| 1. | Verfahren zur Herstellung dünnwandiger Bauteile aus urform barem Material durch Relativbewegung eines ersten und eines weiteren formgebenden Werkzeugs zueinander, mit folgenden Verfahrensschritten : Befüllen eines Hohlraums eines im ersten formgebenden Werkzeug eingelegten weiteren Bauteils oder des ersten formgebenden Werkzeugs mit fließfähigem urformbarem Material, Relativbewegung des ersten und des weiteren formge benden Werkzeugs zueinander unter teilweiser Verdrän gung des urformbaren Materials zur Erzeugung eines dünnwandigen Bereichs aus urformbarem Material zwi schen einem Außenwandbereich des weiteren formge benden Werkzeugs und einem Innenwandbereich des Hohlraums. |
| 2. | Verfahren nach Anspruch 1, wobei das urformbare Material den Hohlraum nach dem Befüllen überwiegend oder vollständig ausfüllt. |
| 3. | Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das urformbare Ma terial den Hohlraum nach dem Befüllen teilweise ausfüllt. |
| 4. | Verfahren nach Anspruch 3, wobei durch Relativbewegung des ersten und des weiteren formgebenden Werkzeugs zueinander eine Verdrängung des dort befindlichen urformbaren Materials in einen Spaltbereich zwischen einem Innenwandbereich des Hohlraums und einem Außenwandbereich des weiteren form gebenden Werkzeugs erfolgt. |
| 5. | Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch Relativbewegung des ersten und des weiteren formge benden Werkzeugs zueinander ein Film des urformbaren Mate rials in einen Spaltbereich zwischen einem Innenwandbereich des Hohlraums und einem Außenwandbereich des weiteren formgebenden Werkzeugs hineingezogen wird. |
| 6. | Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Nacheinspeisung von zusätzlichem urformbaren Material erfolgt. |
| 7. | Verfahren nach einem der Ansprüche 16 zur Einbringung von dünnwandigen Isolationen aus urformbarem Material in Nuten von Ständerblechen einer elektrischen Maschine, wobei die Nu ten einer Mehrzahl von im ersten formgebenden Werkzeug hin tereinander angeordneten Ständerblechen einen mit urformba rem Material befüllbaren Hohlraum bilden. |
| 8. | Dünnwandiges Bauteil aus urformbarem Material, hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 17. |
| 9. | Dünnwandige Isolation aus urformbaren Material in Nuten von Ständerblechen einer elektrischen Maschine, hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 17. |
| 10. | Werkzeugsystem bestehend aus einem ersten formgebenden Werkzeug (1) und einem weiteren formgebendem Werkzeug (2), wobei das erste und das weitere formgebende Werkzeug (1,2) relativ zueinander verschiebbar sind, zur Herstellung von dünnwandigem Bauteilen aus urformbarem Material nach ei nem Verfahren nach einem der Ansprüche 17. |
| 11. | Werkzeugsystem nach Anspruch 10, mit einem weiteren form gebendem Werkzeug (2) mit umlaufend angeordneten Außen wandbereichen (15), die über Spaltbereiche (17) von den In nenwandbereichen (16) umlaufend angeordneter Nuten (12) von in einem ersten formgebenden Werkzeug (1) hintereinan der eingelegten Ständerblechen (10) einer elektrischen Ma schine beabstandet sind. |
Als Stand der Technik ist zur Herstellung von dünnwandigen Bautei- len u. a. das Spritzgußverfahren zur Herstellung von Kunststoffteilen bekannt. Ein Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß aufgrund eingeschränktem Fließverhalten trotz Zugabe von Fließhilfen nur Bauteile mit einer begrenzten Länge hergestellt werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstel- lung dünnwandiger Bauteile anzubieten, welches die Herstellung dünnwandiger Bauteile praktisch unbegrenzter Länge ermöglicht.
Ferner sollen ein nach diesem Verfahren hergestelltes Bauteil und ein Werkzeugsystem zur Durchführung des Verfahrens angeboten werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Pa- tentanspruchs 1 realisiert. Für das Bauteil wird die Aufgabe durch die Merkmale der Patentansprüche 8 und 9 und für das Werkzeugsy- stem durch die Merkmale des Patentanspruchs 10 gelöst.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst ein Hohlraum ei- nes im ersten formgebenden Werkzeug eingelegten weiteren Bau- teils oder ein Hohlraum des ersten formgebenden Werkzeugs mit fließfähigem (z. B. geschmolzenem) urformbaren Material gefüllt. In einem zweiten Verfahrensschritt erfolgt eine Relativbewegung des ersten und des weiteren formgebenden Werkzeugs zueinander, wo- bei eine teilweise Verdrängung des urformbaren Materials stattfindet und ein gewünschter dünnwandiger Bereich aus urformbarem Mate- rial zwischen einem Außenwandbereich des weiteren formgebenden Werkzeugs und einem Innenwandbereich des Hohlraums (des ein- gelegten weiteren Bauteils oder des ersten formgebenden Werk- zeugs) stattfindet.
Als urformbare Materialien können u. a. Thermoplastschmeizen, Me- tallschmelzen und/oder fließfähige Reaktionsharze verwendet wer- den. Diese Materialien können zusätzlich mit Füllstoffen, Verstär- kungsstoffen (z. B. keramischen Elementen, Glasfasern, Kohlefa- sern) angereicht sein.
Im Gegensatz zu einem Spritzgußverfahren nach dem Stand der Technik können Bauteile mit extremer Dünnwandigkeit praktisch un- begrenzter Bauteillänge hergestellt werden, da durch den zweiten Verfahrensschritt der teilweisen Verdrängung des urformbaren Mate- rials ein genau quantifizierbarer Materialabtrag erfolgen kann. Ferner wird der zu befüllende Hohlraum im ersten Verfahrensschritt voll- ständig oder teilweise gefüllt, ohne daß hinsichtlich der Länge des Hohlraums eine verfahrensbeschränkende Grenze besteht.
Gemäß einer ersten Verfahrensvariante kann das urformbare Mate- rial den Hohlraum nach dem Befüllen überwiegend oder vollständig ausfüllen.
Nach einer weiteren Verfahrensvariante kann das urformbare Mate- rial den Hohlraum nach dem Befüllen teilweise ausfüllen.
Bei der Verdrängung des urformbaren Materials durch die Relativ- bewegung des ersten und des weiteren formgebenden Werkzeugs zueinander wird bei einer vollständigen Ausfüllung des Hohlraums mit urformbarem Material sämtliches bei der Ausbildung der dünnen Wandschicht des dünnwandigen Bauteils nicht mehr benötigtes Ma- terial abgetragen, verdrängt und gegebenenfalls einer weiteren (erneuten) Verwertung zugeführt.
Bei einem nur teilweise ausgefüllten Hohlraum kann durch gegensei- tige Annäherung des ersten und des weiteren formgebenden Werk- zeugs ein Film des urformbaren Materials in einen Spaltbereich zwi- schen Innenwandbereich des Hohlraums und Außenwandbereich des weiteren formgebenden Werkzeugs hineingezogen werden.
Die angestrebte dünne Wandung des dünnwandigen Bauteils ent- steht somit während der Relativbewegung des ersten und des weite- ren formgebenden Werkzeugs zueinander in einem Spaltbereich zwischen Innenwandbereich des Hohlraums und Außenwandbereich des weiteren formgebenden Werkzeugs mit dem urformbaren Mate- rial.
Generell kann bei sämtlichen Verfahrensvarianten eine Nachein- speisung von zusätzlichem urformbaren Material erfolgen, um an je- dem gewünschten Ort urformbares Material während des Verfahrens zuführen zu können.
Nach einer weiteren Verfahrensvariante kann an das Bauteil minde- stens ein weiteres Funktionselement angespritzt werden, wie z. B. ein Anschlußelement oder ein Montageelement (z. B. Vorsprung, End- scheibe, Wickelscheibe, Wickelhilfe), welches bei der späteren Wei- terverarbeitung oder Weiterbearbeitung des Bauteils als Montage- element dienen kann, damit ein zusätzliches Montagewerkzeug er- setzt und nach der Montage vom Bauteil wieder entfernt werden kann.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Verfahrensvariante wird das geschilderte Verfahren zur Einbringung von dünnwandigen Isolatio- nen aus urformbarem Material in Nuten von Ständerblechen einer elektrischen Maschine verwendet. Dabei werden die Nuten einer Mehrzahl von im ersten formgebenden Werkzeug hintereinander an- geordneten Ständerblechen befüllt. Diese Nuten bilden in ihrer An- einanderreihung einen befüllbaren länglichen Hohlraum.
Mit dem beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren wird es er- möglicht, die Nuten einer Vielzahl von hintereinander angeordneten Ständerblechen gemeinsam zu befüllen und zu isolieren. Im Gegen- satz zu einem Spritzgußverfahren bestehen dabei auch keine Be- schränkungen hinsichtlich der Anzahl der hintereinander angeordne- ten Ständerbleche und damit der Länge und Größe der elektrischen Maschine.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es ermöglicht, dünn- wandige Isolationen mit einer Dicke von insbesondere 0,1 mm bis 1 mm innerhalb der einzelnen Nuten der Ständerbleche zu erzeugen, wobei die Ständerbleche in ihrer aufeinanderfolgenden Anordnung eine praktisch beliebige Länge erreichen können und es damit ins- besondere ermöglicht wird, auch Großmotoren herzustellen.
Das Verhältnis von Wanddicke zur Länge des Bauteils kann dabei insbesondere den Faktor 2,5 x 10-3 unterschreiten (also z. B. ein Bau- teil mit einer Wanddicke von 0,3 mm und einer Länge von über 120 mm), so daß sehr dünnwandige und gleichzeitig sehr lange Bauteile wirtschaftlich herstellbar sind.
Das erfindungsgemäße dünnwandige Bauteil, welches nach dem beschriebenen Verfahren hergestellt wird, kann hinsichtlich der Mi- nimierung der Wanddicke und der Maximierung der Länge des jewei- ligen Bauteils praktisch beliebig gestaltet werden. Durch das erfin- dungsgemäße Verfahren kann auch die Wanddicke des dünnwandi- gen Bauteils unterschiedlich gestaltet und genau modelliert werden.
Die erfindungsgemäße dünnwandige Isolation aus urformbarem Ma- terial in Nuten von Ständerblechen kann zeitsparend hergestellt wer- den, ohne daß eine Beschränkung hinsichtlich der Motorengröße und damit der Anzahl der hintereinander angeordneten Ständerble- che vorliegt. Das bislang erforderliche aufwendige Isolieren und Handling von Ständerblechen kann somit entfallen.
Beim erfindungsgemäßen Werkzeugsystem sind zumindest ein er- stes und zweites formgebendes Werkzeug (ggf. auch weitere Werk- zeuge) vorgesehen, welche in einer Relativbewegung zueinander angenähert werden können. In der Endposition ist zwischen dem Außenbereich des weiteren formgebenden Werkzeugs und dem In- nenbereich des Hohlraums (des im ersten formgebenden Werkzeug eingelegten Bauteils oder des ersten formgebenden Werkzeugs selbst) ein beliebig dimensionierbarer Spaltbereich vorgesehen, wel- cher die dünne Wand des dünnschichtigen Bauteils darstellt.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeich- nungsfiguren näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 ein mit urformbarem Material befüllter Hohlraum ei- nes ersten formgebenden Werkzeugs, Fig. 2 ein Werkzeug nach Fig. 1 mit teilweise eingedrunge- nem weiteren formgebenden Werkzeug unter teil- weiser Materialverdrängung, Fig. 3 das Werkzeug nach Fig. 1 nach Entfernung des wei- teren formgebenden Werkzeugs mit einer ange- brachten umlaufenden Wandschicht, Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Pakets von Ständerblechen einer elektrischen Maschine mit Nu- ten zur Anbringung von Isolation sowie Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung A aus Fig. 4. Aus den Fig. 1-3 gehen verschiedene Verfahrensschritte des erfin- dungsgemäßen Verfahrens hervor.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein (äußeres) formgeben- des Werkzeug 1 (hier : einen Hohlzylinder), der gemäß dem ersten Verfahrensschritt vollständig und damit auch im inneren Hohlraum 18 mit (flüssigem) geschmolzenem urformbarem Material 2 gefüllt wird.
Als nächster Verfahrensschritt wird gemäß Fig. 2 über ein weiteres formgebendes Werkzeug 3 (hier : einen Stempel) eine Bewegung in das formgebende Werkzeug hinein ausgeführt, wodurch das dort be- findliche urformbare Material 2 verdrängt wird und z. B. an der Rück- seite 4 des formgebenden Werkzeug 1 oder an einer anderen Stelle heraustreten kann.
Fig. 2 zeigt die formgebenden Werkzeuge 1 und 3, die in einer Rela- tivbewegung in Richtung 5 aufeinander zu bewegt wurden, in einer mittleren Verfahrensposition. Am vorderen Endbereich 6 des form- gebenden Werkzeugs 3 wird das urformbare Material 2 verdrängt.
Wenn das weitere formgebende Werkzeug 3 vollständig durch das formgebende Werkzeug 1 hindurch geführt ist, ergibt sich durch voll- ständigen Materialabtrag des urformbaren Materials 2 zwischen ei- nem Außenwandbereich 15 des weiteren formgebenden Werkzeugs 3 und einem Innenwandbereich 16 des formgebenden Werkzeugs 1 eine beliebig dünnwandig gestaltbare Wandschicht 7, welche aus dem ersten formgebenden Werkzeug 1 als Hülse entfernt werden kann.
Die Geometrie der Wandschicht 7 (z. B. deren Dicke 8) kann in Ab- hängigkeit von der Formgestaltung des weiteren formgebenden Werkzeugs 3 individuell gestaltet werden. So können auch be- reichsweise unterschiedlichen Dicken 8 realisiert werden. Das erfin- dungsgemäße Verfahren ist hinsichtlich der Länge 9 des entstehen- den Bauteils keinen Beschränkungen unterworfen. Im Gegensatz zum Spritzgußverfahren, bei dem aufgrund eingeschränkter Fließfä- higkeit der verwendeten Materialien nur eine begrenzte Spritztiefe vorliegt, kann mit dem vorgeschlagenen Verfahren eine praktisch be- liebige Kombination von Minimierung der Wanddicke 7 und Maximie- rung der Länge 9 des Bauteils realisiert werden.
Die Relativbewegung kann dabei entweder durch Bewegung des er- sten formgebenden Werkzeugs 1 oder des weiteren formgebenden Werkzeugs 3 oder beider formgebenden Werkzeuge 1 und 3 erreicht werden. Ferner kann neben einer linearen Bewegung auch eine Drehbewegung oder eine Rüttelbewegung eines Werkzeugs 1 und/oder 3, insbesondere des Werkzeugs 3 stattfinden.
Fig. 4 zeigt ein an sich bekanntes Ständerblech 10 einer elektrischen Maschine mit Rotoröffnung 11. Das Ständerblech 10 besitzt um lau- fend eine Vielzahl von Nuten 12, in welche gemäß der vergrößerten Darstellung A nach Fig. 5 Isolationen 13 eingebracht werden müs- sen.
Gemäß Fig. 4 sind eine Mehrzahl von nicht einzeln dargestellten Ständerblechen 10 zum Aufbau der Motorlänge hintereinander an- geordnet. Dabei wird gemäß dem Stand der Technik eine in den Nu- ten 12 anzubringende Isolation ("Nutkastenisolation") zwischen der in den Nuten 12 aufgenommenen Ständerwicklung (nicht abgebildet) und den Ständerblechen 10 bisher durch mehrschichtige Isolations- papiere realisiert, welche zugeschnitten, gefaltet und mit Sonderma- schinen einzelnen in den jeweiligen Nuten 12 angebracht werden müssen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann eine Isolation 13 (z. B. aus Polycarbonat) gemäß Fig. 5 durch die erfindungsgemäßen Ver- fahrensschritte realisiert werden. Dabei können sämtliche umlaufend angeordneten Nuten 12 eines Ständerblechs 10 in einem Verfah- rensschritt gleichzeitig erzeugt und für eine beliebige Anordnung von Ständerblechen 10, welche in Richtung 14 hintereinander angeord- net sind, realisiert werden.
Fig. 5 zeigt auch in einer Teilschnittdarstellung ein weiteres formba- res Werkzeug 3, mit umlaufend angeordneten Außenwandbereichen 15, die über Spaltbereiche 17 von den Innenwandbereichen 16 der umlaufend angeordneten Nuten 12 von in einem ersten formgeben- den Werkzeug 1 hintereinander eingelegten Ständerblechen 10 ei- ner elektrischen Maschine beabstandet sind.
In Fig. 5 ist dabei nur ein einziger Außenwandbereich 15 abgebildet, tatsächlich entspricht die Anzahl der umlaufend am Werkzeug 3 an- geordneten Außenwandbereiche 15 der Anzahl der mit einer dünn- wandigen Isolation 13 zu versehenden Nuten 12.
BEZUGSZEICHEN 1 formgebendes Werkzeug 2 urformbares Material 3 formgebendes Werkzeug 4 Richtung 5 Rückseite 6 Endbereich 7 Wandschicht 8 Dicke 9 Länge 10 Ständerblech 11 Rotor 12 Nut 13 Isolation 14 Richtung 15 Außenwandbereich 16 Innenwandbereich 17 Spaltbereich 18 Hohlraum
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