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Die
Erfindung/Neuerung betrifft einen metallischen Werkzeugeinsatz,
bestehend aus einem formgebenden Teil mit einer Formoberfläche
und einem Basisteil, das mit mindestens einem Kühlkanal versehen
ist.
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Aus
dem Stand der Technik ist es beispielsweise aus
DE 195 11 772 C2 bekannt,
ein metallisches Werkstück aus einem vorgefertigten Unterteil und
aus einem durch einen Metallpulversinterprozeß darauf aufgebauten
Oberteil herzustellen. Das Unterteil ist eine vorgefertigte Platte,
die aus einem Material gebildet ist, an dem das Aufbaumaterial bei
der Verfestigung anhaftet.
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Einen
zumindest zum Teil durch einen Metallpulversinter- oder Metallpulverschmelzprozeß hergestellten
Werkzeugeinsatz lehrt die
EP
1 521 657 B1 . Dabei ist das Unterteil beispielsweise aus
einem massiven Metallstück herausgearbeitet und darauf
ein Oberteil, das das formgebende Teil für das Spritzgießwerkzeug
bildet, in einem generativen Verfahren darauf aufgebaut. Sowohl
Ober- als auch Unterteil sind mit Kühlkanälen
versehen. Nachteilig hierbei ist es, daß der Oberflächenqualität
(Rauheit) des schichtweise hergestellten Oberteils durch den Metallpulversinter-
oder Metallpulverschmelzprozeß Grenzen gesetzt sind. Derartige
Einschränkungen haben bei einer späteren Verwendung
des Werkzeugeinsatzes in einem Spritzgießwerkzeug den Nachteil,
daß die aus dem Spritzgießverfahren hergestellten
Produkte ohne Einbindung weiterer Bearbeitungsschritte nur eine
beschränkte Oberflächengüte aufweisen
können.
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Der
Erfindung/Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren
für einen metallischen Werkzeugeinsatz unter Einbeziehung
eines Metallpulversinter- oder Metallpulverschmelzverfahrens bereitzustellen,
das ohne die Verwendung weiterer Bearbeitungsschritte, im Vergleich
zum Stand der Technik, eine höhere Oberflächengüte
der Formoberfläche erreicht. Weiter ist es Aufgabe der
Erfindung den Herstellungsprozeß des metallischen Werkzeugeinsatzes
derart zu gestalten, daß er einfach und schnell ausgeführt
werden kann. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung,
einen metallischen Werkzeugeinsatz bereitzustellen, der es erlaubt
durch die Anordnung seiner Kühlkanäle im Einsatz
in einem Spritzgießwerkzeug Kunststoffteile mit einer hohen
Oberflächengüte und filigranen Strukturen sicher
und schnell zu fertigen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des
Vorrichtungsanspruches 1 sowie des Verfahrensanspruches 29 gelöst, vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
2–28 bzw. 30–33.
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Als
Kern der Erfindung/Neuerung wird es angesehen, daß das
formgebende Teil aus Stahl zumindest teilweise vorgefertigt ist
und die seiner Formoberfläche abgewandte Seite des formgebenden
Teils als Verbindungsfläche für den Aufbau des
Basisteils in einem Metallpulversinter- oder Metallpulverschmelzprozeß dient,
wobei die Kühlkanalstruktur des Basisteils zumindest bereichsweise
flächig verlaufend in dem am formgebenden Teil angrenzenden Bereich
des Basisteils angeordnet ist. Dadurch, daß ein beliebiger
Stahl als formgebendes Teil für den späteren Einsatz
des Werkzeugeinsatzes in einer Spritzgießmaschine wählbar
ist, wird es ermöglicht, die Oberflächengüte
und damit auch den Rauhheitsgrad der formgebenden Formoberfläche
hochwertiger und damit glatter (keine Porenbildung) auszubilden.
Darüber hinaus wird es ermöglicht, das formgebende
Teil vor oder nach dem Aufsintern des Basisteils mit einer filigranen
Struktur zu versehen, die bei einem Metallpulversinter- oder Metallpulverschmelzprozeß nicht
oder nur mit hohem Aufwand gefertigt werden könnte. Um
dem formgebenden Teil des metallischen Werkzeugeinsatzes eine zumindest
ausreichende, aber auch möglichst vielseitige Kühlung durch
die Anordnung und Dimensionierung der Kühlkanäle
zu ermöglichen, ist es vorgesehen, zumindest einen Teil
der Kühlkanalstruktur in dem an dem formgebenden Teil angrenzenden
Bereich des Basisteils anzuordnen. Die Kühlkanäle
innerhalb des Basisteils werden während des Aufbaus des
Basisteils in dieses eingebracht. Durch das Aufbauverfahren des
Basisteils auf den formgebenden Teil wird es ermöglicht, sowohl
die Vorteile des formgebenden Teils aus Stahl (hohe Oberflächengüte)
als auch die Gestaltungsfreiheit bei der Anordnung und Dimensionierung
der Kühlkanäle durch den generativen Aufbau des
Basisteils in einem metallischen Werkzeugeinsatz zu vereinen.
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Das
Material des formgebenden Teils ist so gewählt, daß es
einen niedrigen Oberflächenrauheitsgrad, zumindest nach
einer Oberflächenbearbeitung, aufweist. Vorzugsweise wird
vakuumerschmolzener Stahl verwendet. Alternativ kann auch ein anderer
qualitativ hochwertiger Stahl verwendet werden, wie beispielsweise
ein pulvermetallurgisch hergestellter Stahl oder ein hochwärmeleitfähiger Stahl.
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Als
Material für das formgebende Teil können auch
Nichtmetalle in Betracht gezogen werden, sobald eine zuverlässige
Verbindung zu dem Basisteil gewährleistet werden kann.
So kann z. B. die Verbindungsfläche eines aus Keramik bestehenden
formgebenden Teils mit einer Beschichtung versehen sein, die es
ermöglicht, auf die Verbindungsfläche bzw. die
Beschichtung ein Basisteil in einem generativen Verfahren aufzubauen.
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Unter
der bereichsweise flächig verlaufenden Kühlkanalstruktur
sind sowohl eine Vielzahl, einen flächenartigen Abschnitt
bildender Kühlkanäle, als auch mindestens ein
einen im wesentlichen flächigen Querschnitt aufweisender
Kühlkanal umfaßt. Ein zumindest bereichsweise
in seinem Querschnitt flächig ausgebildeter Kühlkanal
kann über mehrere Kühlfluidein- und/oder Kühlfluidauslässe
verfügen.
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Vorteilhaft
ist es, wenn das formgebende Teil zumindest an seiner Oberfläche
mit einer Struktur versehen ist, die vor dem Aufsintern des Basisteils dem
formgebenden Teil eingebracht wird, da der Werkzeugeinsatz nach
Abschluß des Aufsinterns oder Aufschmelzens der Fertigungsmaschine
entnommen werden kann und gegebenenfalls keine weiteren Bearbeitungsschritte
mehr benötigt.
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Darüber
hinaus hat es sich als günstig erwiesen, wenn vor oder
nach dem Aufsintern oder Aufschmelzen des Bauteils die Formoberfläche
eine Oberflächenbehandlung erfährt, wie z. B.
eine polierende, schleifende oder fräsende Beaufschlagung der
Formoberfläche. So kann beispielsweise vor dem Aufsintern
oder Aufschmelzen des Basisteils das formgebende Teil in einem Schmelzprozeß gefertigt und
in einem nächsten Verfahrensschritt durch spanabhebende
Bearbeitung oder Laserabtrag mit Ausnehmungen und/oder Löchern
versehen werden. Die bereits vorgefertigten Ausnehmungen und Durchbrüche
des formgebenden Teils können mit daran fortgesetzten Ausnehmungen
und/oder Durchbrüchen des aufgesinterten oder aufgeschmolzenen
Basisteils korrespondieren und mit diesen beispielsweise Kühlkanäle
und/oder Auswerfstiftausnehmungen ausbilden.
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Besonders
vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn das formgebende Teil eine
kleinere oder gleiche Höhe wie das Basisteil aufweist.
Durch eine möglichst geringe Höhe des formgebenden
Teils kann die Kühlwirkung der in dem Basisteil angeordneten
Kühlkanäle besser auf die Formoberfläche
wirken. Die Kühlwirkung der im Basisteil eingesinterten bzw.
eingeschmolzenen Kühlkanäle auf die Formoberfläche
wird dadurch weiter gesteigert, daß die Kühlkanalstruktur
innerhalb des Basisteils im zum formgebenden Teil angrenzenden Bereich
angeordnet ist, so daß der Weg für den Wärmeübergang
von den Kühlkanälen bis zur Formoberfläche
des formgebenden Teils möglichst gering gehalten wird.
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Damit
das Aufbauverfahren des Basisteils begünstigt wird, ist
es vorteilhaft, die Verbindungsfläche des formgebenden
Teils im wesentlichen eben auszubilden, so kann direkt ohne weitere
Stütz- oder Ausgleichsstrukturen auf die Verbindungsfläche
die erste Metallpulverschicht für das Sinter- oder Schmelzverfahren
aufgetragen werden. Um die Kühleigenschaften des metallischen
Werkzeugeinsatzes weiter zu optimieren, ist es von Vorteil, wenn
die Verbindungsfläche des formgebenden Teils eine Struktur aufweist,
die mit der zum formgebenden Teil weisenden Oberfläche
des Basisteils korrespondiert. Darunter fallen beispielsweise Kühlkanäle,
die im Grenzbereich von Basisteil und formgebenden Teil angeordnet
sind, so ist es möglich, daß eine halbe Querschnittskontur
eines Kühlkanals im Basisteil ausbildet ist und die ihn
schließende Kontur im formgebenden Teil durch ein generatives
Verfahren eingearbeitet ist. Die Struktur der Verbindungsfläche
des formgebenden Teils kann durch ein urformendes oder trennendes
Verfahren eingebracht werden. Vorzugsweise wird die Struktur eingefräst
und anschließend mit feineren Verfahren bearbeitet. So
kann auch eine Netzstruktur eingearbeitet werden, die mit dem Basisteil
ein geschlossenes Netz an Kühlkanälen bzw. einer
Kühlstruktur bildet. Dabei kann die Kühlstruktur beispielsweise
hälftig im formgebenden Teil und hälftig im Basisteil
ausgebildet sein. Eine derartige Kühlnetzstruktur bietet
eine zuverlässige und schnelle Kühlung, insbesondere
von Flächenbereichen.
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Auch
kann die Kühleigenschaft des metallischen Werkzeugeinsatzes
dadurch gesteigert werden, daß wenigstens ein Kühlkanal
in Abhängigkeit von der Struktur der Oberfläche
angeordnet ist. Darunter fällt beispielsweise die Anordnung
eines zumindest im Basisteil verlaufenden Kühlkanals derart,
daß dieser wenigstens bereichsweise äquidistant
zur Formoberfläche des formgebenden Teils verläuft. Dadurch
wird es ermöglicht, daß bei annähernd ähnlichen
Wärmeleitkoeffizienten der Materialien des Basisteils und
des formgebenden Teils eine gleichmäßige Wärmeänderung
an der Formoberfläche erreicht werden kann. Ein entsprechender
Unterschied zwischen dem Wärmeleitkoeffizienten der beiden
Teile kann durch die Veränderung des Abstandes von Kühlkanal
und Formoberfläche ausgeglichen werden. Ferner ist unter
der abhängigen Anordnung des Kühlkanals von der
Struktur der Formoberfläche auch der Fall mitumfaßt,
bei dem z. B. gezielt filigrane Negativformabschnitte (beispielsweise
sehr dünne Stege) durch entsprechende Wahl der Anordnung und
Dimensionierung der Kühlkanäle des Basisteils an
den entsprechenden Bereichen des formgebenden Teils gezielt thermisch
beeinflußbar sind. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform
weist der Werkzeugeinsatz mindestens zwei Kühlkanäle
auf, die aus jeweiligen Eintrittsöffnungen das Basisteil
mit einem Kühlfluid versorgen. Dabei kann es weiter vorteilhaft
sein, wenn die mindestens zwei Kühlkanäle im wesentlichen
gleichlang sind und/oder einen im wesentlichen gleichen Widerstand
auf das Kühlfluid innerhalb der Kanäle haben.
Durch derartige Bedingungen für die Kühlkanäle
können deren Auswirkungen auf die Formoberfläche
leichter berechnet und leichter vorherbestimmt werden.
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Der
Querschnitt des Kühlkanals kann über seine Länge
unterschiedliche Geometrien aufweisen (Netzstruktur). Durch die Änderung
des Querschnitts des Kühlkanals können schnelle
und langsam durchströmte Kanalbereiche erzeugt werden.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn in wenigstens einem der Kühlkanäle
ein Turbulenzelement integriert ist. Ein Turbulenzelement kann eine
gezielte Verengung, ein rotierendes separates Teil oder ein Fluidbewegungsrichtung
oder Fluiddruckrichtung abhängiges Ventil sein, das entweder
als separates Bauteil oder während des generativen Herstellungsprozesses
des Basisteils in einen Kühlkanal eingebaut werden kann.
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Um
weitere Bearbeitungsschritte für das Basisteil entbehrlich
zu machen oder diese zu begünstigen, ist es vorteilhaft,
wenn das Basisteil Eingriffselemente aufweist, um den Werkzeugeinsatz
zumindest temporär in einem Werkzeug zu fixieren. Derartige
Eingriffselemente können vorzugsweise während
des generativen Bauprozesses in das Basisteil miteingebaut werden
und dienen dem späteren Integrieren des Werkzeugeinsatzes
in das Spritzgußwerkzeug. Die Eingriffselemente können
sich auch in den nicht formgebenden Teil des formgebenden Teils erstrecken.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die Eingriffselemente zur Fixierung
in einem Nachbearbeitungswerkzeug verwendet werden können,
um beispielsweise die Formoberfläche des formgebenden Teils
zu überarbeiten (fräsen, schleifen). Dabei kann das
Eingriffselement z. B. als Kernloch oder Aufnahmebohrung ausgebildet
sein. Ferner ist es von Vorteil, wenn die Außenkontur des
formgebenden Teils und des Basisteils bündig aneinander
anschließen.
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Darüber
hinaus hat es sich als günstig erwiesen, wenn das Basisteil
und das formgebende Teil mindestens eine Auswerfstiftaufnahmeöffnung
aufweist, wobei es zusätzlich so sein kann, daß während des
generativen Bauprozesses des Basisteils ein Auswerfstift mit Hilfe
einer Stützstruktur in die Auswerfstiftaufnahmeöffnung
miteingesintert bzw. mitgeschmolzen wird und nach Fertigstellung
des Werkzeugeinsatzes und erstmaliger mechanischer Beanspruchung
(Stoß) die Hilfsstruktur wegbricht und der Auswerfstift
für den Einsatz in der Werkzeugmaschine vorliegt.
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Grundsätzlich
ist es vorteilhaft, wenn das formgebende Teil eine höhere
Dichte aufweist, als das Basisteil. Durch die höhere Dichte
des formgebenden Teils kann eine höhere Güte der
Formteiloberfläche gewährleistet werden. Da das
Basisteil lediglich die Funktion der Aufnahme von Kühlkanälen und
die sichere Fixierung des formgebenden Teils innerhalb der Werkzeugmaschine
erfüllen muß, kann die Dichte des Basisteils auch
gezielt geringer als bei normalen Metallpulversinter- oder Metallpulverschmelzverfahren
gehalten werden, um den Bauprozeß des Werkzeugeinsatzes
zu beschleunigen und das Werkzeuggewicht zu reduzieren. Darüber
hinaus kann die Wahl des Werkstoffes von Basisteil und formgebenden
Teil unterschiedlich ausfallen. Vorzugsweise besitzt zumindest eines
der beiden Teile Kupfer- und/oder Bronzebestandteile. Auch andere nicht
metallische Bestandteile, die die Wärmeleitfähigkeit
positiv beeinflussen, sind denkbar.
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Wenn
das formgebende Teil bereits vor dem Metallsinter- oder Metallschmelzverfahren
mit einer strukturierten Formoberfläche versehen wird,
ist es von Vorteil, wenn das formgebende Teil in einer Schutzhalterung
aufnehmbar ist und die Schutzhalterung auf einen Träger
und/oder eine Plattform einer Lasersinter- bzw. Laserschmelzanlage
angeordnet ist. Die Schutzhalterung hat die Aufgabe, das formgebende
Teil sicher und definiert innerhalb der Lasersinter- oder Laserschmelzanlage
anzuordnen und dem auf der Verbindungsoberfläche stattfindenden Aufbauprozeß eine
höhere Toleranzgenauigkeit zu gewährleisten. Ebenso
wird die Bestückung der Lasersinter- oder Laserschmelzanlage
vereinfacht. Die Schutzhalterung ist vorteilhaft mit einer ebenen Oberfläche,
die eine Ausnehmung aufweist, versehen, wobei in diese Ausnehmung
das formgebende Teil derart einsetzbar ist, daß dessen
Verbindungsoberfläche einen möglichst bündigen
Abschluß mit der Oberfläche der Schutzhalterung
bildet. Somit liegt vor Beginn des Bauprozesses eine ebene Fläche
von Schutzhalterung und formgebenden Teil vor, auf diese der Aufbauprozeß des
Basisteils erfolgen kann. In diesem Zusammenhang kann die Formoberfläche des
formgebenden Teils mit der Form der Ausnehmung der Schutzhalterung
im wesentlichen korrespondieren, so daß das formgebende
Teil flächig in der Ausnehmung der Schutzhalterung liegt.
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Alternativ
wird die Schutzhalterung im generativen Verfahren aufgebaut und
nach deren Fertigstellung mit dem formgebenden Teil versehen und anschließend
der Aufbauprozeß des Basisteils auf das formgebende Teil
gestartet.
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Zur
Herstellung eines derartigen Werkzeugeinsatzes bietet sich das nachfolgend
beschriebene Verfahren an. Dabei wird zuerst zumindest ein zum Teil
vorgefertigtes, aus Stahl bestehendes formgebendes Teil mit einer
Formoberfläche und einer Verbindungsoberfläche
bereitgestellt und in eine Lasersinter- oder Laserschmelzanlage
eingesetzt. Im nächsten Schritt wird auf die Formoberfläche
des formgebenden Teils das Basisteil aufgesintert oder aufgeschmolzen.
Nachdem dieser Prozeß abgeschlossen ist, wird der Werkzeugeinsatz
aus der Laserschmelzanlage entnommen. In einer Weiterbildung dieses
Verfahrens wird das formgebende Teil in eine Schutzhalterung, welche
auf dem Träger und/oder auf einer Plattform der Lasersinter-
oder Laserschmelzanlage angeordnet ist, eingesetzt. Vor oder nach
dem Aufsintern des Basisteils kann die Formoberseite oberflächenbehandelt
und/oder oberflächenbearbeitet werden. Somit ist es möglich
auf die Oberfläche eines Metallblocks aus einem hochwertigen
Material ein Basisteil aufzubauen und nach Abschluß dieses
Aufbauschrittes das hochwertige Material oberflächlich
derart zu bearbeiten (fräsen, schleifen, polieren), bis
diese Oberfläche eine hohe Oberflächengüte
aufweist. Alternativ wird zuerst das Rohmaterial (formgebendes Teil)
geschmolzen, legiert und/oder entsprechend bearbeitet und anschließend
auf dessen Verbindungsoberfläche mit einem im generativen
Verfahren hergestellten Basisteil versehen.
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Ferner
ist es vorteilhaft, auf ein zu einem geringen Anteil vorgefertigtes
Teil (z. B. einer Platte) mehrere Basisteile aufzuschmelzen oder
aufzusintern und in einem späteren Schritt das vorgefertigte Teil
in einzelne Teile, einzelne Werkzeugeinsätze zu trennen
(z. B. mittels Laser oder Säge). Auch das vorsehen einer
Sollbruchstelle ist hierfür zweckmäßig.
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Grundsätzlich
erleichtern Referenzflächen und/oder -bohrungen an dem
formgebenden Teil, der Schutzhalterung und/oder des Trägers
das Einsetzten sowohl in eine Bearbeitungsmaschine, als auch in
eine Kunststoffformgebungsmaschine.
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Die
Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in den
Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen
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1 eine
schematische Vollschnittdarstellung des metallischen Werkzeugeinsatzes;
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2 eine
schematische Vollschnittdarstellung eines alternativen Werkzeugeinsatzes;
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3 eine
schematische Vollschnittdarstellung eines weiteren Werkzeugeinsatzes
mit im formgebenden Teil angeordneten Kühlkanälen;
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4 eine
schematische Vollschnittdarstellung eines Werkzeugeinsatzes mit
Kühlkanälen im Verbindungsflächenbereich;
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5 eine
schematische Draufsicht eines Blocks oder einer Platte zum aufschmelzen
oder aufsintern von Basisteilen;
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6 eine
schematische Vollschnittdarstellung zweier in einer Schutzhalterung
aufgenommener Werkzeugeinsätze.
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Der
Werkzeugeinsatz 1 besteht aus einem formgebenden Teil 2 mit
einer Formoberfläche 3 und einem Basisteil 4,
das mit mindestens einem Kühlkanal 5 versehen
ist. Im eingebauten Zustand des Werkzeugeinsatzes 1 in
einer Spritzgießmaschine bildet die Formoberfläche 3 zumindest
einen Teil der Gesamtform des Spritzgießwerkzeugs. Das
formgebende Teil 2 zeichnet sich dadurch aus, daß es
zumindest teilweise vorgefertigt ist und aus Stahl besteht. Ferner
besitzt zumindest die Formoberfläche 3 eine hohe
Oberflächengüte, damit die Erzeugnisse des Spritzgießwerkzeugs
mit einer hohen Genauigkeit produziert werden können. Auf
der von der Formoberfläche 3 abgewandten Seite
des vorgefertigten Teils 2 besitzt dieses eine Verbindungsfläche 6,
auf der das Basisteil 4 mittels eines Metallpulverschmelz- oder
Metallpulversinterverfahrens aufgebaut wird. Dabei wird die Kühlkanalstruktur 5 des
Basisteils 4 zumindest bereichsweise in dem am formgebenden Teil 2 angrenzenden
Bereich des Basisteils 4 angeordnet.
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Die
in Zeichnungsfigur 1 dargestellte Kühlkanalstruktur 5 verläuft
im Basisteil 4 flächig und parallel zur Verbindungsfläche 6.
Das formgebende Teil 2 weist eine kleinere Höhe 7 als
das Basisteil 8 auf. Dies hat den Vorteil, daß der
Weg des Wärmeüberganges von dem Kühlkanal 5 des
Basisteils 4 zu der Formoberfläche 3 gering
gehalten und damit eine bessere Kühlwirkung während
des Spritzgießprozesses erreicht werden kann. Die Verbindungsfläche 6 des
formgebenden Teils 2 ist im wesentlichen eben ausgebildet
und erleichtert damit den Aufbauprozeß des Basisteils 4.
Um den Werkzeugeinsatz 1 sicherer in einem Spritzgießwerkzeug
oder einer Bearbeitungsmaschine einsetzen zu können, weist
das Basisteil 4 Eingriffselemente 9 auf. Diese
Eingriffselemente 9 können beispielsweise Aufnahmebohrungen 28 (vgl. 4)
umfassen.
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In
dem in Zeichnungsfigur 2 dargestellten Werkzeugeinsatz 1 sind
Auswerfstiftaufnahmeöffnungen 10 dargestellt,
die sich durch das Basisteil 4 und das formgebende Teil 2 erstrecken.
Bevorzugt sind derartige Auswerfstiftöffnungen 10 als
Bohrungen mit konstantem Innendurchmesser ausgebildet, es ist aber
auch möglich zumindest im Basisteil 4 Senkungen
oder andere Querschnitte (Verdrehsicherung) für den in
der Auswerfstiftöffnung 10 aufgenommenen Auswerfstift
im Zuge des Metallpulversinter- oder Metallpulverschmelzprozesses
auf einfache Weise einzuarbeiten. Der mit Pfeil 11 gekennzeichnete
Kühlkanal 5 verläuft zumindest abschnittsweise äquidistant
zur Formoberfläche 3 des formgebenden Teils 2.
Sowohl in 2 als auch in 3 ist
der Verlauf des Kühlkanals 5 derart gewählt,
daß dieser eine Abhängigkeit (angepaßter
Abstand) von der Struktur der Formoberfläche 3 besitzt.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausführungsvariante geht aus den Zeichnungsfiguren 3 und 4 hervor, dabei
ist die Verbindungsfläche 6 des formgebenden Teils 2 mit einer
Struktur versehen, die mit der zum formgebenden Teil 2 weisenden
Oberfläche des Basisteils 4 korrespondiert. Diese
Struktur der Verbindungsfläche 6 ist beispielsweise
aus einem spanabhebenden Verfahren oder aus einem Gußverfahren in
die Formoberfläche 3 des formgebenden Teils 2 eingebracht
worden. Diese Strukturen können mit Ausnehmungen des Basisteils 4 korrespondieren und
beispielsweise einen Kühlkanal 5 bilden. Dies bedeutet,
daß ein Teil der Querschnittskontur eines Kühlkanals 5 durch
das formgebende Teil 2 und der restliche, die Kontur schließende
Umfang durch das Basisteil 4 ausgebildet wird. Vgl. hierzu
die mit dem Pfeil 12 gekennzeichneten Stellen des Kühlkanals 5 in
den Zeichnungsfiguren 3 und 4. Ferner kann in
das formgebende Teil 2 ein gänzlich im Querschnitt
umschlossener Abschnitt eines Kühlkanals 5 eingebracht
sein, der sich in dem Kühlkanal 5 des Basisteils 4 fortsetzt.
Dies kann, wie in 3 dargestellt, durch bohrende
Bearbeitung des formgebenden Teils 2 und dem gegebenenfalls
Schließen von Bohröffnungen durch Stopfen 13 erreicht
und ein Kühlkanalabschnitt 14 gefertigt werden.
Ebenso ist es möglich, den Querschnitt des Kühlkanals 5 über
seine Länge zu variieren und damit unterschiedliche Geometrien aufweisen
zu lassen, wie beispielsweise in dem mit dem Pfeil 12 in 3 markierten
Bereich des Kühlkanals 5.
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Schließlich
sind die Außenkonturen 15, 16 des formgebenden
Teils 2 und des Basisteils 4 entweder bündig
oder über einen Versatz 29 aneinander angeschlossen.
Insbesondere wenn der Versatz 29 von einem relativ eingezogenen
Basisteil 4 zu einem relativ überstehenden formgebenden
Teil 2 überführt, kann der Werkzeugeinsatz 1 ohne
Nachbearbeitung verwendet werden, da die im eingebauten Zustand des
Werkzeugeinsatzes 1 sichtbaren Teile (Formoberfläche 3)
vorgefertigt sind, vgl. 4.
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Für
den Herstellungsprozeß des Werkzeugeinsatzes 1 ist
es vorteilhaft, wenn auf eine Platte oder Block 23, die
aus dem Material des formgebenden Teils 2 gefertigt ist,
mehrere Basisteile auf dafür vorgesehene Bereiche 24, 24' in
einem generativen Verfahren aufgebaut werden, siehe Zeichnungsfigur 5.
Damit können auf einfache Weise mehrere Werkzeugeinsätze 1 gleichzeitig
gefertigt werden, da nach dem Aufbau der Basisteile die jeweiligen
Bereiche 24, 24' an deren Grenzflächen 25 getrennt
werden und damit mehreren Werkzeugeinsätze 1 bereitstehen.
Dabei kann die Formoberfläche 3 entweder bereits
vor oder nach dem Aufbau der Basisteile auf der „Unterseite"
der Platte oder des Blocks 23 eingearbeitet sein bzw. werden.
Um beispielsweise ein automatisiertes oder halbautomatisiertes Trennen
der Bereiche 24, 24' zu erleichtern, ist es zweckmäßig
an der Platte oder Block 23 wenigstens eine Referenzfläche 26, 26' und/oder
Referenzbohrung 27 vorzusehen, mittels der die Platte oder
Block 23 einfach und zuverlässig in eine Werkzeugmaschine
eingespannt werden kann.
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In
einer weiteren Ausbildung der Erfindung gemäß Zeichnungsfigur 6 werden
die Werkzeugeinsätze 1 mit ihrem formgebenden
Teil 2 in einer Schutzhalterung 17 aufgenommen.
Diese Schutzhalterung 17 ist entweder lösbar an
einer Plattform 19 oder indirekt über einen lösbaren
Träger 18 mit der Plattform 19 der Lasersinter-
oder Schmelzanlage verbunden. Der in die Ausnehmung 21 der
Schutzhalterung 17 eingesetzte Werkzeugeinsatz 1 schließt mit
seiner Verbindungsfläche 6 bündig an
der ebenen Oberfläche 20 der Schutzhalterung an.
Neben den in der Zeichnungsfigur dargestellten Schraubverbindungen 22 von
Schutzhalterung 17, Plattform 19 und Träger 18 können
auch Verbindungsarten wie Kleben, Schweißen, Klemmen und/oder
ein magnetischer oder pneumatischer Kraftschluß verwendet werden.
Vorteilhaft ist es insbesondere zu Verbindungszwecken Nullpunkspannsysteme
(nicht dargestellt) vorzusehen.
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- 1
- Werkzeugeinsatz
- 2
- formgebendes
Teil
- 3
- Formoberfläche
- 4
- Basisteil
- 5
- Kühlkanal
- 6
- Verbindungsfläche
- 7
- Höhe
v. 2
- 8
- Höhe
v. 4
- 9
- Eingriffselement
- 10
- Auswerfstiftöffnung
- 11
- Pfeil
- 12
- Pfeil
- 13
- Stopfen
- 14
- Kühlkanalabschnitt
- 15
- Außenkontur
v. 2
- 16
- Außenkontur
v. 4
- 17
- Schutzhalterung
- 18
- Träger
- 19
- Plattform
- 20
- Oberfläche
v. 17
- 21
- Ausnehmung
v. 17
- 22
- Schraubverbindung
- 23
- Platte/Block
- 24,
24'
- Bereich
v. 23
- 25
- Grenzfläche
v. 24, 24'
- 26,
26'
- Referenzfläche
- 27
- Referenzbohrung
- 28
- Aufnahmebohrung
- 29
- Versatz
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19511772
C2 [0002]
- - EP 1521657 B1 [0003]