WO2011095490A2 - Formwerkzeug zum herstellen von formteilen aus z. b. kunststoff, insbesondere aus einem faserverbundwerkstoff - Google Patents

Formwerkzeug zum herstellen von formteilen aus z. b. kunststoff, insbesondere aus einem faserverbundwerkstoff Download PDF

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WO2011095490A2
WO2011095490A2 PCT/EP2011/051413 EP2011051413W WO2011095490A2 WO 2011095490 A2 WO2011095490 A2 WO 2011095490A2 EP 2011051413 W EP2011051413 W EP 2011051413W WO 2011095490 A2 WO2011095490 A2 WO 2011095490A2
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separating
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recess
punch
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Klaus Schürmann
Lothar Sebastian
Klaus Wollny
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Siempelkamp Maschinen- Und Anlagenbau Gmbh & Co. Kg
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    • B29C70/48—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements in the closed mould, e.g. resin transfer moulding [RTM], e.g. by vacuum

Definitions

  • Plastic for producing molded parts from z.
  • plastic in particular of a fiber composite material
  • the invention relates to a mold for producing molded parts from z.
  • plastic in particular of a fiber composite tool, consisting of at least upper tool and lower tool and formed between the upper tool and lower mold cavity, which can be filled with a molding compound, wherein the upper tool and lower tool in the closed state, optionally with the interposition of the molding compound in a parting plane against each other.
  • Plastic means z.
  • thermosetting plastics ie in particular resins, for.
  • epoxy resins polyester resins or polyurethane resins which are initially liquid, viscous or powdery and harden under the action of a hardener and / or by pressure and / or heat.
  • the invention also includes molds for the production of molded parts made of thermoplastic materials, the z. B. heated (as a melt) are introduced into the mold and then cure by cooling.
  • plastic particularly preferably means a fiber-reinforced plastic and consequently a fiber composite material in which fibers are embedded or embedded in a matrix of plastic.
  • the fibers may preferably be glass fibers and / or carbon fibers or carbon fibers, but also ceramic fibers, metal fibers and / or natural fibers and corresponding combinations.
  • the fibers may be loose, but preferably in the form of semi-finished products, for. B. as fiber mats o. The like.
  • Moldings means z. B. molded parts for the automotive industry, for. B. body parts, or moldings for aerospace engineering, z. B. hull, wing parts o. The like. For aircraft. Furthermore, it may be components for the
  • the invention relates to a mold for the production of moldings by means of transfer molding, which is also referred to as RTM process (Resin Transfer Molding).
  • RTM process Resin Transfer Molding
  • the fibers eg a semi-finished fiber product
  • the molding compound eg a 2-component Molding compound of a resin and a hardener
  • the mold can be subjected to negative pressure or vacuum.
  • Such molds can basically work in "closed mode". In this mode, the molds are completely closed, i. H. Upper tool and lower tool are directly adjacent to each other. Frequently, however, the molds are operated in the "open the mode” in which the molds are not directly adjacent to each other, but the molds are interspersed with the introduced into the mold cavity molding compound (after filling the molding material) by a (small) gap spaced from each other. In this mode, it is possible to specifically influence the molding process by appropriate control of the press.
  • the molds have a considerable mass of several tons, possibly even more than 10 tons, especially in the production of large components.
  • an adhesive bond between the upper tool and the lower tool can occur due to the "interposed" molding compound and consequently to a "sticking".
  • the resulting locking forces are considerable.
  • Even taking into account the sometimes considerable mass of the upper tool it is often not sufficient to lift only the heavy upper tool to open the die.
  • the forces holding together the upper tool and the lower tool by the molding compound may possibly be more than 100 t, so that even the lifting of an upper tool with a mass of more than 30 t is not sufficient to overcome such a caking of upper tool and lower tool.
  • the invention is based on the object, a mold for producing molded parts from z. As plastic, in particular of a fiber composite material to create, which can be opened quickly and easily after molding or curing of the molding in the mold cavity, so that downtime or waiting times are avoided.
  • the invention teaches in a generic mold for the production of moldings from z.
  • plastic in particular of a fiber composite material, that the mold in the region of the parting plane at least one open to the tool outside Trennausneh-
  • the invention in which in order to open the filled mold at least one tool halves counter to the closing direction (and consequently in the opening direction)may be inserted.
  • the invention is based initially on the recognition that it is not sufficient in practice even with molds with large mass to lift the upper tool for opening the mold from the lower tool, since it in the course of curing of the molding material to an intimate connection between Upper tool and lower tool comes due to the cured molding material. Based on this finding, the invention has recognized that these adhesive locking forces can be overcome in a relatively simple manner when the mold is provided with one or more lateral separating recesses, so that one or more cutting tools are retracted laterally into these recesses.
  • the mold can consequently be "broken up” in a simple manner, since the design of the separating recess and the design of the separating tool are adapted to one another in such a way that large opening forces along the opening direction of the forming tool and consequently against the closing direction of the forming tool are produced during the retraction of the separating tool become.
  • a separating punch is retracted into the separating recess as a separating tool, wherein such a separating punch can be moved along a working direction, which preferably runs transversely to the closing direction or opening direction of the forming tool.
  • Separating recess on the one hand and separating stamp on the other hand are then matched to one another such that in the course of insertion of the separating punch along the working direction, the required opening forces are generated along the opening direction.
  • the separation recess may, for. B. be conical or have a wedge-shaped cross-section and therefore z. B. be formed with running straight in cross-section walls.
  • the separating recess has in cross-section convex and / or concave walls.
  • the separating recess widens from the inside to the outside, it may in principle be sufficient if the separating punch itself has a constant cross section.
  • the invention also includes embodiments in which the separating punch has a tapering towards the punch tip cross-section, z. B. is also conical or wedge-shaped. In this case, it may in principle also be sufficient if the separating recesses in the separating tool have a cross-section which is constant over their depth, since then the required opening forces are generated due to the design of the separating tool.
  • the molding tool has only one separating recess, so that then with a separating tool, for. B. separating punch the mold is broken only on one side.
  • the molding tool preferably has two separating recesses or at least two separating recesses, which are particularly preferably arranged on opposite sides of the molding tool. In this opposite separating recesses suitable cutting tools,
  • the invention also encompasses embodiments with other separating tools which are not designed as separating punches and can not be moved linearly along the working direction.
  • pivotable or rotatably mounted lever or eccentric can be provided, which engage in the separating recesses and be moved translationally and / or rotationally with suitable drives. It is always necessary that in the course of the working movement of the separating tools, the required opening forces are generated along the opening direction and consequently counter to the closing direction of the forming tool.
  • each separating recess can only be introduced into the upper tool or only into the lower tool.
  • each separating recess is preferably introduced into the molding tool in the region of the parting plane such that the recess is arranged in regions in the upper tool and partially in the lower tool.
  • the embodiment according to the invention is preferred in the case of forming tools which have a large mass.
  • the upper tool and / or lower tool preferably have a mass of more than 1 t, particularly preferably more than 10 t.
  • the invention also provides a separating device for separating upper tool and lower tool of a mold, in particular a mold of the type described.
  • a suitable separator is provided under protection with such molds cooperates.
  • This separating device has at least one cutting tool and at least one drive for this cutting tool.
  • the separating tools are consequently preferably mechanically actuated or moved within the scope of the invention.
  • the drive can be z. B. as a hydraulic drive; z. B. be designed as a hydraulic cylinder. In principle, however, other drive concepts, eg. B. electric motor drive concepts, conceivable.
  • the cutting tool, for. B. the separator can be driven continuously with the help of the drive in the separation recess, wherein the force along the working direction is optionally increased in the course of retraction.
  • the aid of the drive it is possible, with the aid of the drive, to bring the separating tool or the separating punch into the separating recess in a beating and / or pulsating manner.
  • the punch is adapted in its contour or outer contour to the separating recess such that in the course of retraction the high forces generated along the working direction are deflected at least partially in the opening direction of the forming tool.
  • the stamp has a tapering to the top of the stamp cross section, z. B.
  • the invention also includes embodiments in which the punch (also in the region of the punch tip) has a constant cross section. Then, it is usually expedient if at least the separating recess has a cross section which tapers along the working direction
  • the invention proposes that the separating tool, for. B. the punch is releasably connected to the drive and / or the punch is equipped with replaceable punch tools or stamp tips. It is then possible to adapt the separating device, which may be arranged stationarily in the region of a press installation, to different tool types by exchanging the punches or punching tools.
  • the subject matter of the invention is also a tool assembly comprising on the one hand at least one molding tool of the type described and on the other hand at least one cutting device of the type described.
  • inventive molding tool with Trennausneh- tion
  • inventive separation device with cutting tool or separator
  • Fig. 1 shows an inventive mold for producing molded plastic parts, for. B. a fiber composite material, in a simplified cross-section,
  • FIG. 2 shows a detail of a modified embodiment of the article according to Fig. 1,
  • FIG. 3 shows a detail of a further modification of the article according to FIG. 1 and
  • FIG. 4 shows a detail of a modified embodiment of the article according to FIG. 1.
  • molds 1 for producing molded parts from plastics, in particular from a fiber composite material are shown in different embodiments.
  • the mold 1 consists of upper tool 2 and lower tool 3. Between the upper tool 2 and lower tool 3, a mold space 4 is formed, which can be filled to produce the molding with a (not shown) molding compound.
  • upper tool 2 and lower tool 3 abut one another either directly or with the interposition of the molding compound in a parting plane 5.
  • a semi-finished fiber product is usually inserted into the opened mold 1 first. Subsequently, the mold 1 is closed and in the closed mold then the molding material, for.
  • the molding material for.
  • a 2-component molding composition of a resin and a curing agent injected into the mold space, so that the molding material cures the fibers as a matrix under the formation of the molding cures.
  • the mold Before and / or during the injection of the molding compound, the mold can be subjected to negative pressure or vacuum. Details are not shown in the figures.
  • the closing direction 6 and the opening direction 7 are indicated by arrows in the figures.
  • Fig. 1 shows the mold 1 in a simplified representation in the closed state after the molding material has cured to form the molding.
  • the opening of the molding tool 1 is now causing problems in practice, since - in particular when processed in the "open mode" - considerable adhesive tensile holding forces act between the upper tool 2 and lower tool 3, by the interposed molding compound.
  • the molding tool 1 is provided in the region of the parting plane 5 with parting recesses 9 which are open towards the outside 8 of the tool. It is indicated in Fig. 1 that 1 separating tools 10 are inserted into these separation recesses 9 for opening the filled mold.
  • separating tools 10 are formed in the embodiment as a separating die 10, said separating dies 10 are moved along a working direction 1 1, which is oriented transversely or perpendicular or approximately perpendicular to the closing direction 6 and opening direction 7.
  • the separating punches 10 press the two mold halves 2, 3, namely upper tool 2 and lower tool 3, counter to the closing direction 6 and consequently in the opening direction 7.
  • the separating recesses 9 in the exemplary embodiment according to FIG. 1 have a cross-section widening in the direction of the open end of the separating recess or in the direction of the outer side 8 of the tool 1.
  • the separating recesses 9 are conical and thus wedge-shaped in cross-section, d. H. they have just running walls 13.
  • the separating recess 9 the required opening forces along the opening direction 7 are generated.
  • one or more wedge-shaped or oblique force transmission surfaces applied by the separating ram 10 along the working direction 1 1 forces are (at least partially) deflected in the opening direction 7, so that the tool is broken as it were.
  • both the separating recess 9 and the separating punch 10 may have a cross-section that tapers in the working direction 11 of the separating punch 10, with the expansion of the separating punch 10 correspondingly greater than the expansion of the separating recess 9 must be in order to produce the described opening forces.
  • the modified embodiment according to FIG. 2 shows that optionally there is the possibility that only the separating recess 9 has a cross section tapering in the working direction 11 of the separating punch 10, while the separating punch 10 itself has a substantially constant cross section over the punching length. This design also causes the separation forces applied by the separating punch in the working direction 1 1 to be deflected in the opening direction 7 in a suitable manner.
  • 1, 2 and 3 show embodiments in which the separation recesses 9 are arranged (substantially symmetrically) in the parting plane 5 and consequently formed both by the upper tool 2 and by the lower tool 3.
  • the recess 9 is consequently introduced both into the upper tool 2 and into the lower tool 3.
  • Fig. 4 shows a modified embodiment in which the separation recess 9 is formed only by a recess in the upper tool. 4 shows that even with such an embodiment, it is possible to generate the desired opening forces by inserting the punch 10 into the recess 9.
  • a separating device in the context of the invention, which essentially has the separating punch 10 or the separating punch 10 and one or more drives 12 for these separating punches.
  • the drives, the z. B. may be formed as hydraulic drives, are only indicated in the figures.
  • the drives 12 can thereby be provided detachably with the separating punches 10 or the separating punches 10 can also be equipped with exchangeable punch tips or punch tools, so that a simple adaptation of the separating device to different forming tools 1 is possible. Details are not shown in the figures.

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Abstract

Es handelt sich um ein Formwerkzeug (1) zum Herstellen von Formteilen aus z. B. Kunststoff, insbesondere aus einem Faserverbundwerkzeug, bestehend aus zumindest Oberwerkzeug (2) und Unterwerkzeug (3) und einem zwischen Oberwerkzeug (2) und Unterwerkzeug (3) gebildeten Formraum (4), der mit einer Formmasse befüllbar ist, wobei Oberwerkzeug (2) und Unterwerkzeug (2) in geschlossenem Zustand ggf. unter Zwischenschaltung der Formmasse in einer Trennebene (5) gegeneinander anliegen. Dieses Formwerkzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass das Formwerkzeug (1) im Bereich der Trennebene (5) zumindest eine zur Werkzeugaußenseite offene Trennausnehmung (9) aufweist, in welche zum Öffnen des Formwerkzeuges (1) zumindest ein die Werkzeughälften entgegen der Schließrichtung (6) auseinander drückendes Trennwerkzeug, z. B. ein Trennstempel (10) einführbar ist.

Description

Formwerkzeug zum Herstellen von Formteilen aus z. B. Kunststoff, insbesondere aus einem Faserverbundwerkstoff
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Formwerkzeug zum Herstellen von Formteilen aus z. B. Kunststoff, insbesondere aus einem Faserverbundwerkzeug, bestehend aus zumindest Oberwerkzeug und Unterwerkzeug und einem zwischen Oberwerkzeug und Unterwerkzeug gebildeten Formraum, der mit einer Formmasse befüllbar ist, wobei Oberwerkzeug und Unterwerkzeug in geschlossenem Zustand ggf. unter Zwischenschaltung der Formmasse in einer Trennebene gegeneinander anliegen.
Kunststoff meint z. B. duroplastische Kunststoffe, d. h. insbesondere Harze, z. B. Epoxidharze, Polyesterharze oder Polyurethanharze, die zunächst flüssig, zähflüssig oder pulverförmig vorliegen und unter Wirkung eines Härters und/oder durch Druck und/oder Wärme aushärten. Grundsätzlich umfasst die Erfindung aber auch Formwerkzeuge für die Herstellung von Formteilen aus thermoplastischen Kunststoffen, die z. B. erwärmt (als Schmelze) in die Form eingebracht werden und dann durch Kühlung aushärten. Besonders bevorzugt meint Kunststoff im Rahmen der Erfindung einen faserverstärkten Kunststoff und folglich einen Faserverbundwerkstoff, bei dem Fasern in eine Matrix aus Kunststoff eingebettet werden, bzw. eingebettet sind. Bei den Fasern kann es sich bevorzugt um Glasfasern und/oder Karbonfasern bzw. Kohlefasern, aber auch um Keramikfasern, Metallfasern und/oder Naturfasern sowie entsprechende Kombinationen handeln. Die Fasern können lose, bevorzugt jedoch in Form von Halbzeugen, z. B. als Fasermatten o. dgl. vorliegen. Formteile meint z. B. Formteile für die Kraftfahrzeugindustrie, z. B. Karosserieteile, oder Formteile für die Luft- oder Raumfahrttechnik, z. B. Rumpf-, Flügelteile o. dgl. für den Flugzeugbau. Ferner kann es sich um Komponenten für den
Maschinenbau, z. B. Komponenten für den Kraftwerkbau, Anlagenbau und insbesondere Windkraftanlagen o. dgl. handeln.
Bevorzugt betrifft die Erfindung ein Formwerkzeug für die Herstellung von Formteilen im Wege des Spritzpressens, das auch als RTM-Verfahren (Resin Transfer Molding) bezeichnet wird. Bei diesem Verfahren, das grundsätzlich bekannt ist, werden zunächst die Fasern (z. B. ein Faserhalbzeug) in das Formwerkzeug eingelegt, das aus Oberwerkzeug und Unterwerkzeug besteht, nach dem Schließen des Werkzeuges wird die Formmasse (z. B. eine 2-Komponenten-Formmasse aus einem Harz und einem Härter) in den Formraum eingespritzt, so dass die Formmasse die Fasern als Matrix umschließt und unter Bildung des Formteils aushärtet. Vor und/oder während des Einspritzens der Formmasse kann die Form mit Unterdruck bzw. Vakuum beaufschlagt werden.
Derartige Formwerkzeuge können grundsätzlich im "closed die modus" arbeiten. In diesem Modus sind die Formwerkzeuge vollständig geschlossen, d. h. Oberwerkzeug und Unterwerkzeug liegen unmittelbar aneinander an. Häufig werden die Formwerkzeuge jedoch im "open die modus" betrieben, bei welchem die Formwerkzeuge nicht unmittelbar aneinander anliegen, sondern die Formwerkzeuge sind unter Zwischenschaltung der in den Formraum eingebrachten Formmasse (nach dem Einfüllen der Formmasse) durch einen (kleinen) Spalt beabstandet voneinander. In diesem Modus besteht die Möglichkeit, durch entsprechende Steuerung der Presse gezielt auf den Formprozess Einfluss zu nehmen.
Bei der Herstellung von Formteilen in derartigen Formwerkzeugen stellt sich in der Praxis das Problem, dass die Formwerkzeuge nach dem Aushärten der Formmasse im Formraum anschließend wieder geöffnet werden müssen, um
das fertige bzw. ausgehärtete Formteil entnehmen zu können. Die Formwerkzeuge weisen insbesondere bei der Herstellung von großen Komponenten eine beträchtliche Masse von mehreren Tonnen, ggf. sogar mehr als 10 t auf. Im Zuge der Herstellung kann es zu einer adhäsiven Verbindung zwischen Oberwerkzeug und Unterwerkzeug durch die "zwischengeschaltete" Formmasse und folglich zu einem "Verkleben" kommen. Die dabei entstehenden Zuhaltekräfte sind erheblich. Auch unter Berücksichtigung der zum Teil erheblichen Masse des Oberwerkzeuges kann es häufig nicht ausreichen, lediglich das schwere Oberwerkzeug abzuheben, um das Gesenk zu öffnen. Die das Oberwerkzeug und das Unterwerkzeug durch die Formmasse zusammenhaltenden Kräfte können ggf. mehr als 100 t betragen, so dass selbst das Abheben eines Oberwerkzeuges mit einer Masse von mehr als 30 t nicht ausreicht, um ein solches Anbacken von Oberwerkzeug und Unterwerkzeug zu überwinden. Da die Herstellung der Formwerkzeuge für hochwertige Komponenten aus Faserverbundwerkstoffen mit enormen Kosten verbunden ist, besteht das Bedürfnis, derartige Formwerkzeuge möglichst intensiv zu nutzen. Ein zeitaufwändiges Öffnen der Gesenke führt zu unerwünschten Wartezeiten. - Hier setzt die Erfindung ein. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Formwerkzeug zum Herstellen von Formteilen aus z. B. Kunststoff, insbesondere aus einem Faserverbundwerkstoff, zu schaffen, welches sich nach dem Formen bzw. Aushärten des Formteils im Formraum zügig und einfach öffnen lässt, so dass Ausfallzeiten bzw. Wartezeiten vermieden werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Formwerkzeug zur Herstellung von Formteilen aus z. B. Kunststoff, insbesondere aus einem Faserverbundwerkstoff, dass das Formwerkzeug im Bereich der Trennebene zumindest eine zur Werkzeugaußenseite offene Trennausneh-
mung aufweist, in welche zum Öffnen des befüllten Formwerkzeuges zumindest ein die Werkzeughälften entgegen der Schließrichtung (und folglich in Öffnungsrichtung) auseinanderdrückendes Trennwerkzeug einführbar ist. Die Erfindung geht dabei zunächst einmal von der Erkenntnis aus, dass es in der Praxis selbst bei Formwerkzeugen mit großer Masse nicht ausreichend ist, das Oberwerkzeug zum Öffnen des Formwerkzeuges von dem Unterwerkzeug abzuheben, da es im Zuge des Aushärtens der Formmasse zu einer innigen Verbindung zwischen Oberwerkzeug und Unterwerkzeug aufgrund der ausgehärteten Formmasse kommt. Ausgehend von dieser Erkenntnis hat die Erfindung erkannt, dass sich diese adhäsiven Zuhaltekräfte auf verhältnismäßig einfache Weise überwinden lassen, wenn das Formwerkzeug mit einer oder mehreren seitlichen Trennausnehmungen versehen ist, so dass ein oder mehrere Trennwerkzeuge seitlich in diese Ausnehmungen eingefahren werden. Das Formwerkzeug lässt sich folglich auf einfache Weise gleichsam "aufbrechen", da die Ausgestaltung der Trennausnehmung und die Ausgestaltung des Trennwerkzeuges derart aufeinander abgestimmt sind, dass im Zuge des Einfahrens des Trennwerkzeugs große Öffnungskräfte entlang der Öffnungsrichtung des Formwerkzeuges und folglich entgegen der Schließrichtung des Formwerkzeuges erzeugt werden.
Bevorzugt wird in die Trennausnehmung als Trennwerkzeug ein Trennstempel eingefahren, wobei ein solcher Trennstempel entlang einer Arbeitsrichtung verfahrbar ist, die vorzugsweise quer zur Schließrichtung bzw. Öffnungsrichtung des Formwerkzeuges verläuft. Trennausnehmung einerseits und Trennstempel andererseits sind dann derart aufeinander abgestimmt, dass im Zuge des Einführens des Trennstempels entlang der Arbeitsrichtung die erforderlichen Öffnungskräfte entlang der Öffnungsrichtung erzeugt werden. Dazu kann es zweckmäßig sein, wenn die Trennausnehmung bzw. die Trennausnehmungen einen sich in Richtung zu dem offenen Ende und folglich in Richtung zu der
Seitenwand des Formwerkzeuges aufweisenden Querschnitt aufweist bzw. aufweisen.
Die Trennausnehmung kann z. B. konisch ausgebildet sein bzw. einen keil- förmigen Querschnitt aufweisen und folglich z. B. mit im Querschnitt gerade verlaufenden Wänden ausgebildet sein. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die Trennausnehmung im Querschnitt konvex und/oder konkav gewölbte Wände aufweist. Jedenfalls kann es zweckmäßig sein, wenn sich die Trennausnehmung von innen nach außen aufweitet, so dass im Zuge des Einbringens des Trennstempels die von dem Trennstempel in Arbeitsrichtung eingebrachten Öffnungskräfte in die Öffnungsrichtung bzw. entgegen der Schließrichtung umgelenkt werden. Bei einer solchen Ausgestaltung, bei der sich die Trennausnehmung von innen nach außen aufweitet, kann es grundsätzlich ausreichend sein, wenn der Trennstempel selbst einen konstanten Querschnitt aufweist. Die Erfindung umfasst aber auch Ausführungsformen, bei denen der Trennstempel einen sich zur Stempelspitze hin verjüngenden Querschnitt aufweist, z. B. ebenfalls konisch bzw. keilförmig ausgebildet ist. In diesem Fall kann es dann grundsätzlich auch ausreichen, wenn die Trennausnehmungen in dem Trennwerkzeug einen über ihre Tiefe konstanten Querschnitt aufweisen, da dann aufgrund der Ausgestaltung des Trennwerkzeuges auch die erforderlichen Öffnungskräfte erzeugt werden.
Grundsätzlich kann es ausreichen, dass das Formwerkzeug lediglich eine Trennausnehmung aufweist, so dass dann mit einem Trennwerkzeug, z. B. Trennstempel das Formwerkzeug lediglich an einer Seite aufgebrochen wird. Bevorzugt weist das Formwerkzeug jedoch zwei Trennausnehmungen bzw. zumindest zwei Trennausnehmungen auf, welche besonders bevorzugt an gegenüberliegenden Seiten des Formwerkzeuges angeordnet sind. In diese gegenüberliegenden Trennausnehmungen können geeignete Trennwerkzeuge,
z. B. Trennstempel simultan bzw. gleichzeitig oder auch nacheinander eingefahren werden. Es liegt ferner im Rahmen der Erfindung, dass auf einer Seite bzw. auf mehreren Seiten jeweils mehrere Trennausnehmungen für mehrere Trennwerkzeuge, z. B. Trennstempel vorgesehen sind.
Auch wenn es sich bei der Ausgestaltung mit linear verfahrbaren Trennstempeln um die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung handelt, so umfasst die Erfindung auch Ausführungsformen mit anderen Trennwerkzeugen, die nicht als Trennstempel ausgebildet sind und nicht linear entlang der Arbeitsrichtung verfahrbar sind. So können grundsätzlich auch schwenkbar bzw. drehbar gelagerte Hebel oder Exzenter vorgesehen sein, welche in die Trennausnehmungen eingreifen und mit geeigneten Antrieben translatorisch und/oder rotatorisch bewegt werden. Stets ist es erforderlich, dass im Zuge der Arbeitsbewegung der Trennwerkzeuge die erforderlichen Öffnungskräfte entlang der Öffnungsrichtung und folglich entgegen der Schließrichtung des Formwerkzeuges erzeugt werden.
Die Trennausnehmung kann im Übrigen im Bereich der Trennebene lediglich in das Oberwerkzeug oder lediglich in das Unterwerkzeug eingebracht sein. Bevorzugt wird jede Trennausnehmung jedoch derart im Bereich der Trennebene in das Formwerkzeug eingebracht, dass die Ausnehmung bereichsweise im Oberwerkzeug und bereichsweise im Unterwerkzeug angeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung bietet sich bevorzugt bei Formwerk- zeugen an, welche eine große Masse aufweisen. Oberwerkzeug und/oder Unterwerkzeug weisen im Rahmen der Erfindung bevorzugt eine Masse von mehr als 1 t, besonders bevorzugt mehr als 10 t auf.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Trennvorrichtung zum Trennen von Oberwerkzeug und Unterwerkzeug eines Formwerkzeuges, insbesondere eines Formwerkzeuges der beschriebenen Art. Im Rahmen der Erfindung wird folglich nicht nur das Formwerkzeug mit den Trennausnehmungen, sondern auch eine geeignete Trennvorrichtung unter Schutz gestellt, die mit derartigen Formwerkzeugen zusammenarbeitet. Diese Trennvorrichtung weist zumindest ein Trennwerkzeug und zumindest einen Antrieb für dieses Trennwerkzeug auf. Die Trennwerkzeuge werden folglich im Rahmen der Erfindung bevorzugt maschinell betätigt bzw. verfahren. Der Antrieb kann dabei z. B. als hydraulischer Antrieb; z. B. als Hydraulikzylinder ausgebildet sein. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Antriebskonzepte, z. B. elektromotorische Antriebskonzepte, denkbar.
Das Trennwerkzeug, z. B. der Trennstempel kann mit Hilfe des Antriebes konti- nuierlich in die Trennausnehmung gefahren werden, wobei die Kraft entlang der Arbeitsrichtung ggf. im Zuge des Einfahrens erhöht wird. Alternativ besteht die Möglichkeit, mit Hilfe des Antriebes das Trennwerkzeug bzw. den Trennstempel schlagend und/oder pulsierend in die Trennausnehmung einzubringen. Grundsätzlich ist es zweckmäßig, wenn der Stempel in seiner Kontur bzw. Außenkontur an die Trennausnehmung derart angepasst ist, dass im Zuge des Einfahrens die entlang der Arbeitsrichtung erzeugten hohen Kräfte zumindest teilweise in Öffnungsrichtung des Formwerkzeuges umgelenkt werden. Dazu kann es vorteilhaft sein, wenn der Stempel einen sich zur Stempelspitze ver- jüngenden Querschnitt aufweist, z. B. konisch oder keilförmig ausgebildet ist. Grundsätzlich umfasst die Erfindung aber auch Ausführungsformen, bei denen der Stempel (auch im Bereich der Stempelspitze) einen konstanten Querschnitt aufweist. Dann ist es in der Regel zweckmäßig, wenn zumindest die Trennausnehmung einen entlang der Arbeitsrichtung sich verjüngenden Querschnitt
aufweist. Umgekehrt besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Trennaus- nehmung einen konstanten Querschnitt aufweist und dass lediglich der Trennstempel einen sich zur Stempelspitze hin verjüngenden Querschnitt aufweist. In einer bevorzugten Weiterbildung schlägt die Erfindung vor, dass das Trennwerkzeug, z. B. der Stempel lösbar mit dem Antrieb verbunden ist und/oder der Stempel mit austauschbaren Stempelwerkzeugen bzw. Stempelspitzen ausgerüstet ist. Dann besteht die Möglichkeit, die ggf. stationär im Bereich einer Pressenanlage angeordnete Trennvorrichtung durch Austausch der Stempel bzw. Stempelwerkzeuge an verschiedene Werkzeugtypen anzupassen.
Schließlich ist Gegenstand der Erfindung auch ein Werkzeugaggregat bestehend aus einerseits zumindest einem Formwerkzeug der beschriebenen Art und andererseits zumindest einer Trennvorrichtung der beschriebenen Art. Der Kombination aus erfindungsgemäßem Formwerkzeug (mit Trennausneh- mung) einerseits und erfindungsgemäßer Trennvorrichtung (mit Trennwerkzeug bzw. Trennstempel) andererseits kommt folglich im Rahmen der Erfindung besondere Bedeutung zu.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Formwerkzeug zum Herstellen von Formteilen aus Kunststoff, z. B. einen Faserverbundwerkstoff, in einem vereinfachten Querschnitt,
Fig. 2 ausschnittsweise eine abgewandelte Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig. 1 ,
Fig. 3 ausschnittsweise eine weitere Abwandlung des Gegenstandes nach Fig. 1 und Fig. 4 ausschnittsweise eine abgewandelte Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig. 1 .
In den Figuren sind in unterschiedlichen Ausgestaltungen Formwerkzeuge 1 zum Herstellen von Formteilen aus Kunststoffen, insbesondere aus einem Faserverbundwerkstoff, dargestellt. Das Formwerkzeug 1 besteht aus Oberwerkzeug 2 und Unterwerkzeug 3. Zwischen Oberwerkzeug 2 und Unterwerkzeug 3 wird ein Formraum 4 gebildet, welcher zur Herstellung des Formteils mit einer (nicht dargestellten) Formmasse befüllbar ist. In dem in den Figuren dargestellten geschlossenen Zustand liegen Oberwerkzeug 2 und Unterwerkzeug 3 entweder unmittelbar oder unter Zwischenschaltung der Formmasse in einer Trennebene 5 gegeneinander an.
Zur Herstellung von Formteilen aus einem Faserverbundwerkstoff wird in der Regel in das geöffnete Formwerkzeug 1 zunächst ein Faserhalbzeug eingelegt. Anschließend wird das Formwerkzeug 1 geschlossen und in das geschlossene Formwerkzeug wird dann die Formmasse, z. B. eine 2-Komponenten-Form- masse aus einem Harz und einem Härter, in den Formraum eingespritzt, so dass die Formmasse die Fasern als Matrix umschließt unter der Bildung des Formteils aushärtet. Vor und/oder während des Einspritzens der Formmasse kann die Form mit Unterdruck bzw. Vakuum beaufschlagt werden. Einzelheiten sind in den Figuren nicht dargestellt. Die Schließrichtung 6 und die Öffnungsrichtung 7 sind in den Figuren durch Pfeile angedeutet.
Fig. 1 zeigt das Formwerkzeug 1 in vereinfachter Darstellung im geschlossenen Zustand, nachdem die Formmasse unter Bildung des Formteils ausgehärtet ist. Das Öffnen des Formwerkzeuges 1 bereitet nun in der Praxis Probleme, da - insbesondere bei einer Verarbeitung im "open die modus" - erhebliche adhäsive Zughaltekräfte zwischen Oberwerkzeug 2 und Unterwerkzeug 3 wirken, und zwar durch die zwischengeschaltete Formmasse. Um das Formwerkzeug 1 nun dennoch einfach und schnell öffnen zu können, ist das Formwerkzeug 1 im Bereich der Trennebene 5 mit zur Werkzeugaußenseite 8 offenen Trennausnehmungen 9 versehen. Dabei ist in Fig. 1 angedeutet, dass in diese Trennausnehmungen 9 zum Öffnen des befüllten Formwerkzeuges 1 Trennwerkzeuge 10 einführbar sind. Diese Trennwerkzeuge 10 sind im Ausführungsbeispiel als Trennstempel 10 ausgebildet, wobei diese Trennstempel 10 entlang einer Arbeitsrichtung 1 1 verfahren werden, welche quer bzw. senkrecht oder in etwa senkrecht zu der Schließrichtung 6 und Öffnungsrichtung 7 orientiert ist. Dabei drücken die Trennstempel 10 im Zuge des Einfahrens in die Trennausnehmungen 9 die beiden Werkzeughälften 2, 3, nämlich Oberwerkzeug 2 und Unterwerkzeug 3, entgegen der Schließrichtung 6 und folglich in Öffnungsrichtung 7 auseinander. Dazu weisen die Trennausnehmungen 9 im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 einen sich in Richtung zu dem offenen Ende der Trennausnehmung bzw. in Richtung zu der Außenseite 8 des Werkzeuges 1 aufweitenden Querschnitt auf. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Trennausnehmungen 9 konisch und folglich im Querschnitt keilförmig ausgebildet, d. h. sie weisen gerade ver- laufende Wände 13 auf.
Von besonderer Bedeutung ist nun die Tatsache, dass die Ausgestaltung der Trennausnehmungen 9 und die Ausgestaltung der Stempel 10 derart aufeinander abgestimmt sind, dass im Zuge des Einfahrens des Trennstempels 10 in
die Trennausnehmung 9 die erforderlichen Öffnungskräfte entlang der Öffnungsrichtung 7 erzeugt werden. Durch eine oder mehrere keilförmige bzw. schräge Kraftübertragungsflächen werden die von dem Trennstempel 10 entlang der Arbeitsrichtung 1 1 aufgebrachten Kräfte (zumindest teilweise) in die Öffnungsrichtung 7 umgelenkt, so dass das Werkzeug gleichsam aufgebrochen wird.
Dazu kann es - wie in Fig. 1 dargestellt - zweckmäßig sein, wenn sowohl die Trennausnehmung 9 als auch der Trennstempel 10 einen sich in Arbeits- richtung 1 1 des Trennstempels 10 verjüngenden Querschnitt aufweisen, wobei dann selbstverständlich die Ausdehnung des Trennstempels 10 entsprechend größer als die Ausdehnung der Trennausnehmung 9 sein muss, um die beschriebenen Öffnungskräfte zu erzeugen. Die abgewandelte Ausführungsform nach Fig. 2 zeigt, dass optional die Möglichkeit besteht, dass lediglich die Trennausnehmung 9 einen sich in Arbeitsrichtung 1 1 des Trennstempels 10 verjüngenden Querschnitt aufweist, während der Trennstempel 10 selbst einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt über die Stempellänge aufweist. Auch diese Ausgestaltung führt dazu, dass die von dem Trennstempel in Arbeitsrichtung 1 1 aufgebrachten Trennkräfte in geeigneter weise in Öffnungsrichtung 7 umgelenkt werden.
Dies gilt gleichermaßen für die alternativ in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform bei der die Trennausnehmung 9 selbst einen über ihre Tiefe im Wesentlichen konstanten Querschnitt aufweist und folglich nicht verjüngend bzw. aufweitend ausgestaltet ist. Dann ist es jedoch erforderlich, dass der Trennstempel 10 einen sich in Arbeitsrichtung 1 1 verjüngenden und folglich entgegen der Arbeitsrichtung 1 1 aufweitenden Querschnitt aufweist.
Die Fig. 1 , 2 und 3 zeigen dabei Ausführungsformen, bei denen die Trennaus- nehmungen 9 (im Wesentlichen symmetrisch) in der Trennebene 5 angeordnet sind und folglich sowohl vom Oberwerkzeug 2 als auch vom Unterwerkzeug 3 gebildet werden. Die Ausnehmung 9 ist folglich sowohl in das Oberwerkzeug 2 als auch in das Unterwerkzeug 3 eingebracht.
Demgegenüber zeigt Fig. 4 eine abgewandelte Ausführungsform, bei welcher die Trennausnehmung 9 lediglich von einer Ausnehmung im Oberwerkzeug gebildet wird. Fig. 4 zeigt dabei, dass auch mit einer solchen Ausgestaltung die Möglichkeit besteht, durch Einführen des Stempels 10 in die Ausnehmung 9 die gewünschten Öffnungskräfte zu erzeugen.
Um das Formwerkzeug 1 öffnen zu können, ist im Rahmen der Erfindung eine Trennvorrichtung vorgesehen, welche im Wesentlichen den Trennstempel 10 bzw. die Trennstempel 10 und einen oder mehrere Antriebe 12 für diese Trennstempel aufweist. Die Antriebe, die z. B. als Hydraulikantriebe ausgebildet sein können, sind in den Figuren lediglich angedeutet. Die Antriebe 12 können dabei lösbar mit den Trennstempeln 10 versehen sein oder die Trennstempel 10 können auch mit austauschbaren Stempelspitzen bzw. Stempelwerkzeugen ausgerüstet sein, so dass eine einfache Anpassung der Trennvorrichtung an verschiedene Formwerkzeuge 1 möglich ist. Einzelheiten dazu sind in den Figuren nicht dargestellt.

Claims

1. Formwerkzeug (1) zum Herstellen von Formteilen aus z. B. Kunststoff, insbesondere aus einem Faserverbundwerkstoff, bestehend aus zumindest Oberwerkzeug (2) und Unterwerkzeug (3) und einem zwischen Oberwerkzeug (2) und Unterwerkzeug (3) gebildeten Formraum (4), der mit einer Formmasse befüllbar ist, wobei Oberwerkzeug (2) und Unterwerkzeug (2) in geschlossenem Zustand ggf. unter Zwischenschaltung der Formmasse in einer Trennebene (5) gegen- einander anliegen, dadurch gekennzeichnet, dass das Formwerkzeug (1) im Bereich der Trennebene (5) zumindest eine zur Werkzeugaußenseite offene Trennausnehmung (9) aufweist, in welche zum Öffnen des Formwerkzeuges (1) zumindest ein die Werkzeughälften entgegen der Schließrichtung (6) auseinander drückendes Trennwerkzeug (10) einführbar ist.
2. Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Trennausnehmung (9) als Trennwerkzeug (10) ein entlang einer quer zur Schließrichtung (6) bzw. Öffnungsrichtung (7) des Formwerkzeuges (1) verlaufenden Arbeitsrichtung (11) verfahrbarer Trennstempel (10) einführbar ist.
3. Formwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Formwerkzeug (1) zumindest zwei Trennausnehmungen (9) aufweist, welche vorzugsweise an gegenüberliegenden Seiten des Formwerkzeuges angeordnet sind.
4. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennausnehmung (9) einen sich in Richtung zu dem offenen Ende aufweitenden Querschnitt aufweist.
5. Formwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennausnehmung (9) konisch ausgebildet ist oder einen keilförmigen Querschnitt aufweist und z. B. im Querschnitt gerade verlaufende Wände aufweist.
6. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennausnehmung (9) im Querschnitt konvex oder konkav gewölbte
Wände aufweist.
7. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennausnehmung (9) einen über die Tiefe der Trennausnehmung im Wesentlichen konstanten Querschnitt aufweist.
8. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennausnehmung (9) nur in einer der Werkzeughälften (2, 3) angeordnet ist oder dass die Trennausnehmung (9) jeweils von Teilausneh- mungen der beiden Werkzeughälften (2, 3) im Bereich der Trennebene gebildet wird.
9. Trennvorrichtung zum Trennen von Oberwerkzeug (2) und Unterwerkzeug (3) eines Formwerkzeuges (1 ), insbesondere eines Formwerkzeuges (1 ), nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit zumindest einem in eine Trennausnehmung (9) des Formwerkzeuges (1 ) eingreifenden Trennwerkzeug (10) und
mit zumindest einem Antrieb (12) für das Trennwerkzeug (10).
10. Trennvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennwerkzeug als in einer quer zur Schließrichtung (6) und Öffnungsrichtung (7) verlaufenden Arbeitsrichtung (1 1 ) verfahrbarer Trennstempel (10) ausgebildet ist.
1 1 . Trennvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennstempel (10) einen sich zur Stempelspitze hin verjüngenden Querschnitt aufweist, z. B. konisch bzw. keilförmig ausgebildet ist.
12. Trennvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennstempel (10) einen über die Stempellänge zumindest bereichsweise konstanten Querschnitt aufweist und z. B. zylindrisch ausgebildet ist.
13. Trennvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (12) als hydraulischer Antrieb, z. B. Hydraulikzylinder ausgebildet ist.
14. Trennvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennwerkzeug, z. B. der Stempel (10) lösbar mit dem Antrieb (12) verbunden ist und/oder dass der Trennstempel (10) mit austauschbaren Stempelspitzen ausgerüstet ist.
15. Werkzeugaggregat, bestehend aus zumindest einem Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und zumindest einer Trennvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14.
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