用于大量生产至少部分纤维增强的注塑成型部件的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于大量生产至少部分纤维增强的注塑成型部件的装置，该装置包含：注塑成型工具，该注塑成型工具包含至少一个第一工具部件和至少两个第二工具部件，该第二工具部件可以选择性地连接到第一工具部件以便形成注塑成型空腔；放置单元，该放置单元用于将纤维增强塑料带的至少一个带部分自动地放置在第二工具部件中的一个的空腔部分上或者放置在设置在空腔部分上的注塑成型工件上；注射单元，该注射单元用于将模塑料注射到相应的注塑成型空腔中；以及电子控制器，该电子控制器用于控制放置单元和注射单元，并且以这样的方式配置，即在将模塑料注射到注塑成型空腔中期间和/或在冷却注射到注塑成型空腔中的模塑料期间，激活放置单元。

Devices and methods for mass production of injection moulding components with at least partial fiber reinforcement

【技术实现步骤摘要】
用于大量生产至少部分纤维增强的注塑成型部件的装置和方法
本专利技术涉及一种用于大量生产至少部分纤维增强的注塑成型部件(特别是车辆部件)的装置，该装置包含：至少一个注塑成型工具，该注塑成型工具包含至少一个第一工具部件和可以选择性地连接到第一工具部件以便形成注塑成型空腔的至少两个第二工具部件；至少一个放置单元，该放置单元用于将纤维增强塑料带的至少一个带部分自动地放置在第二工具部件中的一个的空腔部分上或者自动地放置在设置在所述空腔部分上的注塑成型工件上；至少一个注射单元，该注射单元用于将模塑料注射到相应的注塑成型空腔中；以及至少一个电子控制器，该电子控制器用于控制放置单元和注射单元。此外，本专利技术涉及一种使用注塑成型工具来大量生产至少部分纤维增强的注塑成型部件(特别是车辆部件)的方法，该注塑成型工具具有至少一个第一工具部件和可以选择性地连接到第一工具部件以便形成注塑成型空腔的至少两个第二工具部件。
技术介绍
严格的生态、经济和政治要求(特别是在车辆结构中)导致越来越多地使用以纤维增强的注塑成型部件的形式的轻量化解决方案。可能需要增强注塑成型部件以使注塑成型部件在用于其预期目的时可以承受机械载荷。在这点上，生产仅局部纤维增强的注塑成型部件比生产完全由纤维复合材料制成的部件明显更便宜。对于局部增强，增强元件可以设置在本身可以例如由纤维复合材料制成的注塑成型部件上。增强元件可以例如被制成纤维增强塑料带，该纤维增强塑料带包含嵌入在由塑料制成的基质材料中的连续增强纤维。已知这样的应用，其中这种类型的增强元件利用在生产注塑成型部件期间使用的特定注射模塑料包覆成型或至少部分地挤压涂覆。当在大量生产应用中使用以纤维增强塑料带(也被称为带)的形式的增强元件时，在制造注塑成型部件的过程中出现了最大的挑战。在这种情况下，将带手动或自动放置在注塑成型工具中可能是非常耗时的。在这种情况下，机器人或操作者必须在注塑成型工艺开始之前将薄带放置在注塑成型工具中。这导致效率低的生产过程(特别是由于手动过程步骤)和不能满足所需定位公差的风险。使用机器人而不是操作者在时间和精度方面更有效，但是更昂贵并且需要更多空间。另外，设置在注塑成型工具中的带通常必须使用附加装置(例如通过夹紧设备、通过产生真空、通过使用粘合剂等等)固定到注塑成型工具，以便防止在注塑成型部件的生产期间带的位置发生变化。使用这种固定装置导致效率低的生产过程(由于在这种情况下需要额外的时间)和不能满足所需定位公差的与手动放置带相关的风险。此外，在传统的注塑成型工艺中，为了将带放置在传统的注塑成型工具中，必须打开注塑成型工具以使其内部的注塑成型空腔是可进入的。这意味着带和注塑成型件的放置的处理步骤必须一个接一个地执行，这导致相应长的生产时间。US6495091B1公开了一种生产聚合物和/或复合产品的方法，该方法包含整合加工操作以在单一受控制造周期内执行多个材料转化步骤(例如浸渍和固结)，包括在模制操作的位置最终原位制备至少一种复合预制件。该方法包括整体模制操作，该整体模制操作包含向模具中提供用作基质的附加材料以至少部分地封闭复合预制件的步骤，其中提供用作基质的附加材料的操作提供了用于原位最终固结复合产品的压力。KR101026017B1公开了一种自动带铺设系统，该自动带铺设系统使用多铺层装置以便通过连续地操作自动带铺设系统来提高生产率，并且以便选择铺设的顺序。使用多铺层的自动带铺设系统包含多个模具、铺设装置和控制单元。铺设装置将材料铺设并且按压到模具上。控制单元通过程序相继地控制铺设装置的操作。该控制单元连续地操作铺设装置。该程序通过选择模具的工作顺序来操作。US2012/0125517A1公开了一种用于改进复合层压板的表面粗糙度的预浸料剥离层材料，该材料包含背衬纸和浸渍有热固性树脂的基底织物，其中背衬纸和基底织物之间的粘合力(使用剥离参数P测量)在2.9-3.5min/N/cm2之间，并且基底织物和复合材料之间的粘合力(通过参数P测量)在130-160min/N/cm2之间。US2013/0319607A1公开了一种用于LED阵列基板的无闪光包覆成型的系统。用于将封装模制到LED阵列基板上的方法包含将保护带放置在基板的基板表面上以使保护带中的开口与基板的LED装置对准，并且将模塑料施加到成型工具的模具表面上和通过保护带中的开口暴露的基板的部分上。该方法还包括在选择的压力和选择的温度下将模具表面和基板表面按压在一起，以使在通过保护带中的开口暴露的基板的部分上形成封装，由此模具表面与基板表面分离。该方法还包含移除保护带以使从基板移除模塑料闪光，从而留下清洁的模制基板。US2009/0152746A1公开了一种用于包覆成型到光缆总成上的过程的包覆成型工具。该包覆成型工具包括第一和第二成型工具组。第一成型工具组将包覆成型件的第一部分施加到光缆总成上。然后，第二成型工具组将包覆成型件的第二部分施加到光缆总成上。在优选实施例中，包覆成型件的第一和第二部分彼此融合。通过采用第一和第二成型工具组，相比于单个较长成型工具组，光缆总成可以在包覆成型时沿其长度以更接近的间隔保持。另外，当将包覆成型件施加在两个部分中时，可以使用较低容量的注射泵。在其他实施例中，可以添加顺序地施加包覆成型件的附加部分的附加成型工具组。US6210619B1公开了一种用于从单个模具组制造两件式塑料总成的方法，该方法具有以下步骤：提供具有可在第一和第二位置之间移动的第一模具和第二模具的成型装置，其中第一模具具有第一表面和第二表面并且第二模具具有第三表面和第四表面；将第一模具移动到第一位置并且关闭装置，由此第一和第三表面界定第一物品空腔并且第二和第四表面界定第二物品空腔；将第一塑料材料注射到第一物品空腔中；将第二塑料材料注射到第二物品空腔中；冷却第一材料以形成第一物品并且冷却第二材料以形成第二物品；打开模具；将第一模具移动到第二位置；关闭模具并且将第一物品定位成与第二物品相对以在它们之间封闭连接空腔；将第三塑料材料注射到连接空腔中并且将第一物品连接到第二物品以形成塑料总成。可从http://www.coriolis-software.com/solutions-software/automated-fiber-placement.html获得的出版物公开了将增强纤维自动放置在注塑成型工具上。可从http://www.dem.ist.utl.pt/iccst10/files/ICCST10_Proceedings/pdf/WEB_PAPERS/ICCST10_Upload_39.pdf获得的出版物公开了通过在工具部件上选择性地和多层地铺设带来成本效益地高速制造复合部件。可从http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359835X14002395获得的出版物公开了在将带自动铺设在工具部件上期间用于激光加热热塑性复合材料部件的组合光学-热模型。US8574388B2公开了一种用于自动生产具有至少一层的纵长复合材料部件的方法和装置。该方法包含通过沿着工具部件在第一方向上展开到工具部件上来铺设具有可分离地附接到基板带的复合材料层的总成，并且在工具上形成且压实总成的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于大量生产至少部分纤维增强的注塑成型部件的装置，所述注塑成型部件特别是车辆部件，所述装置包含：‑至少一个注塑成型工具(2)，所述注塑成型工具(2)包含至少一个第一工具部件(3)和至少两个第二工具部件(4、12、23)，所述第二工具部件(4、12、23)能够选择性地连接到所述第一工具部件(3)以便形成注塑成型空腔；‑至少一个放置单元(16)，所述放置单元(16)用于将纤维增强塑料带(18)的至少一个带部分(15、20)自动地放置在所述第二工具部件(4、12、23)中的一个的空腔部分(10、14、22)上或者自动地放置在设置在所述空腔部分(10、14、22)上的注塑成型工件上；‑至少一个注射单元(9)，所述注射单元(9)用于将模塑料注射到相应的注塑成型空腔中；以及‑至少一个电子控制器(11)，所述电子控制器(11)用于控制所述放置单元(16)和所述注射单元(9)；其特征在于，所述电子控制器(11)以这样的方式配置，即在将所述模塑料注射到所述相应的注塑成型空腔中期间和/或在冷却注射到所述注塑成型空腔中的所述模塑料期间，激活所述放置单元(16)。

【技术特征摘要】
2018.02.07 DE 102018201902.91.一种用于大量生产至少部分纤维增强的注塑成型部件的装置，所述注塑成型部件特别是车辆部件，所述装置包含：-至少一个注塑成型工具(2)，所述注塑成型工具(2)包含至少一个第一工具部件(3)和至少两个第二工具部件(4、12、23)，所述第二工具部件(4、12、23)能够选择性地连接到所述第一工具部件(3)以便形成注塑成型空腔；-至少一个放置单元(16)，所述放置单元(16)用于将纤维增强塑料带(18)的至少一个带部分(15、20)自动地放置在所述第二工具部件(4、12、23)中的一个的空腔部分(10、14、22)上或者自动地放置在设置在所述空腔部分(10、14、22)上的注塑成型工件上；-至少一个注射单元(9)，所述注射单元(9)用于将模塑料注射到相应的注塑成型空腔中；以及-至少一个电子控制器(11)，所述电子控制器(11)用于控制所述放置单元(16)和所述注射单元(9)；其特征在于，所述电子控制器(11)以这样的方式配置，即在将所述模塑料注射到所述相应的注塑成型空腔中期间和/或在冷却注射到所述注塑成型空腔中的所述模塑料期间，激活所述放置单元(16)。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述两个第二工具部件(4、12、23)设置在保持单元(5)的相互相对的侧面上，所述保持单元(5)保持或形成所述两个第二工具部件(4、12、23)，其中所述第一工具部件(3)和所述保持单元(5)之间的距离能够沿着线性运动路径变化，并且所述保持单元(5)围绕横向于所述线性运动路径定向的旋转轴线(7)可旋转地设置。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述注塑成型工具(2)包含至少一个第三工具部件(8)，所述第三工具部件(8)设置在所述保持单元(5)的与所述第一工具部件(3)相对的侧面上，所述第三工具部件(8)能够选择性地连接到所述第二工具部件(4、12、23)中的一个以便形成注塑成型空腔，其中所述第三工具部件(8)和所述保持单元(5)之间的距离能够沿着线性运动路径变化，并且四个第二工具部件(4、12、23)在所述保持单元(5)上围绕所述旋转轴线(7)相对于彼此均匀地周向间隔开，其中所述放置单元(16)以这样的方式配置，即在将所述模塑料注射到一方面所述相应的第二工具部件(4、12、23)和另一方面所述第一工具部件(3)或所述第三工具部件(8)之间的两个注塑成型空腔中期间和/或在冷却注射到所述两个注塑成型空腔中的所述模塑料期间，所述纤维增强塑料带(18)的至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·巴拉诺夫斯基，迈克·布罗达，马库斯·弗兰岑，帕斯卡·雷布曼，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US