FORMWERKZEUGS

Die Erfindung betrifft ein Werkzeugmodul oder -segment zur Erwärmung von Formteilen mit hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung, mit wenigstens einer Strahlungsquelle, welche zur Erzeugung der hochfrequenten elektromagnetischen Strahlung ausgebildet ist. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Formwerkzeug zur Erwärmung von Formteilen mit hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung, mit wenigstens einem Oberwerkzeug und mit wenigstens einem Unterwerkzeug, welche zwischen sich einen Formraum zur Aufnahme des Formteils bilden, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbund-Formteils, in dem

- Fasern mit wenigstens einem Imprägnier-Polymer oder einem aushärtbaren Harz vorimprägniert und die vorimprägnierten Fasern in den Formraum eines Werkzeugs überführt werden, in welchem die vorimprägnierten Fasern unter Druck und bei erhöhter Temperatur zu dem Faserverbund-Formteil geformt werden; oder

- Fasern in den Formraum eines Werkzeugs überführt werden, wonach in den Formraum wenigstens ein plastifiziertes Imprägnier-Polymer oder ein flüssiges Harz eingebracht, die Fasern hiermit imprägniert und unter Druck und bei erhöhter Temperatur zu dem Faserverbund-Form- teil geformt werden, wobei das Imprägnier-Polymer oder das Harz in dem Formraum des Werkzeugs mittels hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung erwärmt wird. Faserverbund-Formteile, welche aus einer Polymermatrix mit einzelnen oder insbesondere in Bündeln oder anderen geometrischen Strukturen angeordneten Fasern gefertigt sind, finden für Bauteile verschiedenster Art zunehmenden Einsatz, wobei ihnen insbesondere ihr verhältnismäßig geringes Gewicht sowie die Möglichkeit zugutekommt, durch entsprechende Form und Anordnung der Faser(strukture)n in dem Formteil letzterem eine erhöhte Festigkeit und Steifigkeit in Richtung der potenziell einwirkenden Lasten zu verleihen. So gelangen beispielsweise mit Verstärkungsfasern versehene Polymer-Formteile in Form von Strukturbauteilen für die Fahrzeug-, Flugzeug- und Schiffsbauindustrie oder auch in Bauteilen für die Bauindustrie oder als Komponenten zur Energieerzeugung, wie beispielsweise Flügel für Windkraftanlagen, zum Einsatz. Dabei kann es sich bei den Verstärkungsfasern insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, um Lang- und Endlosfasern handeln, welche in geeigneten Strukturen, z. B. in Form von Faserbündeln oder -lagen, vorliegen und mit einem plastifizierbaren, thermoplastischen oder thermo- elastischen Polymer oder mit einem zu einem thermoplastischen bzw. thermoelastischen, elasto- meren oder duroplastischen Polymer aushärtbaren Harz imprägniert sind. Zur Herstellung von derartigen Faserverbund-Formteilen, deren Fasern beispielsweise von Kohle- bzw. Carbonfasern (carbonfaserverstärkte Kunststoffe, CFK) oder Glasfasern (glasfaserverstärkte Kunststoffe, GFK), aber grundsätzlich auch von mineralischen oder natürlichen Fasern gebildet sein und in geeigneten Strukturen, wie z. B. in Form von Bündeln, Lagen, Geflechten, Geweben, Gestricken, Gelegen, Vliesen oder dergleichen vorliegen können, sind verschiedene Verfahren bekannt. So kann die Herstellung von faserverstärkten Verbund-Formteilen beispielsweise dadurch geschehen, dass die Verstärkungsfaser(strukture)n mit einem thermoplastischen oder thermoelastischen Matrixpolymer im plastifizierten bzw. schmelzflüssigen Zustand oder mit einem zu einem duroplastischen oder elastomeren Polymer aushärtbaren, flüssigen Harz imprägniert werden, wonach die imprägnierte Faserverbundstruktur gegebenenfalls zunächst kon- solidiert und sodann in dem Formraum eines geeigneten Formwerkzeugs unter Einwirkung von Druck und Temperatur verpresst wird. Schließlich wird das thermoplastische Matrixpolymer unter Bildung der fertigen Polymermatrix unter Abkühlen desselben erstarrt oder wird das aushärtbare Harz zu dem duroplastischen oder elastomeren Polymer ausgehärtet. Die Imprägnierung dient in beiden Fällen vornehmlich zu einer möglichst vollständigen Benetzung der Verstärkungsfasern mit dem schmelzflüssigen Polymer bzw. mit dem flüssigen Harz, wobei die Verstärkungsfasern möglichst gänzlich imprägniert werden sollten, um die Bildung von Hohlräumen, welche zu einer lokal verminderten Festigkeit und Steifigkeit führen, zu verhindern. Darüber hinaus können zur Herstellung von derartigen Faserverbund-Formteilen auch die gegebenenfalls in der vorgenannten Weise imprägnierten Verstärkungsfaser(strukture)n in ein Spritzgieß- (z. B. im Falle eines thermoplastischen oder thermoelastischen Polymer-Formteils) oder Gießwerkzeug (z. B. im Falle eines RI M-Verfahrens, "Reaction Injection Moulding", oder eines RRIM-Verfahrens, "Reinforced Reaction Injection Moulding") überführt werden, wonach entweder ein plastifiziertes, schmelzflüssiges Matrixpolymer oder eine zu einem Matrixpolymer aushärtbare, flüssige Harzmischung in das Formwerkzeug eingespritzt und mit der Faserstruktur in innigen Kontakt gebracht wird. Sodann wird das plastifizierte Polymer unter Bildung des fertigen faserverstärkten Polymer-Formteils erstarrt oder wird die Harzmischung unter Bildung des fertigen Formteils ausgehärtet, wonach das Formteil dem Formwerkzeug entnommen wird.

Sowohl bei den erstgenannten Pressverfahren, bei welchen eine Art Halbzeug aus bereits mit dem plastifizierbaren, thermoplastischen oder thermoelastischen Polymer bzw. mit der zu einem Polymer aushärtbaren, flüssigen Harzmischung imprägnierten Verstärkungsfasern zu dem Formteil geformt wird, als auch bei den letztgenannten Spritz- bzw. Gießverfahren, bei welchen die in dem Formraum des Formwerkzeugs positionierten Fasern erst dort mit dem schmelzflüssigen, plastifizierten Polymer bzw. mit der flüssigen Harzmischung umspritzt bzw. umgössen wird, wird die zur Plastifizierung des thermoplastischen/thermoelastischen Matrixpolymers bzw. die zur Aushärtung des zu dem Matrixpolymer aushärtbaren Harzes erforderliche Wärme üblicherweise durch externe Beheizung des Formwerkzeugs aufgebracht, indem das Unterwerkzeug und/oder das Oberwerkzeug auf die gewünschte Temperatur erhitzt wird. In der Regel weist das Formwerkzeug hierzu eine Mehrzahl an, insbesondere elektrischen, Heizelementen auf. Dies ist einerseits in energetischer Hinsicht nachteilig, andererseits erfordert das ständige Aufwärmen und Abkühlen des Werkzeugs hohe Taktzeiten, um zum Einen für den notwendigen Wärmeübergang von der Werkzeugwand in das Formteil, zum Anderen für die erforderliche Temperierung des Formwerkzeugs selbst zu sorgen. Dies gilt umso mehr für den Fall, dass verschiedene lokale Bereiche des in den Formraum des Werkzeugs eingebrachten Formteils unterschiedliche Temperierungen erfordern, um beispielsweise bei Formteilen mit relativ komplexer Geometrie und/oder mit komplexen Faserstrukturen sowohl für eine gänzliche Imprägnierung der Fasern mit dem plastifizierten Polymer bzw. mit dem flüssigen Harz als auch - im Falle von aushärtbaren Harzen - für eine gänzliche Aushärtung zu sorgen. Insbesondere ist es bei derart konvektiv beheizten Formwerkzeugen aber auch bei verhältnismäßig langen Taktzeiten praktisch unmöglich, für eine homogene Erwärmung der den Formraum umgebenden Werkzeugwandungen und folglich des Formteils selbst zu sorgen, was insbesondere dann, wenn Imprägnierharze von Verstärkungsfaserstrukturen gleichmäßig ausgehärtet werden müssen, zu erheblichen Qualitätsmängeln bis hin zu Ausschuss führt.

Die DE 10 201 1 010 683 A1 beschreibt ein zur Herstellung von Faserverbund-Formteilen der vorgenannten Art geeignetes Formwerkzeug, bei welchem das Formteil mittels hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung im Mikrowellenspektrum erwärmt wird. Die den Formraum umgebende Wandung des Formwerkzeug ist dabei zumindest abschnittsweise aus einem für hochfrequente elektromagnetische Strahlung im Mikrowellenspektrum permeablen Material, wie beispielsweise aus keramischen Werkstoffen, gefertigt, so dass in den Formraum mittels einer äußeren Mikrowellenstrahlungsquelle Mikrowellen eingekoppelt werden können, um das Formteil direkt zu erhitzen. Hierzu dient je ein Mikrowellengenerator für das Ober- und für das Unterwerkzeug, so dass das Formwerkzeug aus einer Art Unterwerkzeugmodul und Oberwerkzeugmodul ausgestaltet ist, welche jeweils das Unter- bzw. Oberwerkzeug mit dem ihm zugeordneten Mikrowellengenerator umfasst. Während das bekannte Formwerkzeug folglich eine gegenüber konven- tionellen, konvektiv erwärmten Werkzeugen eine deutlich bessere Energiebilanz aufweist, besteht auch hier der Nachteil einer nur relativ ungleichmäßigen Erwärmung des Formteils, wobei dort, wo die Mikrowellenstrahlung in den Formraum eingekoppelt wird, Wärmespitzen erzeugt werden, während dazwischen eine vornehmlich konvektive Wärmeleitung stattfindet. Ferner ist es auch nur bedingt möglich, verschiedene Formteilbereiche auf unterschiedliche Temperaturen zu erhitzen, wie es insbesondere bei der Herstellung von Faserverbund-Formteilen in manchen Fällen erwünscht ist.

EP 0 233 846 A2 offenbart eine Presse für ein Formteil in Form eines Dichtrings aus Gummi. Hierbei wird die Presskraft über ein oberes und ein unteres Rahmenteil ausgeübt. In einer Ausnehmung des oberen Rahmenteils befindet sich ein bielektrisches Material, welches im Bereich der dem unteren Rahmenteil zugewandten Stirnseite die Formhälfte zur Bildung der Kavität für den O-Ring ausbildet. In dem unteren Rahmenteil ist eine großvolumige Elektrode in ein dielektrisches Material eingebettet, welches in einer Ausnehmung des unteren Rahmenteils angeordnet ist. Die dem oberen Rahmenteil zugewandte Stirnseite der Elektrode bildet die andere Formhälfte zur Bildung der Kavität für den O-Ring aus. Einerseits die Elektrode und andererseits das untere Rahmenteil sind jeweils mit einem Anschluss eines Impedanz-Adapters eines Mikrowellen-Generators verbunden. Vorgeschlagen wird auch, dass an demselben Werkzeug zwei Kavitäten zur gleichzeitigen Herstellung von zwei O-Ringen vorgesehen sein können, wobei in jedem Fall eine Formhälfte aus dem dielektrischen Material bestehen soll. Für das dielektrische Material wird der Einsatz von Kristallglas, keramischen Materialien, Aluminium oder Steatit vorgeschlagen. Die minimale Abmessung des dielektrischen Bereichs der Form in Wellenausbreitungsrichtung soll vergleichbar oder kleiner sein als eine Wellenlänge der Mikrowellen. Durch geeignete Dimensio- nierung des dielektrischen Materials und Abstimmung mit der Frequenz der Wellenlängen soll insbesondere ein Resonanzbetrieb mit Intensivierung des elektrischen Felds erfolgen.

DE 10 2009 045 016 A1 beschäftigt sich mit einem über ein Fahrwerk mobilen Werkzeug, welches in einen Autoklaven eingefahren werden kann. Hier liegt das Formteil auf einer formgebenden Oberfläche des verfahrbaren Werkzeugs auf. Das Formteil ist innerhalb einer Haube angeordnet, welche eine Mikrowellenkammer begrenzt. Die Haube trägt auf ihrer Oberseite eine Einrichtung zum Einkoppeln von Mikrowellenstrahlung. Das Formteil kann hierbei unter einem mikrowellentransparenten Vakuumsack liegen, der gegenüber der formgebenden Oberfläche des Werkzeugs abgedichtet ist, wobei die Formkavität zwischen dem Vakuumsack und der formgebenden Oberfläche evakuiert ist, so dass das Formteil mittels der über dem Vakuumsack wirkenden Druckdifferenz an die formgebende Oberfläche angepresst wird und eine Kompak- tierung des Formteils erfolgt. Alternativ kann anstelle des formstabilen Vakuumsacks das Formteil auch durch eine mikrowellentransparente formstabile Formhälfte abgedeckt werden. Die Einkopplung der Mikrowellenstrahlung erfolgt hier, um einen Matrixharzanteil des Formteils auszuhärten, um ein faserverstärktes Verbundbauteil auszubilden. Die Haube bildet einen Fara- day'schen Käfig um das Formteil aus und begrenzt die Mikrowellenstrahlung auf die Mikrowellenkammer. Hierzu können die Wände der Haube aus Metall als Lochbleche, Gitter oder Netze ausgebildet sein. Eine Einkopplung der Mikrowellenstrahlung in die Mikrowellenkammer kann über einen mit einem Magnetron verbundenen Hohlleiter erfolgen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeugmodul oder -segment sowie ein Formwerkzeug der eingangs genannten Art unter zumindest weitestgehender Vermeidung der vorgenannten Nachteile dahingehend weiterzubilden, dass ein in den Formraum des Werkzeugs eingebrachtes Formteil in energieeffizienter Weise sowohl homogen erwärmt als auch vorzugsweise gezielt mit einem Temperaturgradienten beaufschlagt werden kann. Sie ist ferner auf ein insbesondere mittels eines solchen Formwerkzeugs durchführbares Verfahren zur Herstellung eines Faserverbund-Formteils der eingangs genannten Art gerichtet, welches eine homogene Erwärmung des Formteils sowie vorzugsweise eine Beaufschlagung desselben mit einem gewünschten Temperaturgradienten ermöglicht. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Werkzeugmodul oder -segment der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass es ein (Teil-) Gehäuse aufweist, an welchem ein mit der Strahlungsquelle wirkverbundenes Einkopplungsmittel der Strahlungsquelle für hochfrequente elektromagnetische Strahlung festgelegt ist, welche in das als Resonanzraum dienende Innere des (Teil-) Gehäuses hineinragt, um die Strahlung in den Resonanzraum einzukoppeln, wobei in dem Resonanzraum des (Teil-) Gehäuses wenigstens ein dielektrischer Resonator aus einem für hochfrequente elektromagnetische Strahlung permeablen Material aufgenommen ist, welcher zwischen dem Einkopplungsmittel und einem zu erwärmenden Formteil angeordnet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ferner bei einem Formwerkzeug der eingangs genannten Art vor, dass es wenigstens ein derartiges Werkzeugmodul oder -segment aufweist.

In verfahrenstechnischer Hinsicht sieht die Erfindung zur Lösung des ihr zugrundeliegenden Problems bei einem Verfahren der eingangs genannten Art schließlich vor, dass ein derartiges Formwerkzeug mit wenigstens einem Werkzeugmodul oder -segment der vorgenannten Art verwendet wird. Das Einkopplungsmittel des erfindungsgemäßen Werkzeugmoduls oder -segments, welches beispielsweise in Form eines Hochfrequenz- bzw. Mikrowellenleiters, wie eines Hohlleiters, ausgebildet sein kann, koppelt folglich die von der Strahlungsquelle erzeugte hochfrequente elektromagnetische Strahlung in das als Resonanzraum dienende Innere des (Teil-) Gehäuses ein, von wo aus sie in den dielektrischen Resonator eingeleitet wird, um sie gleichmäßig über den Querschnitt des (Teil-) Gehäuses zu streuen bzw. zu "verteilen". Auf diese Weise ergibt sich nicht nur eine sehr gute Energiebilanz, da praktisch die gesamte hochfrequente elektromagnetische Strahlung direkt in Richtung des zu erwärmenden Formteils gerichtet werden kann, sondern wird infolge der gleichmäßigen Streuung der Strahlung insbesondere eine sehr homogene Erwärmung des Formteils über den gesamten Querschnitt des Werkzeugmoduls oder -segments sicher- gestellt, so dass es weder zu lokalen Überhitzungen noch zu einer lokal nicht ausreichenden Erwärmung kommt, so dass eine stets reproduzierbare, vollständige Erwärmung des Formteils gewährleistet ist, welche zu einer gleichbleibenden Qualität desselben unter Vermeidung von Ausschuss führt. Das (Teil-) Gehäuse des Werkzeugmoduls oder -segments ist dabei zweckmäßigerweise aus einem für hochfrequente elektromagnetische Strahlung nicht permeablen Material, insbesondere aus metallischen Werkstoffen, wie beispielsweise (Edel)stahl, Aluminium oder dergleichen oder auch Komposit-Werkstoffen, wie Kunststoff-/Metall-, Keramik-/Metall- Verbundmaterialien etc., gefertigt, um für eine Abschirmung der hochfrequenten elektromagnetischen Strahlung nach außen sowie - im Falle eines weiter unten noch näher erläuterten Einsatzes einer Mehrzahl an Werkzeugmodulen oder -Segmenten - eine Wechselwirkung zwischen benachbart angeordneten Werkzeugmodulen oder -Segmenten zu verhindern. Auf diese Weise wird im Falle des Einsatzes mehrerer parallel angeordneter Werkzeugmodule oder -segmente jeder Volumenabschnitt des Formteils nur mit hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung des dem jeweiligen Volumenabschnitt zugeordneten Werkzeugmoduls oder -segments bestrahlt, wodurch wiederum eine sehr homogene Erwärmung auch großflächiger Formteile erreicht werden kann. Der Resonator des oder eines jeden Werkzeugmoduls oder -segments dient folg- lieh erfindungsgemäß als eine Art "Gleichrichter" der hochfrequenten elektromagnetischen Strahlung, so dass diese über den Querschnitt des (Teil-) Gehäuses eines jeweiligen Werkzeugmoduls oder -segments gleichmäßig verteilt wird, um den dem Werkzeugmodul oder -segment zugeordneten Volumenabschnitt des Formteils gleichmäßig bestrahlen zu können und Temperaturgradienten des Formteils innerhalb eines jeweiligen, einem jeweiligen Werkzeugmodul oder -seg- ment zugeordneten Volumenabschnittes des Formteils zu verhindern.

Bei einem erfindungsgemäßen Formwerkzeug mit mehreren solcher Werkzeugmodule oder -segmente kann folglich vorzugsweise vorgesehen sein, dass dem Oberwerkzeug und/oder dem Unterwerkzeug eine Mehrzahl an nebeneinander, insbesondere im Wesentlichen in Reihen oder matrixartig in Reihen und Spalten, angeordneten Werkzeugmodulen oder -Segmenten zuge- ordnet sind. Auf diese Weise wird die von der Strahlungsquelle eines jeden Werkzeugmoduls oder -segments erzeugte hochfrequente elektromagnetische Strahlung an den ihr zugeordneten Abschnitt des Formraums des Formwerkzeugs - oder genauer: in den dem jeweiligen Werkzeugmodul oder -segment zugeordneten Volumenabschnitt des Formraums - übertragen. Das Unterwerkzeug und/oder das Oberwerkzeug eines solchermaßen ausgestalteten Formwerkzeugs kann demnach eine Mehrzahl an Werkzeugmodulen oder -Segmenten umfassen oder gänzlich hieraus gebildet sein, so dass es möglich wird, den Formraum des Formwerkzeug entsprechend der Größe und Anzahl an Werkzeugmodulen oder -Segmenten zu "rastern", wobei ein jeder Volumenabschnitt eines solchen "Rasters" mit einer jeweiligen Strahlungsquelle eines jeweiligen Werkzeugmoduls oder -segments in Wechselwirkung steht. Wie bereits angedeutet, kann in vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die Strahlungsquelle eines (jeden) Werkzeugmoduls oder -segments von einem Mikrowellengenerator, wie einem Magnetron, gebildet ist, welcher zur Erzeugung von hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung im Mikrowellenspektrum ausgebildet ist. Hieraus resultiert ein besonders hoher Wirkungsgrad der eingesetzten Energie, wenngleich sich die Erfindung je nach Anwendungsfall grundsätzlich auch für andersartige elektromagnetische Strahlung anbietet, wobei in diesem Zusammenhang lediglich beispielhaft auch Strahlung im ultravioletten oder im Infrarotspektrum angesprochen sei.

Der dielektrische Resonator des bzw. eines jeden Werkzeugmoduls oder -segments kann vorzugsweise im Wesentlichen plattenförmig ausgestaltet sein und erstreckt sich zweckmäßigerweise im Wesentlichen über den gesamten Querschnitt des als Resonanzraum dienenden Gehäuseinnern, um für eine gleichmäßige Verteilung der hochfrequenten elektromagnetischen Strahlung über praktisch den gesamten Querschnitt des Werkzeugmoduls oder -segments zu sorgen.

Der wenigstens eine dielektrische Resonator sowie insbesondere auch das (Teil-) Gehäuse mit seinem Resonanzraum eines (jeweiligen) erfindungsgemäßen Werkzeugmoduls oder -segments kann vorzugsweise einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweisen, wobei der Querschnitt grundsätzlich auch andersartig, z. B. in Form eines gleichseitigen Drei- oder Sechsecks, ausgestaltet sein kann. Dabei sollte vorteilhafterweise sichergestellt sein, dass sich eine Mehrzahl an Werkzeugmodulen oder -Segmenten mit ihren (Teil-) Gehäusen nach Art eines "Rasters" oder Arrays dicht an dicht anordnen lassen, so dass einem jeden Volumenabschnitt des Formraums eines mit einer Mehrzahl derartiger Werkzeugmodule oder -segmente ausgestatteten Formwerkzeugs ein jeweiliges Werkzeugmodul oder -segment zugeordnet sein kann.

Damit der dielektrische Resonator seine ihm zugedachte Funktion einer gleichmäßigen Verteilung der hochfrequenten elektromagnetischen Strahlung über den Querschnitt des Gehäusemoduls oder -segments in sehr effizienter Weise zu erfüllen vermag, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn seine geometrischen Abmessungen an die Wellenlänge der jeweils verwendeten Strahlung angepasst sind. In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Dicke des Resonators (204) etwa n x K/2 beträgt, wobei λ die Wellenlänge der hochfrequenten elektromagnetischen Strahlung und n eine natürliche Zahl ungleich 0, insbesondere eine ungerade natürliche Zahl, ist; und/oder ein Durchmesser des Resonators (204) etwa m x K/2 beträgt, wobei λ die Wellenlänge der hochfrequenten elektromagnetischen Strahlung und m eine natürliche Zahl ungleich 0, 1 und 3, insbesondere ein ungerade natürliche Zahl > 3, ist.

Im Falle eines etwa mehreckigen oder insbesondere quadratischen Resonators ist mit "Durch- messer" der Abstand seiner jeweils entgegengesetzten Seiten gemeint. Im Falle eines gleichseitig dreieckigen Resonators ist mit "Durchmesser" die Höhe des Dreiecks angesprochen. Auf diese Weise ergibt sich im Umfangsbereich des Resonators jeweils ein Maximum der Amplitude der hochfrequenten elektromagnetischen Strahlung, was hinsichtlich einer gleichmäßigen Erwärmung eines Formteils über den Querschnitt des Werkzeugmoduls oder -segments von Vorteil ist. Gleichfalls hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Ecken eines mehreckigen, z. B. quadratischen, Resonators mit gegenüber seinen Seiten kleinen Radien abgerundet sind , um lokale Wärmespitzen zu vermeiden.

Zum Zwecke einer guten Streuung der hochfrequenten elektromagnetischen Strahlung über den gesamten Innenquerschnitt des (Teil-) Gehäuses können - die den Resonanzraum begrenzenden umfänglichen Wandungen des (Teil-) Gehäuses und/oder die Umfangsseiten des dielektrischen Resonators mit Vorteil mit wenigstens einem - für hochfrequente elektromagnetische Strahlung nicht permeablen - Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, insbesondere aus der Gruppe der Metalle einschließlich Metalllegierungen und Metallsalzen, beispielsweise Gold, Silber, Kupfer, Aluminium, (Edel)stahl, Ferrit, Aluminiumnitrit, Siliciumnitrit, Wolfram, Titan oder dergleichen, beschichtet sein, um die hochfrequente elektromagnetische Strahlung in Richtung des Inneren des Resonators zu reflektieren. Durch Mehrfachreflexion lässt sich auf diese Weise nicht nur eine besonders gleichmäßige Verteilung der hochfrequenten elektromagnetischen Strahlung über die Fläche des Resonators bzw. über den Innenquerschnitt des (Teil-) Gehäuses eines jeweiligen Werkzeugmoduls oder -segments erreichen, sondern tritt die hochfrequente elektromagnetische Strahlung auch vornehmlich senkrecht zur Fläche des Resonators aus diesem aus bzw. senkrecht in den Formraum ein, so dass wiederum Wechselwirkungen zwischen benachbarten Werkzeugmodulen oder -Segmenten zuverlässig vermieden werden können. Wie bereits angedeutet, kann das (Teil-) Gehäuse selbst beispielsweise aus Metall einschließlich Metalllegierungen oder auch aus, insbesondere mit Glasfasern verstärkten, Keramik- oder Kunststoffmaterialien gefertigt sein, wobei hierfür hochtemperatur- und druckfeste Polymermaterialien in Betracht kommen. Lediglich beispielhaft seien in diesem Zusammenhang Polyetherketone (PEK), Polyetheretherketone (PEEK), Polyetheretheretherketone (PEEEK), Polyetherketonketone (PEKK), Polyetherether- ketonketone (PEEKK), Polyetheretherketonetherketone (PEEKEK), Polyetherketonetherether- ketone (PEKEEK) und Polyaryletherketone (PAEK) einschließlich Copolymeren und Polymer- Blends mit den vorgenannten Polymeren, polyhalogenierte Polyolefine, insbesondere poly- fluorierten Polyolefine, wie Polytetrafluorethylen (PTFE), hochmolekulare Polyolefine, wie z. B. ultrahochmolekulares Polyethylen (U HMWPE, Ultra High Molecular Mass Polyethylene) und Polyimide (PI) oder Polyamide (PA) einschließlich Copolymeren und Polymer-Blends mit denselben, wie z. B. Polycaprolacatam (PA 6), Poly-(N,N'-tetramethylenadipindiamid) (PA 4.6), Poly-(N,N'-hexamethylenadipindiamid) (PA 6.6), Poly-(hexamethylensebacamid) (PA 6.10), Poly- (hexamethylendodecandiamid) (PA 6.12), Polyundecanolactam (PA 1 1 ), Polylauryllactam (PA 12), Poly-(m-phenylenisophthalamid) (PMPI), Poly-(p-phenylenterephthalamid) (PPTA) oder dergleichen einschließlich Copolymeren und Polymer-Blends mit denselben erwähnt, welche zweckmäßigerweise mit für die hochfrequente elektromagnetische Strahlung im Wesentlichen nicht permeablen Beschichtungen, wie aus den oben genannten Metallverbindungen, versehen sein sollten. Als Materialien für den wenigstens einen dielektrischen Resonator haben sich insbesondere Glas, beispielsweise Quarz- oder Flintglas, sowie aus mit Glaspartikeln, insbesondere Glasfasern, verstärkte Polymere oder Diamant (u. U. auch als Beschichtung) als geeignet erwiesen, wobei sich als Polymere wiederum beispielsweise die vorstehend genannten hochtemperaturfesten Polymere anbieten. Dabei kann der Resonator insbesondere auch einen sandwichartigen Aufbau mit mehreren Glasfaserschichten aufweisen, welche in die jeweilige Polymermatrix eingebettet sind. Ferner kann es zweckmäßig sein, nur einen oder auch mehrere, z. B. zwei, dielektrische Resonatoren, beispielsweise mit unterschiedlichen Streuungseigenschaften für die hochfrequente elektromagnetische Strahlung, einzusetzen, welche insbesondere etwa deckungsgleich und in Durchgangsrichtung der Strahlung hintereinander angeordnet sein sollten. Sofern das Formteil nicht direkt mit hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung bestrahlt, sondern vornehmlich konvektiv erwärmt werden soll, kann in vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen sein, dass der wenigstens eine in dem (Teil-) Gehäuse aufgenommene dielektrische Resonator - im Falle von zwei oder mehreren Resonatoren der dem Formteil zugewandten Resonator - an seiner dem zu erwärmenden Formteil zugewandten Seite mit einem hochfrequente elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise absorbierenden Medium, insbesondere auf der Basis von Kohlenstoff, Silizium, Silikon, Bornitrid, Borkarbid, Aluminiumnitrid, Aluminium- oxide, Ferite und/oder Metall, beschichtet ist. Auf diese Weise ist es möglich, nicht (nur) das Formteil selbst gleichmäßig zu bestrahlen, sondern (auch) die dem Formteil zugewandte Seite des Werkzeugmoduls oder -segments mittels hochfrequenter elektromagnetscher Strahlung zu erhitzen, indem sich die Beschichtung aus dem strahlungsabsorbierenden Medium erwärmt und diese Wärme konvektiv an das Formteil abzugeben vermag. An dieser Stelle sei auch darauf verwiesen, dass der oder die Resonator(en) zweckmäßigerweise austauschbar in dem (Teil-) Gehäuse festgelegt, beispielsweise verschraubt, sein können, um das (Teil-) Gehäuse eines jeweiligen Werkzeugmoduls oder -segments an den jeweiligen Anwendungsfall anzupassen und beispielsweise dann, wenn eine (auch) konvektive Wärmeübertragung auf ein Formteil erwünscht ist, einen unbeschichteten, für hochfrequente elektromagnetische Strahlung weitestgehend per- meablen Resonator durch einen weiteren Resonator zu ersetzen, welcher mit einer Beschichtung der vorgenannten Art versehen ist.

Der Resonator bzw. die Resonatoren ist bzw. sind vorzugsweise unter Freilassung eines Ringspaltes mit Abstand von den umfänglichen Wandungen des (Teil-) Gehäuses angeordnet, um sowohl für eine insbesondere thermische Isolierung als auch für eine größtmögliche Entkopplung benachbarter Werkzeugmodule oder -segmente zu sorgen, sofern eine Mehrzahl an Werkzeugmodulen oder -Segmenten zur Erwärmung relativ großflächiger Formteile zum Einsatz gelangen.

Der zwischen den umfänglichen Wandungen des (Teil-) Gehäuses und dem dielektrischen Resonator angeordnete Ringspalt des Werkzeugmoduls oder -segments kann dabei fluidisch kontaktiert sein, um ein, insbesondere gasförmiges, Kühlmedium, wie beispielsweise Umgebungsluft, hindurchzuleiten. Dabei kann selbstverständlich ein jedes Werkzeugmodul oder -segment mit separaten, z. B. an der dem Formraum entgegengesetzten Oberseite des (Teil-) Gehäuses angeordneten Fluidanschlüssen versehen sein, welche z. B. von entgegengesetzten Seiten in den Ringspalt münden, oder können alternativ oder zusätzlich mehrere, benachbart angeordnete Werkzeugmodule oder -segmente hinsichtlich einer solchen Fluidkühlung mittels seitlicher Fluidkanäle, welche miteinander kommunizieren, in Reihe geschaltet sein. Im Hinblick auf einen optimalen Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Werkzeugmoduls oder -segments kann überdies vorgesehen sein, dass die den Resonanzraum begrenzenden, umfänglichen Wandungen des (Teil-) Gehäuses an ihrer einem zu erwärmenden Formteil zugewandten Stirnseite mit einer thermischen Isolierlage versehen sind. Auf diese Weise wird das (Teil-) Gehäuse des Werkzeugmoduls oder -segments bestmöglich thermisch von dem erwärmten Formteil entkoppelt.

Darüber hinaus kann das oder kann ein jeweiliges Werkzeugmodul oder -segment vorzugsweise mit wenigstens einem Temperatursensor, wie einem Infrarot-Sensor, einem Thermoelement oder dergleichen, ausgestattet sein. Hierfür bieten sich beispielsweise berührungsfreie Temperatur- sensoren, wie Infrarot-Sensoren, oder auch herkömmliche Thermoelemente an, welche z. B. mit einem Glasfaserbündel in Wirkverbindung stehen, welches die Wärme eines Ober- und/oder Unterwerkzeugs, das mit einem oder mehreren Werkzeugmodulen oder -Segmenten versehen ist, an das Thermoelement ableiten. Der Temperatursensor kann dabei bevorzugt mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung einer Mehrzahl an Strahlungsquellen mehrerer Werkzeug- module oder -segmente wirkverbunden sein, um eine jede Strahlungsquelle entsprechend dem gewünschten Temperaturprofil - sei es ein Temperaturgradient oder sei es eine einheitliche Temperatur - zu steuern und/oder zu regeln.

Wie bereits erwähnt, können einem erfindungsgemäßen Formwerkzeug mehrere der erfindungsgemäßen Werkzeugmodule oder -segmente zugeordnet sein, um einen jeweiligen Flächen- bzw. Volumenabschnitt des Formraumes des Formwerkzeugs bzw. des hierin eingebrachten Formteils mittels hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung gleichmäßig zu erwärmen. Sofern die jeweilige Strahlungsquelle eines jeden Werkzeugmoduls oder -segments steuerbar und/oder regelbar ist, ist es insbesondere möglich, dass bei einem mit mehreren Werkzeugmodulen oder -Segmenten ausgestatteten Formwerkzeug wenigstens ein Parameter der von den Strah- lungsquellen der Werkzeugmodule oder -segmente erzeugten hochfrequenten elektromagnetischen Strahlung aus der Gruppe

Amplitude der hochfrequenten elektromagnetischen Strahlung und

Einwirkungsdauer der hochfrequenten elektromagnetischen Strahlung (womit im Rahmen der vorliegenden Offenbarung selbstverständlich auch unterschiedliche Taktzeiten von Strahlungspulsen angesprochen sind) unabhängig voneinander Steuer- und/oder regelbar ist. Folglich lässt sich ein Formteil sehr gleichmäßig erwärmen, wenn die Strahlungsquellen eines jeden Werkzeugmoduls oder -segments mit denselben Parametern betrieben werden, wobei die erfindungsgemäße Ausgestaltung aber auch einen gezielten Temperaturgradienten ermöglicht, indem die Strahlungsquellen ihrerseits mit einem Amplitudengradienten und/oder verschiedenen Einwirkzeiten über die Fläche des Formraums beaufschlagt werden. Die Strahlungsquellen der mehreren, dem Formwerkzeug zugeordneten Werkzeugmodule oder -segmente können dabei insbeson d ere m it ei n er Steuer- und/oder Regeleinrichtung in Wirkverbindung stehen, mittels welcher die Amplitude und/oder die Dauer der emittierten Strahlung, insbesondere programmierbar, gesteuert und/oder geregelt wird, was vorteilhafterweise in Abhängigkeit von der sensorisch erfassten Temperatur einzelner Formteilbereiche geschehen kann, welche einem jeweiligen Werkzeugmodul oder -Segment zugeordnet sind. In jedem Fall kann das in dem Formraum des Formwerkzeugs befindliche Formteil mittels in den Formraum eingekoppelter hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung direkt beheizt werden, ohne dass eine konvektive Beheizung/Abkühlung des Werkzeugs mittels externer Heiz-/Kühleinrichtungen erforderlich ist (sofern das Formtei l selbst strah lu ngs- absorbierende Eigenschaften aufweist und das Formwerkzeug für die Strahlung permeabel ist), oder das Ober- und/oder das Unterwerkzeug wird selbst mittels hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung beheizt (sei es mittels einer oben erwähnten strahlungsabsorbierenden Beschichtung des dielektrischen Resonators und/oder sei es mittels eines geeigneten strahlungs- absorbierenden Materials des Ober- und/oder Unterwerkzeugs selbst), wobei die Wärme kon- vektiv auf das in dem Formraum befindliche Formteil übertragen wird. Hierbei ergibt sich ein erheblich geringerer Energiebedarf als beim Stand der Technik herkömmlicher Heizeinrichtungen, wodurch die Energieeffizienz deutlich verbessert und die Taktzeiten verkürzt werden und insbesondere eine gleichmäßige Erwärmung des Formteils ohne sogenannte "Hot-Spots" und ohne nicht hinreichend erwärmte Bereiche sichergestellt wird.

Selbstverständlich kann grundsätzlich auch die Frequenz bzw. die Wellenlänge der von der Strahlungsquelle emittierten hochfrequenten elektromagnetischen Strahlung Steuer- und/oder regelbar sein, wobei die Wellenlänge jedoch aus den oben genannten Gründen vorzugsweise an die die geometrischen Abmessungen und an das Material des dielektrischen Resonators ange- passt sein sollte. Wie bereits angedeutet, ist es bei einem erfindungsgemäßen Formwerkzeug denkbar, dass die dem wenigstens einen Werkzeugmodul oder -segment zugewandte Wandung des Oberwerkzeugs und/oder des Unterwerkzeugs aus einem für hochfrequente elektromagnetische Strahlung permeablen Material, insbeson- dere auf der Basis von Keramik oder Polymeren, wie z. B. solchen der weiter oben genannten

Art (sofern die Strahlung insbesondere direkt in das Formteil eingekoppelt werden soll); oder aus einem hochfrequente elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise absorbierenden Material, insbesondere auf der Basis von Metall, (sofern die den Formraum begrenze(n) Wandung(en) des Formwerkzeugs mittels der Strahlung erwärmt und die Wärme konvektiv an das Formteil abgegeben werden soll) gefertigt ist.

Wie bereits erwähnt, bietet sich das erfindungsgemäße Formwerkzeug im Übrigen insbesondere - wenn auch nicht ausschließlich - zur Herstellung von Faserverbund-Formteilen aus in einer Polymermatrix (sei sie thermoplastisch oder sei sie duroplastisch) eingebetteten Faserstrukturen oder anderen Strukturen, wie Einlegern in Form von Funktionsteilen oder dergleichen, an, indem die gegebenenfalls vorimprägnierten Fasern in dem Formraum, gegebenenfalls unter Einspritzen eines plastifizierten Matrixpolymers oder einer zu einem Polymer aushärtbaren, flüssigen Harzmischung in den Formraum, mit der jeweils erforderlichen "Strahlungsleistung" bestrahlt werden, um das plastifizierte Polymer im plastifizierten Zustand zu halten (um z. B. eine vollständige Faserbenetzung sicherzustellen) oder auszuhärten. Aufgrund der Steuer- und/oder Regelbarkeit der Strahlungsquellen einer Mehrzahl von erfindungsgemäßen Werkzeugmodulen oder -Segmenten unabhängig voneinander kann dabei auch ein relativ großflächiges, in den Formraum des Formwerkzeugs eingebrachtes Formteil je nach Bedarf über seinen gesamten Querschnitt entweder mit einer sehr gleichmäßigen Temperatur oder auch mit einem Temperaturgradienten beaufschlagt werden. Das Formwerkzeug kann dabei zweckmäßigerweise in Form eines Presswerkzeugs ausgestaltet sein, so dass dessen Unter- und Oberwerkzeug voneinander fort und unter Druck aufeinander zu verlagerbar sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprüng- liehen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rück- beziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden . Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen. Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs "mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Element die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Element, zwei Elemente oder mehr Elemente vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein , aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht.

Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Um- fangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Formwerkzeugs zur Erwärmung von Formteilen mit Mikrowellenstrahlung, dessen Oberwerkzeug eine Mehrzahl an Werkzeugmodulen umfasst; Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines Formwerkzeugs, dessen Oberwerkzeug eine Mehrzahl an Werkzeugmodulen umfasst;

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht eines der Fig. 2 entsprechenden Formwerkzeugs, dessen Oberwerkzeug und Unterwerkzeug jeweils eine Mehrzahl an Werkzeugmodulen umfasst; und

Fig. 4 eine schematische Schnittansicht eines Werkzeugmoduls eines Formwerkzeugs gemäß Fig. 1 bis 3.

In der Fig. 1 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen, in Schnittansicht dargestellten Formwerkzeugs zur Erwärmung von Formteilen F mit hochfrequenter elektromagnetischer Strah- lung - im vorliegenden Fall im Mikrowellenspektrum - schematisch wiedergegeben. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dabei das Unterwerkzeug 1 des Formwerkzeugs z. B. in herkömmlicher Weise aus Metall gefertigt und begrenzt zwischen sich und einem Oberwerkzeug 2 den Formraum 3. Dem Oberwerkzeug 2 ist eine Mehrzahl an weiter unten unter Bezugnahme auf die Fig. 4 im Einzelnen erläuterten Werkzeugmodulen 201 zugeordnet, welche beispielsweise unmittelbar an der den Formraum 3 begrenzenden Wandung des Oberwerkzeugs 2 festgelegt sind. Während im vorliegenden Fall beispielsweise insgesamt 20 in einer 4X5-Matrix angeordnete Werkzeugmodule 201 vorgesehen sind, ist deren Anzahl und Anordnung grundsätzlich selbstverständlich frei wählbar und können die Werkzeugmodule 201 z. B. auch lediglich einzeln oder in Reihen vorgesehen sein. Die Werkzeugmodule 201 sind dicht an dicht angeordnet und erstrecken sich über die gesamte Fläche des Oberwerkzeugs 2, welche mit dem Formraum 3 deckungsgleich ist. Die den Formraum 3 begrenzende Wandung des Oberwerkzeugs 2, welche an ihre dem Formraum 4 entgegengesetzten Seite mit dem Werkzeugmodulen 201 ausgestattet ist, kann entweder mikrowellenpermeabel (sofern die Mikrowellenstrahlung direkt in das in dem Formraum 3 befindliche Formteil F eingekoppelt werden soll) oder mikrowellenabsorbierend aus- gestaltet sein (sofern das Oberwerkzeug 2 selbst erwärmt und die Wärme konvektiv an das in dem Formraum 3 befindliche Formteil F übertragen werden soll). Das Unter- 1 und das Oberwerkzeug 2 des Formwerkzeugs können in als solcher bekannter Weise beispielsweise an einer Presse (nicht gezeigt) festgelegt sein, so dass es sich um ein Presswerkzeug handelt.

Das in der Fig. 2 schematisch dargestellte Formwerkzeug unterscheidet sich von jenem gemäß Fig. 1 vornehmlich dadurch, dass die Werkzeugmodule 201 an einer Wärmeübertragungsplatte 20 festgelegt sind, welche mit dem Oberwerkzeug 2 unter flächigem, wärmeleitendem Kontakt steht. Auch auf diese Weise ist eine vollflächige und gleichmäßige Wärmeübertragung an das im Formraum (in Fig. 2 nicht gezeigt) befindliche Formteil sichergestellt.

Wie aus der Fig. 3 hervorgeht, ist es selbstverständlich auch möglich, sowohl dem Oberwerkzeug 2 als auch dem Unterwerkzeug 1 des Formwerkzeugs eine Mehrzahl an Werkzeugmodulen 201 , 101 zuzuordnen, welche im vorliegenden Fall in einer einander entsprechenden Anordnung, wie beispielsweise wiederum jeweils in einer Reihen- oder Matrixanordnung, vorgesehen sind und jeweils über eine Wärmeübertragungsplatte 20, 10 mit dem Oberwerkzeug 2 bzw. mit dem Unterwerkzeug 1 unter flächigem, wärmeleitenden Kontakt stehen. Wie insbesondere der geschnitten dargestellten Detailansicht eines einzelnen Werkzeugmoduls 201 gemäß Fig. 4 (das Werkzeugmodul 101 der Fig. 3 kann entsprechend ausgestaltet sein) zu entnehmen ist, weist ein jedes Werkzeugmodul 201 ein Gehäuse 202 auf, welches aus einem für Mikrowellen nicht permeablen Material, z. B. aus Metall, gefertigt ist. Die dem Formwerkzeug abgewandte Oberseite des Gehäuse 202 ist von einem Einkopplungsmittel 203 für Mikrowellen, beispielsweise in Form eines Hohlleiters, derart durchsetzt, dass das eine Ende des Einkopp- lungsmittels 203 ins I nnere des Gehäuses 202 hineinragt, während das entgegengesetzte, äußere Ende mit einer nicht zeichnerisch wiedergegebenen Strahlungsquelle für Mikrowellen, wie einem Magnetron, in Verbindung steht. Die Strahlungsquellen der jeweiligen Werkzeugmodule 201 , 101 sind mit Vorzug hinsichtlich eines oder vorzugsweise mehrerer Parameter der von ihnen erzeugten Mikrowellen aus der Gruppe Amplitude und Einwirkungsdauer der Mikrowellenstrahlung unabhängig voneinander Steuer- und/oder regelbar, wobei sie zweckmäßigerweise mit einer gemeinsamen Steuer- und/oder Regeleinrichtung (nicht gezeigt) in Wirkverbindung stehen, mittels welcher die Betriebsparameter der Strahlungsquellen wahlweise gemeinsam oder getrennt voneinander programmierbar sind. Darüber hinaus kann ein jedes Werkzeugmodul 201 , 101 vorzugsweise mit einem Temperatursensor (ebenfalls nicht gezeigt), wie beispielsweise einem Infrarot-Sensor, ausgestattet sein, welcher die Temperatur eines in dem Formraum 3 des Formwerkzeugs angeordneten Formteils F (vgl. z. B. die Fig. 1 ) zu erfassen vermag und gleichfalls mit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung in Verbindung steht, um die Strahlungsquellen der Werkzeugmodule 201 , 101 gemäß einem vorab festgelegten Temperaturprofil - sei es ein Temperaturgradient oder sei es eine konstante Temperatur über jeden, einem jeweiligen Werkzeugmodul 201 , 101 zugeordneten Volumenabschnitt des Formraums 3 hinweg - zu regeln. Wie weiterhin aus der Fig. 4 ersichtlich, dient das Innere des Gehäuses 202 des Werkzeugmoduls 202 als Resonanzraum der hierin eingekoppelten Mikrowellenstrahlung, wobei in dem Gehäuse 202 eines jeden Werkzeugmoduls 201 wenigstens ein dielektrischer Resonator 204 aus einem für Mikrowellen permeablen Material, wie z. B. Glas, glasfaserverstärkten Kunststoffen oder dergleichen, untergebracht. Der dem Einkopplungsmittel 203 nachgeordnete Resonator 204 dient dabei insbesondere zur gleichmäßigen Streuung der Mikrowellenstrahlung über den Innenquerschnitt des Gehäuses 202 und kann an seiner dem Einkopplungsmittel 203 abgewandten Unterseite mit einer Beschichtung 205 aus einem mikrowellenabsorbierenden Medium, z. B. auf der Basis von Kohlenstoff, wie beispielsweise kohlenfaserverstärktem PEEK, beschichtet sein, so dass er sich unter Einwirkung von Mikrowellenstrahlung gleichmäßig erwärmt und die Wärme konvektiv an ein in dem Formraum 3 (vgl. Fig. 1 ) eingebrachtes Formteil F zu übertragen vermag, wie es beispielsweise zur Ausbildung einer einwandfreien Oberfläche desselben vorteilhaft ist. Der Resonator 204 ist im vorliegenden Fall im Wesentlichen in Form einer etwa quadratischen Platten ausgestaltet und folglich dem - hier gleichfalls quadratischen - Innenquerschnitt des Gehäuses 202 angepasst. Die geometrischen Abmessungen des Resonators 204 sind ferner an die Wellenlänge der Mikrowellenstrahlung angepasst, wobei die Strahlungsquelle im vorliegenden Fall beispielsweise Mikrowellenstrahlung mit einer Frequenz von 2,45 GHz erzeugt, was einer Wellenlänge λ im Vakuum von etwa 12,25 cm entspricht. Beträgt die Ausbreitungswellenlänge in dem Resonatormaterial beispielsweise 6,1 cm, so kann die Dicke des Resonators 204 z. B. etwa 3,05 cm (entsprechend λ/2) betragen, während der Durchmesser bzw. die Seitenlänge der quadratischen Resonatorplatte etwa 9,15 cm (entsprechend 3λ/2) betragen kann, um für eine einwandfreie Resonanz zu sorgen. Die Umfangskanten des dielektrischen Resonators 204 sind ferner vorzugsweise mit gegenüber seinem Durchmesser kleinen Radien abgerundet.

Zum Zwecke einer sowohl elektrischen als auch insbesondere thermischen Isolation ist der di- elektrische Resonator 204 bevorzugt unter Freilassung eines Ringspaltes 206 von den seitlichen Wandungen des Gehäuses 202 beabstandet. Der Ringspalt 206 kann ferner mittels ihn mit der Außenseite des Gehäuses 202 verbindender Fluidanschlüsse (nicht zeichnerisch dargestellt) fluidisch kontaktiert sein, um für die bedarfsweise Hindurchleitung eines Kühlmediums, z. B. Umgebungsluft, zu sorgen. Eine insbesondere lösbare Befestigung des Resonators 204 in dem Resonanzraum des Gehäuses 202 kann beispielsweise mittels Schrauben 207 geschehen, welche die Schmalseiten des Resonators 204 mit den seitlichen Wandungen des Gehäuses 202 verbinden. Die Schrauben 207 sind zweckmäßigerweise aus nicht leitfähigen Materialien, wie Keramik, hochtemperaturfesten Kunststoffen, z. B. solchen auf der Basis von Polyetherether- ketonen (PEEK), oder dergleichen, gefertigt.

Die den Resonanzraum begrenzenden umfänglichen Seitenwände des Gehäuses 202 (und/oder auch die Umfangsseiten des Resonators 204) können ferner mit Materialien mit hoher elek- trischer Leitfähigkeit beschichtet sein, um die Mikrowellenstrahlung in Richtung des Inneren des Resonators 204 zu reflektieren, wie beispielsweise mit einem Metallspiegel. Ferner können die den Resonanzraum begrenzenden umfänglichen Seitenwände des Gehäuses 202 mit Vorteil im Bereich ihres freien (in Fig. 4 unteren) Endes mit einer thermischen Isolierlage 208, beispielsweise wiederum aus PEEK oder dergleichen, versehen sein, um das Werkzeugmodul 202 von der mikrowellenstrahlungsabsorbierenden Beschichtung 205 des Resonators 204 sowie von den hierdurch konvektiv erwärmten Formwerkzeugteilen (vgl. Fig. 1 bis 3) weitestgehend thermisch zu entkoppeln.

Möglich ist, dass in dem Oberwerkzeug 2 und/oder dem Unterwerkzeug 3 in Reihen oder matrixartig angeordnete Werkzeugmodule 201 als singuläre Bauelemente, Komponenten oder Teil- einheiten ausgebildet sind. Hierbei können die Werkzeugmodule 201 jeweils über eigene Gehäuse 202 verfügen. Eine Kopplung benachbarter Gehäuse 202 der Werkzeugmodule 201 kann dann erfolgen bspw. durch unmittelbare Befestigung der benachbarten Gehäuse 202 aneinander oder durch geeignete Verbindungsmittel. Alternativ oder kumulativ möglich ist, dass die Gehäuse 202 benachbarter Werkzeugmodule 201 darüber miteinander verbunden sind, dass die dem Formteil F zugewandten Stirnseiten der Gehäuse 202 an einem sich über mehrere Werkzeugmodule 201 erstreckenden Verbindungs-, Übertragungs- und/oder Kopplungskörper befestigt sind, bei welchem es sich vorzugsweise um die Wärmeübertragungsplatte 10, 20 und/oder das Unterwerkzeug 1 oder das Oberwerkzeug 2 handeln kann. Diese Verbindung kann stoffschlüssig und/oder über ein Befestigungsmittel wie mindestens eine Schraube erfolgen, wobei auch möglich ist, dass zwischen der Stirnseite des Gehäuses 202 und einer Kontaktfläche der Wärmeübertragungsplatte 10, 20 oder dem Oberwerkzeug 2 oder dem Unterwerkzeug 1 ein thermischer Leitkörper oder ein thermisches Leitmedium wie eine Leitpaste angeordnet ist.

Möglich ist aber auch, dass die Werkzeugmodule Werkzeugsegmente sind, bei welchen die Werkzeugmodule nicht als singuläre Bauelemente ausgebildet sind. Vielmehr ist eine Werkzeug- segment ein Bestandteil einer größeren Baueinheit, die vorzugsweise mehrere derartige Werkzeugsegmente aufweist. Bspw. kann hier ein durchgehendes Gehäuse zur Bildung mehrerer Werkzeugsegmente genutzt werden, indem in dem durchgehenden Gehäuse mehrere Ausnehmungen und Befestigungseinrichtungen für jeweils einen Resonator 204 und ein Einkopplungs- mittel 203 vorgesehen sind. In diesem Fall sind die Werkzeugmodule bzw. Werkzeugsegmente jeweils gebildet mit dem zugeordneten Teilsegment oder Teilgehäuse 202, einem in der Aus- nehmung angeordneten Resonator 204 und einem zugeordneten Einkopplungsmittel 203. In diesem Fall kann des Weiteren die dem Formteil F zugewandte Stirnseite des über mehrere Werkzeugsegmente durchgehenden Gehäuses mit einer durchgehenden Wärmeübertragungsplatte 10, 20 oder dem Unterwerkzeug 1 oder dem Oberwerkzeug 2 verbunden sein. Für die Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 3 bedeutet eine derartige Ausbildung mit Werkzeugsegmen- ten, dass die dargestellten vertikalen Trennlinien zwischen den benachbarten Gehäusen 202 entfallen.

Durchaus möglich ist aber auch, dass mehrere Werkzeugsegmente mit einem durchgehenden Gehäuse eine Baueinheit bilden, in der die Werkzeugsegmente matrix- oder reihenartig auf das Formteil F einwirken kann, wobei in diesem Fall wiederum mehrere derartige Baueinheiten reihen- oder matrixartig angeordnet sein können.

Möglich ist, dass mittels des Ober- oder Unterwerkzeugs 1 , 2 lediglich auf ein einziges Formteil eingewirkt wird, welches sich dann über einen Großteil der Stirnseite sämtlicher Werkzeugmodule oder Werkzeugsegmente erstreckt. Möglich ist aber auch, dass zwischen dem Ober- und Unterwerkzeug 1 , 2 mehrere Formteile F bearbeitet werden, wobei es sich um gleiche oder unter- schiedliche Formteile F handeln kann. In diesem Fall können sich die Formteile F über lediglich ein Werkzeugmodul oder Werkzeugsegment erstrecken oder über mehrere Werkzeugmodule oder Werkzeugsegmente.

Die Werkzeugmodule 201 oder Werkzeugsegmente können gleichmäßig oder ungleichmäßig in den Reihen oder der Matrix angeordnet sein, wobei die Abstände zwischen benachbarten Werk- zeugmodulen 201 oder Werkzeugsegmenten minimiert sein können oder auch variieren können.

Für die dargestellten Ausführungsbeispiele sind die Formebenen des Oberwerkzeugs 2 und des Unterwerkzeug 1 eben ausgebildet. Durchaus möglich ist aber auch, dass die Formebenen gekrümmt oder mit Knicken und/oder Neigungen ausgebildet sind. In diesem Fall können die Werkzeugmodule oder -segmente einsprechend der Form der Formebenen in unterschiedlichen Höhen angeordnet sein und im Bereich ihrer Stirnseiten mit den dann ebenfalls gekrümmten, geknickten und/oder geneigten Kontaktflächen der Wärmeübertragungsplatten 10, 20 oder des Unterwerkzeugs 1 oder des Oberwerkzeugs 2 gekoppelt sein.

Möglich ist, dass eine Presskraft für das Formteil über die Werkzeugmodule 201 appliziert wird. Vorzugsweise erfolgt dies aber über die (Teil-) Gehäuse 202 oder ein gemeinsames Gehäuse mehrerer Werkzeugsegmente und/oder über die Wärmeübertragungsplatten 10, 20, das Unterwerkzeugs 1 oder das Oberwerkzeugs 2.

Des Weiteren ist möglich, dass ein Gehäuse für mehrere Werkzeugsegmente mit einer rahmen- oder gitterartigen Struktur und/oder sich entlang der Reihen oder Matrix der Werkzeugsegmente erstreckenden Streben ausgebildet ist, wobei in diesem Fall auch die Ausnehmung für den Resonator 204 und/oder das Einkopplungsmittel 203 durch die rahmen- oder gitterartige Struktur und/oder die Streben begrenzt sein kann.