Verfahren zur Herstellung eines geformten Hohlkörpers und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines geformten Hohlkörpers aus elastomerem Material.

Hohlkörper, die neben ihrer Basisform weitere Formelemente aufweisen, werden häufig mittels einer Vulkanisationsvorrichtung geformt. Dabei weist ein Vulkanisationswerkzeug die Komplementärform des Fertigteils auf. Ein Rohling, beispielsweise ein extrudierter Schlauchendabschnitt, kann in dem Vulkanisationswerkzeug durch Beaufschlagung mit Druckluft an die Wandung des Werkzeugs gepresst und vulkanisiert werden. Auf diese Weise sind beispielsweise elastische Schläuche mit ringförmigen Wülsten herstellbar.

Mit einem derartigen Verfahren kann jedoch pro Vulkanisationsvorgang nur jeweils eine begrenzte Anzahl von Teilen hergestellt werden, da jedes Teil einen Innendruck erzeugt, der von der jeweiligen Vulkanisationspresse aufzunehmen ist. Daher entscheidet die Schließkraft der Presse über die Menge der zeitgleich herstellbaren Teile, was die

Ausbringung einschränken kann.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung der genannten Hohlkörper zu schaffen, das eine höhere Ausbringung ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit mindestens folgenden Arbeitsschritten gelöst, nämlich a) Aufschieben eines vorgefertigten Rohlings auf jeweils einen Dom, wobei der Dom mindestens einen Bereich mit einer Wandung aufweist, die luftdurchlässig ausgebildet ist und jeder Dom mindestens eine Luftkammer aufweist, die mit dem mindestens einen Bereich luftdurchlässiger Wandung in Wirkverbindung steht,

b) Einbringen der Dome mit aufgesteckten Rohlingen in einen an sich bekannten

Autoklaven,

c ₂ ) Beaufschlagung des Autoklaven mit Dmck und Temperatur, wobei Luft, die zwischen den Rohlingen und den Domen eingeschlossen ist, durch die Bereiche luftdichter Wandung in die jeweilige Luftkammer gepresst wird, dabei Ausvulkanisation der

Rohlinge,

d) Entlastung des Autoklaven und Abkühlen

e) Entnehmen der Dome mit fertig vulkanisierten und ausgeformten Hohlkörpern f ₂ ) Abziehen der Hohlkörper von den Domen.

Dieses Verfahren erlaubt es, mit einem Vulkanisationsprozess mehrere Hohlkörper auf einmal zu fertigen.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist das Verfahren mindestens folgenden weiteren Arbeitsschritt auf, nämlich

Ci) Dmckbeaufschlagung der Luftkammem der Dome mit einem vorbestimmten

Innendmck Die Dmckbeaufschlagung kann bei der Abstimmung der Prozesskräfte und der durch die luftdurchlässigen Bereiche der Dome strömende Luftmenge hilfreich sein.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist das Verfahren mindestens folgenden weiteren Arbeitsschritt auf, nämlich c ₃ ) Druckanpassung zwischen den Luftkammem der Dome und dem Autoklaven über einstellbare, in den Domen angeordnete Dmckausgleichselemente.

Auf diese Weise lassen sich die Prozessparameter, beispielsweise Viskosität des elastomeren Materials, und Luftdurchlässigkeit der Wandungsbereiche der Dome oder die auftretenden Prozesskräfte auch in Abhängigkeit von der Prozesstemperatur gut berücksichtigen und aufeinander abstimmen.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist das Verfahren mindestens folgenden weiteren Arbeitsschritt auf, nämlich fi) Druckbeaufschlagung der Luftkammem der Dome, dadurch Durchtritt von Luft durch die luftdurchlässigen Wandungsbereiche aus den Luftkammem zwischen die Dome und die fertig vulkanisierten Hohlkörper, dabei Bildung eines Luftpolsters zwischen Domen und Hohlkörpern.

Diese Luftpolster können das Abziehen der Hohlkörper vom Dom erleichtern.

Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Durchfühmng des oben erläuterten Verfahrens, wobei die Vorrichtung mindestens einen Dom aufweist, auf den ein im wesentlichen schlauchförmig ausgebildetes Rohteil aufsteckbar ist und der die

Komplementärform zur vorbestimmten Endgeometrie des Hohlkörpers aufweist, wobei der Dom Bereiche mit luftdichter Wandung und Bereiche mit luftdurchlässiger Wandung aufweist.

Derartige Dome haben den Vorteil, dass sie in einem Autoklaven einsetzbar sind, wobei mehrere Dome gleichzeitig in den Autoklaven einbringbar sind.

Durch die luftdurchlässige Wandung ist Luft, die beim Aufstecken des Rohlings zwischen Dom und Wand des Rohlings eingeschlossen wird, bei Dmckbeaufschlagung des

Autoklaven in die korrespondierenden Luftkammem der Dome pressbar, sodass die Rohlinge an der Komplementärform des jeweiligen Domes formschlüssig anliegen. Da die fertigen Hohlkörper aus Elastomermaterial sind, lassen sich diese bei vollendeter

Vulkanisation und Druckentlastung des Autoklaven vom Dom wieder abziehen, wobei die Luftkammem der Dome auch mit Druckluft beaufschlagbar sind.

Nach Abschluss der Vulkanisation und Dmckentlastung der Autoklaven kann so Luft durch die entsprechenden luftdurchlässigen Bereiche zwischen den Hohlkörper und den Dom gepresst werden, wodurch ein Luftpolster zwischen dem Hohlkörper und dem Dom bildbar ist, so das ein Abziehen der Hohlkörper vom Dom erleichtert ist.

Derartige luftdurchlässige Bereiche sind beispielsweise aus einem gesintertem Material ausbildbar, wobei allerdings eine definierte vorbestimmte Geometrie und

Luftdurchlässigkeit der Wandung durch Sintern nur relativ ungenau herstellbar ist. Der Aufgabe lag daher die Aufgabe zugmnde, eine Vorrichtung zur Herstellung eines geformten Hohlkörpers zu schaffen, mit der das eingangs erläuterte Verfahren besonders einfach durchzuführen ist..

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Dome aus axialen Segmenten luftdichter Wandung und luftdurchlässiger Wandung zusammengesetzt sind, wobei die luftdichten Segmente mit luftdurchlässigen Segmenten in einer vorbestimmten Abfolge axial aufeinanderfolgend angeordnet sind.

Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die einzelnen Segmente separat herstellbar sind, wobei das jeweilige Lertigungsverfahren auf den Anwendungsfall, nämlich entweder luftdichte oder luftdurchlässige Wandung der Segmente optimierbar ist.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Segmente mit luftdurchlässiger Wandung mit Hilfe des selektiven Lasersintems hergestellt. Das selektive Lasersintem hat den Vorteil, dass die Segmente mit luftdurchlässiger Wandung ohne Werkzeugkosten und mit hoher Präzision herstellbar sind. Damit ist eine besonders gut reproduzierbare Luftdurchlässigkeit der betreffenden Wandung erreichbar. In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Segmente mit luftdurchlässiger Wandung mit Hilfe des selektiven Laserschmelzens hergestellt.

Das selektive Laserschmelzen hat den Vorteil, dass die Segmente mit luftdurchlässiger Wandung ohne Werkzeugkosten hochgenau und mit hoher Bauteilfestigkeit herstellbar sind. Damit ist der Verschleiß der Segment mit luftdurchlässiger Wandung besonders gering.

In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Segmente mit luftdurchlässiger Wandung Öffnungen einer vorbestimmten Form und Größe auf, wobei die Öffnungen konisch ausgebildet sind und an ihrem zur Außenseite der Wandung weisenden Ende einen kleineren Öffnungsquerschnitt aufweisen, als an ihrem der Außenseite der Wandung abgewandten Ende.

Diese konische Geometrie hat den Vorteil, dass ggf. in die Öffnungen eindringendes Elastomer, das nach der Vulkanisation der Schläuche ebenfalls vulkanisiert ist, beim Abziehen der fertigen Schläuche abreißt und in das Innere der Dome fällt, wo es leicht entfernbar ist. Auf diese Weise sind die Öffnungen bei der nächsten Beschickung ohne zusätzlichen Reinigungsaufwand wieder luftdurchlässig. Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Dom 1 mit vier ringförmig umlaufenden Bereichen 2. Der Dom 1 weist zwei Endstücke 3 und 4 auf, zwischen denen in axialer Richtung aufeinanderfolgend Segmente 5 und 6 in abwechselnder Reihenfolge angeordnet sind. Die Segmente 5 und 6 sind untereinander und mit dem jeweils korrespondierenden Endstück 3 oder 4 auf nicht näher gezeigte Weise fest miteinander verbunden.

Der Dom 1 weist weiter eine Luftkammer 7 auf. Die Luftkammer 7 enthält Luft mit Atmosphärendruck. Der Dom 1 weist weiterhin eine Lormkontur 8 auf. Auf den Dom 1 ist ein Schlauchrohling 9 aus unvulkanisiertem Elastomermaterial aufgesteckt.

Der Dom 1 mit Rohling 9 ist in einem hier nicht dargestellten Autoklaven angeordnet. Der Schlauchrohling 9 liegt über der Lormkontur 8 des Doms 1 nicht formschlüssig an, da der Innendmck der Luftkammer 7 und der Dmck im nicht gezeigten Autoklaven in dem gezeigten Zustand noch gleich sind. Dadurch ist ein Luftpolster 10 zwischen dem Dom 1 und dem Rohling 9 eingeschlossen.

Die Lig. 2 zeigt ein Segment 5 als Einzelteil in einer perspektivischen Ansicht. Auf seiner dem hier nicht gezeigten Schlauchrohling zugewandten Außenwand 11 weist das Segment 5 eine Vielzahl von Öffnungen 12 auf. Diese Öffnungen 12 dienen dazu, einen Austausch der zwischen dem Schlauchrohling 9 und dem Dom 1 eingeschlossenen Luft mit der Luftkammer 7, wie in Lig. 1 gezeigt, zu ermöglichen. Das Segment 5 weist an seiner der hier nur symbolisch angedeuteten Luftkammer 7 zugeordneten Innenseite 13 Stege 14 auf, die in axialer Richtung des Segments 5 verlaufen und eine Versteifung der Segmentes 5 in axialer Richtung bilden. Anschlussflächen 5A und 5B dienen dazu, die Segmente an ihre benachbarten, hier nicht gezeigten Segmente ohne luftdurchlässige Wandung

anzuschließen. Die Segmente 5 des Domes 1 sind mittels des selektiven Lasersinterns hergestellt. Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung von hinterschnittenen Geometrien, wie sie bei den Segmenten 5 vorhanden sind.

Die Lig. 3 zeigt einen Teilschnitt durch ein Segment 5. Der Teilschnitt verläuft in dieser Ansicht durch einen der Stege 14. Die Segmente 5 weisen eine Außenwand 11 mit einer Außenseite 11 A und einer Innenseite 11B auf. In der Außenwand 11 sind Öffnungen 12 angeordnet. Die Innenseite 11B der Außenwand 11 ist von einer nach radial Außen gerichteten Endkante 15 des Steges 14 durch einen Spalt 16 beabstandet. Die Öffnungen 12 sind konisch ausgebildet, wobei der zur Außenseite 11 A der Wandung 11 weisende Öffhungsquerschnitt 12A kleiner ist als der gegenüberliegende Öffnungsquerschnitt 12B. Dies hat den Vorteil, dass ggf in die Öffnungen eingedrungenes, hier nicht gezeigtes Elastomer beim Abziehen von hier nicht dargestellten fertigen Schläuchen abreißt und in das Innere 7 der Dome 1 fällt, wo es leicht entfembar ist.

In Fig. 4 ist der Dom 1 mit einem fertig ausvulkanisierten Hohlkörper 17 gezeigt. Die in dem ursprünglichen, hier nicht mehr vorhandenen Luftpolster vorher eingeschlossene Luft ist durch die Segmente 5 in die Luftkammer 7 verschoben. Durch die im nicht gezeigten Autoklaven herrschenden Dmck- und Temperaturverhältnisse ist der Rohling an die Formkontur 8 des Domes 1 angepresst und zu dem elastischen Hohlkörper 17 mit vorbestimmter, zur Formkontur 8 des Domes 1 korrespondierender Form fertiggestellt.

Bezugszeichenliste

(Teil der Beschreibung)

1 Dorn

2 umlaufende Bereiche des Domes 1

3, 4 Endstücke des Domes 1

5 luftdurchlässige Segmente des Domes 1

5A, 5B Anschlussflächen der Segmente 5

6 luftdichte Segmente des Domes 1

7 Luftkammer im Dom 1

8 Formkontur des Domes 1

9 Schlauchrohling

10 Luftpolster zwischen Rohling 9 und Dom 1

11 Außenwand der Segmente 5

11A, 11B Außen- und Innenseite der Außenwand 11

12 Öffnungen in den Segmenten 5

12A, 12B Öffhungsquerschnitte der Öffnungen 12

13 Innenseite der Segmente 5

14 Stege in den Segmenten 5

15 Endkante der Stege 14

16 Spalt zwischen Außenwand 11 und der Endkante der Stege 14 17 fertig vulkanisierter Hohlkörper