DE102023126569A1

DE102023126569A1 - Formteil aus Kunststoffspritzguss, Verfahren zur Herstellung des Formteils, Einleger zur Durchführung des Verfahrens und Spritzgießwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102023126569A1
Application number: DE102023126569.5A
Authority: DE
Inventors: Bernd Herzog; Savas Özel
Original assignee: Pme Fluidtec GmbH
Current assignee: Pme Fluidtec GmbH
Priority date: 2023-09-28
Filing date: 2023-09-28
Publication date: 2025-04-03
Also published as: WO2025067610A1

Abstract

Es wird ein Formteil aus Kunststoffspritzguss vorgeschlagen, welches als einstückiger Hohlkörper ausgebildet ist und eine Formteilwand (65, 75, 105) aufweist, die einen Formteil-Hohlraum (66, 106) begrenzt, wobei das Formteil (61, 71, 81, 91, 101, 111, 121, 131) mindestens einen hohlen Formteil-Krümmungsabschnitt (63, 73, 103, 113) umfasst. Dabei weist das Formteil (61, 71, 81, 91, 101, 111, 121, 131) in dem Formteil-Krümmungsabschnitt (63, 73, 103, 113) einen mit Kunststoff umspritzten Einleger (62, 72, 82, 92, 102, 112, 122, 132, 142, 152, 162, 172) auf, der als Einleger-Hohlkörper ausgebildet ist, derart dass die Formteilwand (65, 75, 105) an dem Formteil-Krümmungsabschnitt (63, 73, 103, 113) zumindest teilweise durch einen Verbund aus dem Einleger (62, 72, 82, 92, 102, 112, 122, 132, 142, 152, 162, 172) und dem Kunststoff gebildet ist. Ferner werden ein Verfahren zur Herstellung des Formteils sowie ein Einleger und ein Spritzgießwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Formteil aus Kunststoffspritzguss, einem Verfahren zur Herstellung des Formteils, von einem Einleger und einem Spritzgießwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens.
Beim Kunststoffspritzgießen eines Formteils wird ein Kunststoff verflüssigt und die flüssige Kunststoffschmelze in ein Spritzgießwerkzeug unter Druck eingespritzt. Das Spritzgießwerkzeug weist dabei eine Kavität auf, welche die Form und die Oberflächenstruktur des zu fertigenden Formteils bestimmt. Die Kavität stellt dabei eine Negativform des Formteils dar. In dem Spritzgießwerkzeug geht der flüssige Kunststoff durch Abkühlung und/ oder Vernetzungsreaktion in den festen Zustand über und erstarrt. Abschließend wird das fertige Formteil aus dem Spritzgießwerkzeug entnommen. Auf diese Weise lassen sich Formteile in großer Stückzahl kostengünstig herstellen. Dabei können die Formteile nahezu beliebige Formen und Oberflächenstrukturen aufweisen. Hierzu zählen auch Formteile, die als Hohlkörper ausgebildet sind und eine Formteilwand aufweisen, die einen Formteil-Hohlraum begrenzen. Derartige hohle Formteile können auch einen Formteil-Krümmungsabschnitt aufweisen.
Beim Kunststoffspritzgießen wird das Formteil erzeugt, indem flüssige Kunststoffschmelze in eine Kavität eines Spritzgießwerkzeugs einer Kunststoffspritzgießmaschine eingespritzt wird. Dabei füllt die Kunststoffschmelze die Kavität komplett oder teilweise aus. An der Werkzeugwand erstarrt die Kunststoffschmelze, während sie im Inneren noch als flüssige Seele vorliegt. Zu Herstellung eines hohlen Formteils wird bei der Fluidinjektionstechnik in die Kavität ein Fluid mit Druck eingespritzt. Dadurch wird die noch flüssige Kunststoffschmelze im Inneren der Kavität verdrängt und ein Hohlraum erzeugt. Bei dem Fluid kann es sich um ein Gas oder auch eine Flüssigkeit, z.B. Wasser handeln. Falls die Kavität beim Einleiten der Kunststoffschmelze nur teilweise gefüllt wurde, sorgt die Verdrängung der flüssigen Kunststoffschmelze durch das Fluid zu einer vollständigen Ausformung des Formteils. Falls die Kavität überschüssige Kunststoffschmelze aufweist, kann diese entweder mittels des Fluids über einen Heißkanal in einen Schneckenzylinder der Kunststoffspritzgießmaschine zurück gefördert werden oder in eine sich an die Kavität anschließende Auffang-Kavität gedrückt werden.
Wenn das Formteil frei von Krümmungen ist, kann die Position und die Größe des Hohlraums bei der Herstellung durch die Position der Injektoren für die Kunststoffschmelze und des Fluids und durch die Prozessparameter so eingestellt werden, dass das Formteil durchgängig eine gewünschte Wandstärke aufweist. Umfasst das Formteil jedoch einen oder mehrere Krümmungsabschnitte, so wird die flüssige Kunststoffschmelze in diesem Formteil-Krümmungsabschnitt derart verdrängt, dass die Wandstärke in einen inneren Formteil-Krümmungsabschnitt, welcher einem geometrischen Formteil-Krümmungszentrum zugewandt ist, kleiner ist als in einem äußeren Formteil-Krümmungsabschnitt, welcher dem geometrischen Formteil-Krümmungszentrum abgewandt ist. Die Position des erzeugten Hohlraums wird nach innen verlagert. Da der Krümmungsradius im Bereich des inneren Formteil-Krümmungsabschnitts kleiner ist als der Krümmungsradius im Bereich des äußeren Formteil-Krümmungsabschnitts, ist die Strömungsgeschwindigkeit des in die Kavität eingespritzten Fluids bei der Verdrängung der flüssigen Kunststoffschmelze innen größer als außen. Dadurch wird im Bereich des inneren Formteil-Krümmungsabschnitts mehr Kunststoffschmelze abtransportiert als im Bereich des äußeren Formteil-Krümmungsabschnitts. Je kleiner der Krümmungsradius im Bereich des inneren Formteil-Krümmungsabschnitts ist, umso mehr Kunststoffschmelze wird dort abgetragen und umso kritischer ist die Wandstärke der Formteilwand in diesem inneren Formteil-Krümmungsabschnitt. Dabei kann der Fall eintreten, dass die Wandstärke eine vorgegebene Grenze unterschreitet. Wird auf das fertige Formteil nach seiner Herstellung eine statische Last aufgebracht, die zu einer Zug-, Druck-, Querspannung im Formteil führt, so kann das Formteil aufgrund der zu geringen Wandstärke an dem inneren Formteil-Krümmungsabschnitt nicht standhalten. Die Folge ist, dass das Formteil bricht oder reißt.
Darüber hinaus kann bei der Herstellung eines Formteils mit Krümmungsabschnitt die Anforderung bestehen, dass die Wandstärke in einen äußeren Formteil-Krümmungsabschnitt, welcher einem geometrischen Formteil-Krümmungszentrum abgewandt ist, einen bestimmten vorgegebenen Wert aufweist, der aus Gründen der Stabilität nicht unterschritten werden darf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hohles Formteil mit einem Formteil-Krümmungsabschnitt sowie ein Verfahren, einen Einleger und ein Spritzgießwerkzeug zur Herstellung des Formteils zur Verfügung zu stellen, wobei das Formteil in dem Formteil-Krümmungsabschnitt eine vorgegebene Mindest-Wandstärke aufweist, die nicht unterschritten wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Formteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das Formteil zeichnet sich dadurch aus, dass es im Bereich des Formteil-Krümmungsabschnitts mit einem Einleger ausgestattet ist. Dieser formstabile Einleger ist als Hohlkörper ausgebildet. Er wird daher als Einleger-Hohlkörper bezeichnet. Bei der Herstellung des Formteils wird der Einleger in die Kavität des Spritzgießwerkzeugs eingelegt und mit Kunststoff umspritzt. Dabei wird der Einleger derart in der Kavität positioniert, dass er in dem Formteil-Krümmungsabschnitt mit dem umspritzten Kunststoff einen Verbund eingeht und zusammen mit dem Kunststoff die Formteilwand bildet. Die Formteilwand begrenzt den Formteil-Hohlraum. Die Formteilwand besteht im Formteil-Krümmungsabschnitt vollständig oder teilweise aus dem Verbund aus Einleger und dem Kunststoff, der bei der Herstellung mit dem Kunststoffspritzgießverfahren als flüssige Kunststoffschmelze in die Kavität des Spritzgießwerkzeugs eingespritzt wird. In allen anderen Bereichen des Formteils abseits des Einlegers wird die Formteilwand aus dem Kunststoff gebildet, der beim Kunststoffspritzgießen in die Kavität eingespritzt wird, ohne dass diese anderen Bereiche des Formteils den Einleger umfassen. Einleger und Kunststoff werden bei der Herstellung zu einem Stück verbunden, so dass das Formteil einstückig ausgebildet ist.
Im folgenden ist mit dem Begriff Kunststoff stets der Kunststoff gemeint, der bei der Herstellung des Formteils mittels Kunststoffspritzguss in die Kavität des Spritzgießwerkzeugs eingespritzt wird und mit dem der Einleger umspritzt ist.
Da das Formteil als Formteil-Hohlkörper ausgebildet ist, weist die Formteilwand eine dem Formteil-Hohlraum zugewandte Formteilwand-Innenseite und eine dem Formteil-Hohlraum abgewandte Formteilwand-Außenseite auf. Darüber hinaus weist das Formteil einen Formteil-Krümmungsabschnitt auf, der eine Innenseite mit kleinem Krümmungsradius und eine Außenseite mit größerem Krümmungsradius umfasst. Dabei ist die Innenseite des Formteil-Krümmungsabschnitts einem geometrischen Formteil-Krümmungszentrum zugewandt, während die Außenseite des Formteil-Krümmungsabschnitts dem geometrischen Formteil-Krümmungszentrum abgewandt ist. Entspricht der Verlauf der Formteilwand im Formteil-Krümmungsabschnitt zumindest näherungsweise einem Teil eines Kreises, so entspricht das geometrische Formteil-Krümmungszentrum dem Mittelpunkt dieses Kreises. Der Krümmungsradius entspricht dem Radius dieses Kreises. Um die Innenseite des Formteil-Krümmungsabschnitts von der Formteilwand-Innenseite begrifflich zu unterscheiden, wird die Innenseite des Formteil-Krümmungsabschnitts als innerer Formteil-Krümmungsabschnitt und die Außenseite des Formteil-Krümmungsabschnitts als äußerer Formteil-Krümmungsabschnitt bezeichnet. An der Formteilwand-Außenseite des inneren Formteil-Krümmungsabschnitts ist der Krümmungsradius kleiner als an der Formteilwand-Außenseite des äußeren Formteil-Krümmungsabschnitts. Dabei wird der kleinste Krümmungsradius an dem Formteil-Krümmungsabschnitt als Innen-Krümmungsradius bezeichnet und der größte Krümmungsradius an dem Formteil-Krümmungsabschnitt als Außen-Krümmungsradius.
Der Einleger kann ausschließlich an seiner dem Formteil-Hohlraum zugewandten Einleger-Innenseite mit Kunststoff umspritzt sein. Alternativ kann der Einleger sowohl an seiner Einleger-Innenseite als auch an seiner dem Formteil-Hohlraum abgewandten Einleger-Außenseite mit Kunststoff umspritzt sein.
Die Formteil-Wandstärke der Formteilwand an dem Formteil-Krümmungsabschnitt entspricht der Summe aus der Einleger-Wandstärke und der Dicke der Kunststoffschicht, die sich bei der Herstellung des Formteils an der Einleger-Innenseite und gegebenenfalls der Einleger-Außenseite bildet. Damit entspricht die Formteil-Wandstärke der Formteilwand mindestens der Einleger-Wandstärke. Dies gilt selbst dann, wenn in dem inneren Formteil-Krümmungsabschnitt bei der Herstellung des Formteils die flüssige Kunststoffschmelze fast vollständig durch das Fluid verdrängt wird. Die Einleger-Wandstärke wird nicht unterschritten, da der Einleger beim Umspritzen mit Kunststoff seine Form nicht verändert.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Formteilwand in dem gesamten Formteil-Krümmungsabschnitt durch den Verbund aus Einleger und Kunststoff gebildet.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Formteil mittels einer Kombination aus Kunststoffspritzguss und Fluidinjektionstechnik hergestellt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Einleger ausschließlich an seiner dem Formteil-Hohlraum zugewandten Einleger-Innenseite mit Kunststoff umspritzt. Die dem Formteil-Hohlraum abgewandte Einleger-Außenseite ist dabei frei von dem Kunststoff, der bei der Herstellung des Formteils in das Spritzgießwerkzeug eingespritzt wird.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Einleger an seiner dem Formteil-Hohlraum zugewandten Einleger-Innenseite und an seiner dem Formteil-Hohlraum abgewandten Einleger-Außenseite mit Kunststoff umspritzt. In diesem Fall ist der Einleger in den Kunststoff eingebettet.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Formteil einem inneren Formteil-Krümmungsabschnitt auf, welcher dem geometrischen Formteil-Krümmungszentrum zugewandt ist, und einen äußeren Formteil-Krümmungsabschnitt, welcher dem geometrischen Formteil-Krümmungszentrum abgewandt ist. Der Einleger ist derart mit Kunststoff umspritzt, dass die Formteilwand nur in dem inneren Formteil-Krümmungsabschnitt durch einen Verbund aus dem Einleger und dem Kunststoff gebildet ist. In diesem Fall kann der Einleger in dem äußeren Formteil-Krümmungsabschnitt einen Abstand zu der Formteilwand aufweisen. Alternativ ist die Formteilwand nur in dem äußeren Formteil-Krümmungsabschnitt durch einen Verbund aus dem Einleger und dem Kunststoff gebildet. In diesem Fall kann der Einleger in dem inneren Formteil-Krümmungsabschnitt einen Abstand zu der Formteilwand aufweisen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Formteil-Krümmungsabschnitt L-förmig, U-förmig, C-förmig, Y-förmig oder T-förmig ausgebildet.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Formteil einen ersten geradlinigen Formteilabschnitt auf, der sich entlang einer ersten Formteilachse L1 erstreckt. Ferner weist das Formteil einen zweiten geradlinigen Formteilabschnitt auf, der sich entlang einer zweiten Formteilachse L2 erstreckt. Dabei befindet sich der Formteil-Krümmungsabschnitt zwischen dem ersten Formteilabschnitt und dem zweiten Formteilabschnitt. Der Formteil-Hohlraum erstreckt sich durchgängig durch den ersten Formteilabschnitt, den Formteil-Krümmungsabschnitt und den zweiten Formteilabschnitt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Formteil einen dritten geradlinigen Formteilabschnitt auf, der sich entlang einer dritten Formteilachse L3 erstreckt. Der Formteil-Krümmungsabschnitt ist T-förmig oder Y-förmig ausgebildet. Der Formteil-Krümmungsabschnitt ist zwischen dem ersten Formteilabschnitt, dem zweiten Formteilabschnitt und dem dritten Formteilabschnitt angeordnet. Der Einleger weist ebenfalls eine T-Form oder Y-Form auf.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt ein Winkel α zwischen L1 und L2 zwischen 5° und 180°, wobei die Grenzen eingeschlossen sind. Es gilt: 5° ≤ α ≤ 180°.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Krümmungsradius an dem inneren Formteil-Krümmungsabschnitt größer oder gleich 0,5 mm. Dies gilt insbesondere für den Innen-Krümmungsradius, welcher der kleinste Radius an dem Formteil-Krümmungsabschnitt ist. Je kleiner der innere Formteil-Krümmungsradius ist, umso ausgeprägter ist die Kante oder Ecke, die an der Krümmung oder Umlenkung des Formteils ausgebildet ist.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht der Einleger aus einem Material, das unter Einwirkung der in dem Spritzgießwerkzeug herrschenden Temperatur und dem Druck formbeständig ist.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht der Einleger aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial, wobei die Fasern Glas-, Aramid-, Karbon- oder Naturfasern sind.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht der Einleger zumindest teilweise aus Metall.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 wird das Formteil mittels einer Kunststoffspritzgießmaschine hergestellt, die mit einem Spritzgießwerkzeug ausgestattet ist. Dieses Spritzgießwerkzeug weist eine als Hohlform ausgebildeten Kavität auf, die eine Negativform des Formteils darstellt und entsprechend zu dem Formteil einen Kavität-Krümmungsabschnitt umfasst. Die Kavität wird durch eine Kavität-Oberfläche begrenzt, welche Teil des Spritzgießwerkzeugs ist. Das Spritzgießwerkzeug weist darüber hinaus einen Einlass für die flüssige Kunststoffschmelze sowie einen Injektor für ein Fluid auf. Der formstabile Einleger, welcher als Einleger-Hohlkörper ausgebildet ist, wird in den Kavität-Krümmungsabschnitt des Spritzgießwerkzeugs eingelegt. Dies erfolgt derart, dass der Einleger an der Kavität-Oberfläche an dem Kavität-Krümmungsabschnitt zumindest teilweise anliegt und darüber hinaus die Kavität frei lässt, so dass sich die Kunststoffschmelze ausbreiten kann. Der Einleger ist somit in dem Kavität-Krümmungsabschnitt angeordnet, ohne dass er den Kavität-Krümmungsabschnitt vollständig ausfüllt. Dann wird das Spritzgießwerkzeug geschlossen. Anschließend wird flüssige Kunststoffschmelze unter Druck an dem Einlass in die Kavität eingeleitet, wobei die Kunststoffschmelze ausgehend von dem mindestens einen Einlass in den Kavität-Krümmungsabschnitt gelangt und sich dort ausbreitet. Da der Einleger den Kavität-Krümmungsabschnitt nicht vollständig ausfüllt, ist eine Ausbreitung der Kunststoffschmelze in dem Kavität-Krümmungsabschnitt möglich. Danach wird ein Fluid in die flüssige Kunststoffschmelze in der Kavität eingeleitet, derart, dass mittels Fluidinjektionstechnik mindestens ein sich durch den Formteil-Krümmungsabschnitt erstreckender, durchgängiger Formteil-Hohlraum in der Kunststoffschmelze erzeugt wird und die Kunststoffschmelze an dem Kavität-Krümmungsabschnitt und dem dort angeordneten Einleger den hohlen Formteil-Krümmungsabschnitt ausbildet, wobei der Einleger mit der Kunststoffschmelze einen Verbund eingeht und in diesem Bereich die Formteilwand ausbildet. Im Übrigen bildet die erstarrende Kunststoffschmelze die Formteilwand aus. Durch dieses Verfahren wird ein hohles Formteil mittels Kunststoffspritzguss hergestellt, das in einem Formteil-Krümmungsabschnitt durch einen mit Kunststoff umspritzten Einleger verstärkt ist, so dass die Wandstärke der Formteilwand in dem Formteil-Krümmungsabschnitt mindestens der Wandstärke des Einlegers entspricht.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens bildet der Einleger zusammen mit der erstarrten Kunststoffschmelze in dem Formteil-Krümmungsabschnitt eine umfangsseitig umlaufende Verbund-Formteilwand aus.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt der Einleger ausschließlich an der Kavität-Oberfläche am inneren Kavität-Krümmungsabschnitt an und lässt den äußeren Kavität-Krümmungsabschnitt frei, derart dass der Einleger zusammen mit der erstarrten Kunststoffschmelze eine Verbund-Formteilwand an dem inneren Formteil-Krümmungsabschnitt ausbildet und diese einstückig mit der übrigen Formteilwand ausgebildet ist, welche ausschließlich aus der erstarrten Kunststoffschmelze besteht.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt der Einleger ausschließlich an der Kavität-Oberfläche am äußeren Kavität-Krümmungsabschnitt an und lässt den inneren Kavität-Krümmungsabschnitt frei, derart dass der Einleger zusammen mit der erstarrten Kunststoffschmelze eine Verbund-Formteilwand an dem äußeren Formteil-Krümmungsabschnitt ausbildet und diese einstückig mit der übrigen Formteilwand ausgebildet ist, welche ausschließlich aus der erstarrten Kunststoffschmelze besteht.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Einleger an seiner der Kavität-Oberfläche zugewandten Einleger-Außenseite und an seiner der Kavität-Oberfläche abgewandten Einleger-Innenseite mit Kunststoffschmelze umspritzt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Einleger durch Positionierungsstifte in der Kavität positioniert und gehalten. Diese Positionierungsstifte sind an dem Spritzgießwerkzeug beweglich angeordnet. In einer ersten Stellung stehen die Positionierungsstifte über die Kavität-Oberfläche vor. Sie sorgen dafür, dass der Einleger einen Abstand zu der Kavität-Oberfläche aufweist und dass in den Zwischenraum zwischen dem Einleger und der Kavität-Oberfläche Kunststoff eingespritzt werden kann. Zum Entformen des Formteils aus der Kavität werden die Positionierungsstifte in eine zweite Stellung bewegt, in der sie bündig mit der Kavität-Oberfläche abschließen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Einleger ausschließlich an seiner der Kavität-Oberfläche abgewandten Einleger-Innenseite mit Kunststoffschmelze umspritzt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Einleger L-förmig, U-förmig oder C-förmig.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Einleger T-förmig oder Y-förmig.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Einleger einteilig.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist der Einleger mehrere Einleger-Teile auf, aus denen er zusammengesetzt ist.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die mit dem Fluid aus der Kavität verdrängte Kunststoffschmelze in eine Auffangkavität gedrückt, die sich an die Kavität anschließt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die aus der Kavität mit dem Fluid verdrängte Kunststoffschmelze über einen Heißkanal am Einlass in einen Schneckenzylinder der Spritzgießmaschine zurückgepresst. Auf diese Weise steht die verdrängte Kunststoffschmelze für einen weiteren Zyklus zur Verfügung.
Der erfindungsgemäße Einleger mit den Merkmalen des Anspruchs 27 zeichnet sich dadurch aus, dass er als Einleger-Hohlkörper ausgebildet ist und aus einem Material besteht, das unter Einwirkung der in dem Spritzgießwerkzeug herrschenden Temperatur und dem Druck formbeständig ist. Der Einleger behält damit seine Form während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Einlegers weist der Einleger eine durch die Mindestwandstärke des Formteils vorgegebene Wandstärke auf.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Einlegers ist dieser L-förmig, U-förmig, C-förmig, Y-förmig oder T-förmig.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Einlegers besteht er aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial, wobei die Fasern Glas-, Aramid-, Karbon- oder Naturfasern sind.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Einlegers besteht dieser zumindest teilweise aus Metall.
Das erfindungsgemäße Spritzgießwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 32 zeichnet sich dadurch aus, dass es mit mindestens einem Niederhalter ausgestattet ist, durch welchen der Einleger an der für ihn vorgegebenen Position in dem Spritzgießwerkzeug gehalten wird.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Spritzgießwerkzeugs ist der Niederhalter als Positionierungsstift ausgebildet, der in dem Spritzgießwerkzeug beweglich angeordnet ist. Dabei steht der Positionierungsstift in einer ersten ausgefahrenen Stellung über die Kavität-Oberfläche vor und schließt in einer zweiten eingezogenen Stellung bündig mit der Kavität-Oberfläche ab.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
Zeichnung
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen:

1 nicht erfindungsgemäßes hohles Formteil in L-Form in Schnittdarstellung,
2 erstes Ausführungsbeispiel eines hohlen Formteils in L-Form mit Einleger in Schnittdarstellung,
3 zweites Ausführungsbeispiel eines hohlen Formteils in L-Form mit Einleger in Schnittdarstellung,
4 nicht erfindungsgemäßes hohles Formteil in T-Form in Schnittdarstellung,
5 drittes Ausführungsbeispiel eines hohlen Formteils in T-Form mit Einleger in Schnittdarstellung,
6 viertes Ausführungsbeispiel eines hohlen Formteils in T-Form mit Einleger in Schnittdarstellung,
7 nicht erfindungsgemäßes hohles Formteil in L-Form in Schnittdarstellung,
8 fünftes Ausführungsbeispiel eines hohlen Formteils in L-Form mit Einleger in Schnittdarstellung,
9 sechstes Ausführungsbeispiel eines hohlen Formteils in L-Form mit Einleger in Schnittdarstellung,
10 nicht erfindungsgemäßes hohles Formteil in T-Form in Schnittdarstellung,
11 siebtes Ausführungsbeispiel eines hohlen Formteils in T-Form mit Einleger in Schnittdarstellung,
12 achtes Ausführungsbeispiel eines hohlen Formteils in T-Form mit Einleger in Schnittdarstellung,
13 erstes Ausführungsbeispiel einer Kavität eines Spitzgießwerkzeugs zur Herstellung eines Formteils,
14 zweites Ausführungsbeispiel einer Kavität eines Spritzgießwerkzeugs zur Herstellung eines Formteils,
15 Ausführungsbeispiels eines Spritzgießwerkzeugs mit einem an der Kavität-Oberfläche anliegenden Einleger zur Herstellung eines Formteils gemäß 2,
16 Spritzgießwerkzeug gemäß 15 mit einem Einleger, der einen Abstand zur Kavität-Oberfläche aufweist, zur Herstellung eines Formteils gemäß 3.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den 1, 4, 7 und 10 sind nicht erfindungsgemäße hohle Formteile aus Kunststoffspritzguss mit mindestens einem Formteil-Krümmungsabschnitt ohne Einleger dargestellt. Das in 1 gezeigte Formteil 1 weist einen ersten geraden Formteilabschnitt 2, einen Formteil-Krümmungsabschnitt 3 und einen zweiten geraden Formteilabschnitt 4 auf. Dabei befindet sich der Formteil-Krümmungsabschnitt 3 zwischen dem ersten geraden Formteilabschnitt 2 und dem zweiten geraden Formteilabschnitt 4. Der erste gerade Formteilabschnitt 2 ist länglich und erstreckt sich entlang einer ersten geometrischen Formteil-Längsachse L1. Der zweite gerade Formteilabschnitt 4 ist ebenfalls länglich und erstreckt sich entlang einer zweiten geometrischen Formteil-Längsachse L2. Dabei sind L1 und L2 senkrecht zueinander. Die Formteilwand 5 des Formteils 1 begrenzt einen Formteil-Hohlraum 6, der sich durchgängig durch den ersten geraden Formteilabschnitt 2, den Formteil-Krümmungsabschnitt 3 und den zweiten geraden Formteilabschnitt 4 erstreckt. Dabei hat die Formteilwand 5 eine dem Formteil-Hohlraum 6 zugewandte Formteilwand-Innenseite 7 und eine dem Formteil-Hohlraum 6 abgewandte Formteilwand-Außenseite 8. Die Wandstärke der Formteilwand 5 ist in dem ersten geraden Formteilabschnitt 2 und in dem zweiten geraden Formteilabschnitt 4 gleich und konstant. In dem Formteil-Krümmungsabschnitt 3 ist dagegen die Wandstärke unterschiedlich. In einem inneren Formteil-Krümmungsabschnitt 9, welcher einem geometrischen Formteil-Krümmungszentrum 10 zugewandt ist, ist die Wandstärke geringer als in einem äußeren Formteil-Krümmungsabschnitt 11 und als in dem ersten und zweiten geraden Formteilabschnitt 2, 4. Die Ursache für diese unterschiedliche Wandstärke ist die Herstellung des Formteils 1 mittels Kunststoffspritzguss, wobei der Formteil-Hohlraum 6 mittels Fluidinjektionstechnik erzeugt wird. Das dabei durch die flüssige Kunststoffschmelze in der Kavität des Spritzgießwerkzeugs strömende Fluid trägt an dem inneren Formteil-Krümmungsabschnitt 9 mehr flüssige Kunststoffschmelze ab als an dem äußeren Formteil-Krümmungsabschnitt 11 und als in den geraden Formteilabschnitten 2, 4. An dem äußeren Formteil-Krümmungsabschnitt 11 wird weniger Kunststoffschmelze abgetragen, weil dort die Geschwindigkeit des strömenden Fluids kleiner ist an dem inneren Formteil-Krümmungsabschnitt 9 und als in den geraden Formteilabschnitten 2, 4. Der Formteil-Krümmungsabschnitt 3 weist an der Formteilwand-Außenseite am inneren Formteil-Krümmungsabschnitt 9 einen inneren Krümmungsradius auf. Dieser innere Krümmungsradius entspricht dem Radius r des Kreises 12, der zumindest näherungsweise am inneren Formteil-Krümmungsabschnitt 9 den Verlauf der Formteilwand-Außenseite beim Übergang von dem ersten geraden Formteilabschnitt 2 zu dem zweiten geraden Formteilabschnitt 4 beschreibt. Das geometrische Formteil-Krümmungszentrum 10 entspricht dem Mittelpunkt dieses Kreises 12. Ferner weist der Formteil-Krümmungsabschnitt 2 an der Formteilwand-Außenseite am äußeren Formteil-Krümmungsabschnitt 11 einen äußeren Krümmungsradius auf. Dieser äußere Krümmungsradius entspricht dem Radius r des Kreises 13, der zumindest näherungsweise am äußeren Formteil-Krümmungsabschnitt 11 den Verlauf der Formteilwand-Außenseite beim Übergang von dem ersten geraden Formteilabschnitt 2 zu dem zweiten geraden Formteilabschnitt 4 beschreibt. Der innere Krümmungsradius ist wesentlich kleiner als der äußere Krümmungsradius. Die Krümmungsradien an der Formteilwand-Innenseite im Formteil-Krümmungsabschnitt sind größer als der innere Krümmungsradius und kleiner als der äußere Krümmungsradius.
In 4 ist ein zweites nicht erfindungsgemäßes Formteil 21 dargestellt, das im Unterschied zu dem Formteil gemäß 1 eine T-Form aufweist. Zusätzlich zu dem ersten geraden Formteilabschnitt 22 mit Längsachse L1 und dem zweiten geraden Formteilabschnitt 24 mit Längsachse L2 weist das Formteil 21 einen dritten geraden Formteilabschnitt 32 mit Längsachse L3 auf. Zwischen diesen drei geraden Formteilabschnitten 22, 24 und 32 befindet sich der Formteil-Krümmungsabschnitt 23. Das Formteil 21 umfasst aufgrund der T-Form zwei innere Formteil-Krümmungsabschnitte 29a und 29b, welche beide jeweils ihrem geometrischen Formteil-Krümmungszentrum 30a und 30b zugewandt sind. Die Wandstärke der Formteilwand 25 ist im Bereich der inneren Formteil-Krümmungsabschnitte 29a, 29b kleiner als in den geraden Formteilabschnitten 22, 24 und 32. Der äußere Formteil-Krümmungsabschnitt 31 verläuft bei dem dargestellten Formteil 21 geradlinig, da die Längsachse L2 des zweiten geraden Formteilabschnitts 24 und die Längsachse L3 des dritten geraden Formteilabschnitts 32 zusammenfallen bzw. einen Winkel von 0° einschließen. Da jedoch das strömende Fluid bei der Herstellung des Formteils 21 durch eine Kombination aus Kunststoffspritzgießen und Fluidinjektionstechnik an dem äußeren Formteil-Krümmungsabschnitt eine geringere Geschwindigkeit als in anderen Abschnitten 22, 24, 29a, 29b, 32, des Formteils, wird in diesem Bereich am wenigsten flüssige Kunststoffschmelze verdrängt. Die Wandstärke der Formteilwand 25 ist daher in diesem Bereich am größten. Der innere Krümmungsradius der beiden inneren Formteil-Krümmungsabschnitte 29a, 29b ist identisch.
In den 7 und 10 sind zwei weitere nicht erfindungsgemäße Formteile 41 und 51 dargestellt, die im wesentlichen den beiden Formteilen 1 und 21 in den 1 und 4 gleichen. Das Formteil 41 in 7 unterscheidet sich von dem Formteil 1 in 1 lediglich dadurch, dass der innere Krümmungsradius kleiner ist. Der Vergleich mit 1 zeigt, dass aufgrund des kleineren inneren Krümmungsradius bei dem Formteil 41 die Wandstärke der Formteilwand 45 am inneren Formteil-Krümmungsabschnitt 49 noch geringer ist als bei dem Formteil 1 in 1. Entsprechendes gilt bei dem Formteil 51 in 10: es unterscheidet sich von dem Formteil 21 in 4 lediglich dadurch, dass der innere Krümmungsradius kleiner ist, weshalb die Wandstärke der Formteilwand 55 an den inneren Formteil-Krümmungsabschnitten 59a, 59b geringer ist.
In den 2, 3, 8 und 9 sind erfindungsgemäße Formteile in L-Form dargestellt. Sie unterscheiden sich dadurch von den Formteilen in den 1 und 7 dadurch, dass sie mit einem Einleger ausgestattet sind. Dieser Einleger ist als Hohlkörper ausgebildet und weist ebenfalls eine L-Form auf. Er befindet sich jeweils am Formteil-Krümmungsabschnitt. Hinsichtlich der geraden Formteilabschnitte 2, 4 stimmen die Formteile in den 2, 3, 8 und 9 mit den Formteilen in den 1 und 7 überein. Daher werden für die geraden Formteilabschnitte die übereinstimmenden Bezugszahlen angegeben. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Formteils 61 in 2 ist ein als Einleger-Hohlkörper ausgebildeter Einleger 62 derart in den Kunststoff am Formteil-Krümmungsabschnitt 63 eingebettet, dass der Einleger 62 die Formteilwand-Außenseite 68 am Formteil-Krümmungsabschnitt 63 bildet. Der Kunststoff, aus dem die zwei geraden Formteilabschnitte 2, 4 bestehen, befindet sich an der dem Formteil-Hohlraum 66 zugewandten Einleger-Innenseite. Der innere Krümmungsradius des Formteils 61 in 2 stimmt mit dem inneren Krümmungsradius des Formteils 1 in 1 überein. Aufgrund des Einlegers 62 ist die Wandstärke der Formteilwand 65 am inneren Formteil-Krümmungsabschnitt 69 wesentlich größer als die Wandstärke an der entsprechenden Position bei dem Formteil 1 in 1. Die Formteilwand 65 wird am Formteil-Krümmungsabschnitt durch den Einleger und den Kunststoff an der Innenseite des Einlegers gebildet.
3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Formteils 71 mit Einleger 72. Das Formteil 71 unterscheidet sich von dem Formteil 61 dadurch, dass der Einleger 72 an seiner Innenseite und an seiner Außenseite mit Kunststoff umspritzt ist. Der Einleger 72 ist damit in den Kunststoff eingebettet. Die Formteilwand 75 wird am Formteil-Krümmungsabschnitt 73 durch den Einleger 72 und den Kunststoff an der Innenseite und an der Außenseite des Einlegers gebildet. Der Einleger 72 bildet nicht die Formteilwand-Außenseite 78 am Formteil-Krümmungsabschnitt 73, da der Einleger an seiner Außenseite von dem Kunststoff abgedeckt ist.
Das Formteil 81 in 8 gleicht dem Formteil 61 in 2. Es unterscheidet sich von dem Formteil 61 in 2 dadurch, dass der innere Krümmungsradius des inneren Formteil-Krümmungsabschnitts 89 kleiner ist. Der Einleger 82 des Formteils 81 weist hierzu den entsprechenden kleinen inneren Krümmungsradius an seiner Einleger-Außenseite auf. Darüber hinaus stimmen das Formteil 61 und das Formteil 81 überein.
Das Formteil 91 in 9 gleicht dem Formteil 71 in 3. Es unterscheidet sich von dem Formteil 71 in 3 dadurch, dass der innere Krümmungsradius des inneren Formteil-Krümmungsabschnitts 99 kleiner ist. Der Einleger 92 des Formteils 91 weist hierzu den entsprechenden kleinen inneren Krümmungsradius an seiner Einleger-Außenseite auf. Darüber hinaus stimmen das Formteil 71 und das Formteil 91 überein.
In den 5, 6, 11 und 12 sind erfindungsgemäße Formteile in T-Form dargestellt. Sie unterscheiden sich dadurch von den Formteilen in den 4 und 10 dadurch, dass sie mit einem Einleger ausgestattet sind. Dieser Einleger ist als Hohlkörper ausgebildet und weist ebenfalls eine T-Form auf. Er befindet sich jeweils am Formteil-Krümmungsabschnitt. Hinsichtlich der geraden Formteilabschnitte 22, 24 und 32 stimmen die Formteile in den 5, 6, 11 und 12 mit den Formteilen in den 4 und 10 überein. Daher werden für die geraden Formteilabschnitte die übereinstimmenden Bezugszahlen angegeben. Bei dem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Formteils 101 in 5 ist der als Einleger-Hohlkörper ausgebildete Einleger 102 derart in den Kunststoff am Formteil-Krümmungsabschnitt 103 eingebettet, dass der Einleger 102 die Formteilwand-Außenseite 108 am Formteil-Krümmungsabschnitt 103 bildet. Der Kunststoff, aus dem die drei geraden Formteilabschnitte 22, 24, 32 bestehen, befindet sich an der dem Formteil-Hohlraum 106 zugewandten Einleger-Innenseite. Der innere Krümmungsradius des Formteils 101 in 5 stimmt mit dem inneren Krümmungsradius des Formteils 21 in 4 überein. Aufgrund des Einlegers 102 ist die Wandstärke der Formteilwand 105 an den inneren Formteil-Krümmungsabschnitten 109a, 109b wesentlich größer als die Wandstärke an den entsprechenden Positionen bei dem Formteil 21 in 4. Die Formteilwand 105 wird am Formteil-Krümmungsabschnitt 103 durch den Einleger 102 und den Kunststoff an der Innenseite des Einlegers 102 gebildet.
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Formteils 111 mit Einleger 112. Das Formteil 111 unterscheidet sich von dem Formteil 101 dadurch, dass der Einleger 112 an seiner Innenseite und an seiner Außenseite mit Kunststoff umspritzt ist. Die Formteilwand 115 wird am Formteil-Krümmungsabschnitt 113 durch den Einleger 112 und den Kunststoff an der Innenseite und an der Außenseite des Einlegers 112 gebildet. Der Einleger 112 bildet nicht die Formteilwand-Außenseite 118 am Formteil-Krümmungsabschnitt 113, da der Einleger an seiner Außenseite von dem Kunststoff abgedeckt ist.
Das Formteil 121 in 11 gleicht dem Formteil 101 in 5. Es unterscheidet sich von dem Formteil 101 in 5 dadurch, dass der innere Krümmungsradius der inneren Formteil-Krümmungsabschnitte 129a, 129b kleiner ist. Der Einleger 122 des Formteils 121 weist hierzu den entsprechenden kleinen inneren Krümmungsradius an seiner Einleger-Außenseite auf. Darüber hinaus stimmen das Formteil 101 und das Formteil 121 überein.
Das Formteil 131 in 12 gleicht dem Formteil 111 in 6. Es unterscheidet sich von dem Formteil 111 in 6 dadurch, dass der innere Krümmungsradius der inneren Formteil-Krümmungsabschnitte 139a, 139b kleiner ist. Der Einleger 132 des Formteils 131 weist hierzu den entsprechenden kleinen inneren Krümmungsradius an seiner Einleger-Außenseite auf. Darüber hinaus stimmen das Formteil 111 und das Formteil 131 überein.
13 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Kavität 140 eines Spritzgießwerkzeuges im Querschnitt und im Längsschnitt. Ein mögliches zugehöriges Spritzgießwerkzeug ist in 15 und 16 dargestellt. Die Kavität 140 ist im Querschnitt kreisrund und weist im Längsschnitt eine L-Form auf. Sie ist grundsätzlich geeignet, L-förmige Formteile herzustellen, die eine äußere Form wie die in den 1, 2, 3, 7, 8 und 9 aufweisen. Die Kavität stellt eine Negativform des in 13 nicht gezeigten Formteils dar. Die Kavität wird durch eine Kavität-Oberfläche 141 begrenzt, welche Teil zugehörigen Spritzgießwerkzeugs ist. Die Kavität weist einen ersten geraden Kavitätabschnitt 143, einen zweiten geraden Kavitätabschnitt 144 und einen Kavität-Krümmungsabschnitt 145 zwischen dem ersten und dem zweiten Kavitätabschnitt auf. Der Kavität-Krümmungsabschnitt 145 umfasst einen inneren Kavität-Krümmungsabschnitt 146, welcher einem geometrischen Kavität-Krümmungsszentrum 147 zugewandt ist, und einen äußeren Kavität-Krümmungsabschnitt 148, welcher dem geometrischen Kavität-Krümmungszentrum 147 abgewandt ist. In dem Kavität-Krümmungsabschnitt 145 ist ein Einleger 142 mit kreisrundem Querschnitt angeordnet. Der Außendurchmesser des Einlegers 142 ist wesentlich kleiner als der Innendurchmesser der Kavität 140. Der Einleger 142 ist derart in der Kavität 140 angeordnet, dass er nur im Bereich des äußeren Kavität-Krümmungsabschnitts 148 an der Kavität-Oberfläche 141 anliegt. Im Bereich des inneren Kavität-Krümmungsabschnitts 146 weist der Einleger 142 einen Abstand zu der Kavität-Oberfläche 141 auf. In 13 ist nicht der Kunststoff dargestellt, der in die Kavität 140 zur Ausbildung eines Formteils eingeleitet wird. Bei der in 13 gezeigten Position des Einlegers 142 in der Kavität 140 kann ein Formteil hergestellt werden, bei dem die Formteilwand in einem äußeren Formteil-Krümmungsabschnitt durch einen Verbund aus dem Einleger 142 und dem eingespritzten Kunststoff gebildet wird und bei dem die Formteilwand in einem inneren Formteil-Krümmungsabschnitt nur durch den eingespritzten Kunststoff gebildet wird.
Sämtliche vorgenannten Formteile weisen einen kreisrunden Querschnitt auf. Der Formteil-Hohlraum ist im Querschnitt ebenfalls kreisrund. Die vorgenannten als Hohlkörper ausgebildete Einleger sind im Querschnitt ebenfalls kreisrund.
In 14 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Kavität 150 im Querschnitt und im Längsschnitt dargestellt. Die Kavität 150 weist in verschiedenen Abschnitten unterschiedliche Querschnitte auf. Im Längsschnitt weist die Kavität eine Y-Form auf. Die Kavität 150 umfasst einen ersten geraden Krümmungsabschnitt 153, einen zweiten gerade Krümmungsabschnitt 154, einen dritten geraden Krümmungsabschnitt 155 und einen Kavität-Krümmungsabschnitt 156, der die geraden Krümmungsabschnitte 153, 154 und 155 miteinander verbindet. Der Querschnitt des ersten geraden Krümmungsabschnitts 153 ist kreisrund. Der Querschnitt des zweiten geraden Krümmungsabschnitts 154 ist oval. Der Querschnitt des dritten geraden Krümmungsabschnitts 155 ist sechseckig. In dem Kavität-Krümmungsabschnitt 156 gehen die Querschnitte der geraden Kavität-Abschnitte 153, 154, 155 ineinander über. In dem Kavität-Krümmungsabschnitt 156 der Kavität 150 ist ein Einleger 152 angeordnet. Dieser Einleger 152 weist ebenfalls eine Y-Form mit drei geraden Abschnitten und einem Einleger-Krümmungsabschnitt auf. Der Querschnitt des Einlegers 152 ist in den geraden Abschnitten an die Form der korrespondierenden geraden Kavität-Abschnitte 153, 154, 155 angepasst. Der Einleger 152 ist derart in der Kavität 150 angeordnet, dass zwischen der Außenseite des Einlegers 152 und der Kavität-Oberfläche 151 allseitig im wesentlichen ein gleicher Abstand gegeben ist. Hierzu ist das nicht dargestellte Spritzgießwerkzeug, welches die Kavität umfasst, mit Niederhaltern ausgestattet. Diese sind in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellt. Wenn in die Kavität 150 Kunststoffschmelze eingeleitet und mittels eines Fluids ein Hohlraum erzeugt wird, wird der Einleger 152 an seiner Innenseite und an seiner Außenseite in den Kunststoff eingebettet. Dabei entsteht ein nicht dargestelltes Formteil in Y-Form, welches entsprechend zu der Kavität 150 und dem Einleger 152 in verschiedenen Abschnitten unterschiedliche Querschnitte aufweist.
Die 15 und 16 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Spritzgießwerkzeugs 160 mit einer Einrichtung 163 für die Zufuhr einer flüssigen Kunststoffschmelze und für die Zufuhr eines Fluids. Dargestellt ist das geöffnete Spritzgießwerkzeug mit Blick auf die Kavität 161 mit Kavität-Krümmungsabschnitt. In 15 ist in der Kavität 161 ein Einleger 162 angeordnet, der mit seiner Außerseite an der Kavität-Oberfläche anliegt. Die Kavität 161 und der Einleger 162 sind grundsätzlich geeignet, ein Formteil gemäß 2 herzustellen. In 16 ist in der Kavität 161 ein Einleger 172 angeordnet, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Kavität 161. Die Kavität 161 und der Einleger 172 sind grundsätzlich geeignet, ein Formteil gemäß 3 herzustellen.
Sämtliche in der Zeichnung dargestellten Formteile sind mit einer Kombination aus Kunststoffspritzguss und Fluidinjektionstechnik hergestellt.
Sämtliche Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Bezugszahlen

1: Formteil
2: Erster gerader Formteilabschnitt
3: Formteil-Krümmungsabschnitt
4: Zweiter gerader Formteilabschnitt
5: Formteilwand
6: Formteil-Hohlraum
7: Formteilwand-Innenseite
8: Formteilwand-Außenseite
9: Innerer Formteil-Krümmungsabschnitt
10: Geometrisches Formteil-Krümmungszentrum
11: Äußerer Formteil-Krümmungsabschnitt
12: Kreis
13: Kreis
21: Formteil
22: Erster gerader Formteilabschnitt
23: Formteil-Krümmungsabschnitt
24: Zweiter gerader Formteilabschnitt
25: Formteilwand
29a: Innerer Formteil-Krümmungsabschnitt
29b: Innerer Formteil-Krümmungsabschnitt
30a: Geometrisches Formteil-Krümmungszentrum
30b: Geometrisches Formteil-Krümmungszentrum
31: Äußerer Formteil-Krümmungsabschnitt
32: dritter gerader Formteilabschnitt
41: Formteil
45: Formteilwand
49: innerer Formteil-Krümmungsabschnitt
51: Formteil
55: Formteilwand
59a: innerer Formteil-Krümmungsabschnitt
59b: innerer Formteil-Krümmungsabschnitt
61: Formteil
62: Einleger
63: Formteil-Krümmungsabschnitt
65: Formteilwand
66: Formteil-Hohlraum
68: Formteilwand-Außenseite
69: Innerer Formteil-Krümmungsabschnitt
71: Formteil
72: Einleger
73: Formteil-Krümmungsabschnitt
75: Formteilwand
78: Formteilwand-Außenseite
81: Formteil
82: Einleger
89: innere Formteil-Krümmungsabschnitt
91: Formteil
92: Einleger
99: innerer Formteil-Krümmungsabschnitt
101: Formteil
102: Einleger
103: Formteil-Krümmungsabschnitt
105: Formteilwand
106: Formteil-Hohlraum
109a: innerer Formteil-Krümmungsabschnitt
109b: innerer Formteil-Krümmungsabschnitt
111: Formteil
112: Einleger
113: Formteil-Krümmungsabschnitt
118: Formteilwand-Außenseite
121: Formteil
122: Einleger
129a: innerer Formteil-Krümmungsabschnitt
129b: innerer Formteil-Krümmungsabschnitt
131: Formteil
132: Einleger
139a: innerer Formteil-Krümmungsabschnitt
139b: innerer Formteil-Krümmungsabschnitt
140: Kavität
141: Kavität-Oberfläche
142: Einleger
143: erster gerader Kavität-Abschnitt
144: zweiter gerader Kavität-Abschnitt
145: Kavität-Krümmungsabschnitt
146: innerer Kavität-Krümmungsabschnitt
147: geometrisches Kavität-Krümmungszentrum
148: äußerer Kavität-Krümmungsabschnitt
150: Kavität
151: Kavität-Oberfläche
152: Einleger
153: erster gerader Kavität-Abschnitt
154: zweiter gerader Kavität-Abschnitt
155: dritter gerader Kavität-Abschnitt
156: Kavität-Krümmungsabschnitt
160: Spritzgießwerkzeug
161: Kavität
162: Einleger
163: Vorrichtung für die Zufuhr einer flüssigen Kunststoffschmelze und eines Fluids
172: Einleger

Claims

Formteil aus Kunststoffspritzguss, welches als einstückiger Hohlkörper ausgebildet ist und eine Formteilwand (65, 75, 105) aufweist, die einen Formteil-Hohlraum (66, 106) begrenzt, wobei das Formteil (61, 71, 81, 91, 101, 111, 121, 131) mindestens einen hohlen Formteil-Krümmungsabschnitt (63, 73, 103, 113) umfasst, wobei das Formteil (61, 71, 81, 91, 101, 111, 121, 131) in dem Formteil-Krümmungsabschnitt (63, 73, 103, 113) einen mit Kunststoff umspritzten Einleger (62, 72, 82, 92, 102, 112, 122, 132, 142, 152, 162, 172) aufweist, der als Einleger-Hohlkörper ausgebildet ist, derart dass die Formteilwand (65, 75, 105) an dem Formteil-Krümmungsabschnitt (63, 73, 103, 113) zumindest teilweise durch einen Verbund aus dem Einleger (62, 72, 82, 92, 102, 112, 122, 132, 142, 152, 162, 172) und dem Kunststoff gebildet ist.
Formteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteilwand (65, 75, 105) in dem gesamten Formteil-Krümmungsabschnitt (63, 73, 103, 113) durch den Verbund aus Einleger (62, 72, 82, 92, 102, 112, 122, 132, 152, 162, 172) und Kunststoff gebildet ist.
Formteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (61, 71, 81, 91, 101, 111, 121, 131) mittels einer Kombination aus Kunststoffspritzguss und Fluidinjektionstechnik hergestellt ist.
Formteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einleger (62, 82, 102,122, 162) ausschließlich an seiner dem Formteil-Hohlraum (66, 106) zugewandten Einleger-Innenseite mit Kunststoff umspritzt ist.
Formteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einleger (72, 92, 112, 132) an seiner dem Formteil-Hohlraum zugewandten Einleger-Innenseite und an seiner dem Formteil-Hohlraum abgewandten Einleger-Außenseite mit Kunststoff umspritzt ist.
Formteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (61, 71, 81, 91, 101, 111, 121, 131) einem inneren Formteil-Krümmungsabschnitt (69, 89, 99, 109a, 109b, 129a, 129b, 139a, 139b) aufweist, welcher einem geometrischen Formteil-Krümmungszentrum (10) zugewandt ist, und einen äußeren Formteil-Krümmungsabschnitt, welcher dem geometrischen Formteil-Krümmungszentrum (10) abgewandt ist, dass der Einleger derart mit Kunststoff umspritzt ist, dass die Formteilwand nur in dem inneren Formteil-Krümmungsabschnitt durch einen Verbund aus dem Einleger und dem Kunststoff gebildet ist oder dass die Formteilwand nur in dem äußeren Formteil-Krümmungsabschnitt durch einen Verbund aus dem Einleger und dem Kunststoff gebildet ist.
Formteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Formteil-Krümmungsabschnitt L-förmig, U-förmig, C-förmig, Y-förmig oder T-förmig ist.
Formteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (61, 71, 81, 91, 101, 111, 121, 131) einen ersten geraden Formteilabschnitt (2, 22) aufweist, der sich entlang einer ersten Formteilachse L1 erstreckt, dass das Formteil (61, 71, 81, 91, 101, 111, 121, 131) einen zweiten geraden Formteilabschnitt (4, 24) aufweist, der sich entlang einer zweiten Formteilachse L2 erstreckt, dass sich der Formteil-Krümmungsabschnitt (63, 73, 103, 113) zwischen dem ersten geraden Formteilabschnitt (2, 22) und dem zweiten geraden Formteilabschnitt (4, 24) befindet, und dass sich der Formteil-Hohlraum (66, 106) durchgängig durch den ersten geraden Formteilabschnitt (2, 22), den Formteil-Krümmungsabschnitt (63, 73, 103, 113) und den zweiten geraden Formteilabschnitt (4, 24) erstreckt.
Formteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (101, 111, 121, 131) einen dritten geraden Formteilabschnitt (32) aufweist, der sich entlang einer dritten Formteilachse L3 erstreckt, dass der Formteil-Krümmungsabschnitt (103, 113) T-förmig oder Y-förmig ausgebildet ist und der Formteil-Krümmungsabschnitt (103, 113) zwischen dem ersten geraden Formteilabschnitt (2, 22), dem zweiten Formteilabschnitt (4, 24) und dem dritten Formteilabschnitt (32) angeordnet ist.
Formteil nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Winkel α zwischen L1 und L2 gilt: 5° ≤ α ≤ 180°.
Formteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Krümmungsradius an dem inneren Formteil-Krümmungsabschnitt größer oder gleich 0,5 mm ist.
Formteil nach einem der vorhergehen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einleger (62, 72, 82, 92, 102, 112, 122, 132, 142, 152, 162, 172) aus einem Material besteht, das unter Einwirkung der in dem Spritzgießwerkzeug herrschenden Temperatur und dem Druck formbeständig ist.
Formteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einleger (62, 72, 82, 92, 102, 112, 122, 132, 142, 152, 162, 172) aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial besteht, wobei die Fasern Glas-, Aramid-, Karbon- oder Naturfasern sind.
Formteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einleger (62, 72, 82, 92, 102, 112, 122, 132, 142, 152, 162, 172) zumindest teilweise aus Metall besteht.
Verfahren zur Herstellung des Formteils (61, 71, 81, 91, 101, 111, 121, 131) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mittels einer Kunststoffspritzgießmaschine, wobei die Kunststoffspritzgießmaschine ein Spritzgießwerkzeug (160) mit einer als Hohlform ausgebildeten Kavität (140, 150, 161) aufweist, die eine Negativform des Formteils (61, 71, 81, 91, 101, 111, 121, 131) darstellt und entsprechend zu dem Formteil (61, 71, 81, 91, 111, 121, 131) einen Kavität-Krümmungsabschnitt (145) umfasst, wobei die Kavität (140, 150, 161) durch eine Kavität-Oberfläche (141, 151) begrenzt wird, welche Teil des Spritzgießwerkzeugs (160) ist, wobei das Spritzgießwerkzeug (160) mit mindestens einem Einlass (163) für eine flüssige Kunststoffschmelze und mit mindestens einem Einlass für ein Fluid ausgestattet ist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte - Einlegen des formstabilen, als Einleger-Hohlkörper ausgebildeten Einlegers (62, 72, 82, 92, 102, 112, 122, 132, 142, 152, 162, 172) in den Kavität-Krümmungsabschnitt (145) des Spritzgießwerkzeugs (160), derart, dass der Einleger (62, 72, 82, 92, 102, 112, 122, 132, 142, 152, 162, 172) an der Kavität-Oberfläche an dem Kavität-Krümmungsabschnitt (145) zumindest teilweise anliegt und darüber hinaus die Kavität (140, 150, 161) frei lässt, so dass sich die Kunststoffschmelze ausbreiten kann, - Schließen des Spritzgießwerkzeugs (160), - Einleiten von flüssiger Kunststoffschmelze unter Druck an dem Einlass (163) in die Kavität (140, 150, 161), wobei die Kunststoffschmelze ausgehend von dem mindestens einen Einlass (163) in den Kavität-Krümmungsabschnitt (145) gelangt, - Einleiten eines Fluids in die flüssige Kunststoffschmelze in der Kavität (140, 150, 161), derart, dass mittels Fluidinjektionstechnik mindestens ein sich durch den Formteil-Krümmungsabschnitt (63, 73, 103, 113) erstreckender, durchgängiger Formteil-Hohlraum (66, 106) in der Kunststoffschmelze erzeugt wird und die Kunststoffschmelze an dem Kavität-Krümmungsabschnitt (145) und dem dort angeordneten Einleger (62, 72, 82, 92, 102, 112, 122, 132, 142, 152, 162, 172) den hohlen Formteil-Krümmungsabschnitt (63, 73, 103, 113) ausbildet, wobei der Einleger (62, 72, 82, 92, 102, 112, 122, 132, 142, 152, 162, 172) mit der Kunststoffschmelze einen Verbund eingeht und in diesem Bereich die Formteilwand (65, 75, 105) ausbildet, und die Kunststoffschmelze im Übrigen die Formteilwand (65, 75, 105) ausbildet.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Einleger (62, 72, 82, 92, 102, 112, 122, 132, 142, 152, 162, 172) zusammen mit der erstarrten Kunststoffschmelze in dem Formteil-Krümmungsabschnitt (63, 73, 103, 113) eine umfangsseitig umlaufende Verbund-Formteilwand ausbildet.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Einleger ausschließlich an der Kavität-Oberfläche am inneren Kavität-Krümmungsabschnitt anliegt und den äußeren Kavität-Krümmungsabschnitt frei lässt, derart dass der Einleger zusammen mit der erstarrten Kunststoffschmelze eine Verbund-Formteilwand an dem inneren Formteil-Krümmungsabschnitt ausbildet und diese einstückig mit der übrigen Formteilwand ausgebildet ist, welche ausschließlich aus der erstarrten Kunststoffschmelze besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Einleger (72, 92, 112, 132, 152, 172) an seiner der Kavität-Oberfläche zugewandten Einleger-Außenseite und an seiner der Kavität-Oberfläche abgewandten Einleger-Innenseite mit Kunststoffschmelze umspritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Einleger (62, 72, 82, 92, 102, 112, 122, 132, 142, 152, 162, 172) durch Positionierungsstifte, welche an dem Spritzgießwerkzeug (160) angeordnet sind und in einer ersten Stellung über die Kavität-Oberfläche (141, 151) vorstehen, in der Kavität (140, 150, 161) positioniert und gehalten wird, und dass die Positionierungsstifte in eine zweite Stellung bewegt werden, in der sie bündig mit der Kavität-Oberfläche (141, 151) abschließen, bevor das Formteil aus dem Spritzgießwerkzeug entformt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Einleger (62, 82, 102, 122) ausschließlich an seiner der Kavität-Oberfläche abgewandten Einleger-Innenseite mit Kunststoffschmelze umspritzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Einleger (62, 72, 82, 92, 142, 162, 172) L-förmig, U-förmig oder C-förmig ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Einleger (102, 112, 122, 132, 152) T-förmig oder Y-förmig ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Einleger (62, 72, 82, 92, 102, 112, 122, 132, 142, 152, 162, 172) einteilig ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Einleger mehrere Einleger-Teile aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Fluid aus der Kavität verdrängte Kunststoffschmelze in eine Auffangkavität gedrückt wird, die sich an die Kavität anschließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der Kavität mit dem Fluid verdrängte Kunststoffschmelze über einen Heißkanal am Einlass in einen Schneckenzylinder der Spritzgießmaschine zurückgepresst wird.
Einleger zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 15 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Einleger (62, 72, 82, 92, 102, 112, 122, 132, 142, 152, 162, 172) als Einleger-Hohlkörper ausgebildet ist und aus einem Material besteht, das unter Einwirkung der in dem Spritzgießwerkzeug herrschenden Temperatur und dem Druck formbeständig ist.
Einleger nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Einleger (62, 72, 82, 92, 102, 112, 122, 132, 142, 152, 162, 172) eine durch die Mindestwandstärke des Formteils vorgegebene Wandstärke aufweist.
Einleger nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Einleger L-förmig, U-förmig, C-förmig, Y-förmig oder T-förmig ist.
Einleger nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial besteht, wobei die Fasern Glas-, Aramid-, Karbon- oder Naturfasern sind.
Einleger nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass er zumindest teilweise aus Metall besteht.
Spritzgießwerkzeug für eine Kunststoffspritzgießmaschine zur Herstellung eines Formteils nach einem der Ansprüche 1 bis 14 mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzgießwerkzeug mit mindestens einem Niederhalter ausgestattet ist, durch welchen der Einleger (62, 72, 82, 92, 102, 112, 122, 132, 142, 152, 162, 172) nach einem der Ansprüche 27 bis 31 an der für ihn vorgegebenen Position in dem Spritzgießwerkzeug (160) gehalten wird.
Spritzgießwerkzeug nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalter als Positionierungsstift ausgebildet ist, der in dem Spritzgießwerkzeug (160) beweglich angeordnet ist, wobei der Positionierungsstift in einer ersten ausgefahrenen Stellung über die Kavität-Oberfläche (141, 151) vorsteht und in einer zweiten eingezogenen Stellung bündig mit der Kavität-Oberfläche (141, 151) abschließt.