Die Erfindung betrifft ein Spritzgusswerkzeug zur

Herstellung eines Kombinationsbauteils aus einem

Metallgitter und einem in einem Randbereich des

Metallgitters an dem Metallgitter angespritzten

KunstStoffelement , wobei in das Spritzgusswerkzeug das Metallgitter zumindest abschnittsweise einlegbar ist, wobei das Spritzgusswerkzeug ein erstes Dichtelement und ein zweites Dichtelement aufweist, wobei das Metallgitter bei bestimmungsgemäßer Verwendung des Spritzgusswerkzeugs in einer Schließposition des Spritzgusswerkzeugs in einem von dem Randbereich des Metallgitters beabstandeten

Pressbereich des Metallgitters mittels des ersten

Dichtelements gegen das zweite Dichtelement gepresst wird.

Die Kombination verschiedener Werkstoffe zur Herstellung von Kombinationsbauteilen ist ein seit Jahrhunderten bekanntes Verfahren, um gezielt bestimmte Eigenschaften von Bauteilen zu verbessern, oder um unerwünschte Eigenschaften bestimmter Materialien zu kompensieren. Als Beispiel können hierzu eiserne Beschläge auf hölzernen Wagenrädern sowie das verleimen von Horn, Holz und Tiersehnen zu

Kompositbögen angesehen werden.

Besondere Bedeutung kommt der Fertigung und Verwendung von Kombinationsbauteilen im modernen Fahrzeugbau zu, da es durch die Verwendung von Kombinationsbauteilen möglich ist, eine Gesamtmasse eines Fahrzeugs zu reduzieren. Typische Kombinationsbauteile sind dabei Gitter, insbesondere

Metallgitter, die mittels eines Spritzgussverfahrens in einem Randbereich mit einem Kunststoff umspritzt werden, um so an dem Gitter beispielsweise Festlegemittel anzuordnen.

Zur Herstellung derartiger Bauteile sind bereits

unterschiedliche Spritzgusswerkzeuge bekannt. So ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 19 26 204 Al ein

Rotationsschmelzverfahren zur Herstellung von Formteilen bekannt, bei dem in einer Rotationsform gitterförmige

Werkstoffe eingelegt und mit einem Thermoplasten allseitig überzogen werden. Des Weiteren ist aus der deutschen

Offenlegungsschrift DE 16 29 485 eine Formvorrichtung zum Herstellen von KunstStoffschaumkörpern aus

Polyurethanschaumstoff bekannt, die selbst aus einem

Kunststoffschäum, vorzugsweise aus Polyurethan, besteht. Darüber hinaus ist aus der DE 10 2015 111 893 Al ein

Spritzgusswerkzeug zum Herstellen eines

Kombinationsbauteils bekannt, mittels dessen ein

Metallteil, insbesondere ein Metallgitter, mit einem

Kunststoff umspritzbar ist, wobei das Spritzgusswerkzeug zwei Dichteinsätze aus Kunststoff aufweist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein fortentwickeltes Spritzgusswerkzeug zur Verfügung zu stellen mit dem das Herstellen eines Kombinationsbauteils aus einem Metallgitter und einem in einem Randbereich des Metallgitters angespritzten Kunststoffelement möglich ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das erste Dichtelement eine dem zweiten Dichtelement zugewandte ebene Dichtfläche aufweist, wobei erste

Materialeigenschaften des ersten Dichtelements und zweite Materialeigenschaften des zweiten Dichtelements derart aneinander und an das Metallgitter angepasst sind, dass bei bestimmungsgemäßer Verwendung des Spritzgusswerkzeugs in dem Pressbereich Gitterabschnitte des Metallgitters von dem zweiten Dichtelement zumindest abschnittsweise umformt sind, wobei in dem Pressbereich die Gitterabschnitte sowie die Gitterabschnitte umformende Dichtnasen des zweiten Dichtelements mit der ebenen Dichtfläche in Anlage gebracht sind, sodass durch die Dichtelemente und die

Gitterabschnitte des Metallgitter der Randbereich

vollständig gegenüber einem von dem Randbereich umgebenen Sichtbereich des Metallgitters abgedichtet ist und

verhindert ist, dass bei einem Anspritzen des

Kunststoffelements ein Kunststoff in den Sichtbereich gelangt. Gegenüber den bekannten Spritzgusswerkzeugen ist eine derartige Ausgestaltung des Spritzgusswerkzeugs besonders vorteilhaft, da bei dem erfindungsgemäßen

Spritzgusswerkzeug lediglich eines der Dichtelemente aus einem relativ weichen und plastisch verformbaren Material gefertigt sein muss, wohingegen das jeweils andere

Dichtelement aus einem relativ harten Material,

beispielsweise einem Werkzeugstahl, einer hochfesten

Legierung, insbesondere auf der Basis von Chrom, Titan, Molybdän oder Ähnlichem, einer Keramik oder Ähnlichem hergestellt werden kann. Durch die Verringerung des Anteils an weichen Materialien, inbsbesondere an Kunststoffen, in einem thermisch hoch belasteten Anspritzbereich des

Spritzgusswerkzeugs, ist der Verschleiß in diesem Bereich verringert, so dass eine Dauerhaltbarkeit des erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeug erhöht ist.

Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Metallgitter aus einer Vielzahl metallischer Werkstoffe gefertigt sein kann. Das Metallgitter kann beispielsweise aus Aluminium, Kupfer, Eisen oder einem anderen Metall, aber auch aus einer Legierung, beispielsweise Duraluminium, Edelstahl, Bronze oder Ähnlichem gefertigt sein. Es ist auch

vorgesehen, dass das Metallgitter lediglich im Wesentlichen aus einem metallischen Werkstoff besteht, beispielsweise indem ein metallischer Werkstoff, beispielsweise

Stahldraht, mit einem nicht-metallischen Werkstoff, beispielsweise einem Kunststoff, ummantelt wird. Dem

Fachmann sind eine Vielzahl an Ausführungsformen und

Kombinationsmöglichkeiten von metallischen und nicht metallischen Werkstoffen bekannt mittels derer das

Metallgitter herstellbar ist.

Eine vorteilhafte Umsetzung des Erfindungsgedankens sieht vor, dass Materialeigenschaften des ersten Dichtmaterials, des zweiten Dichtmaterials sowie des Metallgitters derart aneinander angepasst sind, dass bei einem

Höchstanpressdruck keine makroskopische Verformung des ersten Dichtmaterials erfolgt. Das Ausbleiben einer

makroskopischen Verformung im Sinne des Erfindungsgedankens meint, dass zwar sehr wohl plastische und elastische

Verformungen des ersten Dichtmaterials auftreten können, dass diese jedoch sehr klein bzw. mikroskopisch klein gegenüber einer räumlichen Ausdehnung des ersten

Dichtelements sind. Eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeugs, die diese Bedingung erfüllt, umfasst ein erstes Dichtelement aus einem

Werkzeugstahl und ein zweites Dichtelement aus einem

Elastomer, wobei das Metallgitter beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung gefertigt sein kann. Dem Fachmann sind eine Vielzahl an Werkstoffkombinationen bekannt, mittels derer bei einem Höchstanpressdruck makroskopische

Verformungen im Sinne des Erfindungsgedankens verhindert sind, von denen alle geeignet sind mit dem

erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeug verwendet zu werden.

Um eine makroskopische Verformung des ersten Dichtelements des Spritzgusswerkzeug wirksam zu verhindern, ist bei der Erfindung vorgesehen, dass die Verformung des ersten

Dichtmaterials bei einem Höchstanpressdruck weniger als 1/10 vorzugsweise weniger als 1/50 und besonders

vorzugsweise weniger als 1/100 der Verformung des zweiten Dichtmaterials beträgt. Bei der Bestimmung der Verformung des ersten und des zweiten Dichtelements ist zu beachten, dass Material und Struktur des Metallgitters hierauf großen Einfluss haben. Je härter und/ oder zäher das mit dem erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeug zu umspritzende

Metallgitter ist und je größer der Höchstanpressdruck ist, umso härter und/ oder zäher muss auch das erste

Dichtelement sein. Aufgrund der Vielzahl an verfügbaren metallischen und nicht-metallischen Werkstoffen ist es dem Fachmann ohne weiteres möglich, eine an ein zu

umspritzendes Metallgitter angepasste Kombination aus geeigneten Dichtmaterialien für das erste und das zweite Dichtelement auszuwählen.

Um eine besonders hohe Dauerhaltbarkeit des

Spritzgusswerkzeugs zu erreichen, sieht eine besonders vorteilhafte Umsetzung des Erfindungsgedankens vor, dass das erste Dichtelements bei einem Höchstanpressdruck eine gleiche oder höhere Härte aufweist als das Metallgitter, wobei das zweite Dichtelement bei dem Höchstanpressdruck eine geringere Härte aufweist, als das Metallgitter, sodass bei einem Umformen des Metallgitters durch das zweite

Dichtelement eine plastische Verformung des ersten

Dichtelements verhindert ist. Für die Auswahl der

verwendeten Materialien für das erste Dichtelement, das zweite Dichtelement sowie das Metallgitter bedeutet das, dass die Fließgrenze des ersten Dichtelements höher liegen muss, als in Abhängigkeit vom Höchstanpressdruck lokal auf das erste Dichtelement einwirkende Druckspannungsspitzen. Ein auf das erste Dichtelement lokal einwirkender Druck ist auch abhängig von den Materialeigenschaften des zweiten Dichtelements. Je weicher und/ oder verformbarer das zweite Dichtelement ist, umso geringer fallen die auf das erste Dichtelement einwirkenden Druckspannungen aus . Dem Fachmann sind eine Vielzahl an geeigneten Materialien bekannt, mittels derer sowohl die erfindungsgemäß geforderte

wechselwirkende Einwirkung der Dichtelemente und des

Metallgitters aufeinander, als auch die für eine

Durchführung eines Spritzgussverfahrens notwendige

Abdichtung des erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeuges erreichbar ist.

Eine vorteilhafte Umsetzung des Erfindungsgedankens sieht vor, dass das erste Dichtelement aus einem metallischen, einem keramischen oder einem metall-keramischen Werkstoff hergestellt ist. Dem Fachmann ist eine Vielzahl an

metallischen Werkstoffen bekannt, die sich nach chemischer Zusammensetzung, Herstellungsverfahren und einem gegebenenfalls angewendeten Vergütungsverfahren

unterscheiden, wobei eine Vielzahl an metallischen

Werkstoffen dazu geeignet ist mit dem erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeug verwendet zu werden.

Keramische Werkstoffe zeichnen sich durch eine hohe Härte aus, wobei diese in der Regel spröder sind als metallische Werkstoffe. Nichtsdestotrotz sind dem Fachmann eine

Vielzahl an keramischen Werkstoffen bekannt, die zur

Verwendung mit dem erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeug geeignet sind, beispielsweise sogenannte Metall-Matrix- Komposite, bei denen in eine Metallmatrix Keramikpartikel eingelagert sind.

Um eine gute Anpassung des zweiten Dichtelements an das Metallgitter und das erste Dichtelement zu erreichen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das zweite Dichtelement aus einem Elastomer hergestellt ist. Um die notwendige Dichtwirkung zur Durchführung des Spritzgussverfahrens zu erreichen, ist es vorgesehen, dass das zweite Dichtelement ausreichend weich und verformbar ist, um das Metallgitters zu umformen. Je engmaschiger das Metallgitter ist, umso weicher und verformbarer muss das Dichtmaterial des zweiten Dichtelements sein. Aus dem Stand der Technik sind

zahlreiche Elastomere insbesondere auch

temperaturbeständige Elastomere bekannt, die dazu geeignet sind, als Material für ein Dichtelement des

erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeugs verwendet zu werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgedankens sieht vor, dass das zweite Dichtelement aus einem

Polyurethan-basierten Kunststoffmaterial gebildet ist. Auf der Basis von Polyurethan sind eine Vielzahl an

unterschiedlichen Kunststoffen herstellbar, insbesondere auch Kunststoffe mit einer Einsatztemperatur von mehr als 100°C. Eine hohe Temperaturbeständigkeit ist Voraussetzung dafür, dass das Kunststoffmaterial in dem erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeug verwendbar ist. Aus dem Stand der

Technik sind zahlreiche Polyurethan-basierte

Kunststoffmaterialien bekannt, die diese Anforderungen erfüllen und dazu geeignet sind, als Material für das zweite Dichtelement des Spritzgusswerkzeugs verwendet zu werden .

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgedankens sieht vor, dass das Spritzgusswerkzeug zumindest ein

Positionierungsmittel aufweist, wobei mittels des

Positionierungsmittels bei einem Überführen des

Spritzgusswerkzeugs von einer Öffnungsposition in die Schließposition das Metallgitter innerhalb des

Spritzgusswerkzeugs derart positioniert wird, dass die bestimmungsgemäße Verwendung des Spritzgusswerkzeugs ermöglicht ist. Zur Durchführung eines erfolgreichen

Spritzgussvorgangs in dem erfindungsgemäßen

Spritzgusswerkzeug ist es erforderlich, dass das

Metallgitter in einer vor dem Spritzgussvorgang zu

definierenden Position in Relation zu dem

Spritzgusswerkzeug angeordnet ist. Als

Positionierungsmittel können vorteilhafterweise Kerben, Anschläge, Nasen, Vorsprünge oder Ähnliches verwendet werden .

Eine vorteilhafte Umsetzung des Erfindungsgedankens sieht vor, dass das Positionierungsmittel einen Dorn aufweist, wobei das Metallgitter bei bestimmungsgemäßer Verwendung des Spritzgusswerkzeugs von dem Dorn zumindest

abschnittsweise durchdrungen ist, wenn das

Spritzgusswerkzeug in die Schließposition überführt ist. Es ist vorgesehen, dass der Dorn derart an das Metallgitter angepasst ist, dass ein Verlagerung des Metallgitters bei in die Schließposition überführtem Spritzgusswerkzeug zumindest minimiert, bevorzug verhindert ist.

Um eine gleichbleibende Qualität bei dem Spritzgussvorgang zu erreichen, ist es auch möglich und erfindungsgemäß vorgesehen, dass durch das Positionierungsmittel,

insbesondere auch das als Dorn ausgestaltete

Positionierungsmittel, eine Position des Metallgitters in dem Spritzgusswerkzeug vorgegeben ist, sodass ein Bediener des Spritzgusswerkzeugs das Metallgitter nur in der

vorgegebenen Position in dem Spritzgusswerkzeug anordnen kann und durch das Positionierungsmittel auf diese Weise auch eine Fehlpositionierung des Metallgitters erreicht werden kann.

Um das Spritzgusswerkzeug an eine Vielzahl von Metallgitter anpassen zu können, ist es erfindungsgemäß auch vorgesehen, dass das erste Dichtelement und/ oder das zweite

Dichtelement lösbar an dem Spritzgusswerkzeug festgelegt sind, sodass ein Austausch des ersten Dichtelements und/ oder des zweiten Dichtelements ermöglicht ist. Eine

derartige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen

Spritzgusswerkzeugs ermöglicht es, dass die Dichtelemente in Abhängigkeit von Eigenschaften des Metallgitters

angepasst werden können sowie, dass verschlissene Dichtelemente ausgetauscht werden können, ohne dass das gesamte Spritzgusswerkzeug ersetzt werden muss.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeugs sind anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt :

Figur 1 eine schematisch dargestellte Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeugs und

Figur 2 eine ausschnittsweise vergrößert dargestellte

Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeugs.

In Figur 1 ist eine schematische dargestellte

Schnittansicht eines erfindungsgemäßen

Spritzgusswerkzeugs 1 gezeigt. Mittels des

Spritzgusswerkzeugs 1 ist ein Kombinationsbauteil 2 aus einem Metallgitter 3 und einem in einem Randbereich des Metallgitters 3 an dem Metallgitter 3 angespritzten

Kunststoffelement 4 herstellbar. Bei der dargestellten Ausführungsform des Spritzgusswerkzeugs 1 wird das

Metallgitter 3 zu einem Anspritzen des Kunststoffelements 4 vollständig in das Spritzgusswerkzeug 1 eingelegt. Um den Randbereich 5 des Metallgitters 3 gegenüber einem

Sichtbereich 6 des Metallgitters 3 abzudichten, weist das Spritzgusswerkzeug 1 ein erstes Dichtelement 7 und ein zweites Dichtelement 8 auf. Um das Kunststoffelement 4 anspritzen zu können, befindet sich das gezeigte

Spritzgusswerkzeug 1 in einer Schließposition. In dieser Position des Spritzgusswerkzeugs 1 wird in einem von dem Randbereich 5 des Metallgitters 3 beabstandeten Pressbereich 9 des Metallgitters 3 das Metallgitter 3 mittels des ersten Dichtelements 7 gegen das zweite

Dichtelement 8 gepresst, wobei ein Spritzraum 10 des

Spritzgusswerkzeugs 1 derart abgedichtet ist, dass mittels eines Spritzgussverfahrens ein verflüssigter und unter Druck stehender Kunststoff in den Spritzraum 10 eingebracht werden kann.

Bei dem erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeug 1 weist das erste Dichtelement 7 eine dem zweiten Dichtelement 8 zugewandte ebene Dichtfläche 11 auf. Die

Materialeigenschaften der Dichtelement 7, 8 sind derart aneinander und an das Metallgitter 3 angepasst, dass in dem Pressbereich 9 Gitterabschnitte 12 des Metallgitters 3 von dem zweiten Dichtelement 8 abschnittsweise umformt sind und durch das zweite Dichtelement 8 in dem Pressbereich 9

Dichtnasen 13 gebildet sind. Die Gitterabschnitte 12 sowie die Dichtnasen 13 sind mit der Dichtfläche 11 in Anlage gebracht, wodurch die Dichtelemente 7, 8 des gezeigten erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeugs 1 im Zusammenspiel mit dem Metallgitter 3 eine notwendige Dichtwirkung

entfalten, sodass der Randbereich 5 vollständig gegenüber dem von dem Randbereich 5 umgebenen Sichtbereich 6 des Metallgitters 3 abgedichtet ist und verhindert ist, dass während des Spritzvorgangs Kunststoff in den Sichtbereich 6 gelangt .

Das erste Dichtelement 7 des gezeigten

Spritzgusswerkzeugs 1 ist aus einem Werkzeugstahl

gefertigt, wobei das zweite Dichtelement 8 aus einem temperaturbeständigen Elastomer gefertigt ist. Das Metallgitter 3 ist aus einer Aluminiumlegierung gefertigt. Durch eine derartige Auswahl der Werkstoffe für die

Dichtelement 7, 8 und das zu bearbeitende Metallgitter 3 ist sichergestellt, dass Materialeigenschaften des ersten Dichtelements 7, des zweiten Dichtelements 8 sowie des Metallgitters 3 derart aneinander angepasst sind, dass bei einem Höchstanpressdruck keine makroskopische Verformung des ersten Dichtelements 8 erfolgt.

Die dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeugs 1 weist ein als Anschlagsleiste

ausgebildetes Positionierungsmittel 14 auf, das bei einem Überführen des Spritzgusswerkzeugs 1 von einer

Öffnungsposition in die Schließposition das Metallgitter 3 entsprechend verfahrenstechnischer Vorgaben und

Notwendigkeiten innerhalb des Spritzgusswerkzeugs 1

positioniert. Das Positionierungsmittel 14 des

dargestellten Spritzgusswerkzeugs 1 ist innerhalb eines Positionierungsbereichs 15 verlagerbar, so dass mit dem Spritzgusswerkzeug 1 Metallgitter 3 unterschiedlicher

Größen verarbeitbar sind.

In Figur 2 ist eine ausschnittsweise vergrößerte

Schnittansicht des Spritzgusswerkzeugs 1 gezeigt. Die

Dichtelemente 7 , 8 des dargestellten Spritzgusswerkzeugs 1 sind mittels als Schrauben ausgebildeter

Dichtungsfestlegemittel 16 lösbar an dem Spritzgusswerkzeug 1 festgelegt. Durch eine derartige Ausgestaltung des

Spritzgusswerkzeugs 1 wird es ermöglicht, dass die

Dichtelemente 7, 8 nach Bedarf, oder wenn sie verschlissen sind, ausgetauscht werden können. Bei der dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeugs 1 ist das Dichtungsfestlegemittel 16 als eine in einer das erste Dichtelement 7 durchdringenden Bohrung 17 angeordnete Wurmschraube ausgebildet.

B E Z U G S Z E I C H E N L I S T E

1. Spritzgusswerkzeug

2. Kombinationsbauteil

3. Metallgitter

4. Kunststoffelement

5. Randbereich

6. Sichtbereich

7. erstes Dichtelement

8. zweites Dichtelement

9. Pressbereich

10. Spritzraum

11. Dichtfläche

12. Gitterabschnitte

13. Dichtnasen

14. Positionierungsmittel

15. Positionierungsbereich

16. Dichtungsfestlegemittel

17. Bohrung