Kunststoffspritzgussteils

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur

Herstellung eines faserverstärkten, insbesondere

gewebeverstärkten, Kunststoffspritzgussteils , eine

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, sowie ein mit dem Verfahren hergestelltes Kunststoffspritzgussteil .

Hintergrund der Erfindung

Bekannt ist es, faserverstärkte Kunststoffteile durch

Laminieren mindestens einer Lage flächigen

Verstärkungsmaterials mit einem Kunststoffmaterial

herzustellen. Dabei wird typischer Weise zunächst eine erste Lage Kunststoffmaterial auf eine Positiv- oder Negativform aufgebracht, dann das flächige Verstärkungsmaterial auf die Kunststoffläge gelegt und durch Aufbringen mindestens einer weiteren Lage Kunststoffmaterial zusammenlaminiert. Auf diese Weise können einfach flächige Kunststoffteile hergestellt werden, so wie sie beispielsweise im Bootsbau Verwendung finden. Typischer Weise werden hier GFK Matten als flächiges Verstärkungsmaterial verwendet, wobei die GFK Matten als Gewebe oder als Vlies vorliegen können.

Faserverstärkter Kunststoff ist auch im Bereich des

Spritzgießens bekannt, hier werden die jeweiligen

Fasermaterialien jedoch als kurze oder lange Einzelfasern zusammen mit der Kunststoffschmelze in das jeweilige

Spritzgusswerkzeug eingespritzt. Entsprechend orientieren sich die Einzelfasern weitgehend zufällig im resultierenden Kunststoffspritzgussteil , abhängig vom jeweiligen

Fließverhalten der Kunststoffschmelze . Im Bereich des Spritzgießens wurden bisher jedoch keine flächigen Verstärkungsmaterialien in die

Kunststoffspritzgussteile eingebracht, insbesondere auch deshalb nicht, weil angenommen wurde, dass eine exakte

Positionierung diese Verstärkungsmaterialien im

Spritzgusswerkzeug nicht möglich ist und sich das

Verstärkungsmaterial beim Einspritzen des Kunststoffmaterials in das jeweilige Spritzgusswerkzeug mit der Strömung des flüssigen Kunststoffmaterials verschieben würde.

Aus der DE 10 2008 055 477 AI ist ein Verfahren bekannt, bei welchem ein vorfabriziertes Halbprodukt, welches mindestens eine Vliesmatte und mindestens eine Einlage umfasst, mit einem Kunststoff laminiert wird. Nachteilig an diesem

Verfahren ist der hohe Zeitaufwand zur Herstellung des faserverstärkten Halbprodukts, welches dann in einem zweiten Schritt zu dem faserverstärkten Verbundteil laminiert wird. Es handelt sich bei dem gezeigten Verfahren nicht um ein Spritzgussverfahren.

Aus der US 2009/0050263 AI ist ein Verfahren zur Herstellung einer Vorform mittels eines Laminierprozesses , und eine entsprechende Vorrichtung zur Herstellung dieser Vorform. Nachteilig an diesem Verfahren ist der hohe Zeitaufwand, der sich für eine effiziente Massenherstellung nicht eignet.

Beschreibung

Ausgehend von den bekannten Verfahren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines mit einem flächigen Verstärkungsmaterial verstärkten, insbesondere gewebeverstärkten oder vliesverstärkten,

Runststoffspritzgussteil bereitzustellen.

Ein solches Verfahren zur Herstellung eines mit einem

flächigen Verstärkungsmaterial verstärkten, insbesondere gewebeverstärkten oder vliesverstärkten, Kunststoffspritzgussteils umfasst die Schritte des Haltens eines flächigen Verstärkungsmaterials, insbesondere eines Gewebes oder einer Vliesmatte, in einer Kavität eines

Spritzgusswerkzeugs anliegend an einer Werkzeugwand, das Bereitstellen eines ersten Werkzeughohlraumes auf einer Seite des Verstärkungsmaterials und des anschließenden Einspritzens eines Kunststoffmaterials in den ersten Werkzeughohlraum.

Danach wird ein zweiter Werkzeughohlraum auf der zweiten Seite des flächigen Verstärkungsmaterials bereitgestellt und ein Kunststoffmaterial wird in diesen zweiten

Werkzeughohlräum eingespritzt.

Dadurch, dass das flächige Verstärkungsmaterial im ersten Spritzgussschritt auf einer Seite an der Werkzeugwand anliegt und dabei gehalten wird, kann vermieden werden, dass sich das Verstärkungsmaterial beim Einspritzen der Kunststoffschmelze unkontrolliert im Werkzeughohlraum verschiebt oder zusammen mit dem Fluss der Kunststoffschmelze „davon schwimmt". Es wird vielmehr durch die Anordnung des Verstärkungsmaterials an der Werkzeugwand erreicht, dass in einer definierten

Orientierung in dem Werkzeughohlraum gehalten wird. Durch die direkte Anlage des flächigen Verstärkungsmaterials an der Werkzeugwand ist es insbesondere möglich, dass das flächige Verstärkungsmaterial nicht nur bezüglich seiner beiden

Flächendimensionen (Höhe und Breite) in einer definierten Orientierung gehalten wird, sondern es kann durch eine

Konturierung der entsprechenden Werkzeugwand auch eine dreidimensionale Orientierung des Verstärkungsmaterials erreicht werden. Das flächige Verstärkungsmaterial kann also auch in der Richtung seiner Flächennormalen {Tiefe} mit einer Form bzw. Kontur versehen werden.

Durch geeignete Wahl der Position des Anspritzkanals relativ zu dem gehaltenen Verstärkungsmaterial kann auch erreicht werden, dass das Verstärkungsmaterial kontrolliert in eine bestimmte Kontur an der jeweiligen Werkzeugwand hineinfließt. Auf diese Weise ist es möglich, das flächige

Verstärkungsmaterial in einem Kunststoffspritzgussteil in geeigneter Weise dreidimensional zu positionieren.

Weiterhin ist es durch die aufeinander folgenden Schritte des Spritzgießens auf beiden Seiten des Verstärkungsmaterials möglich, auf beiden Seiten des Verstärkungsmaterials

beliebige Strukturen aufzubauen. Diese Strukturen sind die typischen Merkmale eines Spritzgussteils. Mit dem

vorliegenden Verfahren wird es nun möglich, die bekannten Spritzgussstrukturen mit einem an beliebiger Stelle und in beliebiger Orientierung in dem resultierenden Spritzgussteil positionierten flächigen Verstärkungsmaterial weiter zu verstärken .

Das Einbringen des Verstärkungsmaterials in das

Kunststoffspritzgussteil schließt nicht aus, dass die

Kunststoffschmelze weiterhin mit kurzen oder langen

Einzelfasern verstärkt ist.

Durch das Bereitstellen des ersten Werkzeughohlraums auf der einen Seite des Verstärkungsmaterials wird auf diese Weise ein Spritzgussteil hergestellt, welches auf dieser Seite des flächigen Verstärkungsmaterials den Aufbau einer beliebigen Wandstärke und/oder beliebiger Spritzgussstrukturen,

ausgehend von dem Verstärkungsmaterial, zulässt. Durch das darauffolgende Bereitstellen eines zweiten Werkzeughohlraums auf der anderen Seite des flächigen Verstärkungsmaterials, also auf der gegenüberliegenden Seite, kann auch auf dieser Seite des flächigen Verstärkungsmaterials eine beliebige Wandstärke bzw. Struktur aus Kunststoffmaterial aufgebaut werden. Entsprechend kann so mittels des angegebenen

Verfahrens ein mit einem flächigen Verstärkungsmaterial, insbesondere einer Gewebematte oder einer Vliesmatte, verstärktes Kunststoffspritzgussteil erhalten werden, bei welchem sich auf beiden Seiten des Verstärkungsmaterials eine beliebige Wandstärke aufbauen lässt. Weiterhin kann die Oberflächenbeschaf enheit auf beiden

Seiten des erhaltenen Kunststoffspritzgussteils verbessert werden, da die jeweiligen Außenseiten des erhaltenen

Kunststoffspritzgussteils von entsprechend strukturierbaren bzw. konturierbaren Werkzeugflächen ausgebildet werden.

Durch das beschriebene Verfahren werden nicht nur die

Oberflachenanmutung und eine beliebige Dickenstrukturierung des Kunststoffspritzgussteils erreicht, sondern es ist weiterhin möglich, das Kunststoffspritzgussteil ohne den zusätzlichen Schritt des Herstellens eines Halbprodukts oder Vorformlings durchzuführen, so dass hier kurze

Herstellungszeiten bzw. Taktzeiten realisiert werden können.

Zur Durchführung des Verfahrens kann das Verstärkungsmaterial an einem Formkern angelegt werden und der Formkern zur

Bereitstellung des zweiten Werkzeughohlraums entsprechend zurückgezogen werden. Auf diese Weise kann das Verfahren mittels Kernrückzugtechnik effizient und zeitsparend

durchgeführt werden.

Gegenüber dem herkömmlichen Verfahren des Laminierens ist das vorliegende Verfahren deutlich schneller, da das vorliegende Verfahren im Prinzip mit dem Takt einer Spritzgussmaschine durchgeführt werden kann. Hierdurch wird die Anwendung auch für höhere Stückzahlen möglich.

Bevorzugt wird das Verfahren auf einer

Zweikomponentenspritzgießmaschine verwendet, wobei auf der einen Seite des Verstärkungsmaterials ein erstes

Kunststoffmaterial auf der zweiten Seite des

Verstärkungsmaterials ein zweites Kunststoffmaterial

verwendet werden kann. Entsprechend kann auf der Innenseite eines Kunststoffspritzgussteils ein anderes

Kunststoffmaterial vorhanden sein, als auf dessen Außenseite. Insbesondere kann auch ein Kunststoffmaterial mit einer anderen Farbe verwendet werden.

Bevorzugt wird das flächige Verstärkungsmaterial an der Wand des Spritzgusswerkzeugs mittels mindestens eines

Haltemechanismus, insbesondere mindestens eines Haltestifts, in Position gehalten bis das Kunststoffmaterial in das

Spritzgusswerkzeug auf der ersten Seite des

Verstärkungsmaterials eingespritzt wurde. Bevorzugt wird nach dem Einspritzen des Kunststoffmaterials in das

Spritzgusswerkzeug auf der ersten Seite des

Verstärkungsmaterials der Haltemechanismus gelöst, solange der Kunststoff noch fließfähig ist. Auf diese Weise wird es möglich, dass die möglicherweise durch den Haltemechanismus entstehenden Fehlstellen in dem Kunststoffspritzgussteil geschlossen werden können, insbesondere durch den

aufgebrachten Nachdruck beim Spritzvorgang.

In einer Variante wird vor dem Lösen des Haltemechanismus ein zumindest teilweises Aushärten des eingespritzten

Kunststoffmaterials abgewartet, so dass die durch den

Haltemechanismus in dem Kunststoffspritzgussteil

eingebrachten Abdrücke, und insbesondere die durch

Haltestifte hervorgerufenen Öffnungen, im resultierenden Kunststoffspritzgussteil erhalten bleiben. Diese Abdrücke bzw. Öffnungen können später beispielsweise zur

Positionierung des Kunststoffspritzgussteils dienen.

Ein alternativer oder zusätzlicher Haltemechanismus wird durch Einklemmen des Verstärkungsmaterials zwischen zwei Werkzeughälften erreicht. Dabei muss das Verstärkungsmaterial entsprechend dimensioniert sein, um zwischen den

entsprechenden Werkzeughälften angeordnet und eingeklemmt werden zu können.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der zweite

Werkzeughohlraum auf der zweiten Seite des Verstärkungsmaterials dadurch bereitgestellt werden, dass das Kunststoffspritzgussteil nach dem Einspritzen des

Kunststoffmaterials in das Spritzgusswerkzeug auf einer ersten Seite des Verstärkungsmaterials in eine zweite

Werkzeugkavität umgesetzt wird, in welcher der zweite

Werkzeughohlraum entsprechend bereitgestellt ist. Bevorzugt wird dieses Umsetzen des Kunststoffspritzgussteils durch eine Verschiebung einer ersten Werkzeughälfte gegenüber einer zweiten Werkzeughälfte erreicht, insbesondere durch eine Rotation der beiden Werkzeughälften gegeneinander. Auf diese Weise kann das Verfahren effizient und mit einer kurzen

Taktzeit durchgeführt werden.

Insbesondere wenn das Umsetzen des Kunststoffspritzgussteils dadurch durchgeführt wird, dass eine Werkzeughälfte gegenüber der anderen Werkzeughälfte verschoben, insbesondere rotiert wird, muss das Kunststoffspritzgussteil aus dem ersten

Einspritzvorgang nicht aus der ersten Werkzeughälfte entfernt werden, sondern verbleibt in der ersten Werkzeughälfte, welche gegenüber der zweiten Werkzeughälfte dann derart rotiert wird, dass das Kunststoffspritzgussteil aus dem ersten Spritzvorgang in eine zweite Werkzeugkavität

eingebracht wird.

Das Bereitstellen des zweiten Werkzeughohlraums kann auch durch Umsetzen des in dem ersten Werkzeughohlräum

hergestellten Kunststoffspritzgussteils in eine andere

Werkzeugkavität erreicht werden.

In einer weiteren Variante des Verfahrens wird das

Verstärkungsmaterial zunächst in ein Preformwerkzeug

anliegend an eine Wand eingelegt und Kunststoffmaterial wird in dieses Preformwerkzeug auf einer ersten Seite des

Verstärkungsmaterials eingespritzt. Dann wird das

Kunststoffspritzgussteil in ein anderes Spritzgusswerkzeug umgesetzt und in den dort bereitgestellten zweiten

Werkzeughohlraum ein Kunststoffmaterial eingespritzt. Bevorzugt wird das Kunststoffspritzgussteil in der zweiten Werkzeugkavität durch den gleichen Haltemechanismus wie in dem Preformwerkzeug gehalten.

Insbesondere in dieser Variante des Verfahrens ist es vorteilhaft, die von dem Haltemechanismus hervorgerufenen Abdrücke bzw. Öffnungen in dem im Preformwerkzeug

hergestellten Kunststoffspritzgussteil zu erhalten, um anhand dieser definierten Positionen das Kunststoff pritzgussteil in dem Spritzgusswerkzeug definiert halten zu können.

Um Fehlstellen in dem resultierenden Kunststoff pritzgussteil zu verringern, wird bevorzugt der Haltemechanismus gelöst, solange das in den ersten Werkzeughohlraum eingespritzte Kunststoffmaterial noch fließfähig ist und die durch den Haltemechanismus hinterlassenen Fehlstellen im

Kunststoffspritzgussteil werden insbesondere durch das

Aufbringen eines Nachdrucks im Wesentlichen geschlossen.

Bevorzugt wird der erste Werkzeughohlraum und der zweite Werkzeughohlraum im gleichen Spritzgusswerkzeug

bereitgestellt, um auf diese Weise einen effizienten

Prozessablauf des Spritzgießens zu erreichen und eine genaue Maßhaltigkeit zu erreichen.

Der erste Werkzeughohlraum wird bevorzugt durch Positionieren einer ersten Werkzeughälfte bezüglich einer zweiten

Werkzeughälfte bereitgestellt, und der zweite

Werkzeughohlraum wird in einer zweiten Position der ersten Werkzeughälfte bezüglich der zweiten Werkzeughälfte bereit gestellt, um auf diese Weise eine effiziente Positionierung und einen effizienten Verfahrensablauf zu erreichen.

Das im beschriebenen Verfahren verwendete flächige

Verstärkungsmaterial wird bevorzugt in Form eines flächigen Gewebeteils und/oder in Form einer flächigen Vliesmatte, welche eine Flexibilität senkrecht zu der Flächennormalen aufweist, bereit gestellt.

In dem beschriebenen Verfahren können auch mindestens zwei flächige Verstärkungsmaterialien verwendet werden, so dass hieraus ein Kunststoffspritzgussteil mit an unterschiedlichen Stellen angeordnetem Verstärkungsmaterial, oder mit zwei oder mehreren Lagen von übereinander angeordnetem

Verstärkungsmaterial resultiert. Es können auch

unterschiedliche Materialien als das flächige

Verstärkungsmaterial verwendet werden, so dass die

Materialeigenschaften des resultieren

Kunststoffspritzgussteils auch durch die Wahl der Materialien des Verstärkungsmaterials eingestellt werden können.

Bevorzugt wird in dem Verfahren auch im zweiten

Werkzeughohlraum ein zweites flächiges Verstärkungsmaterial in der Werkzeugkavität an der Werkzeugwand anliegend gehalten und nach dem Einspritzen des Kunststoffmaterials in den zweite Werkzeughohlraum wird ein dritter Werkzeughohlraum auf der zweiten Seite des zweiten flächigen Verstärkungsmaterials vorgesehen, in welchen ein weiteres Kunststoffmaterial eingespritzt wird. Auf diese Weise lässt sich auch das zweite flächige Verstärkungsmaterial im resultierenden

Kunststo fspritzgussteil beliebig positionieren und mit einer dreidimensionalen Kontur versehen. Dieser Ver ahrensschritt lässt sich beliebig oft wiederholen um eine entsprechende Schichtung von Lagen von Verstärkungsmaterial und Lagen von Kunststoffmaterial zu erreichen. Die Dicke des

Kunststoffmaterials zwischen den Verstärkungslagen kann durch die entsprechende Dimensionierung der jeweiligen

Werkzeughohlräume eingestellt werden. Die Form der jeweiligen Verstärkungslagen kann durch die entsprechende Konturierung der Werkzeugwand, an der die jeweilige Verstärkungsläge anliegt, vorgegeben werden. Entsprechend lässt sich für jede Verstärkungslage der geschichteten Struktur ein individuelles Profil ausbilden. Die vorliegende Beschreibung bezieht sich weiterhin auch auf ein Kunststoffspritzgussteil , welches mittels des

beschriebenen Verfahrens hergestellt wurde. Insbesondere bezieht sich die Beschreibung auch auf ein solches

Kunststoffspritzgussteil , bei welchem ein flächiges

Verstärkungsmaterial, insbesondere eine Vliesmatte oder ein Gewebe, auf einer ersten Seite von einem Kunststoffmaterial umschlossen ist und auf einer zweiten Seite von einem weiteren Kunststoffmaterial umschlossen ist, wobei das Kunststoffmaterial mindestens auf einer Seite des

Verstärkungsmaterials eine dreidimensionale Struktur aufweist. Auf diese Weise lassen sich die bekannten

Spritzgussstrukturen mit den Vorteilen des Einbringens eines flächigen Verstärkungsmaterials verbinden.

In einer weiteren Ausführungsform kann das flächige

Verstärkungsmaterial nur in einem Bereich des

Kunststoffspritzgussteils vorgesehen sein. Durch eine solche selektive Verstärkung des Kunststoffspritzgussteils ergeben sich neue Gestaltungsmöglichkeiten, insbesondere auch im Hinblick auf besonderen Leichtbau. Das flächige

Verstärkungsmaterial kann dann die Festigkeitsfunktionen von dreidimensionalen Spritzgusskonturen übernehmen.

In dem Kunststoffspritzgussteil kann ein zweites flächiges Verstärkungsmaterial positioniert sein, insbesondere beabstandet in Richtung der Flächennormalen des ersten

Verstärkungsmaterials. Es können auch mehr als zwei Lagen des Verstärkungsmaterials geschichtet vorliegen, wobei diese insbesondere mit unterschiedlichen Abständen zueinander angeordnet sein können und mindestens zwei Verstärkungslagen eine sich voneinander unterscheidende Kontur aufweisen können .

Die vorliegende Beschreibung bezieht sich weiterhin auch auf eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kunststoffspritzgussteils . Die Vorrichtung umfasst dabei ein Spritzgusswerkzeug mit einer ersten Werkzeughälfte und einer zweiten Werkzeughälfte, wobei eine Werkzeugkavität so

ausgebildet ist, dass ein Verstärkungsmaterial mittels eines Haltemechanismus in der Werkzeugkavität derart an einer Wand der Kavität anliegend gehalten wird, dass auf einer Seite des Verstärkungsmaterials ein erster Werkzeughohlraum

bereitgestellt wird. Weiterhin ist ein Mechanismus zur

Bereitstellung eines zweiten Werkzeughohlraums auf der anderen Seite des Verstärkungsmaterials vorgesehen, nachdem ein Kunststoffmaterial in den ersten Werkzeughohlraum

eingespritzt wurde.

Bevorzugt weist die erste Werkzeughälfte zumindest eine

Werkzeugkavität auf, mittels welcher der erste

Werkzeughohlraum bereitgestellt werden kann, und die zweite Werkzeughälfte weist mindestens zwei Werkzeugkavitäten auf, wobei die erste Werkzeugkavität der zweiten Werkzeughälfte so ausgebildet ist, dass mittels des Haltemechanismus das

Verstärkungsmaterial an einer Wand der Werkzeugkavität anliegend gehalten werden kann, und die zweite

Werkzeugkavität der zweiten Werkzeughälfte derart ausgebildet ist, dass der zweite Werkzeughohlraum bereitgestellt werden kann, wobei die Werkzeugkavität der ersten Werkzeughälfte sowohl gegenüber der ersten Werkzeugkavität der zweiten

Werkzeughälfte, als auch gegenüber der zweiten Kavität der zweiten Werkzeughälf e positioniert werden kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden werden anhand der beigefügten Zeichnungen exemplarisch Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens, das Verfahren selbst, sowie mit dem Verfahren hergestellte Kunststoffspritzgussteile beschrieben.

Dabei zeigen: Figur 1 schematisch ein Spritzgusswerkzeug, bei welchem mittels Kernrückzugstechnik ein Formkern zurückgezogen werden kann, wobei der Formkern in Figur 1 in einer ersten, vorgeschobenen Position dargestellt ist und ein erster Werkzeughohlraum im Spritzgusswerkzeug ausgebildet ist;

Figur 2 zeigt das Spritzgusswerkzeug der Figur 1 in einem

Zustand, in welchem der Formkern zur Ausbildung eines zweiten Werkzeughohlraums in eine zweite Position zurückgezogen ist; zeigt eine zweite Variante eines

Spritzgusswerkzeugs, bei welchem eine erste

Werkzeughälfte und eine zweite Werkzeughälfte relativ zueinander bewegt werden können und insbesondere gegeneinander rotiert werden können, um entsprechend einen ersten und einen zweiten Werkzeughohlräum ausbilden zu können; zeigt ein Preformwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem weiteren

Ausführungsbeispiel, wobei im Preformwerkzeug ein erster Werkzeughohlraum ausgebildet wird; zeigt ein Spritzgusswerkzeug mit einem zweiten Werkzeughohlraum, in welchen ein mit dem Preformwerkzeug gemäß Figur 4 erzeugtes Kunststoffspritzgussteil eingelegt ist; und zeigt ein faserverstärktes

Kunststoffspritzgussteil, welches in dem

Spritzgusswerkzeug gemäß Figur 3 hergestellt wurde

Detaillierte Beschreibung Im Folgenden wird eine Vorrichtung bzw. ein System zur

Durchführung des Verfahrens zur Herstellung eines mit einem flächigen Verstärkungsmaterial verstärkten, insbesondere gewebeverstärkten oder vliesverstärkten,

Kunststoffspritzgussteils beschrieben werden. Dabei

bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. ähnliche

Elemente oder Bauteile in den jeweiligen Figuren und eine wiederholte Beschreibung kann fortgelassen werden, um

Wiederholungen zu vermeiden.

In Figuren 1 und 2 ist ein erstes Spritzgusswerkzeug 1 gezeigt, welches eine erste Werkzeughälfte 10, eine zweite Werkzeughälfte 12 und einen Formkern 14 umfasst. Der Formkern 14 ist relativ zu der ersten Werkzeughälfte 10 und der zweiten Werkzeughälfte 12 bewegbar und kann auf diese Weise einen zweiten Werkzeughohlraum erzeugen.

In Figur 1 ist eine Konfiguration des Spritzgusswerkzeugs 1 gezeigt, gemäß welcher der Formkern 14 in einer ersten

Position vorliegt und in dem Spritzgusswerkzeug 1 ein erster Werkzeughohlraum 20 ausgebildet ist. Um die

Kunststoffschmelze in den ersten Werkzeughohlraum 20

einspritzen zu können, ist in der ersten Werkzeughälfte 10 ein erster Angusskanal 16 vorgesehen, welcher mit dem ersten Werkzeughohlraum 20 kommuniziert.

In Figur 2 ist das in Figur 1 gezeigte Spritzgusswerkzeug 1 in einer zweiten Konfiguration gezeigt, gemäß welcher ein zweiter Werkzeughohlraum 22 durch Zurückziehen des Formkerns 14 relativ zu dem in Figur 1 gezeigten Zustand ausgebildet ist. Ein zweiter Angusskanal 18 ist in der zweiten

Werkzeughälfte 12 vorgesehen, wobei der zweite Angusskanal 18 mit dem zweiten Werkzeughohlraum 22 kommuniziert und zum Einspritzen der Kunststoffschmelze in den zweiten

Werkzeughohlraum 22 dient. Um ein Kunststoffspritzgussteil gemäß dem vorliegend

beschriebenen Verfahren herzustellen, wird zunächst ein flächiges Verstärkungsmaterial in Form einer Gewebematte 30 in den ersten Werkzeughohlraum 20 eingebracht. Dabei wird die Gewebematte 30 so eingebracht, dass sie flächig an der den Werkzeughohlraum 20 abschließenden Wand des Formkerns 14 anliegt .

Um eine Fixierung der Gewebematte 30 in dem Werkzeughohlraum an der Wand des Formkerns 14 unabhängig von der tatsächlichen Lage des Werkzeugs zu erreichen, wird die Gewebematte 30 von mehreren Haltestiften 40 gehalten. Die Haltestifte 40 ragen dazu in den ersten Werkzeughohlraum 20 herein und die

Gewebematte 30 kann an diesen Haltestiften 40 in ihrer Lage derart fixiert werden, dass die Gewebematte 30 anliegend an der Wand des Formkerns 14 gehalten wird.

Obwohl die Wand des Formkerns 14 in der Figur 1 plan

eingezeichnet ist, kann diese Wand auch in einer gewünschten Weise konturiert sein, um das Verstärkungsmaterial 30 in einer entsprechenden dreidimensionalen Form in dem

resultierenden Kunststoffspritzgussteil zu orientieren.

Dann wird das Spritzgusswerkzeug 1 dadurch geschlossen, dass die erste Werkzeughälfte 10 hydraulisch und/oder elektrisch auf die zweite Werkzeughälfte 12 gepresst wird. Nachfolgend kann über den Angusskanal 16 eine erste Kunststoffschmelze in den ersten Werkzeughohlraum 20 eingespritzt werden. Der erste Schuss des Spritzvorgangs wird dabei mit einem von dem einzuspritzenden Kunststoffmaterial und der Geometrie des Werkzeugs abhängigen Druck eingespritzt, beispielsweise bei einem Druck von ca. 200 bar.

In einer besonders vorteilhaften Variante des Verfahrens wird direkt nach dem Einbringen des ersten Schusses der

Haltemechanismus in Form der Haltestifte 40 gelöst bzw. die Haltestifte 40 werden zurückgezogen, so dass sich die durch die Haltestifte 40 in dem Spritzgussteil gebildeten Abdrücke aufgrund des noch etwas fließfähigen Kunststoffs und aufgrund des von dem eingespritzten Kunststoffmaterial und der

Geometrie des Werkzeugs abhängigen Nachdrucks, beispielsweise von ca. 600 bar, schließen.

Dann wird zur Herstellung eines zweiten Werkzeughohlraums 22 der Kern 14 relativ zu der zweiten Werkzeughälfte 12

zurückgezogen, um den zweiten Werkzeughohlraum 22 zu

definieren. Der zweite Werkzeughohlraum 22 wird dabei in einem Bereich zwischen der Gewebematte 30 und der Wand des Kerns 14 ausgebildet.

Nach der Ausbildung des zweiten Werkzeughohlraums 22 wird dann über den zweiten Angusskanal 18 in einem weiteren Schuss des Spritzvorganges ein weiteres Kunststoffmaterial in diesen zweiten Werkzeughohlraum 22 eingebracht.

Das Spritzgussteil 3, welches das Verstärkungsmaterial 30 und auf einer Seite des Verstärkungsmaterials 30 die im ersten Schritt eingespritzte Kunststoffschicht 32 trägt, erhält entsprechend durch den zweiten Einspritzvorgang auch auf der anderen Seite des Verstärkungsmaterials 30 eine

Kunststoffschicht . Sowohl die erste als auch die zweite

Kunststoffschicht können dabei, wie bei Spritzgussteilen üblich, beliebig strukturiert werden. Insbesondere ist es mit dem beschriebenen Verfahren entsprechend möglich, das flächige Verstärkungsmaterial 30 an einer beliebigen Position innerhalb des resultierenden Spritzgussteils zu

positionieren. Die auf beiden Seiten des flächigen

Verstärkungsmaterials aufgebauten Kunststoffstrukturen können dabei quasi eine beliebige Wanddicke senkrecht zu dem

Verstärkungsmaterial annehmen.

Abhängig von dem gewünschten Kunststoffspritzgussteil können bei dem Verfahren mit dem in den Figuren 1 und 2 gezeigten Spritzgusswerkzeug beim Einspritzen über den ersten Angusskanal 16 und beim Einspritzen über den zweiten

Angusskanal 18 unterschiedliche Kunststoffraaterialien

verwendet werden. Insbesondere kann auf der einen Seite des flächigen Verstärkungsmaterials 30 ein hartes

Kunststoffmaterial verwendet werden und auf der anderen Seite ein weiches, beispielsweise ein gummiähnliches Material oder ein Kunststoffmaterial anderer Farbe. Ein solches

Spritzgussteil kann beispielsweise gefordert sein, wenn die mechanischen und/oder chemischen Eigenschaften des

resultierenden Kunststoffspritzgussteils auf der Innenseite und der Außenseite unterschiedlich sein sollen.

Weiterhin ist es bei dem offenbarten Verfahren möglich, das flächige Verstärkungsmaterial 30 nicht nur in einer

beliebigen flächenbezogenen Orientierung in dem erzeugten Kunststoffspritzgussteil anzuordnen, es wird vielmehr auch möglich, das flächige Verstärkungsmaterial 30 auch in einer dreidimensionalen Ausrichtung innerhalb des

Kunststoffspritzgussteils anzuordnen. Insbesondere ist es beispielsweise durch eine entsprechende Ausgestaltung der Wand des Formkerns 14 möglich, das flächige

Verstärkungsmaterial 30 in einer wellenförmigen, konkaven, konvexen oder jeglicher anderer Form auszubilden. Die Form der Wand, an der das flächige Verstärkungsmaterial 30 anliegt, wird dann durch das flächige Verstärkungsmaterial 30 angenommen und nachfolgend im resultierenden

Kunststoffspritzgussteil beibehalten. Beispielsweise kann auf diese Weise eine Gewebematte in dem Kunststoffspritzgussteil in einer zickzackförmigen, konkaven, konvexen oder

wellenförmigen Anordnung vorliegen.

Das vorgeschlagene Verfahren hat den weiteren Vorteil, dass zum ersten Mal ein flächiges Verstärkungsmaterial 30, welches aufgrund seiner Materialeigenschaften als Vliesmatte oder als Gewebe eine hohe Flexibilität aufweist, in einem

Spritzgussverfahren in einer definierten Orientierung zur Verstärkung eines Kunststoffspritzgussteils verwendet werden zu können.

Das Kernrückzugsverfahren, welches in dem Verfahren, welches in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, verwendet wird, hat den Vorteil, dass der zweite Werkzeughohlraum 22 durch einfaches Zurückziehen des Formkerns 14 hergestellt werden kann und auf diese Weise eine besonders hohe Taktfrequenz erreicht werden kann .

In einem zweiten Ausführungsbeispiel, welches in Figur 3 gezeigt ist, wird eine zweite Vorrichtung 1' zur Durchführung des Verfahrens gezeigt, welche eine erste Werkzeughälfte 100 und eine zweite Werkzeughälfte 120 aufweist. Die erste

Werkzeughälfte 100 ist gegenüber der zweiten Werkzeughälfte 120 um eine Drehachse 110 derart rotierbar, dass zwei

unterschiedliche Werkzeughohlräume mittels des Rotierens der ersten Werkzeughälfte 100 gegenüber der zweiten

Werkzeughälfte 120 hergestellt werden können.

Insbesondere weist die erste Werkzeughälfte 100 mindestens eine Werkzeugkavität 200 auf und die zweite Werkzeughälfte 120 weist eine erste Werkzeugkavität 220 und eine zweite Werkzeugkavität 222 auf, die symmetrisch zu der Drehachse 110 und komplemetär zu der Werkzeugkavität 200 der ersten

Werkzeughälfte 100 angeordnet sind. Die erste Werkzeugkavität 220 und die zweite Werkzeugkavität 222 der zweiten

Werkzeughälfte 120 weisen unterschiedliche Innenkonturen auf.

In einer Variante kann das in dem ersten Werkzeughohlräum erzeugte Kunststoffspritzgussteil in eine weitere

Werkzeugkavität umgesetzt, um auf diese Weise den zweiten Werkzeughohlraum auszubilden.

In einer bevorzugten Ausführungsform, die eine kürzere

Taktzeit ermöglicht, weist die erste Werkzeughälfte 100 zwei zueinander identische Werkzeugkavitäten 200 auf, die symmetrisch zu der Drehachse 110 und jeweils komplementär zu den Werkzeugkavxtaten 220 und 222 der zweiten Werkzeughälfte 120 angeordnet sind.

Die erste Werkzeugkavität 220 der zweiten Werkzeughälfte 120 ist mit einem Haltemechanismus in Form der Haltestifte 40 ausgebildet, um das flächige Verstärkungsmaterial 30 in der Werkzeugkavität 220 derart zu halten, dass das es an der entsprechenden Wand der zweiten Werkzeughälfte 120 anliegt. Der Haltemechanismus in Form der Haltestifte 40 wird durch Zurückziehen der Haltestifte 40 gelöst.

Obwohl die Wand der ersten Werkzeugkavität 220 in der Figur 3 plan eingezeichnet ist, kann diese Wand auch in einer gewünschten Weise konturiert sein, um das

Verstärkungsmaterial 30 in einer entsprechenden

dreidimensionalen Form in dem resultierenden

Kunststoffspritzgussteil zu orientieren.

Der Vorgang zum Herstellen des Kunststoffspritzgussteils mit der Vorrichtung 1' umfasst dann die Schritte des Einlegens des Verstärkungsmaterials 30 in die Werkzeugkavität 220 der zweiten Werkzeughälfte 120, wobei das Verstärkungsmaterial 30 mittels der Haltestifte 40 anliegend an der entsprechenden Wand der Werkzeugkavität 220 in der zweiten Werkzeughälfte 120 gehalten wird.

Dann wird das Spritzgießwerkzeug durch Aufpressen der ersten Werkzeughälfte 100 auf die zweite Werkzeughälfte 120

geschlossen. Die erste Werkzeughälfte 100 weist dabei eine Werkzeugkavität 200 derart auf, dass der erste

Werkzeughohlraum 20 auf einer Seite des Verstärkungsmaterials 30 ausgebildet wird. Über einen Angusskanal 16 in der ersten Werkzeughälfte 100 wird dann das Kunststoffmaterial derart in den Werkzeughohlraum 20 eingespritzt, dass das

Kunststoffmaterial zumindest auf einer Seite des

Verstärkungsmaterials 30 aufgebracht wird. Nach dem Einspritzen des Kunststoffmaterials in den ersten Werkzeughohlraum 20 wird der Haltemechanismus in Form der Haltestifte 40 entfernt, also insbesondere die Haltestifte 40 zurückgezogen. Auf diese Weise werden eventuell vorhandene Fehlstellen, insbesondere Löcher, in dem

Kunststoffspritzgussteil , welche von den Haltestiften 40 herrühren, durch das noch fließfähige Kunststoffmaterial und insbesondere das Aufbringen des Nachdrucks geschlossen.

Um den zweiten Werkzeughohlraum 22 bereit zu stellen, wird nun die erste Werkzeughälfte 100 zusammen mit dem sich darin befindlichen Spritzgussteil 3, welches das flächige

Verstärkungsmaterial 30 sowie das in dem ersten Spritzvorgang aufgebrachte Kunststoffmaterial 32 umfasst, derart umgesetzt, dass es mit der zweiten Werkzeugkavität 222 der zweiten

Werkzeughälfte 120 übereinstimmt. Insbesondere wird hierzu die erste Werkzeughälfte 100 gegenüber der zweiten

Werkzeughälfte 120 um die Drehachse 110 gedreht, oder es wird in einer Variante das Kunststoffspritzgussteil in eine andere Werkzeugkavität umgesetzt.

Da die zweiten Werkzeugkavität 222 der zweiten Werkzeughälfte 120 eine andere Innenform aufweist als die erste

Werkzeugkavität 220 der zweiten Werkzeughälfte 120, wird zwischen dem Verstärkungsmaterial 30 und der Wand der zweiten Werkzeugkavität 222 der zweite Werkzeughohlraum 22

ausgebildet. In den zweiten Werkzeughohlraum 22 wird nun über den zweiten Angusskanal 18 ein Kunststoffmaterial auf der anderen Seite des Verstärkungsmaterials 30 angespritzt und damit das Kunststoffspritzgussteil entsprechend fertig gestellt .

Um ein Umsetzen bzw. Verschieben der ersten Werkzeughälfte 100 gegenüber der zweiten Werkzeughälfte 120 zu erreichen, muss die erste Werkzeughälfte 100, wenn in ihr das

Kunststoffspritzgussteil 3 bereits vorliegt, axial in

Richtung der Drehachse 110 relativ zu der zweiten Werkzeughälfte 120 zurückbewegt werden, um hinreichend viel Platz für eine solche Drehung zu schaffen, da das

Kunststoffspritzgussteil 3 über die Werkzeugkavität 200 der ersten Werkzeughälfte 100 herausragt.

Aus Figur 3 ist gut zu erkennen, dass die entsprechenden Kavitäten 200 der ersten Werkzeughälfte 100 zueinander identisch sind, mit anderen Worten ist in der ersten

Werkzeughälfte 100 nur ein Typ von Kavitäten vorgesehen. In der zweiten Werkzeughälfte 120 jedoch ist für den ersten Spritzvorgang eine erste Werkzeugkavität 220 und für den zweiten Spritzvorgang eine zweite Werkzeugkavität 222

vorgesehen. Dies liegt unter anderem darin begründet, dass im ersten Spritzvorgang das flächige Verstärkungsmaterial 30 vollflächig an der Innenwand der entsprechenden

Werkzeugkavität 220 anliegt, um eine genaue Orientierung und Positionierung des Verstärkungsmaterials 30 zu erreichen. Beim zweiten Spritzvorgang jedoch kann die im ersten

Spritzvorgang noch nicht umspritzte Seite des

Verstärkungsmaterials 30 mit einer beliebigen Kontur versehen werden. Entsprechend können auf der ersten Seite des

Kunststoffspritzgussteils 3 andere Oberflächenmerkmale , und insbesondere eine andere Außenkontur, hergestellt werden als auf der zweiten Seite des Verstärkungsmaterials 30.

Dadurch dass das Verfahren in einem einzigen

Spritzgusswerkzeug mit zwei gegeneinander verschiebbaren bzw. gegeneinander drehbaren Werkzeughälften 100, 120 durchgeführt werden kann, kann hier ein Kunststoffspritzgussteil effizient und flexibel hergestellt werden.

In Figuren 4 und 5 ist eine weitere Ausfuhrungsform gezeigt, bei der in einem Preformwerkzeug 1' ' ein Vorspritzling 3' hergestellt wird, wobei eine erste Werkzeughälfte 100 und eine zweite Werkzeughälfte 120 des Preformwerkzeugs 1'' wiederum mit einem Haltemechanismus in Form von Haltestiften 40 versehen ist, welche ein flächiges Verstärkungsmaterial 30 anliegend an einer Kavitätsinnenwand der zweiten Werkzeughälfte 120, halten.

Mittels der ersten Werkzeughälfte 100 wird ein erster

Werkzeughohlraum 20 bereitgestellt, in welchen über den ersten Angusskanal 16 Kunststoffmaterial auf einer Seite des flächigen Verstarkungsraaterials 30 eingespritzt werden kann, wobei nach dem Einspritzvorgang die Haltestifte 14

zurückgezogen werden können und mittels des Nachdrucks das noch flüssige Kunststoffmaterial die durch die Haltestifte 40 erzeugten Fehlstellen bzw. Löcher schließt.

Der so erzeugte Vorformling wird dann in ein

Spritzgusswerkzeug 1' ' ' umgesetzt, welches ebenfalls eine erste Werkzeughälfte 100 und eine zweite Werkzeughälfte 120 umfasst. Der in dem Preformwerkzeug 1'' hergestellte

Vorformling kann in dem Spritzgusswerkzeug 1' ' ' wiederum mittels Haltestiften 40 in Position gehalten werden. In einer Variante kann der Vorformling zur Positionierung auch

zusätzlich oder ausschließlich im Werkzeug eingeklemmt werden. In dem Spritzgusswerkzeug wird ein zweiter

Werkzeughohlraum 22 ausgebildet. Über den zweiten Angusskanal 18 kann dann in den durch die zweite Werkzeughälfte 120 bereitgestellten zweiten Werkzeughohlraum 22

Kunststoffmaterial eingespritzt werden und entsprechend auf der anderen Seite der Gewebematte Kunststoffmaterial

aufgebracht werden.

In einer Variante werden die Haltestifte 14 in dem

Preformwerkzeug jedoch erst zurückgezogen, nachdem das

Kunststoffmaterial bereits etwas ausgehärtet ist, damit die durch die Haltestifte 14 in dem Vorformling erzeugten

Öffnungen bestehen bleiben. Diese Öffnungen können dann zur exakten nachfolgenden Positionierung des Vorformlings in dem Spritzgusswerkzeug 1' ' ' dienen, wobei die Haltestifte 40 des Spritzgusswerkzeugs 1' ' ' durch die entsprechenden Öffnungen hindurchgeführt werden können. In einer weiteren Variante des Verfahrens wird nicht nur ein flächiges Verstärkungsmaterial in die Werkzeugkavität eingelegt, sondern mindestens zwei. Dabei können

unterschiedliche Materialien verwendet werden.

In einer Variante werden die Schritte des Haltens eines Verstärkungsmaterials an einer Werkzeugwand, das

Bereitstellen eines Werkzeughohlraums auf der anderen Seite des Verstärkungsmaterials und des Einspritzens eines

Kunststoffrnaterials in den entsprechenden Werkzeughohlraum beliebig häufig wiederholt, so dass unterschiedliche Lagen von Verstärkungsmaterial und Kunststoffmaterial aufeinander geschichtet werden können. Insbesondere kann dabei der

Abstand zwischen den Verstärkungslagen durch entsprechende Ausbildung des jeweiligen Werkzeughohlraums erreicht werden und jede Verstärkungslage kann durch die entsprechende

Gestaltung der Werkzeugwand, an der sie anliegend gehalten wird, mit einer individuellen Kontur versehen werden.

In Figur 6 ist ein Kunststoffspritzgussteil 3 gezeigt, welches ein flächiges Verstärkungsmaterial 30 und eine auf der einen Seite des Verstärkungsmaterials angeordnete

Spritzgusskunststoffläge 32, und eine auf der anderen Seite des Verstärkungsmaterials vorgesehene

Spritzgusskunststoffstruktur 34 umfasst.

Wie in Figur 6 zu sehen ist, ist wesentlich an dem

Kunststoffspritzgussteil , welches mittels des beschriebenen Verfahrens hergestellt wird, dass das Verstärkungsmaterial 30 vollflächig von beiden Seiten von den jeweiligen

Kunststoffstrukturen 32, 34 umflossen ist. Weiterhin können sowohl auf der Innenseite des Verstärkungsmaterials 30, sowie auf der anderen Seite des Verstärkungsmaterials 30 beliebige Wanddicken des aufgespritzten Kunststoffrnaterials erzeugt werden und insbesondere auf beiden Seiten des flächigen Verstärkungsmaterials beliebige Spritzgussstrukturen aufgebaut werden.

In einer weiteren Ausführungsform kann das flächige

Verstärkungsmaterial 30 nur in einem Teilbereich des resultierenden Kunststoffspritzgussteils vorgesehen sein.

Unterschiedliche Verstärkungsmaterialien können vorgesehen sein. Weiterhin können mindestens zwei Lagen von

Verstärkungsmaterial vorgesehen sein, wobei die Lagen des Verstärkungsmaterials unterschiedlich weit voneinander beabstandet sein können und die einzelnen Verstärkungslagen unterschiedliche Konturen aufweisen können.

In sämtlichen oben beschriebenen Verfahren kann das

Verstärkungsmaterial auch nur partiell eingebracht werden, s dass es in dem resultierenden Kunststoffspritzgussteil nur i einem bestimmten Bereich vorliegt. Eine solches partielles Vorsehen des Verstärkungsmaterials ist insbesondere auch im Bereich um eingesetzte Schrauben oder Stifte herum zur Verstärkung vorteilhaft. Dabei ist zu beachten, dass gerade auch ein Verstärkungsmaterial mit einer kleineren

Flächenausdehnung als der entsprechenden Werkzeugwand beispielsweise durch das Vorsehen eines Haltemechanismus in einer definierten Lage im Werkzeughohlraum anliegend an die Werkzeugwand gehalten werden kann.