresponds to the microstructure 3 of the object 1 , while the hook and loop hooks 4 correspond to the sub-structures 4 . The Velcro hooks 4 are preferably arranged in rows 6, which are arranged between the boundaries of a surface 5 of the sanding disc 1. The rows are preferably so-called radial rows 6, which are arranged at regular, preferably equidistant intervals from the outside inwards on the surface 5 of the sanding disk 1. The Velcro hooks 4 are preferably in radial Len rows 6 are arranged, the Velcro hooks 4 of the radial rows 6 are oriented alternately clockwise and counterclockwise. This enables a particularly strong and robust connection between the sanding disc 1 and a sanding attachment (not shown) to which the sanding disc 1 can be connected by means of a Velcro connection. In Fig. 4 it is easy to see that the Velcro hooks 4 have openings aligned in a row 6 with A orientation, for example, clockwise, while the openings of the Velcro hooks 4 in a row 6 with B orientation, for example, are aligned counterclockwise are.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Oberfläche 5 des Schleiftellers 1 als Wirkfläche fungiert und ringförmig ausgebildet ist. Der Grundköper 2 des Schleiftellers 1 ist aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet oder umfasst einen solchen, während die Kletthakenschicht 3 aus einem unverstärkten Kunststoff besteht oder einen solchen umfasst. It is preferred within the meaning of the invention that the surface 5 of the sanding disc 1 acts as an active surface and is designed in the shape of a ring. The base body 2 of the sanding disk 1 is formed from a fiber-reinforced plastic or includes such a material, while the Velcro hook layer 3 consists of an unreinforced plastic or includes such a material.
Fig. 5 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung eines Werkzeugeinsatzes 7. Der Werkzeugeinsatz 7 umfasst einen Einsatzrahmen 10, sowie mindestens ein Blechpaket 8. Das Blechpaket 8 ist aus einzelnen Blechen 11 gebildet, die beispielsweise alternierend in den Einsatzrahmen 10 eingesetzt werden können. Zwischen dem Einsatzrahmen 10 und dem Blechpaket 8 kann ein Verzugskissen 9 zum Gegenhalten von etwaigen Verformungen und/oder Verzügen angeordnet vorliegen. Die Einzelbleche 11 des Blechpakets 8 weisen Vertiefungen auf, die im Sinne der Erfindung als negative Mikrostrukturierung 14 bezeichnet wird. Die negative Mikrostrukturierung 14 ist dazu vorgesehen, beim Herstellungsprozess das flüssige Kunststoffmaterial aufzunehmen und ihm seine Form zu geben. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die negative Mikrostrukturierung 14 eine negative Abbildung der Kletthakenschicht 3 bzw. der Mikrostruktur 3 darstellt und diese beim Spritzgussverfahren formt. 5 shows a preferred embodiment of a tool insert 7. The tool insert 7 comprises an insert frame 10 and at least one laminated core 8. The laminated core 8 is formed from individual metal sheets 11 which can be inserted into the insert frame 10 alternately, for example. A delay cushion 9 can be arranged between the insert frame 10 and the laminated core 8 to counteract any deformations and/or distortions. The individual laminations 11 of the laminated core 8 have indentations which are referred to as negative microstructuring 14 within the meaning of the invention. The negative microstructuring 14 is intended to receive the liquid plastic material during the manufacturing process and to give it its shape. It is preferred within the meaning of the invention that the negative microstructuring 14 represents a negative image of the hook and loop hook layer 3 or the microstructure 3 and forms it during the injection molding process.
Fig. 6 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung eines Kletthakens 4 mit seinen Abmessungen. Insbesondere zeigt Fig. 6 die Länge L, die Dicke D und die Höhe H eines beispielhaften Kletthakens 4. Die Öffnungs- bzw. Längsrichtung der Kletthaken 4 wird in Fig. 6 durch den zweidimensionalen Pfeil verdeutlicht, der in der Figur nach rechts zeigt. Die Dicke D der Kletthaken 4 kann im Sinne der Erfindung auch als Breite bezeichnet werden. Vorzugsweise entspricht diese Dicke D im Wesentlichen der Breite eines Bleches 11 des Blechpakets 8 abzüglich einer etwaigen Schwindung des Kunststoffs. Bezugszeichenliste Fig. 6 shows a preferred embodiment of a Velcro hook 4 with its dimensions. In particular, FIG. 6 shows the length L, the thickness D and the height H of an exemplary Velcro hook 4. The opening or longitudinal direction of the Velcro hook 4 is illustrated in FIG. 6 by the two-dimensional arrow pointing to the right in the figure. The thickness D of the Velcro hooks 4 can also be referred to as width within the meaning of the invention. Preferably, this thickness D essentially corresponds to the width of a metal sheet 11 of the laminated core 8 minus any shrinkage of the plastic. Reference List
1 Schleifteller bzw. Gegenstand 1 sanding pad or object
2 Grundkörper 2 basic bodies
3 Kletthakenschicht 3 velcro hook layer
4 Kletthaken 4 Velcro hooks
5 Oberfläche des Schleiftellers 5 Surface of the backing pad
6 radiale Reihen 6 radial rows
7 Werkzeugeinsatz 7 tool insert
8 Blechpakete 8 laminations
9 Verzugskissen 9 lag cushions
10 Einsatzrahmen 10 bet frames
10a: Oberseite 10b: Unterseite 10a: top 10b: bottom
11 Einzelbleche 11 individual sheets
12 gewölbte Oberfläche des Gegenstands 12 curved surface of the object
13 gewölbte Oberflächen im Einsatzrahmen 13 curved surfaces in insert frame
14 negative Mikrostrukturierung der Einzelbleche bzw. des Werkzeugeinsatzes14 negative microstructuring of the individual sheets or the tool insert
15 Schiebe-Element 15 sliding element
L Länge eines Kletthakens L length of a Velcro hook
D Dicke oder Breite eines Kletthakens D Thickness or width of a Velcro hook
H Höhe eines Kletthakens H Height of a Velcro hook

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Werkzeugeinsatz (7) für die Herstellung eines Gegenstands (1) im Spritzguss verfahren, wobei der Werkzeugeinsatz (7) einen Einsatzrahmen (10) und mindestens ein Blechpaket (8) mit einer Vielzahl von Einzelblechen (11) umfasst, wobei das min destens eine Blechpaket (8) in dem Einsatzrahmen (10) eingesetzt vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine gewölbte Oberfläche (12) in den Gegenstand (1) dadurch einbringbar sind, dass der Einsatzrahmen (10) gewölbte Oberflächen (13) aufweist und/oder min destens ein Verzugskissen (9) zwischen dem Einsatzrahmen (10) und dem mindes tens einen Blechpaket (8) angeordnet vorliegt. 1. Tool insert (7) for the production of an object (1) by injection molding, the tool insert (7) comprising an insert frame (10) and at least one laminated core (8) with a large number of individual sheets (11), the at least a laminated core (8) is inserted in the insert frame (10), characterized in that at least one curved surface (12) can be introduced into the object (1) by the insert frame (10) having curved surfaces (13) and/or At least one delay cushion (9) is arranged between the insert frame (10) and the at least one laminated core (8).
2. Werkzeugeinsatz (7) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelbleche (11) des Blechpakets (8) unterschiedliche Funktionalitäten aufweisen, die durch eine unterschiedliche Mikrostrukturierung (14) der Einzelbleche (11) vermit telt wird. 2. Tool insert (7) according to claim 1, characterized in that the individual sheets (11) of the laminated core (8) have different functionalities, which is mediated by a different microstructuring (14) of the individual sheets (11).
3. Werkzeugeinsatz (7) nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedlich strukturierte Einzelbleche (11) alternierend innerhalb des mindestens einen Blechpakets (8) des Werkzeugeinsatzes (7) angeordnet vorliegen. 3. Tool insert (7) according to claim 1 or 2, characterized in that differently structured individual sheets (11) are arranged alternately within the at least one laminated core (8) of the tool insert (7).
4. Werkzeugeinsatz (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Verzugskissen (9) und/oder die gewölbten Oberflächen (13) des Einsatzrahmens (10) eine Oberflächenlinie einer gewünschten Oberfläche des Gegenstands (1) nach bilden. 4. Tool insert (7) according to one of the preceding claims, characterized in that the delay cushion (9) and/or the curved surfaces (13) of the insert frame (10) form a surface line of a desired surface of the object (1).
5. Werkzeugeinsatz (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein Verzugskissen (9) zum Gegenhalten etwaiger Verzüge ausgebildet ist. 5. Tool insert (7) according to any one of the preceding claims, characterized in that a delay cushion (9) is designed to counter any delays.
6. Verfahren zur Herstellung eines Gegenstands (1) mit gewölbten Oberflächen (12) un ter Verwendung eines Werkzeugeinsatzes (7) nach einem der vorhergehenden An sprüche gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: a) Bereitstellung von mindestens einem Blechpaket (8), das eine Vielzahl von Einzel bleche (11) umfasst, b) Bereitstellung eines Einsatzrahmens (10) zur Aufnahme des Blechpakets (8), wobei der Einsatzrahmen (10) und das Blechpaket (8) den Werkzeugeinsatz (7) bilden, c) Einbringen von gewölbten Oberflächen (12) in den Gegenstand (1) dadurch, dass der Einsatzrahmen (10) gewölbte Oberflächen (13) aufweist und/oder dadurch dass mindestens ein Verzugskissen (9) zwischen dem Einsatzrahmen (10) und dem min destens einen Blechpaket (8) angeordnet vorliegt. 6. A method for producing an object (1) with curved surfaces (12) using a tool insert (7) according to one of the preceding claims characterized by the following method steps: a) providing at least one laminated core (8) that has a plurality of individual sheets (11), b) providing an insert frame (10) for receiving the laminated core (8), the insert frame (10) and the laminated core (8) forming the tool insert (7), c) introducing curved surfaces ( 12) in the object (1) in that the insert frame (10) has curved surfaces (13) and/or in that at least one delay cushion (9) is arranged between the insert frame (10) and the at least one laminated core (8). .
7. Gegenstand (1), der mit dem Verfahren nach Anspruch 6 herstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand (1 ) einen Grundkörper (2) und eine Mikrostruktur (3) auf der Oberflä che (5) des Grundkörpers (2) aufweist, wobei der Grundkörper (2) einen faserverstärk ten Kunststoff umfasst und die Mikrostruktur (3) einen unverstärktem Kunststoff um fasst. 7. Object (1) which can be produced using the method according to claim 6, characterized in that the object (1) has a base body (2) and a microstructure (3) on the surface (5) of the base body (2). , Wherein the base body (2) comprises a fiber-reinforced plastic and the microstructure (3) comprises a non-reinforced plastic.
8. Gegenstand (1) nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass 8. Object (1) according to claim 7, characterized in that
Sub-Strukturen (4) der Mikrostruktur (3) in Reihen (6) auf der Oberfläche (5) des Ge genstands (1) angeordnet vorliegen, wobei die Sub-Strukturen (4) in den Reihen (6) entsprechend der Anordnung der Einzelbleche (11) in dem Blechpaket (8) orientiert sind. Substructures (4) of the microstructure (3) are arranged in rows (6) on the surface (5) of the object (1), the substructures (4) in the rows (6) corresponding to the arrangement of the individual sheets (11) are oriented in the laminated core (8).
9. Gegenstand (1) nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche (5) des Gegenstands (1) im Wesentlichen vollständig mit den Sub- Strukturen (4) der Mikrostruktur (3) bedeckt ist. 9. Object (1) according to claim 8, characterized in that a surface (5) of the object (1) is essentially completely covered with the substructures (4) of the microstructure (3).
10. System zur Herstellung eines Gegenstands (1), wobei das System einen Werkzeugei nsatzes (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 umfasst, sowie ein Schiebe-Element (15), dadurch gekennzeichnet, dass das Schiebe-Element (15) eine Oberfläche aufweist, die als Gegenkontur zu einer ge wölbten Oberfläche (13) des Einsatzrahmens (10) ausgebildet ist. 10. System for producing an object (1), wherein the system comprises a tool insert (7) according to any one of claims 1 to 5, and a sliding element (15), characterized in that the sliding element (15) has a surface which is designed as a counter-contour to a curved surface (13) of the insert frame (10).
11 . System nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass das Schiebe-Element (15) beweglich in einer Öffnung des Einsatzrahmens (10) aus gebildet ist. 11 . System according to Claim 10, characterized in that the sliding element (15) is designed to be movable in an opening in the insert frame (10).
12. System nach Anspruch 10 oder 11 dadurch gekennzeichnet, dass das Schiebe-Element (15) eine funktionelle Oberfläche aufweist, wobei die funktionelle Oberfläche des Schiebe-Elements (15) als Gegenkontur zu einer gewölbten Oberflä- che (13) des Einsatzrahmens (10) ausgebildet ist und dieser gewölbten Oberfläche12. System according to claim 10 or 11, characterized in that the sliding element (15) has a functional surface, wherein the functional surface of the sliding element (15) acts as a counter-contour to a curved surface (13) of the insert frame (10 ) is formed and this curved surface
(13) des Einsatzrahmens (10) bei Herstellung des komplex geformten Gegenstands (1) gegenüberliegt. (13) of the insert frame (10) in the manufacture of the complex-shaped object (1).
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