Die Erfindung bezieht sich auf eine Gussform, bestehend aus wenigstens zwei aneinandergrenzenden Formen, die einen Hohlraum, die Kavität, umschließen, der über wenigstens einen Eintrittskanal von außen her zugänglich ist und in den flüssiges Gussmaterial einspritzbar oder eindrückbar ist und wenigstens einer Entlüftungsöffnung, die von der Kavität bis zur Außenfläche einer Form verläuft und die durch einen Entlüfter verschlossen ist.

Zur Herstellung von Gussteilen aus flüssigem Gussmaterial wie flüssigem Kunststoff oder flüssigem Metall wird eine Gussform benötigt, in die das flüssige Gussmaterial eingespritzt oder eingedrückt wird, dann erhärtet und abschließend aus der Form entfernt wird.

Bei der Verarbeitung von Duroplasten oder von Kautschuk wird das Material als Pulver oder als Paste in die Kavität eingebracht und dort durch entsprechenden Druck und eine entsprechende Temperatur verflüssigt. Nach der Reduzierung von Druck und Temperatur erhär- tet es dann.

Beim Ausgießen der Form muss die darin enthaltene Luft entweichen; andernfalls würden sich Lunker - also Hohlräume - in dem Gussteil bilden. Es könnten auch wenige große oder zahlreiche klei- ne Poren, Schlitze oder Kerben in der Oberfläche des Gussteiles entstehend. Das Gussmaterial kann unter Umständen nicht vollständig miteinander verfließen oder es tritt eine so hohe Kompression ein, dass das Gussmaterial zu einem Teil verbrannt wird, also mit dem Sauerstoff in der Luftblase reagiert. Deshalb müssen in der Gussform Öffnungen zum Entweichen der Luft geschaffen werden. Dafür ist z. B. der in der Patentschrift DE 151209 beschriebene, kleine Abstand zwischen den aneinander grenzenden Formteilen der Gussform weithin bekannt. Durch kleine Distanznasen auf der Berührungsfläche der einzelnen Formen wird ein schmaler Luftspalt ge- schaffen. Der Nachteil dieses Spaltes ist jedoch, dass flüssiges

Gussmaterial darin eindringen kann, wodurch sich am fertigen Gussteil unschöne Grate ausbilden. Deshalb sollte der Luftspalt so klein wie nur möglich sein, sodass nur ganz wenig Gussmaterial darin eindringen kann. Dann wird jedoch das Austreten der Luft verlang- samt, so dass sich womöglich doch wieder Lunker im Guss ausbilden können.

Schwieriger ist auch das Entlüften von domartigen Partien des Gussteils. Wenn diese Dome sehr weit entfernt von den Trennflächen der einzelnen Formen angeordnet werden müssen, so kann der Weg von

Luftblasen aus diesen Domen bis zu den Entlüftungsschlitzen in den Trennbereichen so lang sein, dass Blasen innerhalb des Domes verbleiben und das Gussteil dann Ausschuss wird. Auf diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, ein Hilfsmittel für Gussformen zur vollständigen Entlüftung beim Eingießen der Gussmasse in die Form zu entwickeln.

Als Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, dass die zur Kavität weisende Stirnfläche des Entlüfters von kleinen Luftlöchern durchbrochen ist, die für Luft durchlässig sind, aber das flüssige Gussmaterial zurückhalten und die mit der Außenfläche des Entlüfters in Verbindung stehen. Das entscheidende Merkmal der Erfindung ist die partielle Sperrwirkung der Luftlöcher, die die großen und miteinander vernetzten Mo- leküle des Gussmaterials daran hindern, durch die Löcher hindurchzutreten, aber groß genug sind um Luft hindurch zulassen. Der wesentliche Vorteil dieser erfinderischen Materialsperre ist, dass sie ohne Mechaniken, ohne besondere Werkstoffe oder aufwendige Herstellungsverfahren auskommt, sondern lediglich aus einer Vielzahl von feinen Bohrungen besteht. Diese Bohrungen können auf aktuellem Stand der Technik z.B. durch Laserstrahlen relativ schnell und kostengünstig hergestellt werden. Die Fokussierung der Strahlen ist so genau, dass die Durchmesser der Bohrungen oder Kanäle auf einige Mikrometer kalibriert werden können. Dadurch ist die gewünschte Trennung von Luft und Gussmaterial auch über zahlreiche Entlüfter hinweg mit gleich bleibender Genauigkeit möglich.

Insbesondere in domartig aufragenden oder anderweitig nach oben weisenden Abschnitten einer Gussform, in denen sich ansonsten Luft wie in einer Taucherglocke sammeln würde, kann ein erfindungsgemäßer Entlüfter an den am höchsten aufragenden Punkt gesetzt werden und die beim Einspritzen der Gussmasse sich dort sammelnde Luftmenge nach oben hin ablassen, ohne dass sich an die- ser Stelle durch nachdrängende Gussmasse nach dem Abkühlen und Erstarren ein Grat, ein Wulst oder eine andere, unerwünschte Ausstülpung bildet, die nach dem Guss wieder entfernt werden muss, wie z.B. durch teure manuelle Nacharbeit oder durch maschinelle Bearbeitung, z.B. mittels einer CNC gesteuerten Entgratungs- maschine, die nur für eine hohe Investitionssumme verfügbar ist und für jedes neue Werkstück eine Programmierung durch erfahrenes und deshalb teures Personal erfordert.

Erfindungsgemäße Entlüfter sind vor allem für den Kunststoffspritz- guss oder den Metalldruckguss geeignet, bei dem das flüssige

Gussmaterial ein flüssiger Kunststoff oder ein flüssiges Metall ist. Damit dieses flüssige Material nicht durch die Luftlöcher in dem Entlüfter heraus tritt, müssen die Luftlöcher einen Durchmesser von weniger als 0,1 Millimeter aufweisen. Daraus ergibt sich, dass sie sehr zahlreich sein müssen, um eine nennenswerte Luftmenge hindurch lassen zu können.

Je nach Viskosität des flüssigen Materials sind die Luftlöcher unter Umständen noch kleiner. Für viele, bekannte Kunststoffe wird ein Durchmesser der Luftlöcher von ca. 30 Mikrometern als bester Wert eingestuft.

In der Praxis ist es von großem Vorteil, wenn die erfindungsgemäßen Luftlöcher über ihre gesamte Länge hinweg einen gleich bleibenden oder nach außen hin größer werdenden Querschnitt aufweisen. Dadurch ist der Strömungswiderstand für die entweichende Luft so gering wie nur möglich, was die Zeitdauer für das Entweichen der Luft minimiert und folglich das Risiko der Lunkerbildung im Guss reduziert.

Wenn sich der Querschnitt der Luftlöcher in ihrem Verlauf nicht verengt, besteht eine Chance, dass in das Luftloch eingedrungene Partikel durch das Luftloch hindurch nach außen entweichen. Zumindest können sie durch Beaufschlagen des Luftloches mit Pressluft wieder nach außen gedrückt werden, so dass das Luftloch wieder durchgängig ist und der Entlüfter über längere Zeit hinweg uneingeschränkt nutzbar ist.

In diesem Punkt unterscheidet sich der erfindungsgemäße Lüfter wesentlich von Metallschäumen, einem Vlies aus Metallfasern, übereinander geschichteten Drahtnetzen, poröser Keramik oder anderen Medien, die ebenfalls luftdurchlässig sind, aber durch Änderungen des Querschnittes der Luftführungen dem Luftstrom einen relativ viel höheren Strömungswiderstand entgegensetzen und sehr viel eher durch Verunreinigungen verstopft sind.

Die zahlreichen feinen Luftlöcher können als Kanal von der inneren Stirnfläche des Entlüfters bis zur Außenfläche durchgeführt werden. Zu bevorzugen ist es jedoch, dass diese sehr feinen Luftkanäle nur recht kurz sind und mit wenigen größeren oder einem einzigen ge- meinsamen Luftkanal verbunden sind, der bis an die Außenfläche führt.

In einer Ausführungsvariante besteht der Entlüfter aus einem Rohr, dessen Hohlraum als Luftkanal zum Abfließen der aus der Kavität der Gussform verdrängten Luft dient und zur Kavität der Gussform hin durch eine Scheibe abgeschlossen ist. Luft und Gussmasse wird dann an der Stirnfläche dieser Scheibe getrennt, in die die erfindungsgemäßen, feinen Luftlöcher eingebracht sind. In einer anderen Ausführungsform ist der Entlüfter ein Bolzen, der nahe zu seiner Stirnfläche von einer Querbohrung durchstoßen wird, die quer zu seiner Längsachse verläuft. Die kleinen Luftlöcher verlaufen von der Stirnfläche bis zu der Querbohrung. Der Bolzen ist von der Querbohrung bis zu seiner Außenfläche seitlich abgeflacht. Die- se Abflachung und die Wandung der Entlüftungsöffnung bilden einen

Luftkanal, durch den die austretende Luft strömt.

Der Bolzen kann einen zylindrischen Querschnitt aufweisen. Es sind aber auch andere Profile, wie z.B. ein Vierkant, ein Sechskant, stern- förmige Profile mit scharfen oder mit runden Kanten oder beliebig geformte Querschnitte denkbar. Der Bolzen kann einstückig ausgeführt werden. Das ist z.B. bei spezifisch während des Auswerfens sehr hoch belasteten Bolzen ein Vorteil. In einer alternativen Ausführungsform ist der Bolzen jedoch mehrteilig aufgebaut. Dann kann ein Baukasten geschaffen werden, der eine große Anzahl von Varianten auf eine sehr viel kleiner Anzahl von Einzelkomponenten reduziert, aus der erst bei der Montage der jeweils benötigte Bolzen konfektioniert wird. Sinnvoll ist z.B. die Auftei- lung des Bolzens in die drei Einzelkomponenten Kopf mit der Außenfläche, Mittelstück und Luftkanalstück mit Luftlöchern.

Das Luftkanalstück enthält zahlreiche Luftlöcher, die von seiner - in die Kavität hinein weisenden Stirnfläche bis zu einem Entlüftungska- nal auf der der Stirnfläche gegenüberliegenden Seite verlaufen. Dieser Entlüftungskanal wird beim Zusammenbau des Luftkanalstückes mit dem Mittelstück größtenteils wieder verschlossen und ist dann das Äquivalent zu der Querbohrung der einstückigen Ausführung. Eine weitere, sehr interessante Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Entlüfters unterstützt zugleich das Entfernen des erhärteten Teils aus der Form, das speziell in den zuvor erwähnten, domartigen Bereichen eines Gussteiles oft problematisch ist. In der Praxis wird ein Entlüfter, der zusätzlich zum Auswerfen genutzt wird, meist die Form eines Bolzens oder eines Stiftes haben. Je nach Anwendung kann er jedoch auch als Platte, als Ring oder als Hülse geformt sein. Je nach Anwendung kann auch nur ein Teil aller Entlüfter zusätzlich als Auswerfer genutzt werden. Es ist durchaus denkbar, dass z.B. nur jeder zweite Entlüfter in einer Doppelfunktion auch als Auswerfer dient.

Insbesondere dann, wenn die Seitenwände eines domartigen Berei- ches eines Gussteils einen sehr kleinen Winkel miteinander bilden, also nahezu parallel zueinander verlaufen, ist bei der Entnahme die Haftreibung in der Form sehr hoch. Wenn das Gussteil aus der Form herausgezogen wird, kann dieser domartige Bereich schlimmstenfalls abgerissen werden, was nicht nur zum Austausch dieses Guss- exemplars führt, sondern auch aufwändige, manuelle Reinigungen erfordert.

Deshalb ist es auf aktuellem Stand der Technik bekannt, in derartige Bereiche stiftartige„Auswerfer" einzusetzen, deren Innenfläche bün- dig mit der Innenfläche der Gussform abschließt.

Die Querschnittsfläche der Stifte kann bei sehr hohem Spritzdruck zur Innenseite hin größer sein als zur Außenseite, sodass die Stifte auch bei den höchsten Druckwerten nicht nach außen herausge- presst werden können. Meist ist jedoch der Durchmesser eines Auswerfers an der Außenseite etwas größer als im Schaft. Denkbar sind auch Stifte mit einem über ihre Länge hinweg gleichen Profil, bei denen also Form und Größe der zur Kavität hin weisenden Stirnfläche der Außenfläche gleichen.

Zum Herausnehmen des Gussteils aus der Form wird auf die Außenseite des Auswerfers ein erhöhter Druck aufgebracht, z. B. mit einem Hammerschlag, sodass sich das Gussteil von der Form löst und ausgeworfen werden kann. Der Aufwand, einen solchen Auswerfer in die Form einzuarbeiten ist hoch. Bei ungenauer Passung des Stiftes in seiner Aufnahmebohrung kann es zur Gratbildung oder - bei fehlerhafter, axialer Ausrichtung - zu Fehlstellen oder gar Löchern im Gussteil führen. Dennoch ist ein Auswerfer für etwas komplexere Gussteile unverzichtbar.

Ein Problem der erfindungsgemäßen Entlüfter ist, dass sie oft in die Nähe oder sogar an die gleiche Stelle der Form wie die Auswerfer angeordnet werden müssen, um die Form bei dem Gießen vollstän- dig zu entlüften. Die Anordnung von zwei Elementen in diesem Bereich führt zu einer Schwächung der Form und einer unnötigen Komplizierung.

Eine weitere Idee der Erfindung ist es, die Funktion des„Entlüftens" beim Gießen mit der Funktion des„Auswerfens" durch Auswerfer zu verbinden. Dadurch werden an den kritischen Bereichen eines Gussteiles statt zuvor zwei Öffnungen nur noch eine benötigt, wodurch sich der Aufwand bei der Herstellung der Formen deutlich reduziert und die Möglichkeit für Fehlgüsse durch inkorrekt positionier- te Teile der Gussform halbiert.

Ein Vorteil ist, dass die zum Auswerfen unbedingt erforderliche, mechanische Stabilität des Auswerfers durch das Einbringen der zusätzlichen Luftlöcher kaum reduziert wird, da die Luftlöcher nur sehr klein und bevorzugt im Zentrum des stiftförmigen Auswerfers angeordnet sind. Bekanntlich weist ein Rohr eine nur wenig geringere Steifigkeit gegenüber Kräften in axialer Richtung auf als ein massiver Zylinder gleichen Durchmessers. Ein weiterer Vorzug dieser Konfiguration ist, dass auf die Gussform von außen aufgeblasene Kühlluft während des Erstarrens des Guss- materials durch die Luftführung im Auswerfer direkt an das Gussmaterial heran gelangen kann und dadurch die Kühlwirkung verstärkt.

Eine Ausführungsvariante sieht einen Luftkanal im Auswerfer vor, der von der zur Kavität weisenden inneren Stirnfläche des Auswerfers bis zu dessen Außenfläche führt und auf der Stirnfläche mit einer Scheibe verschlossen ist, in die die kleinen Luftlöcher eingebracht sind. Diese Konfiguration ähnelt einer bereits genannten Variante eines erfindungsgemäßen Entlüfters, die jedoch nicht explizit auch als Auswerfer fungiert.

Diese Form ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die innere Stirnfläche eines Auswerfers größer sein soll als die Außenfläche des Auswerfers, damit der Auswerfer sich durch eine konische Bauform oder durch abgestuft nach außen hin abnehmende Durchmesser in einer komplementär dazu geformten Öffnung der Form gegen den Druck der flüssigen Gussmasse anstemmen kann. Da die Scheibe trotz der großen Anzahl der darin enthaltenen Luftlöcher als eine Strömungsbremse im Luftkanal wirkt, ist es physikalisch sinnvoll, sie an der Stelle des größten Durchmessers des Luftkanals zu positionieren, hier also in dem nach innen weisenden Teil.

Als Herstellungsverfahren für die sehr dünnen Luftlöcher ist ein Laserstrahl geeignet. Eine andere Möglichkeit ist das Sintern oder auch die Verbindung des Sinterns mit einem Laserstrahl.

Als Verfahren zum Gießen und Auswerfen eines Gussteiles in und aus einer erfindungsgemäßen Gussform schlägt die Erfindung das folgende Verfahren vor: Im ersten Schritt werden in alle Entlüftungs- Öffnungen je ein Auswerfer von der Innenseite der Form her soweit eingedrückt, dass ihre Stirnfläche bündig mit der Innenfläche der Form verläuft. Im zweiten Schritt werden die Formen miteinander verbunden, sodass sie die Kavität der Gussform allseits umschließen. Dann wird im dritten Schritt flüssiges Gussmaterial eingespritzt oder eingedrückt, wobei die in der Kavität befindliche Luft durch die Luftlöcher und den Luftkanal in jedem Auswerfer an die Außenfläche gedrückt wird. Anschließend, im vierten Schritt erstarrt das flüssige Gussmaterial in der Kavität. Im fünften Schritt müssen alle Formen voneinander getrennt werden und im sechsten Schritt das noch in einer Form befindliche Gussteil ausgeworfen werden, wozu auf die Außenfläche der Auswerfer entsprechender Druck ausgeübt werden muss.

Dieser Druck kann manuell - z. B. durch einen Schlag mit einem Hammer - aufgebracht werden. In der Regel werden jedoch dazu hydraulische Stempel eingesetzt. Immer öfter treiben auch Elektro- motore z.B. über Spindeln die Auswerfer aus. Ebenso ist die Anwendung von Pneumatikzylindern denkbar.

Das Prinzip einer erfindungsgemäßen Gussform kann für alle Guss- verfahren und alle Gussformen genutzt werden, bei denen während des Ausgiessens oder während des Ausfüllens der Form eine Entlüftung erforderlich ist. Als Beispiele werden der Kunststoffspritzguss, der Metallspritzguss, der Metalldruckguss, das Duroplastspritzgießen, das Duroplastpressverfahren, die Gummiverarbeitung oder die Kautschukverarbeitung genannt.

Im Folgenden sollen weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert werden. Dieses soll die Erfindung jedoch nicht einschränken, sondern nur erläutern. Es zeigt in schematischer Darstellung: Figur 1 Schnitt durch eine erfindungsgemäße Gussform mit

Entlüfter als Auswerfer Die Figur 1 zeigt im Einzelnen einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Gussform. Sie besteht in dem hier gezeichneten Ausführungsbeispiel aus insgesamt drei Formen 1. Davon ist die unterste Form 1 eine Platte, auf der eine weitere Form 1 steht, die den inneren Kern der Gussform bildet und eine äußere Form 1 , die die obere Außenfläche 13 der Gussform und die äußere Wandung der Kavität

2 mit dem darin enthaltenen Gussteil 4 bildet.

Im Schnitt ist schnell zu erkennen, dass die Kavität 2 zwei nach oben weisende, domartige Ausstülpungen aufweist. In der rechten Aus- stülpung mündet der Eintrittskanal 11 und bringt das flüssige Gussmaterial 3 in die Kavität 2 ein. Innerhalb der Kavität 2 strömt es auch in die links gezeichnete Ausstülpung des Gussteils 4.

An der oberen Kante dieser Ausstülpung ist die Entlüftungsöffnung 12 in der obersten Form 1 zu erkennen. Sie ist mit einem Entlüfter 5 verschlossen, an dessen Seite der Luftkanal 54 von der Außenfläche 53 bis zu einer Querbohrung 55 führt, die quer zur Längsachse des Entlüfters 5 ausgerichtet ist. Von dieser Querbohrung 55 zweigen mehrere kleine Luftlöcher 52 ab, die bis zur Stirnfläche 51 hin rei- chen und die Verbindung mit der Kavität 2 herstellen.

In Figur 1 sind fünf kleine Luftlöcher 52 in den Schnitt des Entlüfters 5 eingezeichnet. In der Praxis wird die Anzahl dieser Luftlöcher 52 jedoch erheblich größer sein, da ihr Durchmesser im Verhältnis zu der Größe des Entlüfters 5 erheblich kleiner ist, als in Figur 1 zeichnerisch dargestellt werden kann, damit zwar noch Luft durch die Luft- löcher 52 entweichen kann, aber kein flüssiges Gussmaterial 3 in die Luftlöcher 52 eintreten kann.

In Figur 1 ist sehr gut nachzuvollziehen, wie Luft aus der links ge- zeichneten Ausstülpung des Gussteils 4 in die Luftlöcher 52 eintritt, sich in der Querbohrung 55 sammelt, von dort in den Luftkanal 54 strömt und dann nach außen hin austritt, was durch einen großen Pfeil über dem Entlüfter 5 symbolisiert ist. In Figur 1 ist auch die Funktion des Entlüfters 5 zum Herausdrücken des Gussteils 4 aus der Kavität 2 in der oberen Form 1 nachvollziehbar: Am oberen Rand der Gussform ist zu erkennen, dass der Entlüfter 5 mit seiner Außenfläche 53 über die Außenfläche 13 der oberen Form 1 hinaus ragt. Wenn die Formen 1 voneinander getrennt sind und wenn dann das Gussteil 4 noch in der oberen Form 1 haftet, so wird ein Druck auf die nach oben weisende Außenfläche 53 des Entlüfters 5 ausgeübt und damit das Gussteil 4 aus der Form 1 ausgeworfen.

Bezugszeichenliste

1 Formen, umschließen einen Hohlraum, die Kavität 2

11 Eintrittskanal 11 in der Form 1

12 Entlüftungsöffnung in der Form 1

13 Außenfläche der Form 1

2 Kavität, Hohlraum innerhalb der aneinandergrenzenden

Formen 1

3 flüssiges Gussmaterial

4 Gussteil, in der Kavität 2

5 Entlüfter, in Entlüftungsöffnung 12

51 Stirnfläche des Entlüfters 5, die zur Kavität 2 hinweist

52 kleine Luftlöcher in Stirnfläche 51

53 Außenfläche des Entlüfters 5

54 Luftkanal, verbindet die Luftlöcher 52 mit der Außenfläche 53

55 Querbohrung, quer zur Längsachse des Entlüfters 5, verbunden mit den Luftlöchern 52 und angrenzend an den Luftkanal 54