WO2024120717A1 - Mold insert for a mold - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a mold insert for a molding tool.
- Forming tools are tools that are used in machine tools in the main groups of forming manufacturing processes, especially primary forming and forming. This includes in particular casting tools and pressing tools.
- an injection molding tool is filled with plasticized plastic under pressure. The material then cools in the injection molding tool and hardens. After the tool is opened, the molded part can be removed. The process enables economical and efficient series production.
- the injection molding tool is a permanent mold that is used to produce components with an injection molding machine.
- the injection molding tool is usually made of metal and has a cavity that determines the shape and surface structure of the part produced.
- Injection molds usually have a two-part structure, with one half of the tool being referred to as the nozzle side and the other as the ejector side. Both halves of the mold in turn consist of several plates that fulfill different functions.
- the nozzle side is the side of the tool that does not move during the injection molding process.
- the components of the sprue system are also attached here.
- Tools that are operated at high temperatures usually also have an insulating plate in front of the clamping plate to prevent too much heat being exchanged with the clamping plate.
- the ejector side of the tool is characterized by the fact that the ejector elements are positioned here. After cooling, hardening of the injection molding compound and opening of the tool halves, the component is initially located on the ejector side. The hardened molding is pressed out of the mold using the ejector device.
- Injection molding tools for the plastics processing industry are usually made as permanent molds from steel. Depending on the number of planned injection processes, more wear-resistant materials such as hardened or tempered tool steel or hard metals can be used.
- DE 10 2011 055 961 A1 discloses an injection molding device for injection molding of plastic materials with devices for quickly clamping a mold with two mold plates.
- injection molding tools are heated before and between the injection molding processes for producing an injection molded component. tempered, ie heated and/or cooled, in order to achieve a desired temperature distribution on the injection molding tool. There is usually a distribution system for heating or cooling agents on the nozzle side of the tool.
- DE 10 2019 201 160 A1 discloses a reusable mold for injection molding comprising a reusable mold element and a mold cavity defined in the mold element and at least one heat sink recess defined in the mold element for accommodating a heat sink material therein for rapidly dissipating heat.
- 3D printed molds are particularly suitable for injection molded parts that are produced in small quantities and for which the development and production of a steel mold is not economical.
- 3D printed injection molding materials are created by a 3D printer according to a drawing and are usually made of particularly high-performance plastics.
- the object of the present invention is to provide a mold insert which overcomes the aforementioned disadvantages and which is more cost-effective to manufacture than conventional molds. At the same time, the mold insert should be easy to handle. In addition, The mold insert can ensure precise temperature control of the injection molding device and the molded part.
- the mold insert is designed in at least two parts, with a carrier module and a separate mold module for modular combination with the carrier module, wherein the carrier module has a base and side walls which at least partially enclose a space.
- the mold insert is an insert that is inserted into a mold plate as a removable insert and is preferably used for the production of small quantities.
- the mold module is designed as a thin plate that reproduces the negative contour of the molded part.
- the mold module is preferably made of a metallic material and/or a high-performance plastic and/or a composite material.
- the mold module is preferably produced generatively. The low material usage and the fast printing time result in an economically favorable shaping body for molding tools that can be provided in a short time.
- the carrier module is designed at least as the part of a mold insert that completes the mold module.
- the carrier module is made of an inexpensive, stable and pressure-resistant plastic.
- the carrier module is preferably designed in the form of a housing that is open towards the side of the mold module.
- the outer contour of a mold insert corresponds to such a housing, with the area of the mold module being open.
- the housing is therefore preferably hollow and fillable.
- the carrier module is designed as an open shell.
- the open shell as a three-dimensional structure, for example as an open housing, at least partially surrounds a space and thus delimits a body as a form insert from its environment.
- the base and side walls of the carrier module partially enclose a space.
- the space takes up more than 60%, preferably more than 75%, in particular more than 90% of the volume of the mold insert.
- the form module and the carrier module completely enclose a room as a combined housing.
- the mold module rests on the side walls of the carrier module.
- the carrier module therefore supports the mold module.
- the mold module rests loosely on the side walls of the carrier module and does not form a connection.
- the two-part design of the mold insert as a detailed mold module and a stable carrier module achieves an economically favorable design of a mold insert, which is particularly advantageous for the small series production of molded products and can be manufactured within the shortest possible production time.
- different mold modules can be combined with a carrier module to form a mold insert that is designed as an interchangeable mold insert for very small quantities. Only the mold plate is adapted to a new molding and recreated using generative means.
- the carrier module is indirectly connected to the mold module. Indirectly means that a further component is required to form a connection.
- the mold module and/or the carrier module have anchors and/or surface artifacts.
- the anchors are preferably arranged on the inside of the mold module and/or the carrier module.
- the mold module and/or the carrier module has on the inside more than 0.3 anchors/cm 2 , preferably more than 0.6 anchors/cm 2 , in particular more than 1 anchor/cm 2 .
- the anchors can preferably be designed as round heads or as mushroom heads or as pyramid-like heads or as an internal, angular recess.
- the space is at least partially filled by a mass.
- the anchors are used to create a positive connection between a mass and the housing parts of the mold insert, based on the inner surface of the mold insert.
- the connection between the carrier module and the mold module is made indirectly using the mass.
- the surface artifacts are particularly advantageous, as they generate a particularly high volume of undercuts and make the positive connection particularly strong. This ensures that the mold insert is securely connected and made of one piece, particularly when the injection molding tool is in operation.
- the space is at least partially filled by a mass.
- the filled mass forms positive-locking connections with the anchors arranged on the mold module and/or on the carrier module, thereby creating a particularly stable unit of the mold insert consisting of housing and mass.
- the molded module has elements that extend into the room. These elements can be designed, for example, as struts and/or webs and/or slats that stabilize the molded module.
- the elements can also form a positive connection with the carrier module. For example, through recesses in the elements, which are then penetrated by the mass and thus form a positive connection.
- the elements can also be equipped with surface artifacts or anchors, which additionally reinforce the form-fitting connections with the mass.
- the elements are designed as sleeves for the ejector rods.
- the space of the mold module combined with the carrier module is partially filled with a mass.
- a Partial volume of the space for the flow of a heating or cooling medium is designed unfilled in the form of a channel.
- the space delimited by the mold module and the support module is completely filled with a mass.
- the mass is made from a mixture of a binding agent and an aggregate.
- a mass is particularly vibration-damping and pressure-resistant, which is very advantageous for use in an injection molding tool in which enormous mechanical forces are at work.
- the mass comprises spheroidal solid material.
- the spheroidal particles are particularly round, which reduces or reduces tensions within the mass and thus within the mold. This improves the durability and resilience of the mold modules.
- the mass consists of a completely bound and coherent unit.
- the mass is therefore not loose and/or free-flowing.
- the mass is preferably solid and hard.
- the mass may also be made from a free-flowing mixture or in the form of an unbound unit.
- the mass advantageously has a high compressive strength. This means that the so-called core of the mold insert absorbs the compressive forces and vibrations in injection molding production, which are transferred to the mass, for example, by the filigree mold module.
- the mass has a thermal conductivity of more than 1 W/mK, preferably more than 2 W/mK and/or less than 6 W/mK, preferably less than 5 W/mK.
- the mass has a density of more than 1.8 g/cm 3 , preferably more than 2.0 g/cm 3 , in particular more than
- the mass has a compressive strength of more than 50 MPa, preferably more than 100 MPa, in particular more than 140 MPa and/or less than 180 MPa, preferably less than 170 MPa, in particular less than 160 MPa.
- the compressive strength of the mass is more than 30 N/mm 2 , preferably more than 60 N/mm 2 , in particular more than 90 N/mm 2 .
- the mass has at least the thermal conductivity of the material of the mold module. This makes it possible to control the temperature of the mold assembly using a cooling or heating medium in order to produce temperature-sensitive molded parts.
- the thermal conductivity of the material of the mold module is less than 0.8 W/m-K, preferably less than 0.5 W/m-K, in particular less than 0.2 W/m-K.
- the thermal conductivity of the mass is more than 0.35 W/m-K, preferably more than 0.8 W/m-K, in particular more than
- the thermal conductivity of the material of the mold module is more than 10 W/mK, preferably more than 50 W/mK, in particular more than 100 W/mK.
- the thermal conductivity of the material of the carrier module is less than 0.8 W/m-K, preferably less than 0.5 W/m-K, in particular less than 0.2 W/m-K.
- the mold module has a thermal conductivity of more than 150 W/m-K and the mass has a thermal conductivity of less than 0.7 W/m-K.
- the mass is designed as an insulator.
- the mold module can, for example, be very hot while the molten material is injected into the corresponding mold inserts to form the molded part. With the help of very efficient cooling using at least one cooling channel, the mold module can be cooled down very quickly, which advantageously supports the insulating mass inside the housing. In this way, it is possible to produce very delicate molded parts that would otherwise decompose in non-tempered injection molding tools before natural cooling.
- the carrier module is positively connected to the mold module using the mass. This connection is extremely stable and can absorb enormous vibrations without affecting the connection.
- the mold module can also be connected to the carrier module in a force-locking manner. In this design, a screwed connection is conceivable.
- the mold module has at least a partial coating. This makes it particularly easy to form the molded part and/or to control the temperature of the mold module particularly quickly. This makes the mold arrangement wear-resistant and at the same time offers good demoldability.
- the coating is made of a polyhaloolefin.
- the Shore hardness D of the coating is more than 40, preferably more than 50, in particular more than 60.
- the coating is formed from a thin copper layer in which the mean roughness value Ra of the copper layer is less than 0.4 pm, preferably less than 0.2 pm, in particular less than 0.1 pm.
- the coating has a proportion of nanocolloidal surfactants, whereby the demoldability of the mold is particularly favorable.
- the coating has at least one layer of carbon.
- Such a coating is particularly hard and at the same time smooth.
- Carbon layers are layers in which carbon is the predominant component.
- the carbon layer can be applied using PVD (Physical Vapor Deposition), a physical vapor deposition process such as evaporation or sputtering. or a CVD (chemical vapor deposition) process.
- PVD Physical Vapor Deposition
- a physical vapor deposition process such as evaporation or sputtering.
- CVD chemical vapor deposition
- amorphous carbon layer in particular a tetrahedral hydrogen-free amorphous carbon layer, which is also referred to as a ta-C layer.
- the atomic bonds belonging to the crystal lattice of graphite (3 in total) are designated "sp2". This is sp2 hybridization.
- each carbon atom forms a tetrahedral arrangement with four neighboring atoms.
- all atomic distances are equally small. There are therefore very strong bonding forces between the atoms in all spatial directions. This results in the high strength and extreme hardness of diamond.
- the atomic bonds belonging to the crystal lattice of diamonds, four in total, are designated "sp3". This is sp3 hybridization.
- the carbon layer consists of a mixture of sp3 and sp2 hybridized carbon.
- This layer is characterized by an amorphous structure.
- Foreign atoms such as hydrogen, silicon, tungsten or fluorine can also be incorporated into this carbon network.
- the carbon coating has an extremely smooth axial surface with non-stick properties, where the mean roughness value Ra of the carbon layer is less than 0.6 pm, preferably less than 0.3 pm, in particular less than 0.1 pm.
- the ta-C coating has a very low coefficient of friction and at the same time very good chemical resistance.
- the hardness of the coating is very close to that of diamonds, with the hardness preferably being more than 20 GPa. preferably more than 30 GPa, in particular more than 40 GPa and less than 120 GPa, preferably less than 110 GPa, in particular less than 100 GPa.
- the carrier module and/or the mold module are designed generatively.
- the term generative training encompasses all manufacturing processes in which material is applied layer by layer to create three-dimensional housings.
- the layer-by-layer construction is computer-controlled from one or more liquid or solid materials according to specified dimensions and shapes. Physical or chemical hardening or melting processes take place during construction.
- Typical materials for 3D printing are plastics, synthetic resins, ceramics, metals, carbon and graphite materials.
- cold gas spraying and/or extrusion in combination with the application of meltable plastic is also an applicable method.
- the carrier module and/or the mold module are produced using an additive manufacturing process in which a grid of points is applied to a surface made of meltable plastic or meltable composite material.
- a load-bearing structure is produced, in particular in the form of a carrier module.
- the carrier module has enormous strength and at the same time is very light.
- the carrier module is usually constructed by repeatedly moving along a work plane line by line and then the working level is stacked upwards so that the support module is created layer by layer.
- the mold module is produced by means of selective laser melting.
- the housing is produced using a process in which a layer of a construction material is first applied to a base.
- the construction material for producing the housing is preferably metallic powder particles or composite material particles.
- iron-containing and/or aluminum-containing powder particles are used for this purpose. These can contain additives such as chromium, molybdenum or nickel.
- the metallic construction material or the aluminum-containing construction material interspersed with plastic is applied in powder form in a thin layer to a plate.
- the powdered material is then completely melted locally at the desired locations using radiation and a solid layer of material forms after solidification.
- the base is then lowered by the amount of one layer thickness and powder is applied again. This cycle is repeated until all layers have been melted and the finished mold module has been created.
- a mold module is produced that is particularly delicate and detailed.
- a laser beam can be used as radiation, which generates the mold module and/or the carrier module from the individual powder layers.
- the data for guiding the laser beam is generated using software on the basis of a 3D CAD body.
- an electron beam (EBN) can also be used.
- a channel for tempering is formed generatively.
- the channel is formed using the selective Laser melting is printed onto the inside of the mold module.
- the filled mass is directly adjacent to the tempering channel.
- the carrier module is made of a plastic, in particular a thermoplastic and/or composite material.
- the plastic of the carrier module has a density of more than 0.8 g/cm 3 , preferably more than 1.0 g/cm 3 , in particular more than 1.1 g/cm 3 and/or less than 1.5 g/cm 3 , preferably less than 1.4 g/cm 3 , in particular less than 1.3 g/cm 3 .
- the plastic of the carrier module has a thermal conductivity of more than 0.15 W/m-K, preferably more than 0.3 W/m-K and/or less than 0.85 W/m-K, preferably less than 0.65 W/m-K.
- the plastic of the carrier module has a compressive strength of more than 5 MPa, preferably more than 15 MPa, in particular more than 25 MPa and/or less than 80 MPa, preferably less than 60 MPa, in particular less than 40 MPa.
- the carrier module is made of a metal material or a metallic alloy.
- the carrier module can be made, for example, from a zinc or zinc alloy or an aluminum or an aluminum alloy or brass.
- the carrier module is made of zinc die-casting. This makes it possible to achieve a carrier module that is manufactured with high precision and has high hardness and high strength.
- the carrier module is made of a polyamide.
- the carrier module is made of a PA 6.6.
- the carrier module is made of a polyetheretherketone or a polycarbonate.
- the mold module is made of a metallic material.
- the mold module is preferably made of aluminum. The generative production of a defined and filigree mold module is possible with very precise dimensions and true to detail.
- the mold module is made of a nickel-based alloy, for example Inconel 718 or Inconel 600, which combines particularly favorable mechanical properties with excellent resistance for high-temperature applications.
- the metallic material of the carrier module and/or the mold module has a density of more than 2.5 g/cm 3 , preferably more than 5.0 g/cm 3 , in particular more than 7 g/cm 3 and/or less than 9.5 g/cm 3 , preferably less than 9.0 g/cm 3 , in particular less than 8.5 g/cm 3 .
- the metallic material of the carrier module and/or the mold module has a thermal conductivity of more than 9 W/m-K, preferably more than 14 W/m-K and/or less than 25 W/m-K, preferably less than 20 W/m-K.
- the metallic material of the carrier module and/or the mold module has a thermal conductivity of more than 90 W/mK, preferably more than 100 W/mK and/or less than 160 W/mK, preferably less than 130 W/mK.
- the metallic material preferably has a tensile strength of more than 150 MPa, preferably more than 450 MPa, in particular more than 700 MPa and/or less than 2300 MPa, preferably less than 2000 MPa, in particular less than 1700 MPa.
- the mold module is made of a high-performance plastic, in particular a polyetheretherketone.
- the mold module is made of a composite material.
- the composite material is preferably made of Alumide®.
- the modulus of elasticity of the composite material according to DIN EN ISO 527 is more than 3000 N/mm 2 , preferably more than 3400 N/mm 2 , in particular more than 3800 N/mm 2 .
- a mold module made of this composite material is extremely stable and dimensionally stable, which is particularly advantageous for use as a mold insert in injection molding.
- the mass is advantageously made from a mixture of a binding agent and an aggregate.
- the mass can preferably be designed as an anchor mortar and/or as an anchor and injection glue and/or as a high-strength grouting and/or as a basalt grouting and/or mixtures thereof.
- the mass is in the form of a high-performance concrete, which has particularly vibration-damping properties and is therefore ideally suited for use in a mold, in particular in an injection mold.
- the high-performance concrete with its damping properties significantly compensates for the lower damping of the form module.
- the mass may contain a proportion of a colored substance, preferably organic dyes. This advantageously gives the entire mass a colored shimmer and/or a colored appearance.
- the mass contains a proportion of fibers or metallic particles.
- the metallic particles increase the thermal conductivity of the mass, which makes it possible to set a specific temperature or temperature distribution within the mold insert. This also makes it possible to produce very delicate molded parts that cannot be formed stably without a specific temperature setting.
- fibers from a composite material can be incorporated into the mass, which can increase the strength of the mass.
- the mold module has a channel for tempering.
- a heating or cooling medium can flow through this channel.
- the channel for tempering the mold insert is arranged directly and immediately on the mold module.
- the mold insert has particularly thin walls, which can favorably support the heat transfer.
- the mold module has a channel for tempering which more than 80%, preferably more than 90%, in particular more than 95% of the Area under the cavity is covered. This creates a heating or
- the channel for tempering comprises more than six, preferably more than ten, in particular more than fourteen turns.
- the deflection of the medium for cooling or heating leads to a favorable turbulence, which favors the heat transfer to an advantageous extent.
- the ratio of the area of the channel to the area of the wall thickness of the channel is more than four, preferably more than six, in particular more than eight. This makes it possible to achieve impressive cooling or heating performance.
- the channel for tempering is rectangular or square or almost rectangular with small radii.
- the channel is printed onto the mold module using the same material as the mold module.
- another suitable material that adheres to the mold module can be used.
- only the walls of a preferably rectangular and/or square channel are printed onto the mold module.
- the missing base is created by means of cast mass.
- a preformed channel is arranged on the inside of the mold module and fixed by filling the space with the mass.
- the mold module and the carrier module are manufactured using a method in which the mold module and the carrier module are produced generatively. The mold module is then connected to the carrier module.
- the mold module is positively connected to the carrier module by filling the space enclosed by the mold module and the carrier module with a mass.
- a mass is poured that hardens and forms a solid bond.
- the molding module is at least partially provided with a coating. This makes it particularly easy to form the molded part and/or to control the temperature of the molding module particularly quickly.
- a mold insert made of a combined mold module and carrier module is used in a mold tool for the production of small series.
- the mold insert according to the invention made of a mold module and carrier module is inexpensive to manufacture and can be produced particularly quickly.
- the mold insert is advantageously designed for targeted temperature control.
- the mold insert with a channel for tempering is used in a mold arrangement to shorten cycle times and thus increase production capacity.
- the precise tempering ensures faster cooling of the injection molded part.
- the mold insert with a channel for tempering is used in a mold arrangement for the production of injection molded parts that have temperature-sensitive areas. Particularly thin and delicate components can be produced flawlessly.
- the molding tool category also includes pressing tools, drawing tools and deep-drawing tools, for which the design in the form of a filled housing can also be produced quickly, inexpensively and with great value for money.
- Fig. 1 is an exploded view of a mold
- Fig. 2 a perspective view of two corresponding mold inserts
- FIG. 3 another perspective view of two corresponding mold modules
- Fig. 4 is a perspective view of a cooling channel on a mold insert
- Fig. 5 is a perspective view of another embodiment of a cooling channel in a mold module
- Fig. 6 some embodiments of anchors.
- Fig. 1 shows an exploded view of a mold 3.
- a clamping plate 21 is arranged between two insulating plates 20.
- the nozzle-side mold plate 23 is arranged directly on the nozzle side 22, into which the Sprue bushing 24 engages.
- the mold plate 26 is arranged on an intermediate plate 27, with an ejector package 28 with ejector plates 29 and strips 30 positioned between the intermediate plate 27 and the clamping plate 21.
- the nozzle-side mold insert 2 is integrated into the nozzle-side mold plate 23 and the ejector-side mold insert 1 is inserted into the ejector-side mold plate 26.
- the mold inserts 1 and 2 as well as the mold plates 23 and 26 form a mold arrangement.
- Fig. 2 shows a perspective view of two corresponding mold inserts 1 and 2.
- the mold insert 2 is designed in two parts with a mold module 5 and a carrier module 4.
- the mold module 5 forms a housing with the modularly combined carrier module 4, which encloses a space 10.
- the mold insert 1 is designed as a one-piece housing that encloses a space 10.
- the support module 4 is formed from side walls 7 and a base 6.
- the mold module 5 has elements 8 in the form of webs that extend into the space 10 and have cylindrical recesses 17. The webs stabilize the thin mold module 5 made of aluminum, which is produced generatively by means of selective laser melting.
- the two housings of the mold inserts 1 and 2 are hollow on the inside and are filled or cast with a mass.
- the mass clings to the elements 8 and fills the cylindrical recesses 17, so that a secure, positive connection is created between the carrier module 4, the mold module 5 and the mass.
- the mass is designed as a high-strength cast, which has a compressive strength of more than 120 N/mm 2 after 28 d.
- the side walls 7 and the base 6 are made of a polyamide and are produced generatively.
- the thermal conductivity of the carrier module 4 is 0.23 W/m*K
- the thermal conductivity of the mold module 5 is 250 W/m*K
- the thermal conductivity of the mass is 1 W/m*K.
- the surface of the mold module 5 has a coating 11 made of amorphous carbon. As a result, the coating 11 has a hardness of more than 40 GPa.
- the housing of the mold insert 1 is generatively formed from Alumide® and has guides 15 for the ejector pins. Both mold inserts 5 and 6 have holes 16 for fastening to the mold plates 23 and 26.
- Fig. 3 shows a variant in which both mold inserts 1, 2 are designed in two parts with a mold module 5 and a carrier module 4, whereby the carrier module 4 of the mold insert 1 is not shown.
- the carrier module 4 of Fig. 3 corresponds to the description of the mold insert 2 from Fig. 2.
- the mold modules 5 are made of a nickel-based alloy, in this version Inconel 718.
- the thermal conductivity of the mold modules 5 is 11 W/m*K, the Vickers hardness is 470 HV and the tensile strength is 1530 MPa.
- Fig. 4 shows a perspective view of a channel 12 for tempering on a section of a mold module 5.
- walls 13 made of aluminum are applied to the inside of the mold module 5 by means of generative manufacturing.
- the open cooling channel 12 is filled with a waxy substance before the mold insert 1, 2 is filled with the mass. After the mass in the mold insert 1, 2 has hardened and solidified, the waxy substance is thermally removed, resulting in a finished channel 12 for tempering with walls 13 made of aluminum and a base made of the solid mass.
- the channel 12 has connections 14 for connecting to an external heating or cooling circuit.
- the channel for tempering 12 has particularly thin walls 13, whereby the channel for tempering 12 covers more than 90% of the surface area of the cavity of the mold module 5.
- the medium that flows through the channel 12 is deflected particularly frequently by the more than six turns. This creates favorable turbulence.
- the channel 12 has a rectangular cross-section.
- Fig. 5 shows a perspective view of a sectioned part of a mold module 5.
- the channel 12 for tempering has a triangular cross-section with rounded corners.
- the webs 8, which in this embodiment are designed as a T-shaped support and have cylindrical recesses 17, are directly adjacent to the channel 12 for tempering.
- the T-shape and the recesses 17 promote a particularly stable formation of the form-fitting connection with a mass filling the mold set.
- Fig. 6 some embodiments of the surface artifacts are shown which take on the function of anchors 9 of the mold module 5 and the carrier module 4 in the mass.
- the surface-related design of the positive connection is particularly advantageous, with 1 anchor/cm 2 being arranged on the inside of the carrier module 4 and the mold module 5.
- the anchors 9 can preferably be designed as round heads or as mushroom heads or as T-shaped pillars or as pyramid-like heads or as an internal, angular depression. Ideally, the anchors 9 have a high undercut volume, which promotes the reliable formation of the positive connection with the mass.
- the Anchors 7 may partially have grooves 18 which intensify or secure the positive connection with the mass.
- the anchors 9 have a web-like shape, which in the embodiment shown are T-shaped and have openings, for example in the form of cylindrical recesses 15. When the mass is poured, the cylindrical recesses 15 are filled and form a positive connection between the mold module 5 and the mass.
Landscapes
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Abstract
The invention relates to a mold insert (1, 2) for a mold (3). The mold insert (1, 2) consists of at least two parts, a support module (4) and a separate mold module (5) for modular combination with the support module (4). The support module (4) has a base (6) and side walls (7) which at least partly surround a space (10).
Description
Formeinsatz für ein Formwerkzeug Mold insert for a mold tool
Beschreibung Description
Die Erfindung betrifft einen Formeinsatz für ein Formwerkzeug. The invention relates to a mold insert for a molding tool.
Als Formwerkzeug bezeichnet man Werkzeuge, die in den Hauptgruppen der formenden Fertigungsverfahren, insbesondere Urformen und Umformen, in Werkzeugmaschinen verwendet werden. Dies beinhaltet besonders Gusswerkzeuge und Presswerkzeuge. Forming tools are tools that are used in machine tools in the main groups of forming manufacturing processes, especially primary forming and forming. This includes in particular casting tools and pressing tools.
Beim Spritzgießen wird ein Spritzgusswerkzeug unter Druck mit plastifiziertem Kunststoff gefüllt. Im Anschluss kühlt der Werkstoff im Spritzgießwerkzeug ab und härtet dadurch aus. Nach dem Öffnen des Werkzeugs kann das Formteil entnommen werden. Das Verfahren ermöglicht die wirtschaftliche und effiziente Serienfertigung. In injection molding, an injection molding tool is filled with plasticized plastic under pressure. The material then cools in the injection molding tool and hardens. After the tool is opened, the molded part can be removed. The process enables economical and efficient series production.
Das Spritzgusswerkzeug ist eine Dauerform, die zur Herstellung von Bauteilen mit einer Spritzgießmaschine verwendet wird. Das Spritzgusswerkzeug besteht meist aus Metall und weist einen Hohlraum auf, der die Form und Oberflächenstruktur des erzeugten Teils bestimmt. Dabei weisen Spritzgussformen in der Regel einen zweiteiligen Aufbau auf, bei der eine Werkzeughälfte als Düsenseite und die andere als Auswerferseite bezeichnet wird. Beide Hälften der Form bestehen wiederum aus mehreren Platten, die unterschiedliche Funktionen erfüllen The injection molding tool is a permanent mold that is used to produce components with an injection molding machine. The injection molding tool is usually made of metal and has a cavity that determines the shape and surface structure of the part produced. Injection molds usually have a two-part structure, with one half of the tool being referred to as the nozzle side and the other as the ejector side. Both halves of the mold in turn consist of several plates that fulfill different functions.
Bei der Düsenseite handelt es sich um die Seite des Werkzeugs, die sich beim Verfahren des Spritzgusses nicht bewegt. Hier sind neben den Halbschalen der Kavitäten, die auch als Formeinsätze bezeichnet werden, auch die Bauteile des Angusssystems angebracht. Werkzeuge, die mit hoher Temperatur betrieben werden, weisen üblicherweise auch eine Isolierplatte vor der Aufspannplatte auf, um einen zu großen Austausch von Wärme zur Aufspannplatte zu vermeiden.
Die Auswerferseite des Werkzeugs wird dadurch charakterisiert, dass hier die Auswerferelemente positioniert sind. Nach dem Abkühlen, dem Erhärten der Spritzgussmasse und dem Öffnen der Werkzeughälften befindet sich das Bauteil zunächst in der Auswerferseite. Mithilfe der Auswerfereinrichtung wird der erhärtete Formling aus der Form gedrückt. The nozzle side is the side of the tool that does not move during the injection molding process. In addition to the half shells of the cavities, which are also known as mold inserts, the components of the sprue system are also attached here. Tools that are operated at high temperatures usually also have an insulating plate in front of the clamping plate to prevent too much heat being exchanged with the clamping plate. The ejector side of the tool is characterized by the fact that the ejector elements are positioned here. After cooling, hardening of the injection molding compound and opening of the tool halves, the component is initially located on the ejector side. The hardened molding is pressed out of the mold using the ejector device.
Spritzgusswerkzeuge für die kunststoffverarbeitende Industrie werden üblicherweise als Dauerformen aus Stahl gefertigt. Je nach Anzahl der geplanten Einspritzvorgänge können verschleißfestere Werkstoffe wie etwa gehärteter oder vergüteter Werkzeugstahl oder Hartmetalle verwendet werden. Injection molding tools for the plastics processing industry are usually made as permanent molds from steel. Depending on the number of planned injection processes, more wear-resistant materials such as hardened or tempered tool steel or hard metals can be used.
Im Stahlformenbau wird zwischen den Standardformen, Backenformen und Wechselformen unterschieden. Während sich Standardformen in der Ausführung als Formplatten für sehr vielseitige Anwendungen eignen, sind Wechselformen hingegen für Prototypen und Kleinserien prädestiniert, da der Formaufbau auf der Maschine bleibt, während nur die als Wechseleinsätze ausgeführten Formeinsätze in Formplattenrahmen auf der Düsen- und Auswerferseite ausgetauscht werden. In steel mold construction, a distinction is made between standard molds, jaw molds and interchangeable molds. While standard molds in the form of mold plates are suitable for very versatile applications, interchangeable molds are predestined for prototypes and small series, since the mold structure remains on the machine, while only the mold inserts designed as interchangeable inserts in the mold plate frame on the nozzle and ejector side are exchanged.
Die DE 10 2011 055 961 A1 offenbart eine Spritzgussvorrichtung zum Spritzgießen von Kunststoffmaterialien mit Vorrichtungen für ein schnelles Aufspannen einer Form mit zwei Formplatten. DE 10 2011 055 961 A1 discloses an injection molding device for injection molding of plastic materials with devices for quickly clamping a mold with two mold plates.
Durch eine meist inhomogene Materialverteilung in einem Spritzgussbauteil kommt es während des Spritzgießens zudem zu einer inhomogenen Erwärmung bzw. zu einer inhomogenen Temperaturverteilung. Zur Steuerung des Spritzgussprozesses und zur Erzielung einer hohen Wiederholgenauigkeit über mehrere aufeinanderfolgende Spritzgussprozesse, sind jedoch eine möglichst homogene Temperatur bzw. Temperaturverteilung an dem Spritzgusswerkzeug vorteilhaft. Um eine solche zu erzielen, werden Spritzgusswerkzeuge vor und zwischen den Spritzgussprozessen zur Herstellung eines Spritzgussbauteils
temperiert, d.h. erhitzt und/oder abgekühlt, um eine angestrebte Temperaturverteilung an dem Spritzgusswerkzeug zu erhalten. Meist befindet sich auf der Düsenseite des Werkzeugs ein Verteilersystem für Heiz- bzw. Kühlmittel. Due to a mostly inhomogeneous material distribution in an injection molded component, inhomogeneous heating or an inhomogeneous temperature distribution also occurs during injection molding. However, to control the injection molding process and to achieve a high level of repeatability over several consecutive injection molding processes, a temperature or temperature distribution on the injection molding tool that is as homogeneous as possible is advantageous. In order to achieve this, injection molding tools are heated before and between the injection molding processes for producing an injection molded component. tempered, ie heated and/or cooled, in order to achieve a desired temperature distribution on the injection molding tool. There is usually a distribution system for heating or cooling agents on the nozzle side of the tool.
Die DE 10 2019 201 160 A1 offenbart eine wiederverwendbare Form zum Spritzgießen, die ein wiederverwendbares Formelement und einen Formhohlraum umfasst, der in dem Formelement definiert ist und mindestens eine in dem Formelement definierte Kühlkörperaussparung zum Unterbringen eines Kühlkörpermaterials darin zum schnellen Ableiten von Wärme. DE 10 2019 201 160 A1 discloses a reusable mold for injection molding comprising a reusable mold element and a mold cavity defined in the mold element and at least one heat sink recess defined in the mold element for accommodating a heat sink material therein for rapidly dissipating heat.
Insbesondere für Spritzgussteile, die in kleinen Stückzahlen produziert werden, bei denen die Entwicklung und Anfertigung einer Form aus Stahl nicht wirtschaftlich ist, bieten sich 3D-gedruckte Formen an. 3D-gedruckte Spritzgusswerkstoffe werden gemäß einer Zeichnung von einem 3D-Drucker erstellt und bestehen üblicherweise aus besonders leistungsfähigen Kunststoffen. 3D printed molds are particularly suitable for injection molded parts that are produced in small quantities and for which the development and production of a steel mold is not economical. 3D printed injection molding materials are created by a 3D printer according to a drawing and are usually made of particularly high-performance plastics.
Gerade für Kleinstserien sind diese 3D-gedruckten Formen aus Hochleistungskunststoffen immer noch teuer und unwirtschaftlich. Zudem gibt es bei Formeinsätzen, die vollständig aus Hochleistungskunststoff erzeugt werden, auch Probleme hinsichtlich der erzielbaren Maßgenauigkeit. Darüber hinaus weisen diese Ansätze noch keine ausreichend durchdachten und implementierten Konzepte zum Temperieren der Formeinsätze auf, um auch filigrane und ultrafeine Spritzgussteile beständig zu erzeugen. These 3D-printed molds made of high-performance plastics are still expensive and uneconomical, especially for very small series. In addition, there are problems with the dimensional accuracy that can be achieved with mold inserts made entirely of high-performance plastic. In addition, these approaches do not yet have sufficiently well thought-out and implemented concepts for tempering the mold inserts in order to produce even delicate and ultra-fine injection-molded parts consistently.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Formeinsatz bereitzustellen, der die vorgenannten Nachteile überwindet und der im Vergleich zu herkömmlichen Formwerkzeugen kostengünstiger in der Herstellung ist. Gleichzeitig soll der Formeinsatz leicht handzuhaben sein. Darüber hinaus soll
der Formeinsatz eine exakte Temperierung der Spritzgussvorrichtung sowie des Formlings gewährleisten können. The object of the present invention is to provide a mold insert which overcomes the aforementioned disadvantages and which is more cost-effective to manufacture than conventional molds. At the same time, the mold insert should be easy to handle. In addition, The mold insert can ensure precise temperature control of the injection molding device and the molded part.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Formeinsatz für ein Formwerkzeug, ein Verfahren und eine Verwendung gemäß den nebengeordneten Hauptansprüchen gewährleistet. Bevorzugte Varianten sind den Unteransprüchen, der Beschreibung, dem Ausführungsbeispiel und den Zeichnungen zu entnehmen. This object is achieved according to the invention by a mold insert for a molding tool, a method and a use according to the independent main claims. Preferred variants can be found in the subclaims, the description, the exemplary embodiment and the drawings.
Erfindungsgemäß ist der Formeinsatz mindestens zweiteilig ausgeführt, mit einem Trägermodul und einem separaten Formmodul zur modularen Kombination mit dem Trägermodul, wobei das Trägermodul einen Boden und Seitenwände aufweist, die einen Raum zumindest teilweise umschließen. According to the invention, the mold insert is designed in at least two parts, with a carrier module and a separate mold module for modular combination with the carrier module, wherein the carrier module has a base and side walls which at least partially enclose a space.
Der Formeinsatz ist ein Einsatz, der in eine Formplatte als Wechseleinsatz eingefügt wird und wird vorzugsweise für die Produktion kleiner Stückzahlen eingesetzt. The mold insert is an insert that is inserted into a mold plate as a removable insert and is preferably used for the production of small quantities.
Idealerweise ist das Formmodul als dünne Platte ausgeführt, die die negative Kontur des Formlings abbildet. Ideally, the mold module is designed as a thin plate that reproduces the negative contour of the molded part.
Das Formmodul ist vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff und/oder einem Hochleistungskunststoff und/oder einem Verbundwerkstoff ausgebildet. Bevorzugt wird das Formmodul generativ erzeugt. Der geringe Materialeinsatz und die schnelle Druckzeit realisieren einen wirtschaftlich günstigen formgebenden Körper für Formwerkzeuge, der in kurzer Zeit bereitgestellt werden kann. The mold module is preferably made of a metallic material and/or a high-performance plastic and/or a composite material. The mold module is preferably produced generatively. The low material usage and the fast printing time result in an economically favorable shaping body for molding tools that can be provided in a short time.
Vorteilhafterweise ist das Trägermodul zumindest als der Teil eines Formeinsatzes ausgeführt, der das Formmodul komplettiert. Vorzugsweise ist
das Trägermodul aus einem günstigen, stabilen und druckfesten Kunststoff ausgebildet. Advantageously, the carrier module is designed at least as the part of a mold insert that completes the mold module. Preferably The carrier module is made of an inexpensive, stable and pressure-resistant plastic.
Vorzugsweise ist das Trägermodul in Form eines zur Seite des Formmoduls offenen Gehäuses ausgeführt. Die äußere Kontur eines Formeinsatzes entspricht einem solchen Gehäuse, wobei der Bereich des Formmoduls offen ausgebildet ist. Das Gehäuse ist somit bevorzugt hohl und befüllbar ausgebildet. The carrier module is preferably designed in the form of a housing that is open towards the side of the mold module. The outer contour of a mold insert corresponds to such a housing, with the area of the mold module being open. The housing is therefore preferably hollow and fillable.
Bei einer günstigen Variante ist das Trägermodul als offene Schale ausgebildet. Die offene Schale umgibt als dreidimensionales Gebilde, beispielsweise als offenes Gehäuse, zumindest teilweise einen Raum und grenzt somit einen Körper als Formeinsatz gegenüber seiner Umwelt ab. In a favorable variant, the carrier module is designed as an open shell. The open shell, as a three-dimensional structure, for example as an open housing, at least partially surrounds a space and thus delimits a body as a form insert from its environment.
Idealerweise umgeben der Boden und die Seitenwände des Trägermoduls einen Raum teilweise. Dabei nimmt der Raum mehr als 60 %, vorzugsweise mehr als 75 %, insbesondere mehr als 90 % des Volumens des Formeinsatzes ein. Ideally, the base and side walls of the carrier module partially enclose a space. The space takes up more than 60%, preferably more than 75%, in particular more than 90% of the volume of the mold insert.
Bei einer vorteilhaften Variante umgeben das Formmodul und das Trägermodul als zusammengefügtes Gehäuse einen Raum vollständig. In an advantageous variant, the form module and the carrier module completely enclose a room as a combined housing.
Idealerweise liegt das Formmodul auf den Seitenwänden des Trägermoduls auf. Somit trägt das Trägermodul das Formmodul. Ideally, the mold module rests on the side walls of the carrier module. The carrier module therefore supports the mold module.
Vorzugsweise liegt das Formmodul auf den Seitenwänden des Trägermoduls lose auf und bildet keine Verbindung aus. Preferably, the mold module rests loosely on the side walls of the carrier module and does not form a connection.
Die zweiteilige Ausführung des Formeinsatzes als detailgenaues Formmodul und stabiles Trägermodul erzielt eine wirtschaftlich günstige Ausführung eines Formeinsatzes, der insbesondere für die Kleinserienproduktion von Formerzeugnissen vorteilhaft ist und innerhalb kürzester Produktionszeit hergestellt werden kann.
Bei einer Variante der Erfindung lassen sich verschiedene Formmodule mit einem Trägermodul zu einem Formeinsatz kombinieren, der als Wechselformeinsatz für sehr kleine Stückzahlen konzipiert ist. Dabei wird nur die Formplatte an einen neuen Formling angepasst und generativ neu erzeugt. The two-part design of the mold insert as a detailed mold module and a stable carrier module achieves an economically favorable design of a mold insert, which is particularly advantageous for the small series production of molded products and can be manufactured within the shortest possible production time. In a variant of the invention, different mold modules can be combined with a carrier module to form a mold insert that is designed as an interchangeable mold insert for very small quantities. Only the mold plate is adapted to a new molding and recreated using generative means.
Bei einer besonders günstigen Ausführung der Erfindung ist das Trägermodul mittelbar mit dem Formmodul verbunden. Mittelbar bedeutet hierbei, dass eine weitere Komponente zur Ausbildung einer Verbindung nötig ist. In a particularly advantageous embodiment of the invention, the carrier module is indirectly connected to the mold module. Indirectly means that a further component is required to form a connection.
Idealerweise weist das Formmodul und/oder das Trägermodul Anker und/oder Oberflächenartefakte auf. Dabei sind die Anker vorzugsweise auf der Innenseite des Formmoduls und/oder Trägermoduls angeordnet. Ideally, the mold module and/or the carrier module have anchors and/or surface artifacts. The anchors are preferably arranged on the inside of the mold module and/or the carrier module.
Bei einer besonders bevorzugten Variante weist das Formmodul und/oder das Trägermodul auf der Innenseite mehr als 0,3 Anker/cm2, vorzugsweise mehr als 0,6 Anker/cm2, insbesondere mehr als 1 Anker/cm2 auf. Die Anker können vorzugsweise als runde Köpfe oder als Pilzköpfe oder als pyramidenartige Köpfe oder als innenliegende, kantige Vertiefung ausgeführt sein. In a particularly preferred variant, the mold module and/or the carrier module has on the inside more than 0.3 anchors/cm 2 , preferably more than 0.6 anchors/cm 2 , in particular more than 1 anchor/cm 2 . The anchors can preferably be designed as round heads or as mushroom heads or as pyramid-like heads or as an internal, angular recess.
Vorteilhafterweise ist der Raum zumindest teilweise von einer Masse gefüllt. Advantageously, the space is at least partially filled by a mass.
Mithilfe der Anker wird eine auf die Innenfläche des Formeinsatzes bezogene formschlüssige Verbindung zwischen einer Masse und den Gehäuseteilen des Formeinsatzes erzielt. Die Verbindung zwischen Trägermodul und Formmodul ist mithilfe der Masse mittelbar ausgeführt. Besonders vorteilhaft sind dabei die Oberflächenartefakte, die eine besonders hohes Volumen an Hinterschneidungen generieren und die formschlüssige Verbindung besonders fest ausbilden. Somit lässt sich insbesondere im Betrieb des Spritzgusswerkzeugs eine sicher verbundene und einstückige Ausführung des Formeinsatzes gewährleisten.
Vorteilhafterweise ist der Raum zumindest teilweise von einer Masse gefüllt. The anchors are used to create a positive connection between a mass and the housing parts of the mold insert, based on the inner surface of the mold insert. The connection between the carrier module and the mold module is made indirectly using the mass. The surface artifacts are particularly advantageous, as they generate a particularly high volume of undercuts and make the positive connection particularly strong. This ensures that the mold insert is securely connected and made of one piece, particularly when the injection molding tool is in operation. Advantageously, the space is at least partially filled by a mass.
Bevorzugt bildet die eingefüllte Masse mit den Ankern, die am Formmodul und/oder am Trägermodul angeordnet sind, formschlüssige Verbindungen aus, wodurch eine besonders stabile Einheit des Formeinsatzes aus Gehäuse und Masse entsteht. Preferably, the filled mass forms positive-locking connections with the anchors arranged on the mold module and/or on the carrier module, thereby creating a particularly stable unit of the mold insert consisting of housing and mass.
Alternativ sind auch kraftschlüssige oder stoffschlüssige Verbindungen zwischen Trägermodul und Formmodul vorstellbar. Alternatively, force-fitting or material-fitting connections between the carrier module and the mold module are also conceivable.
Bei einer bevorzugten Variante weist das Formmodul Elemente auf, die sich in den Raum erstrecken. Diese Elemente können beispielsweise als Streben und/oder Stege und/oder Lamellen ausgeführt sein, die das Formmodul stabilisieren. In a preferred variant, the molded module has elements that extend into the room. These elements can be designed, for example, as struts and/or webs and/or slats that stabilize the molded module.
Darüber hinaus können die Elemente auch eine formschlüssige Verbindung mit dem Trägermodul bilden. Beispielsweise durch Aussparungen in den Elementen, die dann von der Masse durchdrungen werden und somit eine formschlüssige Verbindung bilden. In addition, the elements can also form a positive connection with the carrier module. For example, through recesses in the elements, which are then penetrated by the mass and thus form a positive connection.
Alternativ können die Elemente auch mit Oberflächenartefakten bzw. Ankern besetzt sein, die zusätzlich mit der Masse die formschlüssige Verbindungen verstärken. Alternatively, the elements can also be equipped with surface artifacts or anchors, which additionally reinforce the form-fitting connections with the mass.
Bei einer weiteren Variante der Erfindung sind die Elemente als Hülsen für die Auswerferstäbe ausgeführt. In a further variant of the invention, the elements are designed as sleeves for the ejector rods.
Bei einer bevorzugten Variante ist der Raum des mit dem Trägermodul kombinierte Formmodul teilweise mit einer Masse gefüllt. Beispielsweise ist ein
Teilvolumen des Raumes für die Durchströmung mit einem Heiz- oder Kühlmedium in Form eines Kanals ungefüllt ausgebildet. In a preferred variant, the space of the mold module combined with the carrier module is partially filled with a mass. For example, a Partial volume of the space for the flow of a heating or cooling medium is designed unfilled in the form of a channel.
Bei einer alternativen Variante ist der Raum, der vom Formmodul und dem Trägermodul begrenzt wird, vollständig mit einer Masse gefüllt. In an alternative variant, the space delimited by the mold module and the support module is completely filled with a mass.
Vorzugsweise ist die Masse aus einer Mischung aus einem Bindemittel und einer Gesteinskörnung ausgebildet. Ein solche Masse ist besonders schwingungsdämpfend und druckfest ausgeführt, was sehr vorteilhaft für die Ausführung in einem Spritzgusswerkzeug ist, in dem enorme mechanische Kräfte wirken. Preferably, the mass is made from a mixture of a binding agent and an aggregate. Such a mass is particularly vibration-damping and pressure-resistant, which is very advantageous for use in an injection molding tool in which enormous mechanical forces are at work.
Bei einer vorteilhaften Variante der Erfindung umfasst die Masse sphäroidischen Feststoff. Die sphäroidischen Partikel sind besonders rund ausgeführt, wodurch Spannungen innerhalb der Masse und somit innerhalb des Formwerkzeugs abgebaut bzw. vermindert auftreten. Dies begünstigt die Haltbarkeit und Belastbarkeit der Formmodule. In an advantageous variant of the invention, the mass comprises spheroidal solid material. The spheroidal particles are particularly round, which reduces or reduces tensions within the mass and thus within the mold. This improves the durability and resilience of the mold modules.
Bei einer günstigen Ausführung der Erfindung besteht die Masse aus einer vollständig gebundenen und zusammenhängenden Einheit. Die Masse ist somit gerade nicht lose und/oder rieselfähig. Vorzugsweise ist die Masse fest und hart ausgebildet. In a favorable embodiment of the invention, the mass consists of a completely bound and coherent unit. The mass is therefore not loose and/or free-flowing. The mass is preferably solid and hard.
Alternativ kann die Masse auch aus einer rieselfähigen Mischung oder in Form einer ungebundenen Einheit ausgeführt sein. Alternatively, the mass may also be made from a free-flowing mixture or in the form of an unbound unit.
Vorteilhafterweise weist die Masse eine hohe Druckfestigkeit auf. Dadurch nimmt der sogenannte Kern des Formeinsatzes die Druckkräfte und Schwingungen in der Spritzgussproduktion auf, die beispielsweise von dem filigranen Formmodul an die Masse übertragen werden.
Idealerweise weist die Masse eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 1 W/m-K, vorzugsweise von mehr als 2 W/m-K auf und/oder von weniger als 6 W/m-K, vorzugsweise von weniger als 5 W/m-K auf. The mass advantageously has a high compressive strength. This means that the so-called core of the mold insert absorbs the compressive forces and vibrations in injection molding production, which are transferred to the mass, for example, by the filigree mold module. Ideally, the mass has a thermal conductivity of more than 1 W/mK, preferably more than 2 W/mK and/or less than 6 W/mK, preferably less than 5 W/mK.
Bei einer günstigen Variante der Erfindung weist die Masse eine Dichte von mehr als 1 ,8 g/cm3, vorzugsweise von mehr als 2,0 g/cm3, insbesondere von mehr alsIn a favorable variant of the invention, the mass has a density of more than 1.8 g/cm 3 , preferably more than 2.0 g/cm 3 , in particular more than
2.2 g/cm3 auf und/oder von weniger als 3,0 g/cm3, vorzugsweise von weniger als 2,8 g/cm3, insbesondere von weniger als 2,6 g/cm3 auf. 2.2 g/cm 3 and/or less than 3.0 g/cm 3 , preferably less than 2.8 g/cm 3 , in particular less than 2.6 g/cm 3 .
Bevorzugt weist die Masse eine Druckfestigkeit von mehr als 50 MPa, vorzugsweise von mehr als 100 MPa, insbesondere von mehr als 140 MPa auf und/oder von weniger als 180 MPa, vorzugsweise von weniger als 170 MPa, insbesondere von weniger als 160 MPa auf. Preferably, the mass has a compressive strength of more than 50 MPa, preferably more than 100 MPa, in particular more than 140 MPa and/or less than 180 MPa, preferably less than 170 MPa, in particular less than 160 MPa.
Bei einer bevorzugten Variante beträgt die Druckfestigkeit der Masse mehr als 30 N/mm2, vorzugsweise mehr als 60 N/mm2, insbesondere mehr als 90 N/mm2. In a preferred variant, the compressive strength of the mass is more than 30 N/mm 2 , preferably more than 60 N/mm 2 , in particular more than 90 N/mm 2 .
Bei einer alternativen Variante weist die Masse mindestens die Wärmeleitfähigkeit des Materials des Formmoduls auf. Somit lässt sich insbesondere die Temperierung der Formanordnung mithilfe eines Kühl- oder Heizmediums realisieren, um so temperatursensible Formteile zu erzeugen. In an alternative variant, the mass has at least the thermal conductivity of the material of the mold module. This makes it possible to control the temperature of the mold assembly using a cooling or heating medium in order to produce temperature-sensitive molded parts.
Bei einer weiteren Variante der Erfindung beträgt die Wärmeleitfähigkeit des Materials des Formmoduls weniger als 0,8 W/m-K, vorzugsweise weniger als 0,5 W/m-K, insbesondere weniger als 0,2 W/m-K. In a further variant of the invention, the thermal conductivity of the material of the mold module is less than 0.8 W/m-K, preferably less than 0.5 W/m-K, in particular less than 0.2 W/m-K.
Vorteilhafterweise beträgt die Wärmeleitfähigkeit der Masse mehr als 0,35 W/m-K, vorzugsweise mehr als 0,8 W/m-K, insbesondere mehr alsAdvantageously, the thermal conductivity of the mass is more than 0.35 W/m-K, preferably more than 0.8 W/m-K, in particular more than
1.3 W/m-K.
Bei einer bevorzugten Variante der Erfindung beträgt die Wärmeleitfähigkeit des Materials des Formmoduls mehr als 10 W/m-K, vorzugsweise mehr als 50 W/m-K, insbesondere mehr als 100 W/m-K. 1.3 W/mK. In a preferred variant of the invention, the thermal conductivity of the material of the mold module is more than 10 W/mK, preferably more than 50 W/mK, in particular more than 100 W/mK.
Idealerweise beträgt die Wärmeleitfähigkeit des Materials des Trägermoduls weniger als 0,8 W/m-K, vorzugsweise weniger als 0,5 W/m-K, insbesondere weniger als 0,2 W/m-K. Ideally, the thermal conductivity of the material of the carrier module is less than 0.8 W/m-K, preferably less than 0.5 W/m-K, in particular less than 0.2 W/m-K.
Bei einer vorteilhaften Variante der Erfindung weist das Formmodul eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 150 W/m-K und die Masse eine Wärmeleitfähigkeit von weniger als 0,7 W/m-K auf. In dieser Ausführungsvariante ist die Masse als Isolator ausgeführt. Dabei kann das Formmodul beispielsweise sehr heiß sein, während das schmelzflüssige Material zur Bildung des Formlings in die korrespondierenden Formeinsätze injiziert wird. Mithilfe einer sehr effizienten Kühlung mittels mindestens eines Kühlkanals kann das Formmodul sehr schnell runter gekühlt werden, was die isolierende Masse im Inneren des Gehäuses vorteilhaft unterstützt. Auf diese Weise ist es möglich sehr filigrane Formteile zu erzeugen, die sich sonst in nicht temperierten Spritzgusswerkzeugen vor einer natürlichen Abkühlung zersetzen würden. In an advantageous variant of the invention, the mold module has a thermal conductivity of more than 150 W/m-K and the mass has a thermal conductivity of less than 0.7 W/m-K. In this variant, the mass is designed as an insulator. The mold module can, for example, be very hot while the molten material is injected into the corresponding mold inserts to form the molded part. With the help of very efficient cooling using at least one cooling channel, the mold module can be cooled down very quickly, which advantageously supports the insulating mass inside the housing. In this way, it is possible to produce very delicate molded parts that would otherwise decompose in non-tempered injection molding tools before natural cooling.
Bei einer ähnlichen Ausführung, bei der im Spritzgussverfahren der Formling auf definierten Temperaturen stabilisiert werden muss, ist die Anordnung aus besser leitendem Formmodul und isolierender Masse ebenfalls vorteilhaft. In a similar design, in which the molding must be stabilized at defined temperatures during the injection molding process, the arrangement of a better conductive mold module and insulating mass is also advantageous.
Bei einer bevorzugten Variante ist das Trägermodul mit dem Formmodul mithilfe der Masse formschlüssig verbunden. Diese Verbindung ist äußerst stabil und kann enorme Schwingungen aufnehmen, ohne dass die Verbindung beeinträchtigt wird.
Bei einer alternativen Variante kann das Formmodul mit dem Trägermodul auch kraftschlüssig verbunden sein. In dieser Ausführung ist eine geschraubte Verbindung vorstellbar. In a preferred variant, the carrier module is positively connected to the mold module using the mass. This connection is extremely stable and can absorb enormous vibrations without affecting the connection. In an alternative variant, the mold module can also be connected to the carrier module in a force-locking manner. In this design, a screwed connection is conceivable.
Bei einer bevorzugten Variante der Erfindung weist das Formmodul zumindest teilweise eine Beschichtung auf. Dadurch kann die Ausformung des Formteils besonders leicht und/oder die Temperierung des Formmoduls besonders schnell erzielt werden. Dadurch wird die Formanordnung verschleißfest ausgebildet und bietet gleichzeitig eine günstige Entformbarkeit. In a preferred variant of the invention, the mold module has at least a partial coating. This makes it particularly easy to form the molded part and/or to control the temperature of the mold module particularly quickly. This makes the mold arrangement wear-resistant and at the same time offers good demoldability.
Bei einer Variante der Erfindung ist die Beschichtung aus einem Polyhalogenolefin ausgeführt. Dabei beträgt die Shore-Härte D der Beschichtung mehr als 40, vorzugsweise mehr als 50, insbesondere mehr als 60. In a variant of the invention, the coating is made of a polyhaloolefin. The Shore hardness D of the coating is more than 40, preferably more than 50, in particular more than 60.
Bei einer alternativen Variante ist die Beschichtung aus einer dünnen Kupferschicht ausgebildet, bei der der Mittenrauheitswert Ra der Kupferschicht weniger als 0,4 pm, vorzugsweise weniger als 0,2 pm, insbesondere weniger als 0,1 pm beträgt. In an alternative variant, the coating is formed from a thin copper layer in which the mean roughness value Ra of the copper layer is less than 0.4 pm, preferably less than 0.2 pm, in particular less than 0.1 pm.
Bei einer weiteren, alternativen Variante der Erfindung weist die Beschichtung einen Anteil an nanokolloidalen Tensiden auf, wodurch die Entformbarkeit des Formwerkzeugs besonders günstig ausgebildet ist. In a further, alternative variant of the invention, the coating has a proportion of nanocolloidal surfactants, whereby the demoldability of the mold is particularly favorable.
Bei einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung weist die Beschichtung mindestens eine Schicht aus Kohlenstoff auf. Eine solche Beschichtung ist besonders hart und gleichzeitig glatt ausgeführt. In a particularly advantageous variant of the invention, the coating has at least one layer of carbon. Such a coating is particularly hard and at the same time smooth.
Unter den Kohlenstoffschichten werden Schichten verstanden, in denen Kohlenstoff der überwiegende Bestandteil ist. Die Kohlenstoffschicht kann beispielsweise mit einer PVD- (engl. Physical Vapor Deposition), einer physikalischen Gasphasenabscheidung etwa durch Verdampfen oder Sputtern)
oder einem CVD- (engl. Chemical Vapor Deposition; Chemische Gasphasenabscheidung) Verfahren aufgebracht werden. Carbon layers are layers in which carbon is the predominant component. The carbon layer can be applied using PVD (Physical Vapor Deposition), a physical vapor deposition process such as evaporation or sputtering. or a CVD (chemical vapor deposition) process.
Vorzugsweise handelt es sich um eine amorphe Kohlenstoffschicht, insbesondere eine tetraedrische wasserstofffreie amorphe Kohlenstoffschicht, die auch als ta-C Schicht bezeichnet wird. Die dem Kristallgitter von Graphit zugehörigen Atombindungen (insgesamt jeweils 3) kennzeichnet man mit der Bezeichnung „sp2“. Dabei liegt eine sp2-Hybridisierung vor. Preferably, it is an amorphous carbon layer, in particular a tetrahedral hydrogen-free amorphous carbon layer, which is also referred to as a ta-C layer. The atomic bonds belonging to the crystal lattice of graphite (3 in total) are designated "sp2". This is sp2 hybridization.
Bei einer Diamantschicht bildet jedes Kohlenstoffatom mit vier benachbarten Atomen eine tetraederförmige Anordnung. Bei dieser räumlichen Anordnung sind alle Atomabstände gleich gering. Es wirken daher sehr hohe Bindungskräfte zwischen den Atomen, und zwar in allen Raumrichtungen. Daraus resultieren die hohe Festigkeit und die extreme Härte des Diamanten. Die dem Kristallgitter von Diamanten zugehörigen Atombindungen, insgesamt jeweils vier, kennzeichnet man mit der Bezeichnung „sp3“. Somit liegt eine sp3-Hybridisierung vor. In a diamond layer, each carbon atom forms a tetrahedral arrangement with four neighboring atoms. In this spatial arrangement, all atomic distances are equally small. There are therefore very strong bonding forces between the atoms in all spatial directions. This results in the high strength and extreme hardness of diamond. The atomic bonds belonging to the crystal lattice of diamonds, four in total, are designated "sp3". This is sp3 hybridization.
Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung besteht die Kohlenstoffschicht aus einer Mischung von sp3- und sp2-hybridisiertem Kohlenstoff. Diese Schicht ist durch eine amorphe Struktur gekennzeichnet. In dieses Kohlenstoffnetzwerk können auch Fremdatome wie Wasserstoff, Silizium, Wolfram oder Fluor eingebaut sein. In a particularly advantageous variant of the invention, the carbon layer consists of a mixture of sp3 and sp2 hybridized carbon. This layer is characterized by an amorphous structure. Foreign atoms such as hydrogen, silicon, tungsten or fluorine can also be incorporated into this carbon network.
Idealerweise weist die Beschichtung aus Kohlenstoff eine äußerst glatte axiale Oberfläche mit Antihafteigenschaften auf, bei der der Mittenrauheitswert Ra der Kohlenstoffschicht weniger als 0,6 pm, vorzugsweise weniger als 0,3 pm, insbesondere weniger als 0,1 pm beträgt. Ideally, the carbon coating has an extremely smooth axial surface with non-stick properties, where the mean roughness value Ra of the carbon layer is less than 0.6 pm, preferably less than 0.3 pm, in particular less than 0.1 pm.
Die ta-C Beschichtung weist einen sehr geringen Reibbeiwert bei gleichzeitig sehr guter chemischer Beständigkeit auf. Die Härte der Beschichtung kommt der Härte von Diamanten sehr nahe, wobei die Härte vorzugsweise mehr als 20 GPa,
vorzugsweise mehr als 30 GPa, insbesondere mehr als 40 GPa und weniger als 120 GPa, vorzugsweise weniger als 110 GPa, insbesondere weniger als 100 GPa beträgt. The ta-C coating has a very low coefficient of friction and at the same time very good chemical resistance. The hardness of the coating is very close to that of diamonds, with the hardness preferably being more than 20 GPa. preferably more than 30 GPa, in particular more than 40 GPa and less than 120 GPa, preferably less than 110 GPa, in particular less than 100 GPa.
Vorteilhafterweise ist das Trägermodul und/oder das Formmodul generativ ausgebildet. Advantageously, the carrier module and/or the mold module are designed generatively.
Die Bezeichnung generative Ausbildung umfassend alle Fertigungsverfahren, bei denen Material Schicht für Schicht aufgetragen und somit dreidimensionale Gehäuse erzeugt werden. Dabei erfolgt der schichtweise Aufbau computergesteuert aus einem oder mehreren flüssigen oder festen Werkstoffen nach vorgegebenen Maßen und Formen. Beim Aufbau finden physikalische oder chemische Härtungs- oder Schmelzprozesse statt. Typische Werkstoffe für das 3D-Drucken sind Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken, Metalle, Carbon- und Graphitmaterialien. The term generative training encompasses all manufacturing processes in which material is applied layer by layer to create three-dimensional housings. The layer-by-layer construction is computer-controlled from one or more liquid or solid materials according to specified dimensions and shapes. Physical or chemical hardening or melting processes take place during construction. Typical materials for 3D printing are plastics, synthetic resins, ceramics, metals, carbon and graphite materials.
In einer alternativen Variante der Erfindung ist auch das Kaltgasspritzen und/oder das Extrudieren in Kombination mit dem Aufträgen von schmelzfähigem Kunststoff ein anwendbares Verfahren. In an alternative variant of the invention, cold gas spraying and/or extrusion in combination with the application of meltable plastic is also an applicable method.
Bei einer Variante der Erfindung wird das Trägermodul und/oder das Formmodul mit einem additiven Fertigungsverfahren erzeugt, bei dem aus schmelzfähigem Kunststoff oder schmelzfähigem Verbundwerkstoff ein Raster von Punkten auf eine Fläche aufgetragen wird. Durch Extrudieren mittels einer Düse sowie einer anschließenden Erhärtung durch Abkühlung an der gewünschten Position wird ein tragfähiger Aufbau, insbesondere in Form eines Trägermoduls erzeugt. Indem das Gehäuse hohlraumbildend mit besonders tragfähiger Struktur erzeugt wird, weist das Trägermodul eine enorme Festigkeit bei gleichzeitig sehr geringem Gewicht auf. Der Aufbau des Trägermoduls erfolgt üblicherweise, indem wiederholt jeweils zeilenweise eine Arbeitsebene abgefahren und dann
die Arbeitsebene stapelnd nach oben verschoben wird, sodass das Trägermodul schichtweise entsteht. In a variant of the invention, the carrier module and/or the mold module are produced using an additive manufacturing process in which a grid of points is applied to a surface made of meltable plastic or meltable composite material. By extruding using a nozzle and then hardening by cooling at the desired position, a load-bearing structure is produced, in particular in the form of a carrier module. By producing the housing with a cavity-forming structure with a particularly load-bearing structure, the carrier module has enormous strength and at the same time is very light. The carrier module is usually constructed by repeatedly moving along a work plane line by line and then the working level is stacked upwards so that the support module is created layer by layer.
Bei einer bevorzugten Variante wird das Formmodul mittels selektiven Laserschmelzen erzeugt. Beim selektiven Laserschmelzen wird das Gehäuse nach einem Verfahren hergestellt, bei dem zunächst eine Schicht eines Aufbaumaterials auf eine Unterlage aufgebracht wird. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Aufbaumaterial zur Herstellung des Gehäuses um metallische Pulverteilchen oder Verbundwerkstoffteilchen. Bei einer Variante der Erfindung werden dazu eisenhaltige und/oder aluminiumhaltige Pulverpartikel eingesetzt. Diese können Zusätze wie Chrom, Molybdän oder Nickel enthalten. Der metallische Aufbauwerkstoff bzw. der mit kunststoffdurchsetzte aluminiumhaltige Aufbau Werkstoff wird in Pulverform in einer dünnen Schicht auf eine Platte aufgebracht. Dann wird der pulverförmige Werkstoff mittels einer Strahlung an den jeweils gewünschten Stellen lokal vollständig umgeschmolzen und es bildet sich nach der Erstarrung eine feste Materialschicht. Anschließend wird die Unterlage um den Betrag einer Schichtdicke abgesenkt und es wird erneut Pulver aufgetragen. Dieser Zyklus wird so lange wiederholt, bis alle Schichten umgeschmolzen sind und das fertige Formmodul entstanden ist. Erfindungsgemäß wird dabei ein Formmodul erzeugt, das besonders filigran und detailgetreu ausgebildet ist. In a preferred variant, the mold module is produced by means of selective laser melting. In selective laser melting, the housing is produced using a process in which a layer of a construction material is first applied to a base. The construction material for producing the housing is preferably metallic powder particles or composite material particles. In a variant of the invention, iron-containing and/or aluminum-containing powder particles are used for this purpose. These can contain additives such as chromium, molybdenum or nickel. The metallic construction material or the aluminum-containing construction material interspersed with plastic is applied in powder form in a thin layer to a plate. The powdered material is then completely melted locally at the desired locations using radiation and a solid layer of material forms after solidification. The base is then lowered by the amount of one layer thickness and powder is applied again. This cycle is repeated until all layers have been melted and the finished mold module has been created. According to the invention, a mold module is produced that is particularly delicate and detailed.
Als Strahlung kann beispielsweise ein Laserstrahl zum Einsatz kommen, welcher das Formmodul und/oder das Trägermodul aus den einzelnen Pulverschichten generiert. Die Daten zur Führung des Laserstrahls werden auf der Grundlage eines 3D-CAD-Körpers mittels einer Software erzeugt. Alternativ zu einem selektiven Laserschmelzen kann auch ein Elektronenstrahl (EBN) zum Einsatz kommen. For example, a laser beam can be used as radiation, which generates the mold module and/or the carrier module from the individual powder layers. The data for guiding the laser beam is generated using software on the basis of a 3D CAD body. As an alternative to selective laser melting, an electron beam (EBN) can also be used.
Bei einer günstigen Variante der Erfindung ist ein Kanal zum Temperieren generativ ausgebildet. Vorzugsweise ist der Kanal mithilfe des selektiven
Laserschmelzens auf die Innenseite des Formmoduls aufgedruckt. Bevorzugt grenzt die eingefüllte Masse direkt an den Kanal zum Temperieren an. In a favorable variant of the invention, a channel for tempering is formed generatively. Preferably, the channel is formed using the selective Laser melting is printed onto the inside of the mold module. Preferably, the filled mass is directly adjacent to the tempering channel.
Idealerweise ist das Trägermodul aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem thermoplastischen Kunststoff und/oder Verbundwerkstoff ausgebildet. Ideally, the carrier module is made of a plastic, in particular a thermoplastic and/or composite material.
Vorteilhafterweise weist der Kunststoff des Trägermoduls eine Dichte von mehr als 0,8 g/cm3, vorzugsweise von mehr als 1 ,0 g/cm3, insbesondere von mehr als 1 , 1 g/cm3 auf und/oder von weniger als 1 ,5 g/cm3, vorzugsweise von weniger als 1 ,4 g/cm3, insbesondere von weniger als 1 ,3 g/cm3 auf. Advantageously, the plastic of the carrier module has a density of more than 0.8 g/cm 3 , preferably more than 1.0 g/cm 3 , in particular more than 1.1 g/cm 3 and/or less than 1.5 g/cm 3 , preferably less than 1.4 g/cm 3 , in particular less than 1.3 g/cm 3 .
Idealerweise weist der Kunststoff des Trägermoduls eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 0,15 W/m-K, vorzugsweise von mehr als 0,3 W/m-K auf und/oder von weniger als 0,85 W/m-K, vorzugsweise von weniger als 0,65 W/m-K auf. Ideally, the plastic of the carrier module has a thermal conductivity of more than 0.15 W/m-K, preferably more than 0.3 W/m-K and/or less than 0.85 W/m-K, preferably less than 0.65 W/m-K.
Bevorzugt weist der Kunststoff des Trägermoduls eine Druckfestigkeit von mehr als 5 MPa, vorzugsweise von mehr als 15 MPa, insbesondere von mehr als 25 MPa auf und/oder von weniger als 80 MPa, vorzugsweise von weniger als 60 MPa, insbesondere von weniger als 40 MPa auf. Preferably, the plastic of the carrier module has a compressive strength of more than 5 MPa, preferably more than 15 MPa, in particular more than 25 MPa and/or less than 80 MPa, preferably less than 60 MPa, in particular less than 40 MPa.
Bei einer alternativen Variante ist das Trägermodul aus einem Metallwerkstoff oder einer metallischen Legierung ausgebildet. In an alternative variant, the carrier module is made of a metal material or a metallic alloy.
Das Trägermodul kann beispielsweise aus einer Zink oder Zinklegierung oder einem Aluminium oder einer Aluminiumlegierung oder Messing ausgebildet sein. The carrier module can be made, for example, from a zinc or zinc alloy or an aluminum or an aluminum alloy or brass.
Bei einer weiteren Variante der Erfindung ist das Trägermodul aus einem Zinkdruckguss ausgeführt. Dabei kann ein Trägermodul erzielt werden, das mit hoher Präzision gefertigt ist sowie eine hohe Härte als auch hohe Festigkeit aufweist.
Bei einer günstigen Variante der Erfindung ist das Trägermodul aus einem Polyamid ausgebildet. Beispielsweise ist das Trägermodul aus einem PA 6.6 gebildet. In a further variant of the invention, the carrier module is made of zinc die-casting. This makes it possible to achieve a carrier module that is manufactured with high precision and has high hardness and high strength. In a favorable variant of the invention, the carrier module is made of a polyamide. For example, the carrier module is made of a PA 6.6.
Bei einer alternativen Variante der Erfindung ist das Trägermodul aus einem Polyetheretherketon oder aus einem Polycarbonat ausgebildet. In an alternative variant of the invention, the carrier module is made of a polyetheretherketone or a polycarbonate.
Bei einer bevorzugten Variante ist das Formmodul aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet. Vorzugsweise ist das Formmodul aus einem Aluminium ausgebildet. Die generative Erzeugung eines definierten und filigranen Formmoduls ist sehr maßhaltig und detailgetreu möglich. In a preferred variant, the mold module is made of a metallic material. The mold module is preferably made of aluminum. The generative production of a defined and filigree mold module is possible with very precise dimensions and true to detail.
Vorzugsweise ist das Formmodul aus einer Nickelbasislegierung, beispielsweise einem Inconel 718 oder einem Inconel 600 ausgeführt, die besonders günstige mechanische Eigenschaften in Kombination mit einer hervorragenden Beständigkeit für Hochtemperaturanwendungen vereint. Preferably, the mold module is made of a nickel-based alloy, for example Inconel 718 or Inconel 600, which combines particularly favorable mechanical properties with excellent resistance for high-temperature applications.
Vorteilhafterweise weist der metallische Werkstoff des Trägermoduls und/oder des Formmoduls eine Dichte von mehr als 2,5 g/cm3, vorzugsweise von mehr als 5,0 g/cm3, insbesondere von mehr als 7, g/cm3 auf und/oder von weniger als 9,5 g/cm3, vorzugsweise von weniger als 9,0 g/cm3, insbesondere von weniger als 8,5 g/cm3 auf. Advantageously, the metallic material of the carrier module and/or the mold module has a density of more than 2.5 g/cm 3 , preferably more than 5.0 g/cm 3 , in particular more than 7 g/cm 3 and/or less than 9.5 g/cm 3 , preferably less than 9.0 g/cm 3 , in particular less than 8.5 g/cm 3 .
Idealerweise weist der metallische Werkstoff des Trägermoduls und/oder des Formmoduls eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 9 W/m-K, vorzugsweise von mehr als 14 W/m-K auf und/oder von weniger als 25 W/m-K, vorzugsweise von weniger als 20 W/m-K auf. Ideally, the metallic material of the carrier module and/or the mold module has a thermal conductivity of more than 9 W/m-K, preferably more than 14 W/m-K and/or less than 25 W/m-K, preferably less than 20 W/m-K.
Bei einer alternativen Variante weist der metallische Werkstoff des T rägermoduls und/oder des Formmoduls eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 90 W/m-K,
vorzugsweise von mehr als 100 W/m-K auf und/oder von weniger als 160 W/m-K, vorzugsweise von weniger als 130 W/m-K auf. In an alternative variant, the metallic material of the carrier module and/or the mold module has a thermal conductivity of more than 90 W/mK, preferably more than 100 W/mK and/or less than 160 W/mK, preferably less than 130 W/mK.
Bevorzugt weist der metallische Werkstoff eine Zugfestigkeit von mehr als 150 MPa, vorzugsweise von mehr als 450 MPa, insbesondere von mehr als 700 MPa auf und/oder von weniger als 2300 MPa, vorzugsweise von weniger als 2000 MPa, insbesondere von weniger als 1700 MPa auf. The metallic material preferably has a tensile strength of more than 150 MPa, preferably more than 450 MPa, in particular more than 700 MPa and/or less than 2300 MPa, preferably less than 2000 MPa, in particular less than 1700 MPa.
Idealerweise ist das Formmodul aus einem Hochleistungskunststoff, insbesondere einem Polyetheretherketon, ausgebildet. Ideally, the mold module is made of a high-performance plastic, in particular a polyetheretherketone.
Bei einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist das Formmodul aus einem Verbundwerkstoff ausgebildet. Vorzugsweise ist der Verbundwerkstoff als Alumide® ausgeführt. In an advantageous variant of the invention, the mold module is made of a composite material. The composite material is preferably made of Alumide®.
Bevorzugt beträgt der E-Modul des Verbundwerkstoffs nach DIN EN ISO 527 mehr als 3000 N/mm2, vorzugsweise mehr als 3400 N/mm2, insbesondere mehr als 3800 N/mm2. Ein Formmodul aus diesem Verbundwerkstoff ist enorm stabil und formbeständig ausgebildet, was besonders vorteilhaft für den Einsatz als Formeinsatz beim Spritzgießen ist. Preferably, the modulus of elasticity of the composite material according to DIN EN ISO 527 is more than 3000 N/mm 2 , preferably more than 3400 N/mm 2 , in particular more than 3800 N/mm 2 . A mold module made of this composite material is extremely stable and dimensionally stable, which is particularly advantageous for use as a mold insert in injection molding.
Vorteilhafterweise ist die Masse aus einer Mischung aus einem Bindemittel und einer Gesteinskörnung ausgebildet. Bevorzugt kann die Masse als ein Ankermörtel und/oder als ein Anker- und Injektionsleim und/oder als ein Hochfestverguss und/oder als ein Basaltverguss und/oder aus Mischungen dieser ausgeführt sein. The mass is advantageously made from a mixture of a binding agent and an aggregate. The mass can preferably be designed as an anchor mortar and/or as an anchor and injection glue and/or as a high-strength grouting and/or as a basalt grouting and/or mixtures thereof.
Bei einer günstigen Variante der Erfindung ist die Masse in Form eines Hochleistungsbetons ausgeführt, der besonders schwingungsdämpfende Eigenschaften aufweist und somit hervorragend für die Anwendung in einem Formwerkzeug, insbesondere in einem Spritzgusswerkzeug, geeignet ist. Dabei
gleicht der Hochleistungsbeton mit seinen dämpfenden Eigenschaften die geringere Dämpfung des Formmoduls deutlich aus. In a favorable variant of the invention, the mass is in the form of a high-performance concrete, which has particularly vibration-damping properties and is therefore ideally suited for use in a mold, in particular in an injection mold. The high-performance concrete with its damping properties significantly compensates for the lower damping of the form module.
Vorzugsweise kann die Masse einen Anteil an einer farbigen Substanz, bevorzugt organische Farbstoffe, aufweisen. Vorteilhafterweise verleiht dies der ganzen Massen einen farbigen Schimmer und/oder eine farbige Erscheinung. Preferably, the mass may contain a proportion of a colored substance, preferably organic dyes. This advantageously gives the entire mass a colored shimmer and/or a colored appearance.
Bei einer vorteilhaften Variante der Erfindung umfasst die Masse einen Anteil an Fasern oder metallische Partikeln. Dabei steigern die metallischen Partikeln die Wärmeleitfähigkeit der Masse, wodurch die Einstellung einer gezielten Temperatur bzw. Temperaturverteilung innerhalb des Formeinsatzes erzielt werden kann. Dadurch können auch sehr filigrane Formteile erzeugt werden, die ohne gezielte Temperatureinstellung nicht stabil ausgebildet werden können. In an advantageous variant of the invention, the mass contains a proportion of fibers or metallic particles. The metallic particles increase the thermal conductivity of the mass, which makes it possible to set a specific temperature or temperature distribution within the mold insert. This also makes it possible to produce very delicate molded parts that cannot be formed stably without a specific temperature setting.
Alternativ können auch Faser aus einem Verbundwerkstoff in die Masse eingebracht sein, wodurch eine gesteigerte Festigkeit der Masse erzielt werden kann. Alternatively, fibers from a composite material can be incorporated into the mass, which can increase the strength of the mass.
Bei einer vorteilhaften Variante weist das Formmodul einen Kanal zum Temperieren auf. Dieser Kanal kann von einem Heiz- oder Kühlmedium durchströmt werden. In an advantageous variant, the mold module has a channel for tempering. A heating or cooling medium can flow through this channel.
Idealerweise ist der Kanal zum Temperieren des Formeinsatzes direkt und unmittelbar an dem Formmodul angeordnet. Ideally, the channel for tempering the mold insert is arranged directly and immediately on the mold module.
Idealerweise weist der Formeinsatz besonders dünne Wände auf, wodurch der Wärmeübergang günstig unterstützt werden kann. Ideally, the mold insert has particularly thin walls, which can favorably support the heat transfer.
Vorteilhafterweise weist das Formmodul einen Kanal zum Temperieren auf, der mehr als 80 %, vorzugsweise mehr als 90 %, insbesondere mehr als 95 % der
Fläche unter der Kavität bedeckt. Hierdurch entsteht eine Heiz- bzw.Advantageously, the mold module has a channel for tempering which more than 80%, preferably more than 90%, in particular more than 95% of the Area under the cavity is covered. This creates a heating or
Kühlleistung, die von bekannten Formwerkzeugen so noch nicht bekannt ist. Cooling performance that has not yet been achieved with conventional molding tools.
Bei einer Variante der Erfindung umfasst der Kanal zum Temperieren mehr als sechs, vorzugsweise mehr als zehn, insbesondere mehr als vierzehn Windungen. Die Umlenkung des Mediums zum Kühlen bzw. Heizen führt zu einer günstigen Turbulenz, die den Wärmeübergang in einem vorteilhaften Maße begünstigt. In a variant of the invention, the channel for tempering comprises more than six, preferably more than ten, in particular more than fourteen turns. The deflection of the medium for cooling or heating leads to a favorable turbulence, which favors the heat transfer to an advantageous extent.
Bevorzugt beträgt das Verhältnis von Fläche des Kanals zur Fläche der Wandstärke des Kanals mehr als vier, vorzugsweise mehr als sechs, insbesondere mehr als acht. Dadurch wird eine beeindruckende Kühl- bzw. Heizleistung erzielbar. Preferably, the ratio of the area of the channel to the area of the wall thickness of the channel is more than four, preferably more than six, in particular more than eight. This makes it possible to achieve impressive cooling or heating performance.
Bei einer günstigen Variante der Erfindung ist der Kanal zum Temperieren rechteckig oder quadratisch oder nahezu rechteckig mit kleinen Radien ausgeführt. In a favorable variant of the invention, the channel for tempering is rectangular or square or almost rectangular with small radii.
Bei einer günstigen Variante ist der Kanal mit dem gleichen Werkstoff des Formmoduls auf das Formmodul aufgedruckt. Alternativ kann hierfür auch ein anderer passender und auf dem Formmodul haftender Werkstoff verwendet werden. In a cheaper variant, the channel is printed onto the mold module using the same material as the mold module. Alternatively, another suitable material that adheres to the mold module can be used.
Bei einer alternativen Variante der Erfindung werden nur die Wände eines vorzugsweise rechteckigen und/oder quadratischen Kanals auf das Formmodul aufgedruckt. Der fehlende Boden wird mittels vergossener Masse erzeugt. In an alternative variant of the invention, only the walls of a preferably rectangular and/or square channel are printed onto the mold module. The missing base is created by means of cast mass.
Bei einer weiteren Variante der Erfindung wird eine vorgeformter Kanal auf der Innenseite des Formmoduls angeordnet und durch das Verfüllen des Raumes mit der Masse fixiert.
Erfindungsgemäß werden das Formmodul und das Trägermodul mit einem Verfahren hergestellt, bei dem das Formmodul und das Trägermodul generativ erzeugt wird. Das Formmodul wird dann mit dem Trägermodul verbunden. In a further variant of the invention, a preformed channel is arranged on the inside of the mold module and fixed by filling the space with the mass. According to the invention, the mold module and the carrier module are manufactured using a method in which the mold module and the carrier module are produced generatively. The mold module is then connected to the carrier module.
Vorzugsweise wird das Formmodul mit dem Trägermodul formschlüssig verbunden, indem in der Raum, den das Formmodul und das Trägermodul umschließen, mit einer Masse gefüllt wird. Vorzugsweise wird eine Masse vergossen, die aushärtet und einen festen Verbund bildet. Preferably, the mold module is positively connected to the carrier module by filling the space enclosed by the mold module and the carrier module with a mass. Preferably, a mass is poured that hardens and forms a solid bond.
Bei einer bevorzugten Variante der Erfindung wird das Formmodul zumindest teilweise mit einer Beschichtung versehen. Dadurch kann die Ausformung des Formteils besonders leicht und/oder die Temperierung des Formmoduls besonders schnell erzielt werden. In a preferred variant of the invention, the molding module is at least partially provided with a coating. This makes it particularly easy to form the molded part and/or to control the temperature of the molding module particularly quickly.
Gemäß der Erfindung wird ein Formeinsatz aus einem kombinierten Formmodul und Trägermodul in einem Formwerkzeug für die Produktion von Kleinserien verwendet. Der erfindungsgemäße Formeinsatz aus Formmodul und Trägermodul ist günstig in der Herstellung und kann besonders schnell erzeugt werden. Darüber hinaus ist der Formeinsatz vorteilhaft zur gezielten Temperierung ausgebildet. According to the invention, a mold insert made of a combined mold module and carrier module is used in a mold tool for the production of small series. The mold insert according to the invention made of a mold module and carrier module is inexpensive to manufacture and can be produced particularly quickly. In addition, the mold insert is advantageously designed for targeted temperature control.
Vorteilhafterweise wird der Formeinsatz mit einem Kanal zum Temperieren in einer Formanordnung zur Verkürzung der Zykluszeiten und somit zur Steigerung der Produktionskapazität verwendet. Die exakte Temperierung gewährleistet ein schnelleres Abkühlen des Spritzgussteils. Advantageously, the mold insert with a channel for tempering is used in a mold arrangement to shorten cycle times and thus increase production capacity. The precise tempering ensures faster cooling of the injection molded part.
Idealerweise wird der Formeinsatz mit einem Kanal zum Temperieren in einer Formanordnung zur Produktion von Spritzgussteilen verwendet, die temperatursensitive Bereiche aufweisen. Besonders dünne und filigrane Bauteile können makelfrei produziert werden.
Die Kategorie Formwerkzeug umfasst neben dem Spritzgießwerkzeug insbesondere auch Presswerkzeuge und auch Ziehwerkzeuge und auch Tiefziehwerkzeuge, für die die Ausgestaltung in Form eines gefüllten Gehäuses ebenfalls schnell und günstig als auch sehr wertig erzeugt werden kann. Ideally, the mold insert with a channel for tempering is used in a mold arrangement for the production of injection molded parts that have temperature-sensitive areas. Particularly thin and delicate components can be produced flawlessly. In addition to injection molding tools, the molding tool category also includes pressing tools, drawing tools and deep-drawing tools, for which the design in the form of a filled housing can also be produced quickly, inexpensively and with great value for money.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand von Zeichnungen und aus den Zeichnungen selbst. Further advantages and features of the invention will become apparent from the description of an embodiment with reference to drawings and from the drawings themselves.
Dabei zeigt This shows
Fig. 1 eine Sprengdarstellung eines Formwerkzeugs, Fig. 1 is an exploded view of a mold,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung zweier korrespondierender Formeinsätze, Fig. 2 a perspective view of two corresponding mold inserts,
Fig. 3 eine weitere perspektivische Darstellung zweier korrespondierender Formmodule, Fig. 3 another perspective view of two corresponding mold modules,
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Kühlkanals auf einem Formeinsatz, Fig. 4 is a perspective view of a cooling channel on a mold insert,
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführung eines Kühlkanals in einem Formmodul, Fig. 5 is a perspective view of another embodiment of a cooling channel in a mold module,
Fig. 6 einige Ausführungsformen von Ankern. Fig. 6 some embodiments of anchors.
In Fig. 1 ist eine Sprengdarstellung eines Formwerkzeugs 3 dargestellt. Zwischen zwei Isolierplatten 20 sind je eine Aufspannplatte 21 angeordnet. Auf der Düsenseite 22 ist direkt die düsenseitige Formplatte 23 angeordnet, in die die
Angussbuchse 24 eingreift. Auf der Auswerferseite 25 ist die Formplatte 26 auf einer Zwischenplatte 27 angeordnet, wobei zwischen der Zwischenplatte 27 und der Aufspannplatte 21 ein Auswerferpaket 28 mit Auswerferplatten 29 und Leisten 30 positioniert sind. Der düsenseitige Formeinsatz 2 wird in die düsenseitige Formplatte 23 integriert und der auswerferseitige Formeinsatz 1 wird in die auswerferseitige Formplatte 26 eingefügt. Die Formeinsätze 1 und 2 sowie die Formplatten 23 und 26 bilden eine Formanordnung. Fig. 1 shows an exploded view of a mold 3. A clamping plate 21 is arranged between two insulating plates 20. The nozzle-side mold plate 23 is arranged directly on the nozzle side 22, into which the Sprue bushing 24 engages. On the ejector side 25, the mold plate 26 is arranged on an intermediate plate 27, with an ejector package 28 with ejector plates 29 and strips 30 positioned between the intermediate plate 27 and the clamping plate 21. The nozzle-side mold insert 2 is integrated into the nozzle-side mold plate 23 and the ejector-side mold insert 1 is inserted into the ejector-side mold plate 26. The mold inserts 1 and 2 as well as the mold plates 23 and 26 form a mold arrangement.
In Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung zweier korrespondierender Formeinsätze 1 und 2 dargestellt. In dieser Ausführungsvariante ist der Formeinsatz 2 zweiteilig mit einem Formmodul 5 und einem Trägermodul 4 ausgeführt. Das Formmodul 5 bildet mit dem modular kombiniertem Trägermodul 4 ein Gehäuse, das einen Raum 10 umschließt. Der Formeinsatz 1 ist in dieser Ausführungsvariante als einteiliges Gehäuse ausgebildet, das einen Raum 10 umschließt. Fig. 2 shows a perspective view of two corresponding mold inserts 1 and 2. In this embodiment, the mold insert 2 is designed in two parts with a mold module 5 and a carrier module 4. The mold module 5 forms a housing with the modularly combined carrier module 4, which encloses a space 10. In this embodiment, the mold insert 1 is designed as a one-piece housing that encloses a space 10.
Das Trägermodul 4 wird aus Seitenwänden 7 und einem Boden 6 gebildet. Das Formmodul 5 weist Elemente 8 in Form von Stegen auf, die sich in den Raum 10 erstrecken und die zylindrische Aussparungen 17 aufweisen. Die Stege stabilisieren das dünne Formmodul 5 aus Aluminium, das generativ mittels selektivem Laserschmelzen erzeugt wird. The support module 4 is formed from side walls 7 and a base 6. The mold module 5 has elements 8 in the form of webs that extend into the space 10 and have cylindrical recesses 17. The webs stabilize the thin mold module 5 made of aluminum, which is produced generatively by means of selective laser melting.
Die beiden Gehäuse der Formeinsätze 1 und 2 sind innen hohl ausgebildet und werden mit einer Masse gefüllt bzw. vergossen. Die Masse schmiegt sich an die Elemente 8 an und verfällt die zylindrischen Aussparungen 17, so dass eine sichere, formschlüssige Verbindung zwischen dem Trägermodul 4, dem Formmodul 5 und der Masse entsteht. In dieser Ausführungsvariante ist die Masse als Hochfestverguss ausgeführt, der eine Druckfestigkeit von mehr als 120 N/mm2 nach 28 d aufweist. Die Seitenwände 7 und der Boden 6 sind aus einem Polyamid gebildet und generativ erzeugt. Die Wärmeleitfähigkeit des Trägermoduls 4 beträgt 0,23 W/m*K, die Wärmeleitfähigkeit des Formmoduls 5
beträgt 250 W/m*K und die Wärmeleitfähigkeit der Masse beträgt 1 W/m*K. Die Oberfläche des Formmoduls 5 weist eine Beschichtung 11 auf, die aus amorphen Kohlenstoff ausgebildet ist. Dadurch weist die Beschichtung 11 eine Härte von mehr als 40 GPa auf. The two housings of the mold inserts 1 and 2 are hollow on the inside and are filled or cast with a mass. The mass clings to the elements 8 and fills the cylindrical recesses 17, so that a secure, positive connection is created between the carrier module 4, the mold module 5 and the mass. In this design variant, the mass is designed as a high-strength cast, which has a compressive strength of more than 120 N/mm 2 after 28 d. The side walls 7 and the base 6 are made of a polyamide and are produced generatively. The thermal conductivity of the carrier module 4 is 0.23 W/m*K, the thermal conductivity of the mold module 5 is 250 W/m*K and the thermal conductivity of the mass is 1 W/m*K. The surface of the mold module 5 has a coating 11 made of amorphous carbon. As a result, the coating 11 has a hardness of more than 40 GPa.
Das Gehäuse des Formeinsatzes 1 ist aus Alumide® generativ gebildet und weist Führungen 15 für das Auswerferstifte auf. Beide Formeinsätze 5 und 6 weisen Bohrungen 16 zur Befestigung an den Formplatten 23 und 26 auf. The housing of the mold insert 1 is generatively formed from Alumide® and has guides 15 for the ejector pins. Both mold inserts 5 and 6 have holes 16 for fastening to the mold plates 23 and 26.
In Fig. 3 ist eine Ausführungsvariante dargestellt, in der beide Formeinsätze 1 , 2 zweiteilig mit einem Formmodul 5 und einem Trägermodul 4 ausgeführt sind, wobei das Trägermodul 4 des Formeinsatzes 1 nicht dargestellt ist. Das Trägermodul 4 der Fig. 3 entspricht der Beschreibung des Formeinsatzes 2 aus Fig. 2. Fig. 3 shows a variant in which both mold inserts 1, 2 are designed in two parts with a mold module 5 and a carrier module 4, whereby the carrier module 4 of the mold insert 1 is not shown. The carrier module 4 of Fig. 3 corresponds to the description of the mold insert 2 from Fig. 2.
Die Formmodule 5 sind aus einer Nickelbasislegierung, in dieser Ausführungsvariante Inconel 718, ausgeführt. Die Wärmeleitfähigkeit der Formmodule 5 beträgt 11 W/m*K, die Härte nach Vicker 470 HV und die Zugfestigkeit 1530 MPa. The mold modules 5 are made of a nickel-based alloy, in this version Inconel 718. The thermal conductivity of the mold modules 5 is 11 W/m*K, the Vickers hardness is 470 HV and the tensile strength is 1530 MPa.
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Kanals 12 zum Temperieren auf einem Ausschnitt eines Formmoduls 5. In dieser Ausführungsform sind Wände 13 aus Aluminium mittels generativer Fertigung auf der Innenseite des Formmoduls 5 aufgebracht. Der offene Kühlkanal 12 wird mit einer wachsartigen Substanz gefüllt, bevor der Formeinsatz 1 , 2 mit der Masse befüllt wird. Nach der harten und festen Ausbildung der Masse im Formeinsatz 1 , 2 wird die wachsartige Substanz thermisch entfernt, wodurch ein fertiger Kanal 12 zum Temperieren mit Wänden 13 aus Aluminium und einem Boden aus der festen Masse erzielt wird. Der Kanal 12 verfügt über Anschlüsse 14 zum Anbinden an einen externen Heiz- bzw. Kühlkreislauf.
Der Kanal zum Temperieren 12 weist besonders dünne Wände 13 auf, wodurch der Kanal zum Temperieren 12 mehr als 90 % der Fläche der Kavität des Formmoduls 5 bedeckt. Das Medium, das den Kanal 12 durchströmt wird durch die mehr als sechs Windungen besonders häufig umgelenkt. Dadurch wird eine günstige Turbulenz erzeugt. Der Kanal 12 weist in der dargestellten Ausführungsform einen rechteckigen Querschnitt auf. Fig. 4 shows a perspective view of a channel 12 for tempering on a section of a mold module 5. In this embodiment, walls 13 made of aluminum are applied to the inside of the mold module 5 by means of generative manufacturing. The open cooling channel 12 is filled with a waxy substance before the mold insert 1, 2 is filled with the mass. After the mass in the mold insert 1, 2 has hardened and solidified, the waxy substance is thermally removed, resulting in a finished channel 12 for tempering with walls 13 made of aluminum and a base made of the solid mass. The channel 12 has connections 14 for connecting to an external heating or cooling circuit. The channel for tempering 12 has particularly thin walls 13, whereby the channel for tempering 12 covers more than 90% of the surface area of the cavity of the mold module 5. The medium that flows through the channel 12 is deflected particularly frequently by the more than six turns. This creates favorable turbulence. In the embodiment shown, the channel 12 has a rectangular cross-section.
Die Fig. 5 zeigt eine Perspektive Darstellung eines geschnitten Teilstücks eines Formmoduls 5. In dieser Ausführungsvariante ist auf eine besonders hohe Wärmeübertragungsfläche und hohe Kühlleistung geachtet worden. Der Kanal 12 zum Temperieren weist einen dreieckigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken auf. An den Kanal 12 zum Temperieren grenzen direkt die Stege 8 an, die in dieser Ausführungsvariante als t-förmiger Träger ausgebildet sind und zylindrische Aussparungen 17 aufweisen. Die t-Form und die Aussparungen 17 begünstigen eine besonders stabile Ausbildung der formschlüssigen Verbindung mit einer Formensatz ausfüllenden Masse. Fig. 5 shows a perspective view of a sectioned part of a mold module 5. In this embodiment, attention was paid to a particularly large heat transfer surface and high cooling capacity. The channel 12 for tempering has a triangular cross-section with rounded corners. The webs 8, which in this embodiment are designed as a T-shaped support and have cylindrical recesses 17, are directly adjacent to the channel 12 for tempering. The T-shape and the recesses 17 promote a particularly stable formation of the form-fitting connection with a mass filling the mold set.
In Fig. 6 sind einige Ausführungsformen der Oberflächenartefakte dargestellt, die die Funktion von Ankern 9 des Formmoduls 5 und des Trägermoduls 4 in der Masse übernehmen. Dadurch wird zwischen dem Formeinsatz 1 , 2 bildenden Trägermodul 4 und Formmodul 5 und der Masse eine formschlüssige Verbindung erzeugt, wodurch die Masse und das Trägermodul 4 sowie das Formmodul 5 eine Einheit eines Formeinsatz 1 , 2 bilden. Besonders vorteilhaft ist die flächenbezogene Ausbildung der formschlüssigen Verbindung, wobei 1 Anker/cm2 auf der Innenseite des Trägermoduls 4 und des Formmoduls 5 angeordnet ist. Die Anker 9 können vorzugsweise als runde Köpfe oder als Pilzköpfe oder als T-förmige Pfeiler oder als pyramidenartige Köpfe oder als innenliegende, kantige Vertiefung ausgeführt sein. Idealerweise weisen die Anker 9 ein hohes Hinterschneidungsvolumen auf, wodurch die zuverlässige Ausbildung der formschlüssigen Verbindung mit der Masse begünstigt wird. Die
Anker 7 können teilweise Rillen 18 aufweisen, die die formschlüssige Verbindung mit der Masse intensiveren bzw. sichern. In Fig. 6, some embodiments of the surface artifacts are shown which take on the function of anchors 9 of the mold module 5 and the carrier module 4 in the mass. This creates a positive connection between the carrier module 4 forming the mold insert 1, 2 and the mold module 5 and the mass, whereby the mass and the carrier module 4 as well as the mold module 5 form a unit of a mold insert 1, 2. The surface-related design of the positive connection is particularly advantageous, with 1 anchor/cm 2 being arranged on the inside of the carrier module 4 and the mold module 5. The anchors 9 can preferably be designed as round heads or as mushroom heads or as T-shaped pillars or as pyramid-like heads or as an internal, angular depression. Ideally, the anchors 9 have a high undercut volume, which promotes the reliable formation of the positive connection with the mass. The Anchors 7 may partially have grooves 18 which intensify or secure the positive connection with the mass.
Bei einer weiteren Variante weisen die Anker 9 eine stegartige Form auf, die in der gezeigten Ausführungsvariante in T-Form ausgebildet sind und Durchbrechungen beispielsweise in Form von zylinderförmigen Aussparungen 15 aufweisen. Beim Vergießen der Masse werden die zylinderförmigen Aussparungen 15 gefüllt und bilden eine formschlüssige Verbindung zwischen Formmodul 5 und Masse aus.
In a further variant, the anchors 9 have a web-like shape, which in the embodiment shown are T-shaped and have openings, for example in the form of cylindrical recesses 15. When the mass is poured, the cylindrical recesses 15 are filled and form a positive connection between the mold module 5 and the mass.
Claims
1. Formeinsatz (1 ,2) für ein Formwerkzeug (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Formeinsatz (1 ,2) mindestens zweiteilig ausgeführt ist mit einem Trägermodul (4) und einem separaten Formmodul (5) zur modularen Kombination mit dem Trägermodul (4), wobei das Trägermodul (4) einen Boden (6) und Seitenwände (7) aufweist, die einen Raum (10) zumindest teilweise umschließen. 1. Mold insert (1, 2) for a molding tool (3), characterized in that the mold insert (1, 2) is designed in at least two parts with a carrier module (4) and a separate mold module (5) for modular combination with the carrier module (4), wherein the carrier module (4) has a base (6) and side walls (7) which at least partially enclose a space (10).
2. Formeinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das2. Mould insert according to claim 1, characterized in that the
Trägermodul (4) mit dem Formmodul (5) mittelbar verbunden ist. The carrier module (4) is indirectly connected to the mold module (5).
3. Formeinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Formmodul (5) auf den Seitenwänden (7) aufliegt. 3. Mold insert according to claim 1 or 2, characterized in that the mold module (5) rests on the side walls (7).
4. Formeinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Formmodul (5) Elemente (8) aufweist, die sich in den Raum (10) erstrecken.
4. Mold insert according to one of claims 1 to 3, characterized in that the mold module (5) has elements (8) which extend into the space (10).
5. Formeinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Formmodul (5) und/oder das Trägermodul (4) Anker (9) aufweist. 5. Mold insert according to one of claims 1 to 4, characterized in that the mold module (5) and/or the carrier module (4) has anchors (9).
6. Formeinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (10) zumindest teilweise von einer Masse gefüllt ist. 6. Mold insert according to one of claims 1 to 5, characterized in that the space (10) is at least partially filled with a mass.
7. Formeinsatz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermodul (4) mit dem Formmodul (5) mit der Masse mittelbar, formschlüssig verbunden ist. 7. Mold insert according to claim 6, characterized in that the carrier module (4) is connected to the mold module (5) with the mass indirectly, in a form-fitting manner.
8. Formeinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Formmodul (5) zumindest teilweise eine Beschichtung (11) aufweist. 8. Mold insert according to one of claims 1 to 7, characterized in that the mold module (5) at least partially has a coating (11).
9. Formeinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermodul (4) und/oder das Formmodul (5) generativ ausgebildet ist. 9. Mold insert according to one of claims 1 to 8, characterized in that the carrier module (4) and/or the mold module (5) is formed generatively.
10. Formeinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermodul (4) aus einem Kunststoff und/oder aus einem Metall ausgebildet ist.
10. Mold insert according to one of claims 1 to 9, characterized in that the carrier module (4) is made of a plastic and/or a metal.
11. Formeinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Formmodul (5) aus einem Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff oder aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet ist. 11. Mold insert according to one of claims 1 to 10, characterized in that the mold module (5) is made of a plastic or a composite material or of a metallic material.
12. Formeinsatz nach einem der Ansprüche 6 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Masse aus einer Mischung aus einem Bindemittel und einem sphäroidischen Feststoff ausgebildet ist. 12. Mold insert according to one of claims 6 to 11, characterized in that the mass is formed from a mixture of a binder and a spheroidal solid.
13. Formeinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Formmodul (5) einen Kanal (12) zum Temperieren aufweist. 13. Mold insert according to one of claims 1 to 12, characterized in that the mold module (5) has a channel (12) for tempering.
14. Verfahren zur Herstellung eines Formeinsatzes (1 ,2) mit folgenden Schritten: 14. Method for producing a mold insert (1,2) with the following steps:
Generative Fertigung des Formmoduls (5) und des Trägermoduls (4), Kombinieren des Formmoduls (5) mit dem modularen Trägermodul (4) Generative manufacturing of the mold module (5) and the carrier module (4), combining the mold module (5) with the modular carrier module (4)
15. Verwendung eines zweiteiligen Formeinsatzes (1 , 2) mit einem Trägermodul (4) und einem Formmodul (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 in einem Formwerkzeug (3) für die Produktion von Kleinserien.
15. Use of a two-part mold insert (1, 2) with a carrier module (4) and a mold module (5) according to one of claims 1 to 13 in a mold (3) for the production of small series.
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- 2023-11-07 WO PCT/EP2023/080933 patent/WO2024120717A1/en unknown
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