WO2024083574A1

WO2024083574A1 - Method and device for producing blow-molded components

Info

Publication number: WO2024083574A1
Application number: PCT/EP2023/078062
Authority: WO
Inventors: Umut Cakmak
Original assignee: Plastic Innovation Gmbh
Priority date: 2022-10-19
Filing date: 2023-10-10
Publication date: 2024-04-25
Also published as: AT526618A1

Abstract

The invention relates to a method and a device for the production of blow-molded components by way of an injection molding process with fluid injection. According to the invention, process fluctuations in injection molding are taken into account in the fluid injection. The fluid injection can be carried out by way of gas injection technology (GIT) and water injection technology (WIT).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Hohlkörperbauteilen Method and device for the production of hollow body components

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Hohlkörperbauteilen anhand eines Spritzgießverfahrens mit Fluidinjektion. The invention relates to a method and a device for producing hollow body components using an injection molding process with fluid injection.

Spritzgießverfahren sind im Stand der Technik allgemein bekannt. Sie umfassen das Plastifizieren eines thermoplastischen Kunststoffs in einer Plastifizierschnecke und das Einspritzen der plastifizierten Kunststoffmasse in eine Gussform. Das gegossene Bauteil wird dann in der Gussform abgekühlt und entformt. Die Gussform wird auch als Formwerkzeug oder Kavität bezeichnet und kann beispielsweise aus zwei Formteilen bestehen, die vor dem Einspritzvorgang geschlossen werden. Injection molding processes are generally known in the art. They involve plasticizing a thermoplastic in a plasticizing screw and injecting the plasticized plastic mass into a mold. The molded component is then cooled in the mold and demolded. The mold is also referred to as a molding tool or cavity and can, for example, consist of two molded parts that are closed before the injection process.

Zur Herstellung von sog. Hohlkörperbauteilen umfassend eine Wand und einen hohlen Kern, wie z.B. Rohre, kann im Rahmen eines Spritzgießverfahrens eine sog. Fluidinjektionstechnik zum Einsatz kommen. Dabei wird ein Fluid in die gefüllte Gussform eingepresst, um eine noch plastische Seele aus dem Inneren des ins Formwerkzeug gegossenen, aber noch nicht vollständig abgekühlten Bauteils hinauszudrücken. Im Rahmen der Fluidinjektionstechnik kann je nach Art des Fluids zwischen GIT (Gas Injection Technology) und WIT (Water Injection Technology) unterschieden werden. Bei GIT wird ein in den meisten Fällen inertes Gas (z.B. Stickstoff) auf ca. 300-350 bar verdichtet und in einem Druckgasreservoir gespeichert. Das unter Druck stehende Gas wird über direkt am Spritzgusswerkzeug montierte Injektoren in die Baukavität gepresst. Die Gaseinspritzung wird anhand von Regelventilen hinsichtlich ihres Druck/Zeit-Profils geregelt, woraus sich der Volumenstrom ableitet. Bei WIT wird in den meisten Anwendungsfällen der benötigte Volumenstrom eingestellt und über eine Pumpe geregelt. Auch eine druckbasierte Regelung ist bei der WIT aber möglich. Das unter Druck stehende Wasser dringt auch hier über direkt am Spritzgusswerkzeug montierte Injektoren in die Baukavität. Als Prozessvarianten stehen z.B. ein sog. Aufblasverfahren, ein Verfahren mit Nebenkavität, ein Verfahren mit Masserückdrücken, Sonderverfahren mit Projektil sowie eine Mehrkomponenten-Coinjektion zur Verfügung. To produce so-called hollow body components comprising a wall and a hollow core, such as pipes, a so-called fluid injection technology can be used as part of an injection molding process. A fluid is pressed into the filled mold in order to push a still plastic core out of the interior of the component that has been poured into the mold but has not yet completely cooled down. Within the scope of fluid injection technology, a distinction can be made between GIT (Gas Injection Technology) and WIT (Water Injection Technology) depending on the type of fluid. With GIT, a gas that is usually inert (e.g. nitrogen) is compressed to approx. 300-350 bar and stored in a compressed gas reservoir. The pressurized gas is pressed into the construction cavity via injectors mounted directly on the injection mold. The gas injection is regulated using control valves with regard to its pressure/time profile, from which the volume flow is derived. In most applications, the required volume flow is set with WIT and regulated by a pump. Pressure-based regulation is also possible with WIT. Here, too, the pressurized water enters the construction cavity via injectors mounted directly on the injection molding tool. Process variants available include a so-called inflation process, a process with a secondary cavity, a process with mass back pressure, special processes with a projectile and multi-component co-injection.

Allgemein kann es in Spritzgießverfahren zu einer vom Referenzmuster abweichenden Einspritzleistung der plastifizierten Kunststoffmasse kommen. Derartige Schwankungen im Prozess können durch Materialschwankungen oder anderen Umwelteinflüssen (wie z.B. Feuchtigkeit, Temperatur) herbeigeführt werden, was wiederum zu Viskositätsschwankungen des plastifizierten Materials und daher zu Schwankungen der Druckkurve beim Einspritzvorgang führen kann. Das Resultat sind Schwankungen in der Form und Qualität des Bauteils. Besonders problematisch sind derartige Schwankungen, wenn die Fluidinjektionstechnik (GIT oder WIT) eingesetzt wird, da sich die Bauteilrestwandschichtdicke unterschiedlich stark ausbildet bzw. das injizierte Fluid unterschiedlich viel nicht erstarrtes Kernmaterial (plastische Seele) aus dem Bauteil drückt. So kann es zu einer großen Abweichung der Restwandstärke im Vergleich zum Referenzbauteil kommen. Hierunter leiden die physikalischen Eigenschaften von Bauteilen welche mit der Fluidinjektion hergestellt werden können. Beispielsweise kann bei Strukturbauteilen in Form von geschlossenen Rohrgeometrien, wie etwa Zweiradrahmen, die Torsionssteifigkeit stark leiden. In general, injection molding processes can result in an injection performance of the plasticized plastic mass that deviates from the reference sample. Such fluctuations in the process can be caused by material fluctuations or other environmental influences (such as Humidity, temperature), which in turn can lead to viscosity fluctuations in the plasticized material and therefore to fluctuations in the pressure curve during the injection process. The result is fluctuations in the shape and quality of the component. Such fluctuations are particularly problematic when fluid injection technology (GIT or WIT) is used, since the component's residual wall layer thickness varies or the injected fluid presses different amounts of non-solidified core material (plastic core) out of the component. This can lead to a large deviation in the residual wall thickness compared to the reference component. This has a negative impact on the physical properties of components that can be manufactured using fluid injection. For example, the torsional rigidity of structural components in the form of closed tube geometries, such as two-wheeler frames, can suffer greatly.

Für die Einspritzung der plastifizierten Masse im Rahmen von Spritzgießverfahren schlägt die DE 10 2011 116 868 A1 ein Verfahren vor, um Prozessschwankungen auszugleichen. Dabei werden Schwankungen z.B. des zeitlichen Druckprofils oder Volumenstromprofils beim Einspritzvorgang gemessen und das Einspritzprofil der plastifizierten Masse wird aktiv angepasst, sodass die Einspritzarbeit möglichst konstant gehalten werden kann. For the injection of the plasticized mass in the context of injection molding processes, DE 10 2011 116 868 A1 proposes a method to compensate for process fluctuations. Fluctuations, e.g. in the temporal pressure profile or volume flow profile, are measured during the injection process and the injection profile of the plasticized mass is actively adjusted so that the injection work can be kept as constant as possible.

Für GIT- und WIT-Verfahren ist es aus der DE 10 2006 048 788 A1 bekannt, das Fluidinjektionsprofil für GIT- und WIT-Verfahren in Rückkopplung auf tatsächlich gemessene Druck-, Durchfluss- oder Strömungsverhältnisse für die Fluidinjektion anzupassen. For GIT and WIT processes, it is known from DE 10 2006 048 788 A1 to adapt the fluid injection profile for GIT and WIT processes in feedback to actually measured pressure, flow or flow conditions for the fluid injection.

Ausgangspunkt der Erfindung ist davon ausgehend der Gedanke, dass sich auch eine Anpassung des Fluidinjektionsprofil für GIT- und WIT-Verfahren bei Prozessschwankungen im Spritzgießverfahren günstig auf die Bauteilqualität auswirken kann. Aufgabe der Erfindung ist es, hierfür eine Lösung bereitzustellen. The invention is based on the idea that adapting the fluid injection profile for GIT and WIT processes can have a positive effect on component quality in the event of process fluctuations in the injection molding process. The aim of the invention is to provide a solution for this.

Vor diesem Hintergrund betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Hohlkörperbauteilen mit einer Wand und einem hohlen Inneren, das Verfahren umfassend ein Spritzgießverfahren mit Fluidinjektion, wobei eine plastifizierte und fließfähige thermoplastische Kunststoffmasse in eine Gussform eingespritzt und dort zum Erstarren gebracht wird, um ein Bauteil zu bilden, dass dann aus der Gussform entformt wird, wobei zu einem Zeitpunkt, zu dem die thermoplastische Kunststoffmasse zumindest im Inneren des erstarrenden Bauteils noch fließfähig ist, ein Fluid in die mit der Kunststoffmasse gefüllte Gussform injiziert wird, um diese fließfähigen Anteile der thermoplastischen Kunststoffmasse aus dem Inneren des erstarrenden Bauteils hinauszudrücken und das Hohlkörperbauteil zu bilden, und wobei es sich bei dem Fluid um eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, oder ein Gas, insbesondere Luft oder Stickstoff handelt. Against this background, the invention relates to a method for producing hollow body components with a wall and a hollow interior, the method comprising an injection molding process with fluid injection, wherein a plasticized and flowable thermoplastic material is injected into a mold and solidified there in order to form a component that is then demolded from the mold, wherein at a time when the thermoplastic material is still flowable at least in the interior of the solidifying component, a fluid is injected into the mold filled with the plastic material in order to press these flowable parts of the thermoplastic material out of the interior of the solidifying component and to form the hollow body component. and wherein the fluid is a liquid, in particular water, or a gas, in particular air or nitrogen.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass wenigstens ein Parameter, der mit der Viskosität der plastifizierten Masse beim Einspritzen oder mit deren Erstarrungsverhalten in der Gussform im Zusammenhang steht, direkt gemessen oder aus einem oder mehreren direkt gemessenen Werten abgeleitet wird, und unter Rückgriff auf diesen Parameter das zeitlichen Volumenstromprofil einer Flüssigkeitsinjektion oder das zeitliche Druck- oder Volumenstromprofil einer Gasinjektion geregelt werden. Die Erfindung schlägt also eine aktive Regelung der Fluidinjektion unter Rückgriff auf Messwerte zum Einspritzprofil der plastifizierten Masse vor, im Gegensatz zu einer starren Steuerung des zeitlichen Druckprofils (GIT) oder des zeitlichen Druck- oder Volumenstromprofils (WIT) ohne Rücksichtnahme auf Prozessschwankungen im Spritzguss. Die aktive Regelung kann eine Anpassung des Sollwertes oder Sollwertverlaufs für diese Profile umfassen. According to the invention, at least one parameter that is related to the viscosity of the plasticized mass during injection or to its solidification behavior in the mold is measured directly or derived from one or more directly measured values, and the temporal volume flow profile of a liquid injection or the temporal pressure or volume flow profile of a gas injection are controlled using this parameter. The invention therefore proposes active control of the fluid injection using measured values for the injection profile of the plasticized mass, in contrast to rigid control of the temporal pressure profile (GIT) or the temporal pressure or volume flow profile (WIT) without taking process fluctuations in injection molding into account. The active control can include an adjustment of the setpoint or setpoint curve for these profiles.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung von Hohlkörperbauteilen mit einer Wand und einem hohlen Inneren, die Vorrichtung umfassend eine Spritzgießeinrichtung umfassend eine Plastifizierschnecke und eine Gussform und ausgebildet zum Plastifizieren eines thermoplastischen Kunststoffes und Einspritzen der resultierenden fließfähigen Kunststoffmasse in die Gussform, eine Sensorik zur Messung wenigstens eines Parameters betreffend das Einspritzen der plastifizierten Masse, eine Fluidinjektionsmaschine zur Injektion eines Fluids in die Gussform, und eine Steuereinheit, die mit der Sensorik und der Fluidinjektionsmaschine signalverbunden ist. Erfindungsgemäß ist die Steuereinheit ausgebildet ist, ein wie oben dargestelltes Verfahren durchzuführen, also unter Rückgriff auf den Messwert der Sensorik, also auf den Messwert des wenigstens einen Parameters betreffend das Einspritzen der plastifizierten Masse, das zeitlichen Druck- oder Volumenstromprofil einer Flüssigkeitsinjektion oder das zeitliche Druckprofil einer Gasinjektion an der Fluidinjektionsmaschine zu regeln. The invention further relates to a device for producing hollow body components with a wall and a hollow interior, the device comprising an injection molding device comprising a plasticizing screw and a mold and designed to plasticize a thermoplastic and inject the resulting flowable plastic mass into the mold, a sensor system for measuring at least one parameter relating to the injection of the plasticized mass, a fluid injection machine for injecting a fluid into the mold, and a control unit which is signal-connected to the sensor system and the fluid injection machine. According to the invention, the control unit is designed to carry out a method as described above, i.e. to regulate the temporal pressure or volume flow profile of a liquid injection or the temporal pressure profile of a gas injection on the fluid injection machine by using the measured value of the sensor system, i.e. the measured value of the at least one parameter relating to the injection of the plasticized mass.

Die Spritzgießeinrichtung und die Fluidinjektionsmaschine können jeweils eigene Steuereinheiten umfassen, welche über eine Schnittstelle verbunden sind und gemeinsam oder einzeln die beschriebene Funktion der Steuereinheit der erfindungsgemäßen Gesamtvorrichtung übernehmen. Die Steuereinheit kann auch ganz oder teilweise durch ein anhand einer Schnittstelle verbundenes externes Gerät gebildet sein. Geeignete Schnittstellen umfassen beispielsweise Euromap 62, eine Busschnittstelle, Ethernet oder Wireless. Zur Nachrüstung bestehender Vorrichtungen kann entweder eine Software zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die bestehende Steuereinheit einer gattungsgemäßen Vorrichtung aufgespielt oder eine Steuereinheit umfassend eine solche Software nachgerüstet werden. The injection molding device and the fluid injection machine can each comprise their own control units, which are connected via an interface and together or individually take over the described function of the control unit of the overall device according to the invention. The control unit can also be formed entirely or partially by an external device connected via an interface. Suitable interfaces include, for example, Euromap 62, a bus interface, Ethernet or wireless. To retrofit existing devices, either software for carrying out the The method according to the invention can be loaded onto the existing control unit of a generic device or a control unit comprising such software can be retrofitted.

Die Fluidinjektionsmaschine umfasst zur Regelung der Fluideinspritzung generell pneumatische oder hydraulische Regelelemente. Sie kann beispielsweise zur Injektion eines Gases im Rahmen eines GIT-Verfahrens ausgebildet sein und ein Druckgasreservoir, wenigstens ein Regelventil und wenigstens einen am Spritzgusswerkzeug angeordneten Injektor umfassen. Alternativ kann sie zur Injektion einer Flüssigkeit im Rahmen eines WIT- Verfahrens ausgebildet sein und eine Pumpe sowie wenigstens einen am Spritzgusswerkzeug angeordneten Injektor umfassen. The fluid injection machine generally comprises pneumatic or hydraulic control elements for controlling the fluid injection. For example, it can be designed to inject a gas as part of a GIT process and comprise a compressed gas reservoir, at least one control valve and at least one injector arranged on the injection molding tool. Alternatively, it can be designed to inject a liquid as part of a WIT process and comprise a pump and at least one injector arranged on the injection molding tool.

Bei dem wenigstens einen Parameter kann es sich direkt um die Viskosität der plastifizierten Masse handeln, die direkt gemessen oder aus anderen direkt gemessenen Werten bestimmt wird. Im Rahmen dieser Ausführungsform können also Daten zu Viskositätsschwankungen, welche oft durch andere Einflussgrößen verursacht werden, dazu verwendet werden, das Injektionsprofil des Fluids aktiv zu verändern. The at least one parameter can be the viscosity of the plasticized mass, which is measured directly or determined from other directly measured values. Within the scope of this embodiment, data on viscosity fluctuations, which are often caused by other influencing factors, can be used to actively change the injection profile of the fluid.

Der Parameter kann ein Maschinenparameter betreffend den Einspritzvorgang der thermoplastischen Kunststoffmasse in die Gussform sein, der mit der Viskositäti der plastifizierten Masse beim Einspritzen im Zusammenhang steht. Beispiele umfassen einen momentanen Spritzdruck, einen momentanen Fluidvolumenstrom oder eine momentane Geschwindigkeit des Fluidstroms beim Einspritzen der thermoplastischen Kunststoffmasse in die Gussform, einen zeitlichen Verlauf eines dieser Werte oder ein Integral über diesen Verlauf. Weitere Beispiele umfassen einen Staudruck im Plastifizierschneckenvorraum. The parameter can be a machine parameter relating to the injection process of the thermoplastic plastic mass into the mold, which is related to the viscosity of the plasticized mass during injection. Examples include a current injection pressure, a current fluid volume flow or a current speed of the fluid flow when injecting the thermoplastic plastic mass into the mold, a time course of one of these values or an integral of this course. Further examples include a back pressure in the plasticizing screw antechamber.

Der Parameter kann ein Parameter betreffend die thermoplastische Kunststoffmasse selbst sein, der mit der Viskositäti der plastifizierten Masse beim Einspritzen im Zusammenhang steht. Beispiele umfassen die Temperatur der thermoplastischen Kunststoffmasse. The parameter may be a parameter relating to the thermoplastic material itself, which is related to the viscosity of the plasticized material during injection. Examples include the temperature of the thermoplastic material.

Der Parameter kann ferner Vorrichtungsteile zum Einspritzen der thermoplastischen Kunststoffmasse in die Gussform betreffen. Beispiele umfassen das Drehmoment einer Plastifizierschnecke, die Temperatur eines Massezylinders oder eines Abschnitts des Massezylinders der Spritzgießmaschine, oder eine Position oder einen Weg einer Plastifizierschnecke. Auch diese Parameter stehen im Zusammenhang mit der Viskosität der plastifizierten Masse beim Einspritzen. Der Parameter kann ferner das Erstarrungsverhalten der Masse in der Gussform betreffen. Beispiele umfassen die Temperatur der Gussform oder eines assoziierten Heißkanals, oder ein Innendruck der Gussform. Weiterhin kann der Parameter am gegossenen Bauteil selbst gemessen werden. Beispiele umfassen eine z.B. mit Ultraschall gemessene Wandstärke des entformten oder noch in der Gussform befindlichen Bauteils. The parameter can also relate to device parts for injecting the thermoplastic plastic mass into the mold. Examples include the torque of a plasticizing screw, the temperature of a mass cylinder or a section of the mass cylinder of the injection molding machine, or a position or path of a plasticizing screw. These parameters are also related to the viscosity of the plasticized mass during injection. The parameter can also relate to the solidification behavior of the mass in the mold. Examples include the temperature of the mold or an associated hot runner, or an internal pressure of the mold. The parameter can also be measured on the cast component itself. Examples include, for example, the wall thickness of the demolded component or the component still in the mold, measured using ultrasound.

Bevorzugt werden als Parameter das zeitlicher Druckprofil, das zeitliche Temperaturprofil oder das zeitliche Volumenstromprofil beim Einspritzvorgang herangezogen. The preferred parameters are the temporal pressure profile, the temporal temperature profile or the temporal volume flow profile during the injection process.

In einer Ausführungsform erfolgt die Regelung nicht während der Herstellung des aktuellen Hohlkörperbauteils, sondern Parameter werden im Rahmen der Herstellung eines Hohlkörperbauteils ermittelt und die zeitlichen Druck- bzw. Volumenstromprofile bei der Fluideinspritzung dann für die Herstellung eines nachfolgenden, beispielsweise des direkt nachfolgenden Hohlkörperbauteils ermittelt. In one embodiment, the control does not take place during the production of the current hollow body component, but parameters are determined during the production of a hollow body component and the temporal pressure or volume flow profiles during the fluid injection are then determined for the production of a subsequent hollow body component, for example the directly following one.

Die Regelung kann eine künstliche Intelligenz aufweisen und hinsichtlich der Erkennung eines Zusammenhangs zwischen dem Parameter der Masseeinspritzung und dem Einspritzprofil des Fluids und/oder hinsichtlich der Optimierung des Einspritzprofils des Fluids in Reaktion auf den Parameter selbstlernend ausgeführt sein. The control may comprise artificial intelligence and be self-learning with regard to the detection of a relationship between the mass injection parameter and the injection profile of the fluid and/or with regard to the optimization of the injection profile of the fluid in response to the parameter.

Um eine größere Datenmenge bei der Optimierung der Regelung zur Verfügung zu haben, kann ein Austausch von Prozessdaten mit einer Cloud erfolgen. In order to have a larger amount of data available for optimizing the control system, process data can be exchanged with a cloud.

In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, unter Rückgriff auf den Parameter, die der Bestimmung des Parameters zugrundeliegenden Werte, oder anderer gemessener Werte verschleißbedingte oder andere Veränderungen an einer Fluidinjektionsmaschine zur Förderung der fließfähigen thermoplastischen Kunststoffmasse festzustellen. Ferner kann vorgesehen sein, in Reaktion auf die Feststellung einer derartigen Veränderung ein Signal an den Benutzer auszugeben oder direkt eine Ersatzteilbestellung auszulösen. In one embodiment, it can be provided to determine wear-related or other changes in a fluid injection machine for conveying the flowable thermoplastic material by using the parameter, the values on which the parameter is based, or other measured values. Furthermore, it can be provided to issue a signal to the user in response to the detection of such a change or to directly trigger an order for spare parts.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, unter Rückgriff auf den Parameter zusätzlich die Injektion der thermoplastischen Kunststoffmasse in die Gussform anzupassen. Geeignete Maßnahmen umfassen dabei Änderungen von Zylindertemperaturen, eine aktive Regelung der Materialviskosität, eine Anpassung von Nachdruckzeit und Nachdruckhöhe, eine Regelung des Staudrucks, eine Regelung des Umschaltzeitpunkts, eine Dosierleistung sowie eine Schneckendrehzahl. In one embodiment, it is provided to additionally adjust the injection of the thermoplastic material into the mold using the parameter. Suitable measures include changes in cylinder temperatures, active control of the material viscosity, adjustment of the holding pressure time and holding pressure level, control the back pressure, a control of the switching time, a dosing capacity and a screw speed.

Bei dem Hohlkörperbauteil kann es sich um einen Zweiradrahmen mit wenigstens einem rohrförmigen Rahmenbestandteil oder einen Teil davon handeln. Bei dem Zweiradrahmen kann es sich um einen Rahmen eines Fahrrads mit oder ohne Elektromotorunterstützung, beispielsweise eines Stadtfahrrads, eines Sportrads wie eines Rennrads oder eines Mountainbikes, oder eines Kinderfahrrads handeln. In einer anderen Ausführungsform kann es sich auch um den Rahmen eines Mofas, eines Mopeds oder eines Motorrads handeln. Gängige Fahrradrahmen, die auch im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt werden können, umfassen ein Steuerrohr, ein Unterrohr, ein Sitzrohr, zwei Kettenstreben und zwei Sitzstreben. The hollow body component can be a two-wheeled frame with at least one tubular frame component or a part thereof. The two-wheeled frame can be a frame of a bicycle with or without electric motor support, for example a city bike, a sports bike such as a racing bike or a mountain bike, or a children's bike. In another embodiment, it can also be the frame of a moped, a scooter or a motorcycle. Common bicycle frames that can also be produced using the method according to the invention comprise a head tube, a down tube, a seat tube, two chain stays and two seat stays.

Ferner kann es sich bei dem Hohlkörperbauteil um ein Bauteil aus dem Automotive- Bereich handeln. Beispiele umfassen Front-Ends, Instrumententafelträger und Sitzstrukturen. Furthermore, the hollow body component can be a component from the automotive sector. Examples include front ends, instrument panel supports and seat structures.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergehen sich aus dem nachfolgend anhand der Figuren diskutierten Ausführungsbeispiel. Die Figuren basieren auf den Figuren der DE 10 2006 048 788 A1 und zeigen: Further details and advantages of the invention emerge from the embodiment discussed below with reference to the figures. The figures are based on the figures of DE 10 2006 048 788 A1 and show:

Fig. 1 eine schematische Darstellung von Teilen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vor dem Einfüllen der Kunststoffmasse in die Gussform, Fig. 1 is a schematic representation of parts of a device according to the invention before filling the plastic mass into the mold,

Fig. 2 die Vorrichtung der Fig. 1 nach dem Einfüllen der Kunststoffmasse in die Gussform, und Fig. 2 the device of Fig. 1 after filling the plastic mass into the mold, and

Fig. 3 die Vorrichtung der Fig. 1 nach dem Injizieren des Fluids zum Verdrängen der plastischen Seele aus dem Bauteil. Fig. 3 shows the device of Fig. 1 after injecting the fluid to displace the plastic core from the component.

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung umfasst eine Gussform 1 , eine Fluidinjektionsmaschine 2 und einen Einlass 3 an der Spritzgießform, welcher mit einer Spritzgießmaschine 4 verbunden ist. Im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens spritzt die Spritzgießmaschine 4 eine thermoplastische Kunststoffmasse über den Einlass 3 in die Kavität 5 der Gussform 1 ein. Die Fluidinjektionsmaschine 2 injiziert über den an der gegenüberliegenden Seite der Gussform 1 angeordneten Injektor 2 das Fluid zur Ausformung eines Hohlraums im aushärtenden Bauteil. Die dargestellte Beispielvorrichtung ist einerseits als Masserückdrückvorrichtung und andererseits zur WIT ausgebildet. Das Fluid, in diesem Fall Wasser, wird über eine Pumpe 6, welche durch einen Motor 7 angetrieben ist, gefördert. The device shown in the figures comprises a mold 1, a fluid injection machine 2 and an inlet 3 on the injection mold, which is connected to an injection molding machine 4. In the context of a method according to the invention, the injection molding machine 4 injects a thermoplastic material via the inlet 3 into the cavity 5 of the mold 1. The fluid injection machine 2 injects the fluid for forming a cavity in the hardening component via the injector 2 arranged on the opposite side of the mold 1. The example device shown is on the one hand as a mass-return device and on the other hand for WIT. The fluid, in this case water, is pumped via a pump 6, which is driven by a motor 7.

An dem Kanal 13 der Spritzgießmaschine 4 sind ein Drucksensor 14 und ein Temperatursensor 11 angeordnet, um den Druck und die Temperatur der Kunststoffmasse zu messen. A pressure sensor 14 and a temperature sensor 11 are arranged on the channel 13 of the injection molding machine 4 in order to measure the pressure and the temperature of the plastic mass.

Die Fig. 1 bis Fig. 3 zeigen die Vorrichtung zu unterschiedlichen Zeitpunkten während eines Zyklus zur Herstellung eines Kunststoff-Hohlkörperbauteils 15. Zu Beginn des Zyklus gemäß Fig. 1 ist der Innenraum 5 der Gussform 1 leer. Anschließend wird in die Spritzgießform über die Spritzgießmaschine 4, den Kanal 13 und den Einlass 3 Kunststoffschmelze injiziert. Dies ist in Fig. 2 dargestellt. Dabei wird über den Drucksensor 14 und der Temperatursensor 11 das Druck- und Temperaturprofil der injizierten Kunststoffschmelze gemessen. Sobald der Innenraum 5 der Gussform 1 entsprechend den Vorgaben mit der Kunststoffmasse ausgefüllt ist, wird über den Injektor 2 das Fluid in die Kunststoffmasse hineingedrückt. Dabei breitet sich das Fluid im Innenraum 5 der Gussform 1 aus und verdrängt die Kunststoffmasse teilweise. Das verdrängte Volumen der Kunststoffmasse wird in die Spritzgießmaschine 4 zurückgedrückt. Die übrige Kunststoffmasse in der Spritzgießform 1 verbleibt an der Wand des Innenraums 5 und bildet das hohle Bauteil. Fig. 1 to Fig. 3 show the device at different times during a cycle for producing a plastic hollow component 15. At the start of the cycle according to Fig. 1, the interior 5 of the mold 1 is empty. Plastic melt is then injected into the injection mold via the injection molding machine 4, the channel 13 and the inlet 3. This is shown in Fig. 2. The pressure and temperature profile of the injected plastic melt is measured via the pressure sensor 14 and the temperature sensor 11. As soon as the interior 5 of the mold 1 is filled with the plastic mass in accordance with the specifications, the fluid is pressed into the plastic mass via the injector 2. The fluid spreads out in the interior 5 of the mold 1 and partially displaces the plastic mass. The displaced volume of the plastic mass is pressed back into the injection molding machine 4. The remaining plastic mass in the injection mold 1 remains on the wall of the interior 5 and forms the hollow component.

Bekanntermaßen beeinflussen bei einer gegebenen Beschaffenheit der Kunststoffmasse der Druck und das Volumen des Fluids die Ausformung des Hohlraums. Die Größe des Hohlraums und die Wandstärke des Bauteils hängen also bei einer gegebenen Beschaffenheit der Kunststoffmasse vom Einspritzprofil und Volumen des in die Gussform 1 eingeleiteten Fluids ab. Gibt es aber Abweichungen in der Beschaffenheit der Kunststoffmasse, also etwa in deren Temperatur, Viskosität oder Füllvolumen, ist dieser Zusammenhang nicht mehr genau bestimmt. It is known that, for a given nature of the plastic mass, the pressure and volume of the fluid influence the shape of the cavity. The size of the cavity and the wall thickness of the component therefore depend on the injection profile and volume of the fluid introduced into the mold 1 for a given nature of the plastic mass. However, if there are deviations in the nature of the plastic mass, for example in its temperature, viscosity or filling volume, this relationship is no longer precisely determined.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zum Ausgleich derartiger Schwankungen das zeitlichen Volumenstromprofil der Wasserinjektion am Injektor 2 unter Rückgriff auf das an den Sensoren 11 und 14 ermittelte zeitliche Druckprofil und zeitliche Temperaturprofil angepasst wird. Hierfür sieht die Erfindung eine in der Figur nicht dargestellte Steuerelektronik vor, die mit den Sensoren 11 und 14 einerseits sowie mit dem Motor 7 andererseits signalverbunden ist, und in der eine entsprechende Steuersoftware hinterlegt ist. Die Steuereinheit steht über eine geeignete Schnittstelle mit einer Cloud in Verbindung, um einen Datenaustausch zu ermöglichen und die Schwankungen so präziser ausgleichen zu können. Zu diesem Zweck umfasst die Software auch eine künstliche Intelligenz. According to the invention, in order to compensate for such fluctuations, the temporal volume flow profile of the water injection at the injector 2 is adjusted using the temporal pressure profile and temporal temperature profile determined at the sensors 11 and 14. For this purpose, the invention provides a control electronics unit (not shown in the figure) which is signal-connected to the sensors 11 and 14 on the one hand and to the motor 7 on the other hand, and in which appropriate control software is stored. The control unit is connected to a cloud via a suitable interface in order to enable data exchange. and thus compensate for fluctuations more precisely. For this purpose, the software also includes artificial intelligence.

Claims

Ansprüche Verfahren zur Herstellung von Hohlkörperbauteilen mit einer Wand und einem hohlen Inneren, das Verfahren umfassend ein Spritzgießverfahren mit Fluidinjektion, wobei eine plastifizierte und fließfähige thermoplastische Kunststoffmasse in eine Gussform eingespritzt und dort zum Erstarren gebracht wird, um ein Bauteil zu bilden, das dann aus der Gussform entformt wird, wobei zu einem Zeitpunkt, zu dem die thermoplastische Kunststoffmasse zumindest im Inneren des erstarrenden Bauteils noch fließfähig ist, ein Fluid in die mit der Kunststoffmasse gefüllte Gussform injiziert wird, um diese fließfähigen Anteile der thermoplastischen Kunststoffmasse aus dem Inneren des erstarrenden Bauteils hinauszudrücken und das Hohlkörperbauteil zu bilden, und wobei es sich bei dem Fluid um eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, oder ein Gas, insbesondere Luft oder Stickstoff handelt, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Parameter, der mit der Viskosität der plastifizierten Masse beim Einspritzen oder mit deren Erstarrungsverhalten in der Gussform im Zusammenhang steht, direkt gemessen oder aus einem oder mehreren direkt gemessenen Werten abgeleitet wird, und unter Rückgriff auf diesen Parameter das zeitlichen Druckprofil einer Gasinjektion oder das zeitliche Druck- oder Volumenstromprofil einer Flüssigkeitsinjektion geregelt werden. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Parameter um die Viskosität der plastifizierten Masse handelt, die aus anderen direkt gemessenen Werten bestimmt wird. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Parameter oder direkt gemessenen Wert um einen momentanen Spritzdruck, einen momentanen Fluidvolumenstrom oder eine momentane Geschwindigkeit des Fluidstroms beim Einspritzen der thermoplastischen Kunststoffmasse in die Gussform, einen zeitlichen Verlauf eines dieser Werte oder ein Integral über diesen Verlauf handelt. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Parameter oder direkt gemessenen Wert um das zeitliche Druckprofil, das zeitliche Temperaturprofil oder das zeitliche Volumenstromprofil beim Einspritzvorgang handelt. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Parameter oder direkt gemessenen Wert um die Temperatur der thermoplastischen Kunststoffmasse oder das Volumen eines Massepolsters handelt. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Parameter oder direkt gemessenen Wert um das Drehmoment einer Plastifizierschnecke, die Temperatur eines Massezylinders oder eines Abschnitts des Massezylinders der Spritzgießmaschine, oder eine Position oder einen Weg einer Plastifizierschnecke handelt. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Parameter oder direkt gemessenen Wert um die Temperatur der Gussform oder eines assoziierten Heißkanals, oder ein Innendruck der Gussform handelt. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Parameter oder direkt gemessenen Wert um eine z.B. mit Ultraschall gemessene Wandstärke des Hohlkörperbauteils handelt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung eine künstliche Intelligenz aufweist und hinsichtlich der Erkennung eines Zusammenhangs zwischen dem Parameter und dem zeitlichen Druck- oder Volumenstromprofil der Flüssigkeitsinjektion oder dem zeitlichen Druckprofil der Gasinjektion und/oder hinsichtlich der Optimierung des zeitlichen Druck- oder Volumenstromprofils der Flüssigkeitsinjektion oder des zeitlichen Druckprofils der Gasinjektion in Reaktion auf den Parameter selbstlernend ausgeführt sein. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Upload von Daten betreffend die Regelung an und/oder einen Download von Daten betreffend die Regelung von einer Cloud umfasst. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unter Rückgriff auf den Parameter, die der Bestimmung des Parameters zugrundeliegenden Werte, oder anderer gemessener Werte ferner verschleißbedingte oder andere Veränderungen an einer Fluidinjektionsmaschine zur Förderung der fließfähigen thermoplastischen Kunststoffmasse festgestellt werden, und dass in der Folge ein Hinweis ausgegeben oder eine Aktion initiiert wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unter Rückgriff auf den Parameter zusätzlich die Injektion der thermoplastischen Kunststoffmasse in die Gussform angepasst wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Hohlkörperbauteil um einen Zweiradrahmen mit wenigstens einem rohrförmigen Rahmenbestandteil, oder einen Teil davon handelt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Hohlkörperbauteil um ein Bauteil aus dem Automotive- Beriech handeln, insbesondere um ein Front-End, einen Instrumententafelträger oder eine Sitzstruktur. Vorrichtung zur Herstellung von Hohlkörperbauteilen mit einer Wand und einem hohlen Inneren, die Vorrichtung umfassend eine Spritzgießeinrichtung (4) umfassend eine Plastifizierschnecke und eine Gussform (1) und ausgebildet zum Plastifizieren eines thermoplastischen Kunststoffes und Einspritzen der resultierenden fließfähigen Kunststoffmasse in die Gussform (1), eine Sensorik (11 , 14) zur Messung wenigstens eines Parameters betreffend das Einspritzen der plastifizierten Masse, eine Fluidinjektionsmaschine (2) zur Injektion eines Fluids in die Gussform (1), und eine Steuereinheit, die mit der Sensorik (11 , 14) und der Fluidinjektionsmaschine (2) signalverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit ausgebildet ist, ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen. Claims Method for producing hollow body components with a wall and a hollow interior, the method comprising an injection molding process with fluid injection, wherein a plasticized and flowable thermoplastic material is injected into a mold and solidified there in order to form a component which is then demolded from the mold, wherein at a time when the thermoplastic material is still flowable at least in the interior of the solidifying component, a fluid is injected into the mold filled with the plastic material in order to press these flowable parts of the thermoplastic material out of the interior of the solidifying component and to form the hollow body component, and wherein the fluid is a liquid, in particular water, or a gas, in particular air or nitrogen, characterized in that at least one parameter which is related to the viscosity of the plasticized material during injection or to its solidification behavior in the mold is measured directly or derived from one or more directly measured values, and by using this parameter the temporal pressure profile of a gas injection or the temporal pressure or volume flow profile of a liquid injection are regulated. Method according to claim 1, characterized in that the parameter is the viscosity of the plasticized mass, which is determined from other directly measured values. Method according to claim 1, characterized in that the parameter or directly measured value is a current injection pressure, a current fluid volume flow or a current speed of the fluid flow when injecting the thermoplastic plastic mass into the mold, a temporal progression of one of these values or an integral of this progression. Method according to claim 3, characterized in that the parameter or directly measured value is the temporal pressure profile, the temporal temperature profile or the temporal volume flow profile during the injection process. Method according to claim 1, characterized in that the parameter or directly measured value is the temperature of the thermoplastic material mass or the volume of a mass cushion. Method according to claim 1, characterized in that the parameter or directly measured value is the torque of a plasticizing screw, the temperature of a mass cylinder or a section of the mass cylinder of the injection molding machine, or a position or a path of a plasticizing screw. Method according to claim 1, characterized in that the parameter or directly measured value is the temperature of the mold or an associated hot runner, or an internal pressure of the mold. Method according to claim 1, characterized in that the parameter or directly measured value is a wall thickness of the hollow body component, e.g. measured with ultrasound. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the control has an artificial intelligence and is designed to be self-learning with regard to the recognition of a connection between the parameter and the temporal pressure or volume flow profile of the liquid injection or the temporal pressure profile of the gas injection and/or with regard to the optimization of the temporal pressure or volume flow profile of the liquid injection or the temporal pressure profile of the gas injection in response to the parameter. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method comprises an upload of data relating to the control to and/or a download of data relating to the control from a cloud. Method according to one of the preceding claims, characterized in that by using the parameter, the data used to determine the parameter underlying values, or other measured values, further wear-related or other changes to a fluid injection machine for conveying the flowable thermoplastic material are determined, and that as a result a message is issued or an action is initiated. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the injection of the thermoplastic material into the mold is additionally adjusted using the parameter. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow body component is a two-wheeler frame with at least one tubular frame component, or a part thereof. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow body component is a component from the automotive sector, in particular a front end, an instrument panel support or a seat structure. Device for producing hollow body components with a wall and a hollow interior, the device comprising an injection molding device (4) comprising a plasticizing screw and a mold (1) and designed to plasticize a thermoplastic and inject the resulting flowable plastic mass into the mold (1), a sensor system (11, 14) for measuring at least one parameter relating to the injection of the plasticized mass, a fluid injection machine (2) for injecting a fluid into the mold (1), and a control unit which is signal-connected to the sensor system (11, 14) and the fluid injection machine (2), characterized in that the control unit is designed to carry out a method according to one of the preceding claims.