DE102024110897A1 - Tool half of a casting tool and additive manufacturing process for producing the tool half - Google Patents

Tool half of a casting tool and additive manufacturing process for producing the tool half Download PDF

Info

Publication number
DE102024110897A1
DE102024110897A1 DE102024110897.5A DE102024110897A DE102024110897A1 DE 102024110897 A1 DE102024110897 A1 DE 102024110897A1 DE 102024110897 A DE102024110897 A DE 102024110897A DE 102024110897 A1 DE102024110897 A1 DE 102024110897A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
sensor unit
sensor
tool half
tool
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102024110897.5A
Other languages
German (de)
Inventor
Florian DOERRFUSS
Bernd Wetz
Werner Dressel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority to PCT/DE2024/100372 priority Critical patent/WO2024227484A1/en
Priority to EP24725044.2A priority patent/EP4705106A1/en
Publication of DE102024110897A1 publication Critical patent/DE102024110897A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/06Permanent moulds for shaped castings
    • B22C9/061Materials which make up the mould
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/06Permanent moulds for shaped castings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/06Permanent moulds for shaped castings
    • B22C9/065Cooling or heating equipment for moulds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20Accessories: Details
    • B22D17/22Dies; Die plates; Die supports; Cooling equipment for dies; Accessories for loosening and ejecting castings from dies
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20Accessories: Details
    • B22D17/22Dies; Die plates; Die supports; Cooling equipment for dies; Accessories for loosening and ejecting castings from dies
    • B22D17/2209Selection of die materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20Accessories: Details
    • B22D17/22Dies; Die plates; Die supports; Cooling equipment for dies; Accessories for loosening and ejecting castings from dies
    • B22D17/2218Cooling or heating equipment for dies
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/06Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • B22F7/062Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools involving the connection or repairing of preformed parts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/06Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • B22F7/08Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools with one or more parts not made from powder
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B29C33/3842Manufacturing moulds, e.g. shaping the mould surface by machining
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/26Moulds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00Processes of additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00Products made by additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/10Formation of a green body
    • B22F10/14Formation of a green body by jetting of binder onto a bed of metal powder
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20Direct sintering or melting
    • B22F10/25Direct deposition of metal particles, e.g. direct metal deposition [DMD] or laser engineered net shaping [LENS]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20Direct sintering or melting
    • B22F10/28Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/007Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of moulds

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkzeughälfte (1) eines Gusswerkzeuges aufweisend einen dreidimensionalen Körper (K) zur Verbindung mit einer Aufspannplatte einer Gussmaschine und eine erste Seite (2) des Körpers (K) zur Verbindung mit der Aufspannplatte der Gussmaschine. Weiterhin ist wenigstens ein Kühlkanal (6) zur Kühlung vorhanden. Die Werkzeughälfte (1) weist mindestens eine Sensoreinheit (7), optional weiterhin mindestens eine Sensorkontaktierung (8) für die mindestens eine Sensoreinheit (7), auf, wobei die mindestens eine Sensoreinheit (7), optional weiterhin die mindesten eine Sensorkontaktierung (8), zusammen mit dem Körper (K) in einem additiven Multimaterial-Druckverfahren unter Verwendung unterschiedlicher Materialien gebildet sind. Die Erfindung betrifft weiterhin ein additives Fertigungsverfahren zur Herstellung einer solchen Werkzeughälfte.

Figure DE102024110897A1_0000
The invention relates to a tool half (1) of a casting tool having a three-dimensional body (K) for connection to a clamping plate of a casting machine and a first side (2) of the body (K) for connection to the clamping plate of the casting machine. Furthermore, at least one cooling channel (6) is present for cooling. The tool half (1) has at least one sensor unit (7), optionally also at least one sensor contact (8) for the at least one sensor unit (7), wherein the at least one sensor unit (7), optionally also the at least one sensor contact (8), are formed together with the body (K) in an additive multi-material printing process using different materials. The invention further relates to an additive manufacturing process for producing such a tool half.
Figure DE102024110897A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeughälfte eines Gusswerkzeuges sowie ein additives Fertigungsverfahren zur Herstellung einer solchen Werkzeughälfte.The invention relates to a tool half of a casting tool and an additive manufacturing method for producing such a tool half.

Bekannterweise werden Werkzeughälften eines Gusswerkzeuges aus einem oder mehreren Blöcken eines Metalls gefräst. Dabei ist es aber nur mit hohem Aufwand möglich, eine Sensorik an mechanisch-kritischen Bereichen einer Werkzeughälfte zu platzieren.As is well known, tool halves of a casting tool are milled from one or more blocks of metal. However, it is only possible to place sensors in mechanically critical areas of a tool half with great effort.

Zwei Werkzeughälften werden üblicherweise zu einem Gusswerkzeug zusammengebaut und bilden zusammen eine Kavität im Innenraum aus, in welcher ein Gussteil gebildet wird. Ganz allgemein kann ein Gusswerkzeug aber auch aus mehr als zwei Teilen gebildet sein, so dass der Begriff „Werkzeughälfte“ hier im Folgenden auch als Teil eines Gusswerkzeugs zu verstehen ist, das zusammen mit weiteren Werkzeugteilen ein Gusswerkzeug mit einer gemeinsamen Kavität zur Bildung eines Gussteils in dieser Kavität ausbildet.Two tool halves are usually assembled to form a casting tool and together form a cavity in the interior in which a cast part is formed. In general, however, a casting tool can also be made up of more than two parts, so that the term "tool half" is also to be understood here as part of a casting tool that, together with other tool parts, forms a casting tool with a common cavity for forming a cast part in this cavity.

Die DE 10 2011 101 957 A1 betrifft eine Form zum Druckgießen eines Bauteils, umfassend mindestens zwei Formteile, die einen Hohlraum einschließen und mit korrespondierenden Außenflächen und Innenflächen , wobei die Innenflächen eine Form des Hohlraums vorgeben. Die Außenflächen der mindestens zwei Formteile sind so gestaltet, dass diese der Kontur des Hohlraums und damit der Innenflächen der mindestens zwei Formteile entspricht.The DE 10 2011 101 957 A1 relates to a mold for die-casting a component, comprising at least two mold parts that enclose a cavity and have corresponding outer surfaces and inner surfaces, the inner surfaces defining a shape of the cavity. The outer surfaces of the at least two mold parts are designed in such a way that they correspond to the contour of the cavity and thus to the inner surfaces of the at least two mold parts.

Die DE 10 2011 078 167 A1 betrifft ein Verfahren, bei dem geschmolzener thermoplastischer Kunststoff in eine Kavität eines Spritzgießwerkzeugs eingebracht wird. Weiterhin ist eine Vorrichtung zur Steuerung der Temperatur eines Werkstückherstellungsabschnitts in dem thermoplastischen Spritzgießwerkzeug vorhanden. Dazu ist ein Temperatursensor an der Oberfläche der Kavität angeordnet.The DE 10 2011 078 167 A1 relates to a method in which molten thermoplastic material is introduced into a cavity of an injection mold. Furthermore, a device for controlling the temperature of a workpiece production section in the thermoplastic injection mold is present. For this purpose, a temperature sensor is arranged on the surface of the cavity.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Werkzeughälfte eines Gusswerkzeuges und ein Fertigungsverfahren zur Herstellung einer solchen Werkzeughälfte anzugeben, welches kostengünstig bzw. mit welchem kostengünstig eine Werkzeughälfte herstellbar ist sowie eine Sensorik an mechanisch-kritischen Bereichen einer Werkzeughälfte zu platzieren.It is an object of the present invention to provide a tool half of a casting tool and a manufacturing method for producing such a tool half, which can be produced cost-effectively or with which a tool half can be produced cost-effectively, as well as to place sensors in mechanically critical areas of a tool half.

Diese Aufgabe wird für die Werkzeughälfte durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 5.This object is achieved for the tool half by the features of independent patent claim 1. Further advantageous developments are the subject of subclaims 2 to 5.

Die Werkzeughälfte eines Gusswerkzeuges weist folgendes auf:

  • - einen dreidimensionalen Körper K zur Verbindung mit einer Aufspannplatte einer Gussmaschine,
  • - wobei eine erste Seite des Körpers K zur Verbindung mit der Aufspannplatte der Gussmaschine ausgebildet ist,
  • - wobei eine zweite Seite des Körpers K eine Kavität der Form F für ein zu erstellendes Gussteil aufweist,
  • - wobei die erste und zweite Seite gegenüberliegende Seiten des Körpers K bilden,
  • - wobei die Form F wenigstens einen Vorsprung und/oder wenigstens einen Rücksprung bezugnehmend auf eine den wenigstens einen Vorsprung und/oder Rücksprung umgebende Oberfläche E der zweiten Seite aufweist,
  • - wenigstens einen Kühlkanal zur Kühlung der Form F für ein zu erstellendes Gussteil,
  • - wobei der wenigstens eine Kühlkanal im Inneren des Körpers K verläuft und im Bereich der Kavität zur zweiten Seite bereichsweise parallel verläuft und variierende Abstände zur Form F im Bereich des wenigstens einen Vorsprungs und/oder des wenigstens einen Rücksprungs der Form F aufweist,
  • - wobei der Abstand zwischen dem wenigstens einen Kühlkanal und der Oberfläche des wenigstens einen Vorsprungs der Form F größer ist als der Abstand zwischen dem wenigstens einen Kühlkanal und der Oberfläche des wenigstens einen Rücksprungs der Form F,
  • - wobei die Werkzeughälfte mindestens eine Sensoreinheit, optional weiterhin mindestens eine Sensorkontaktierung für die mindestens eine Sensoreinheit, aufweist.
The tool half of a casting tool has the following:
  • - a three-dimensional body K for connection to a clamping plate of a casting machine,
  • - wherein a first side of the body K is designed for connection to the clamping plate of the casting machine,
  • - wherein a second side of the body K has a cavity of the form F for a casting to be produced,
  • - where the first and second sides form opposite sides of the body K,
  • - wherein the shape F has at least one projection and/or at least one recess with respect to a surface E of the second side surrounding the at least one projection and/or recess,
  • - at least one cooling channel for cooling the mold F for a casting to be produced,
  • - wherein the at least one cooling channel runs in the interior of the body K and runs partially parallel to the second side in the region of the cavity and has varying distances from the form F in the region of the at least one projection and/or the at least one recess of the form F,
  • - wherein the distance between the at least one cooling channel and the surface of the at least one projection of the mold F is greater than the distance between the at least one cooling channel and the surface of the at least one recess of the mold F,
  • - wherein the tool half has at least one sensor unit, optionally further at least one sensor contact for the at least one sensor unit.

Die Aufgabe wird für die Werkzeughälfte nun dadurch gelöst, dass die mindestens eine Sensoreinheit, optional weiterhin die mindestens eine Sensorkontaktierung, zusammen mit dem Körper K in einem additiven Multimaterial-Druckverfahren unter Verwendung unterschiedlicher Materialien gebildet sind und die mindestens eine Sensoreinheit in einem Raum unterhalb der Oberfläche der Form F in einem Bereich zwischen dem wenigstens einen Kühlkanal und der zweiten Seite angeordnet ist.The object is now achieved for the tool half in that the at least one sensor unit, optionally also the at least one sensor contact, are formed together with the body K in an additive multi-material printing process using different materials and the at least one sensor unit is arranged in a space below the surface of the mold F in a region between the at least one cooling channel and the second side.

Mit einer genaueren Datenerfassung an bestimmten und vorab festgelegten Orten innerhalb eines Gusswerkzeuges, insbesondere mit einer ortsgenauen Druck- und/oder Temperaturmessung, mittels der mindestens einen Sensoreinheit können Sicherheitsschwellen reduziert werden, wodurch die Kombination aus Gussmaschine und Gusswerkzeug näher am „Limit“ operieren kann. Dadurch wird die Leistung einer Gussmaschine weiter erhöht und die Kosten für die Erstellung eines dafür geeigneten Gusswerkzeuges verringert.With more precise data acquisition at specific and predetermined locations within a casting tool, in particular with a precise pressure and/or temperature measurement, by means of at least one sensor unit, safety thresholds can be reduced, whereby the combination of casting machine and casting tool can operate closer to the "limit". This further increases the performance of a casting machine and reduces the costs of creating a suitable casting tool.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Werkzeughälfte ist die mindestens eine Sensoreinheit drahtlos kontaktierbar oder mittels der mindestens einen optionalen Sensorkontaktierung kontaktiert, die in Form mindestens einer gedruckten Leiterbahn ausgebildet ist.In a preferred embodiment of the tool half, the at least one sensor unit can be contacted wirelessly or by means of the at least one optional sensor contact, which is designed in the form of at least one printed conductor track.

Der Körper K ist vorzugsweise aus mindestens einem elektrisch leitenden, metallischen Material additiv hergestellt. Die mindestens eine Sensoreinheit und die optional vorhandene mindestens eine Sensorkontaktierung sind aus mindestens einem elektrisch leitenden, metallischen Material sowie mindestens einem elektrisch isolierenden Material über den Multi-Material-Druck zusammen mit dem Körper K einteilig hergestellt.The body K is preferably additively manufactured from at least one electrically conductive, metallic material. The at least one sensor unit and the optionally present at least one sensor contact are manufactured in one piece from at least one electrically conductive, metallic material and at least one electrically insulating material together with the body K via multi-material printing.

Umfasst ist demnach eine Werkzeughälfte eines Gusswerkzeugs, hergestellt in einem additiven Multimaterial-Druckverfahren, wobei mindestens eine Sensoreinheit, insbesondere in Form einer Dehnungs- und/oder Temperatursensorik, in eine Werkzeughälfte des Gusswerkzeugs eingebracht ist. Die Werkzeughälfte kann für die Auswerferseite oder die Düsenseite einer Gussmaschine verwendet werden und/oder angepasst sein.This therefore includes a tool half of a casting tool, manufactured in an additive multi-material printing process, wherein at least one sensor unit, in particular in the form of a strain and/or temperature sensor, is introduced into a tool half of the casting tool. The tool half can be used and/or adapted for the ejector side or the nozzle side of a casting machine.

Die erste Seite des Körpers K ist zur Verbindung mit einer Aufspannplatte einer Gussmaschine ausgebildet, wobei eine zweite Seite des Körpers K eine Form F für ein zu erstellendes Gussteil aufweist. Die Form F kann zusammen mit einer weiteren Werkzeughälfte im geschlossenen Zustand des Gusswerkzeuges einen Teil einer sog. Kavität bilden, in welche z. B. verflüssigter Kunststoff eingespritzt wird, um ein Bauteil bzw. Gussteil zu erzeugen. Dabei bilden die erste und zweite Seite gegenüberliegende Seiten des Körpers K.The first side of the body K is designed to be connected to a clamping plate of a casting machine, with a second side of the body K having a mold F for a cast part to be produced. The mold F, together with another tool half, can form part of a so-called cavity in the closed state of the casting tool, into which liquefied plastic, for example, is injected in order to produce a component or cast part. The first and second sides form opposite sides of the body K.

Die Form F umfasst wenigstens einen Vorsprung und/oder wenigstens einen Rücksprung bezugnehmend auf eine den wenigstens einen Vorsprung und/oder Rücksprung umgebende Oberfläche der zweiten Seite. Der wenigstens eine Vor- und/oder Rücksprung bilden die äußere Form eines zu erstellenden Gussteiles. Dabei kann der wenigstens eine Vor- und/oder Rücksprung einen funktionalen Abschnitt des zu erstellenden Gussteiles bilden.The shape F comprises at least one projection and/or at least one recess with respect to a surface of the second side surrounding the at least one projection and/or recess. The at least one projection and/or recess form the outer shape of a cast part to be produced. The at least one projection and/or recess can form a functional section of the cast part to be produced.

Des Weiteren weist die Werkzeughälfte wenigstens einen Kühlkanal zur Kühlung der Form F für ein zu erstellendes Gussteil auf. Somit kann ein in eine geschlossene Gusform, bestehend aus mindestens zwei Werkzeughälften, eingespritzter Kunststoff schnell auf eine Temperatur gebracht werden, bei welcher der Kunststoff erhärtet und somit die Form hält.Furthermore, the tool half has at least one cooling channel for cooling the mold F for a cast part to be produced. In this way, a plastic injected into a closed mold consisting of at least two tool halves can be quickly brought to a temperature at which the plastic hardens and thus holds the shape.

Der wenigstens eine Kühlkanal verläuft im Inneren des Körpers K und weist variierende Abstände zur Form F oder zu wenigstens einem Vorsprung und/oder wenigstens einem Rücksprung der Form F auf. Der Abstand zwischen dem wenigstens einen Kühlkanal und der Oberfläche des wenigstens einen Vorsprungs der Form ist größer als der Abstand zwischen dem wenigstens einen Kühlkanal und der Oberfläche des wenigstens einem Rücksprungs der Form. Aufgrund der variierenden Abstände zum wenigstens einen Kühlkanal wird z. B. ein Vorsprung weniger gekühlt als ein Rücksprung. Der wenigstens eine Kühlkanal kann zwei oder drei oder mehr Abschnitte aufweisen, die jeweils einen geraden Verlauf aufweisen. Dieser ist leicht und kostengünstig herstellbar.The at least one cooling channel runs inside the body K and has varying distances from the mold F or from at least one projection and/or at least one recess of the mold F. The distance between the at least one cooling channel and the surface of the at least one projection of the mold is greater than the distance between the at least one cooling channel and the surface of the at least one recess of the mold. Due to the varying distances from the at least one cooling channel, for example, a projection is cooled less than a recess. The at least one cooling channel can have two or three or more sections, each of which has a straight course. This is easy and inexpensive to produce.

Die optional vorhandene mindestens eine Sensorkontaktierung kann innerhalb der Werkzeughälfte verlaufen und den Raum zwischen der mindestens einen Sensoreinheit und einer oder mehreren Auswerteeinrichtungen überbrücken, mit welcher z. B. die Dehnung und/oder Temperatur als Wert anzeigbar ist, die mittels der mindestens einen Sensoreinheit erfasst wird.The optionally present at least one sensor contact can run within the tool half and bridge the space between the at least one sensor unit and one or more evaluation devices, with which, for example, the strain and/or temperature can be displayed as a value that is detected by means of the at least one sensor unit.

Dabei ist die mindestens eine Sensoreinheit und/oder die mindestens eine optionale Sensorkontaktierung im Raum oder im Abstand zwischen der Oberfläche der Form F und dem wenigstens einen Kühlkanal angeordnet. Auch kann die mindestens eine Sensoreinheit und/oder die mindestens eine optionale Sensorkontaktierung im Raum oder im Abstand zwischen der Oberfläche des wenigstens einen Vorsprungs und/oder Rücksprungs der Form und dem wenigstens einen Kühlkanal angeordnet sein. Zudem ist die mindestens eine Sensoreinheit und/oder die mindestens eine optionale Sensorkontaktierung im Raum oder im Abstand zwischen der Oberfläche der Form F und dem wenigstens einen Kühlkanal fixiert und mit dem übrigen Körper K verschmolzen. Die mindestens eine Sensoreinheit und/oder die mindestens eine optionale Sensorkontaktierung sind einstückig oder einteilig mit dem dreidimensionalen Körper K der Werkzeughälfte ausgebildet. Der gesamte dreidimensionale Körper K der Werkzeughälfte samt Sensoreinheit(en) und/oder optionalen Sensorkontaktierung(en) und/oder samt wenigstens einem Vorsprung der Form F und/oder wenigstens einem Rücksprung der Form F sind einstückig oder einteilig ausgebildet. Somit sind die den Körper K ergebenden Einheiten und Formen untrennbar miteinander verbunden.The at least one sensor unit and/or the at least one optional sensor contact is arranged in the space or at the distance between the surface of the mold F and the at least one cooling channel. The at least one sensor unit and/or the at least one optional sensor contact can also be arranged in the space or at the distance between the surface of the at least one projection and/or recess of the mold and the at least one cooling channel. In addition, the at least one sensor unit and/or the at least one optional sensor contact is fixed in the space or at the distance between the surface of the mold F and the at least one cooling channel and fused to the rest of the body K. The at least one sensor unit and/or the at least one optional sensor contact are formed in one piece or in one part with the three-dimensional body K of the tool half. The entire three-dimensional body K of the tool half including the sensor unit(s) and/or optional sensor contact(s) and/or including at least one projection of the mold F and/or at least one recess of the mold F are formed in one piece or in one part. The units and shapes resulting in the body K are thus inseparably connected to one another.

Somit können Sensordaten, wie die Dehnung und/oder Temperatur, an einer derartigen kritischen Stelle, deren Abstand zum wenigstens einen Kühlkanal variiert, überwacht werden.Thus, sensor data such as strain and/or temperature can be measured at such a critical Location whose distance to at least one cooling channel varies.

Des Weiteren weist die Werkzeughälfte mehrere Materialien auf, die einstückig oder einteilig ausgeführt bzw. ausgebildet sind. Dabei sind verschiedene metallische, keramische, glasartige oder polymere Werkstoffe miteinander kombinierbar.Furthermore, the tool half has several materials that are designed or constructed in one piece or in one part. Various metallic, ceramic, glass-like or polymeric materials can be combined with one another.

Außerdem kann die Werkzeughälfte an ihrer Außenseite einen an der mindestens einen optionalen Sensorkontaktierung vorgesehenen Anschluss für eine Auswerteeinrichtung aufweisen, der weiterhin als Schnittstelle zur Sensoreinheit im Inneren des Körpers K ausgebildet ist, sodass mithilfe des Anschlusses Daten der Sensoreinheit empfangbar sind und/oder die Sensoreinheit mit Energie versorgbar ist.In addition, the tool half can have on its outside a connection for an evaluation device provided on the at least one optional sensor contact, which is further designed as an interface to the sensor unit inside the body K, so that data from the sensor unit can be received by means of the connection and/or the sensor unit can be supplied with energy.

Die Aufgabe wird für das additive Fertigungsverfahren durch die Merkmale des Patentanspruchs 6 gelöst.The problem is solved for the additive manufacturing process by the features of patent claim 6.

Das erfindungsgemäße additive Fertigungsverfahren zur Herstellung der Werkzeughälfte des Gusswerkzeuges weist die folgenden Schritte auf:

  • - Aufbringen einer Schicht pulverförmigen Materials auf einen Werkstückträger oder auf eine bereits vorhandene Schicht, um den Körper K sowie die mindestens eine Sensoreinheit, optional die mindestens eine Sensorkontaktierung der Werkzeughälfte zu erzeugen,
  • - wobei beim Aufbringen einer Schicht mehrere Pulver unterschiedlicher Werkstoffe selektiv nebeneinander in einer Ebene auftragbar sind, um eine Schicht aus mindestens einem Material oder eine Schicht aus zwei oder mehr Materialien zu bilden,
  • - selektives Schmelzen einzelner Bereiche der Schicht und/oder eines aufgebrachten Materials und/oder einer gesamten Schicht mithilfe eines Lasers,
  • - wobei nach dem selektiven Schmelzen einzelner Bereiche der Schicht und/oder eines Materials und/oder einer gesamten Schicht diese zu einer festen Materialschicht erstarren,
  • - Absenken des Werkstückträgers um den Betrag einer Schichtdicke der festen Materialschicht, und
  • - iteratives Wiederholen der obigen Schritte beginnend mit dem erneuten Aufbringen einer Schicht pulverförmigen Materials.
The additive manufacturing process according to the invention for producing the tool half of the casting tool comprises the following steps:
  • - applying a layer of powdered material to a workpiece carrier or to an existing layer in order to produce the body K and the at least one sensor unit, optionally the at least one sensor contact of the tool half,
  • - wherein, when applying a layer, several powders of different materials can be applied selectively next to one another in one plane in order to form a layer of at least one material or a layer of two or more materials,
  • - selective melting of individual areas of the layer and/or an applied material and/or an entire layer using a laser,
  • - after the selective melting of individual regions of the layer and/or a material and/or an entire layer, these solidify to form a solid material layer,
  • - Lowering the workpiece carrier by the amount of one layer thickness of the solid material layer, and
  • - iteratively repeating the above steps starting with the re-application of a layer of powdered material.

Das additive Fertigungsverfahren zur Herstellung der Werkzeughälfte eines Gusswerkzeuges umfasst die folgenden Schritte, wobei es sich beim additiven Fertigungsverfahren um ein schichtweises Erzeugen der Werkzeughälfte mittels eines Multimaterial-Druckverfahrens handelt.The additive manufacturing process for producing the tool half of a casting tool comprises the following steps, whereby the additive manufacturing process involves producing the tool half layer by layer using a multi-material printing process.

Ein Schritt des Verfahrens umfasst ein Aufbringen einer Schicht pulverförmigen Materials auf einen Werkstückträger oder auf eine bereits vorhandene Schicht, um den Körper K der Werkzeughälfte zu erzeugen. Dabei kann die Schicht eine Schichtstärke oder Schichtdicke zwischen 15 und 500 µm aufweisen.One step of the method comprises applying a layer of powdered material to a workpiece carrier or to an existing layer in order to produce the body K of the tool half. The layer can have a layer thickness between 15 and 500 µm.

Beim Aufbringen einer Schicht können mehrere Pulver unterschiedlicher Werkstoffe selektiv aufgetragen werden, um eine Schicht mit einem Material oder eine Schicht mit zwei oder mehr Materialien zu bilden. Dies kann auch als sog. „Selective Powder Deposition“-Verfahren bezeichnet werden.When applying a layer, several powders of different materials can be selectively applied to form a layer with one material or a layer with two or more materials. This can also be referred to as a so-called "selective powder deposition" process.

Dabei kann ein Material wärmeleitfähig und ein weiteres Material elektrisch leitfähig ausgebildet sein. Weiterhin kann ein elektrisch isolierendes Material eingesetzt werden.One material can be thermally conductive and another material electrically conductive. An electrically insulating material can also be used.

Ein weiterer Schritt des Verfahrens umfasst ein selektives Schmelzen einzelner Bereiche und/oder eines aufgebrachten Materials und/oder einer gesamten bzw. aufgebrachten Schicht mithilfe eines Lasers. Somit können spezielle Bereiche und/oder Materialien vom pulverförmigen Zustand in einen verflüssigten Zustand überführt werden.A further step of the method involves selectively melting individual areas and/or an applied material and/or an entire or applied layer using a laser. In this way, specific areas and/or materials can be converted from a powdery state to a liquefied state.

Nach dem selektiven Schmelzen einzelner Bereiche und/oder eines Materials und/oder einer gesamten Schicht erstarren diese zu einer festen Materialschicht. Dabei wird also - mit anderen Worten ausgedrückt - der in der Schicht aufgebrachte, pulverförmige Werkstoff bereichsweise oder vollständig mittels Laserstrahlung eines Lasers verflüssigt und dann durch Abkühlen verfestigt. Dieser Vorgang dient nicht nur dazu, das pulverförmige Material zu verfestigen, sondern auch dieses mit der darunter liegenden bereits festen Materialschicht zu verbinden, um so den Körper K weiter aufzubauen.After the selective melting of individual areas and/or a material and/or an entire layer, these solidify to form a solid material layer. In other words, the powdery material applied in the layer is partially or completely liquefied by means of laser radiation from a laser and then solidified by cooling. This process not only serves to solidify the powdery material, but also to connect it to the already solid material layer underneath, in order to further build up the body K.

Anschließend umfasst ein weiterer Schritt des Verfahrens ein Absenken des Werkstückträgers um den Betrag einer Schichtdicke der festen Materialschicht.A further step of the method then involves lowering the workpiece carrier by the amount of one layer thickness of the solid material layer.

Danach schließt sich als weiterer Schritt des Verfahrens ein iteratives Wiederholen der obigen Schritte beginnend mit dem erneuten Aufbringen einer Schicht pulverförmigen Materials an.The next step in the process is an iterative repetition of the above steps, starting with the renewed application of a layer of powdered material.

Das Aufbringen einer Schicht pulverförmigen Materials umfasst optional ein Erstellen mindestens einer Sensorkontaktierung. Die mindestens eine Sensorkontaktierung bildet mit anderen Worten ausgedrückt, eine elektrische Verbindung von mindestens einer Sensoreinheit hin zu einem Äußeren der Werkzeughälfte. Die mindestens eine Sensorkontaktierung wird insbesondere über im Multi-Material-Druckverfahren hergestellte Leiterbahnen aus Metall, insbesondere ummantelt von einer elektrischen Isolierung aus Keramik, ausgebildet. Diese gilt es schichtweise, entsprechend des Verfahrens, auszubilden. Das elektrisch leitfähige, pulverförmige Material, hier aus Metall, kann einen Teil oder einen streifenförmigen Teil der gesamten Sensorkontaktierung bilden.Applying a layer of powdered material optionally includes creating at least one sensor contact. In other words, the at least one sensor contact forms an electrical connection from at least one sensor unit to an exterior of the Tool half. The at least one sensor contact is formed in particular via conductor tracks made of metal, in particular coated with electrical insulation made of ceramic, produced using a multi-material printing process. This must be formed layer by layer, in accordance with the process. The electrically conductive, powdery material, here made of metal, can form part or a strip-shaped part of the entire sensor contact.

Weiterhin kann das Aufbringen einer Schicht pulverförmigen Materials ein Herstellen mindestens einer Sensoreinheit umfassen. Dabei wird beispielsweise elektrisch leitfähiges, pulverförmiges Material bereichsweise in der zu erstellenden Schicht als weiteres Material neben einem wärmeleitfähigen Material aufgebracht, um einen Teil einer elektrisch leitfähigen Sensoreinheit zu bilden.Furthermore, the application of a layer of powdered material can include the production of at least one sensor unit. For example, electrically conductive, powdered material is applied in regions in the layer to be created as an additional material alongside a thermally conductive material in order to form part of an electrically conductive sensor unit.

Alternativ kann die mindestens eine Sensoreinheit auch drahtlos kontaktierbar sein. Die Sensoreinheit kann ähnlich einem NFC-Chip ausgebildet sein, der auf den Empfang von Energie in Erwiderung Informationen sendet.Alternatively, the at least one sensor unit can also be contacted wirelessly. The sensor unit can be designed similarly to an NFC chip, which sends information in response to the receipt of energy.

Ferner kann beim Erstellen mindestens einer Sensorkontaktierung wenigstens ein Grenzbereich zu der mindestens einen Sensoreinheit so ausgebildet sein, dass diese/dieser eine Kontaktierung der mindestens einen Sensoreinheit über die Sensorkontaktierung gewährleistet. Anders formuliert, muss der wenigstens eine Grenzbereich so ausgestaltet sein, dass ein elektrischer Kontakt zur mindestens einen Sensoreinheit herstellbar ist, sodass Daten und/oder elektrische Energie übertragbar ist/sind.Furthermore, when creating at least one sensor contact, at least one boundary region to the at least one sensor unit can be designed in such a way that this ensures contact with the at least one sensor unit via the sensor contact. In other words, the at least one boundary region must be designed in such a way that an electrical contact can be made to the at least one sensor unit so that data and/or electrical energy can be transmitted.

Als letzter Schritt des Verfahrens kann die fertige Werkzeughälfte vom überschüssigen Pulver gereinigt werden, nach Bedarf bearbeitet oder sofort verwendet werden.As a final step in the process, the finished tool half can be cleaned of excess powder, machined as required, or used immediately.

Ferner sei noch angemerkt, dass das additive Fertigungsverfahren ein Laser Powder Bed Fusion (L-PBF), ein Binder Jetting oder ein druckunterstütztes Sintern sein oder umfassen kann.Furthermore, it should be noted that the additive manufacturing process can be or include laser powder bed fusion (L-PBF), binder jetting or pressure-assisted sintering.

Abschließend sei noch erwähnt, dass ein Gusswerkzeug ein Spritzgusswerkzeug oder ein Druckgusswerkzeug sein kann. Auch kann eine Gussmaschine eine Spritzgussmaschine oder ein Druckgussmaschine sein.Finally, it should be mentioned that a casting tool can be an injection molding tool or a die casting tool. A casting machine can also be an injection molding machine or a die casting machine.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen schematisch:

  • 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Werkzeughälfte eines Gusswerkzeuges; und
  • 2 eine vergrößerte Ansicht im Bereich der Sensoreinheit aus 1.
The invention is explained in more detail below using an embodiment in conjunction with the accompanying drawings. The drawings show schematically:
  • 1 a sectional view of a tool half of a casting tool according to the invention; and
  • 2 an enlarged view in the area of the sensor unit 1 .

In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Gegenstände verwendet.In the following description, the same reference symbols are used for the same items.

1 zeigt eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Werkzeughälfte 1 eines Gusswerkzeuges. 1 shows a sectional view of a tool half 1 of a casting tool according to the invention.

Genauer dargestellt zeigt 1 eine Werkzeughälfte 1 eines Gusswerkzeuges. Die Werkzeughälfte 1 kann für die Auswerferseite oder die Düsenseite einer Gussmaschine verwendet werden oder angepasst sein.Shown in more detail 1 a tool half 1 of a casting tool. The tool half 1 can be used or adapted for the ejector side or the nozzle side of a casting machine.

Dabei hat die Werkzeughälfte 1 einen dreidimensionalen Körper K zur Verbindung mit einer Aufspannplatte einer Gussmaschine. Die Werkzeughälfte 1 weist mehrere Materialien A, B auf und ist einstückig ausgeführt bzw. ausgebildet.The tool half 1 has a three-dimensional body K for connection to a clamping plate of a casting machine. The tool half 1 has several materials A, B and is designed or constructed in one piece.

Zudem zeigt 1, dass die Werkzeughälfte 1 eine erste Seite 2 des Körpers K zur Verbindung mit einer Aufspannplatte einer Gussmaschine ausgebildet ist, wobei eine zweite Seite 3 des Körpers K eine Form F für ein zu erstellendes Gussteil aufweist. Die Form F kann einen Teil einer sog. Kavität in einem Gusswerkzeug bilden, in welches z. B. verflüssigter Kunststoff eingespritzt wird, um ein Bauteil bzw. Gussteil zu erzeugen. Dabei bilden die erste Seite 2 und die zweite Seite 3 gegenüberliegende Seiten des Körpers K.In addition, 1 that the tool half 1 is designed with a first side 2 of the body K for connection to a clamping plate of a casting machine, wherein a second side 3 of the body K has a mold F for a cast part to be produced. The mold F can form part of a so-called cavity in a casting tool, into which, for example, liquefied plastic is injected in order to produce a component or cast part. The first side 2 and the second side 3 form opposite sides of the body K.

Die Form F hat einen Vorsprung 4 und einen Rücksprung 5 bezugnehmend auf eine den Vorsprung 4 und den Rücksprung 5 umgebende Oberfläche E der zweiten Seite 3.The shape F has a projection 4 and a recess 5 with respect to a surface E of the second side 3 surrounding the projection 4 and the recess 5.

Ferner hat die Werkzeughälfte 1 einen Kühlkanal 6 zur Kühlung der Form F für ein zu erstellendes Gussteil. Dabei verläuft der Kühlkanal 6 im Inneren des Körpers K und hat variierende Abstände X, Y zur Form F oder zum Vorsprung 4 und zum Rücksprung 5 der Form F. Der Kühlkanal 6 weist drei Abschnitte auf, jeweils mit einem geraden Verlauf.Furthermore, the tool half 1 has a cooling channel 6 for cooling the mold F for a cast part to be produced. The cooling channel 6 runs inside the body K and has varying distances X, Y to the mold F or to the projection 4 and the recess 5 of the mold F. The cooling channel 6 has three sections, each with a straight course.

Konkreter geschildert ist der Abstand X zwischen dem Kühlkanal 6 und dem Vorsprung 4 der Form F größer als der Abstand Y zwischen dem Kühlkanal 6 und dem Rücksprung 5 der Form F. Der Kühlkanal 6 verläuft dabei bereichsweise parallel zur bezugnehmend auf eine den Vorsprung 4 und den Rücksprung 5 umgebende Oberfläche E.More specifically, the distance X between the cooling channel 6 and the projection 4 of the form F is greater than the distance Y between the cooling channel 6 and the recess 5 of the form F. The cooling channel 6 runs in some areas parallel to the surface E surrounding the projection 4 and the recess 5.

Außerdem geht aus 1 hervor, dass die Werkzeughälfte 1 eine Sensoreinheit 7 und eine Sensorkontaktierung 8 aufweist. Dabei sind die Sensoreinheit 7 und die Sensorkontaktierung 8 im Raum oder im Abstand X zwischen der Oberfläche des Vorsprungs 4 und dem Kühlkanal 6 angeordnet. Auch kann wobei die Sensoreinheit 7 oder die Sensorkontaktierung 8 im Raum oder im Abstand Y zwischen der Oberfläche des Rücksprung 5 und dem Kühlkanal 6 angeordnet sein.In addition, 1 shows that the tool half 1 has a sensor unit 7 and a sensor contact 8. The sensor unit 7 and the sensor contact 8 are arranged in the space or at the distance X between the surface of the projection 4 and the cooling channel 6. The sensor unit 7 or the sensor contact 8 can also be arranged in the space or at the distance Y between the surface of the recess 5 and the cooling channel 6.

Ferner zeigt 1, dass die Werkzeughälfte 1 an ihrer Außenseite einen Anschluss 9 für eine Auswerteeinrichtung aufweist und als Schnittstelle zur Kontaktierung der Sensoreinheit 7 in ihrem Inneren fungiert, sodass mithilfe des Anschlusses 9 Daten der Sensoreinheit 7 empfangbar sind und/oder die Sensoreinheit 7 mit Energie versorgbar ist.Furthermore, 1 that the tool half 1 has a connection 9 for an evaluation device on its outside and functions as an interface for contacting the sensor unit 7 in its interior, so that data from the sensor unit 7 can be received by means of the connection 9 and/or the sensor unit 7 can be supplied with energy.

Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 wird nachstehend ein additives Fertigungsverfahren zur Herstellung der Werkzeughälfte 1 beschrieben. Dabei zeigt 2 eine vergrößerte Ansicht aus 1 im Bereich der Sensoreinheit 7.With reference to the 1 and 2 An additive manufacturing process for producing the tool half 1 is described below. 2 an enlarged view 1 in the area of sensor unit 7.

Ein additives Fertigungsverfahren zur Herstellung einer Werkzeughälfte 1 eines Gusswerkzeuges kann einen komplexeren Aufbau einer Werkzeughälfte 1 realisieren.An additive manufacturing process for producing a tool half 1 of a casting tool can realize a more complex structure of a tool half 1.

Ein Schritt des Verfahrens umfasst ein Aufbringen einer Schicht 20-30 pulverförmigen Materials auf einen Werkstückträger W (gestrichelt angedeutet) oder auf eine bereits vorhandene Schicht, um einen Körper K der Werkzeughälfte 1 zu erzeugen Die Schicht 20-30 weist dabei eine Schichtdicke zwischen 15 und 500 µm auf.One step of the method comprises applying a layer 20-30 of powdered material to a workpiece carrier W (indicated by dashed lines) or to an already existing layer in order to produce a body K of the tool half 1. The layer 20-30 has a layer thickness between 15 and 500 µm.

Beim Aufbringen einer Schicht 20-30 können mehrere Pulver unterschiedlicher Werkstoffe A, B selektiv aufgetragen werden, um auf einer Ebene eine Schicht 20-24, 26-30 mit einem Material A oder eine Schicht 25 mit zwei Materialien A, B nebeneinander zu bilden. Dies wird auch als sog. „Selective Powder Deposition“-Verfahren bezeichnet. Dabei ist das eine Material A wärmeleitfähig und das andere Material B elektrisch leitfähig ausgebildet.When applying a layer 20-30, several powders of different materials A, B can be applied selectively in order to form a layer 20-24, 26-30 with one material A or a layer 25 with two materials A, B next to each other on one level. This is also known as the so-called "selective powder deposition" process. One material A is thermally conductive and the other material B is electrically conductive.

Ein weiterer Schritt des Verfahrens umfasst ein selektives Schmelzen einzelner Bereiche und/oder des aufgebrachten Materials und/oder einer gesamten bzw. aufgebrachten Schicht mithilfe eines Lasers. Nach dem selektiven Schmelzen einzelner Bereiche und/oder eines Materials und/oder einer gesamten Schicht erstarren diese zu einer festen Materialschicht. Dabei wird also - mit anderen Worten ausgedrückt - der in der Schicht aufgebrachte, pulverförmige Werkstoff A, B bereichsweise oder vollständig mittels Laserstrahlung eines Lasers verflüssigt und verfestigt sich bei der Abkühlung. Dieser Vorgang dient nicht nur dazu, das pulverförmige Material A, B zu verfestigen, sondern auch dieses mit der darunter liegenden festen Materialschicht zu verbinden, um so den Körper K weiter aufzubauen.A further step of the method involves selectively melting individual areas and/or the applied material and/or an entire or applied layer using a laser. After selectively melting individual areas and/or a material and/or an entire layer, these solidify to form a solid material layer. In other words, the powdered material A, B applied in the layer is liquefied in parts or completely using laser radiation from a laser and solidifies when it cools. This process not only serves to solidify the powdered material A, B, but also to bond it to the solid material layer underneath in order to further build up the body K.

Hieraufhin schließt sich ein Absenken des Werkstückträgers W um den Betrag einer Schichtdicke der festen Materialschicht an.This is followed by a lowering of the workpiece carrier W by the amount of one layer thickness of the solid material layer.

Danach findet ein iteratives Wiederholen der obigen Schritte statt, und zwar beginnend mit dem erneuten Aufbringen einer Schicht 20-30 pulverförmigen Materials.The above steps are then repeated iteratively, starting with the reapplication of a layer of 20-30 mm of powdered material.

Das Aufbringen einer Schicht 20-30, wie der Schicht 25, pulverförmigen Materials umfasst ein Erstellen einer Sensorkontaktierung 8. Beim Erstellen einer Sensorkontaktierung 8 oder beim Aufbringen einer Schicht 25 wird elektrisch leitfähiges, pulverförmiges Material B bereichsweise in der zu erstellenden Schicht 25 als weiteres Material neben einem weiteren, wärmeleitfähigen Material A aufgebracht (vgl. Schicht 25 in 1), um einen Teil der elektrisch leitfähigen Sensorkontaktierung 8 zu bilden.The application of a layer 20-30, such as layer 25, of powdered material includes the creation of a sensor contact 8. When creating a sensor contact 8 or when applying a layer 25, electrically conductive, powdered material B is applied in regions in the layer 25 to be created as an additional material next to another, thermally conductive material A (cf. layer 25 in 1 ) to form part of the electrically conductive sensor contact 8.

Das Aufbringen einer Schicht 20-30, wie der Schicht 26, pulverförmigen Materials umfasst zudem ein Herstellen einer Sensoreinheit 7. Je nach erforderlicher Sensorik wird diese aus unterschiedlichen elektrisch leitfähigen und elektrisch isolierenden Materialien schichtweise mit aufgebaut. Die Sensoreinheit 7 kann somit für diese Stelle Messdaten, wie Dehnung und/oder Temperatur, erzeugen / liefern / zur Verfügung stellen.The application of a layer 20-30, such as layer 26, of powdered material also includes the production of a sensor unit 7. Depending on the required sensor technology, this is built up layer by layer from different electrically conductive and electrically insulating materials. The sensor unit 7 can thus generate/supply/provide measurement data, such as strain and/or temperature, for this location.

Wie schon erwähnt umfasst das Aufbringen einer Schicht 20-30 pulverförmigen Materials ein Erstellen einer Sensorkontaktierung 8, sodass eine Sensoreinheit 7 innerhalb der zu erstellenden Werkzeughälfte 1 kontaktierbar ist.As already mentioned, the application of a layer 20-30 of powdered material includes the creation of a sensor contact 8 so that a sensor unit 7 can be contacted within the tool half 1 to be created.

Beim Erstellen einer Sensorkontaktierung 8 wird elektrisch leitfähiges, pulverförmiges Material B in einem Bereich aufgebracht, der einen Grenzbereich G zu der zu erstellenden Sensoreinheit 7 bildet. Dabei bildet das elektrisch leitfähige, pulverförmige Material B einen Teil oder einen streifenförmigen Teil der gesamten Sensorkontaktierung 8 (vgl. 2).When creating a sensor contact 8, electrically conductive, powdery material B is applied in an area that forms a boundary area G to the sensor unit 7 to be created. The electrically conductive, powdery material B forms a part or a strip-shaped part of the entire sensor contact 8 (cf. 2 ).

Ferner ist beim Erstellen der Sensorkontaktierung 8 der Grenzbereich G so ausgebildet, dass dieser eine Kontaktierung der Sensoreinheit 7 gewährleistet. Dabei ist die Sensorkontaktierung 8 als Verbindung zu einer Sensoreinheit 7 ausgebildet, sodass mithilfe der Sensorkontaktierung 8 Daten der Sensoreinheit 7 empfangbar sind und die Sensoreinheit 7 mit Energie versorgbar ist.Furthermore, when creating the sensor contact 8, the boundary region G is designed in such a way that it ensures contact with the sensor unit 7. The sensor contact 8 is designed as a connection to a sensor unit 7, so that data from the sensor unit 7 can be received using the sensor contact 8 and the sensor unit 7 can be supplied with energy.

Als letzter Schritt des Verfahrens wird die fertige Werkzeughälfte 1 vom überschüssigen Pulver gereinigt, nach Bedarf bearbeitet oder sofort verwendet.As a final step of the process, the finished tool half 1 is cleaned of excess powder, machined as required, or used immediately.

Das vorgestellte additive Fertigungsverfahren kann ein Laser Powder Bed Fusion (L-PBF), ein Binder Jetting oder ein druckunterstütztes Sintern sein.The additive manufacturing process presented can be laser powder bed fusion (L-PBF), binder jetting or pressure-assisted sintering.

Bezugszeichenlistelist of reference symbols

11
Werkzeughälftetool half
22
erste Seite des Körpersfirst side of the body
33
zweite Seite des Körperssecond side of the body
44
Vorsprungprojection
55
Rücksprungrebound
66
Kühlkanalcooling channel
77
Sensoreinheitsensor unit
88
Sensorkontaktierungsensor contacting
99
Anschluss Connection
20-3020-30
Schichten layers
AA
Material AMaterial A
BB
Material B Material B
EE
Oberfläche der zweiten Seitesurface of the second side
FF
Formform
GG
Grenzbereichborder area
KK
KörperBody
WW
Werkzeugträgertool carrier
XX
AbstandDistance
YY
AbstandDistance

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA accepts no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10 2011 101 957 A1 [0004]DE 10 2011 101 957 A1 [0004]
  • DE 10 2011 078 167 A1 [0005]DE 10 2011 078 167 A1 [0005]

Claims (9)

Werkzeughälfte (1) eines Gusswerkzeuges aufweisend: - einen dreidimensionalen Körper (K) zur Verbindung mit einer Aufspannplatte einer Gussmaschine, - wobei eine erste Seite (2) des Körpers (K) zur Verbindung mit der Aufspannplatte der Gussmaschine ausgebildet ist, - wobei eine zweite Seite (3) des Körpers (K) eine Kavität der Form (F) für ein zu erstellendes Gussteil aufweist, - wobei die erste und zweite Seite (2, 3) gegenüberliegende Seiten des Körpers (K) bilden, - wobei die Form (F) wenigstens einen Vorsprung (4) und/oder wenigstens einen Rücksprung (5) bezugnehmend auf eine den wenigstens einen Vorsprung (4) und/oder Rücksprung (5) umgebende Oberfläche (E) der zweiten Seite (3) aufweist, - wenigstens einen Kühlkanal (6) zur Kühlung der Form (F) für ein zu erstellendes Gussteil, - wobei der wenigstens eine Kühlkanal (6) im Inneren des Körpers (K) verläuft und im Bereich der Kavität zur zweiten Seite (3) bereichsweise parallel verläuft und variierende Abstände (X, Y) zur Form (F) im Bereich des wenigstens einen Vorsprungs (4) und/oder des wenigstens einen Rücksprungs (5) der Form (F) aufweist, - wobei der Abstand (X) zwischen dem wenigstens einen Kühlkanal (6) und der Oberfläche des wenigstens einen Vorsprungs (4) der Form (F) größer ist als der Abstand (Y) zwischen dem wenigstens einen Kühlkanal (6) und der Oberfläche des wenigstens einen Rücksprungs (5) der Form (F), - wobei die Werkzeughälfte (1) mindestens eine Sensoreinheit (7), optional weiterhin mindestens eine Sensorkontaktierung (8) für die Sensoreinheit (7), aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass - die mindestens eine Sensoreinheit (7), optional weiterhin die mindestens eine Sensorkontaktierung (8), zusammen mit dem Körper (K) in einem additiven Multimaterial-Druckverfahren unter Verwendung unterschiedlicher Materialien gebildet sind und die mindestens eine Sensoreinheit (7) in einem Raum unterhalb der Oberfläche der Form (F) in einem Bereich zwischen dem wenigstens einen Kühlkanal (6) und der zweiten Seite (3) angeordnet ist.Tool half (1) of a casting tool comprising: - a three-dimensional body (K) for connection to a clamping plate of a casting machine, - wherein a first side (2) of the body (K) is designed for connection to the clamping plate of the casting machine, - wherein a second side (3) of the body (K) has a cavity of the mold (F) for a cast part to be produced, - wherein the first and second sides (2, 3) form opposite sides of the body (K), - wherein the mold (F) has at least one projection (4) and/or at least one recess (5) with respect to a surface (E) of the second side (3) surrounding the at least one projection (4) and/or recess (5), - at least one cooling channel (6) for cooling the mold (F) for a cast part to be produced, - wherein the at least one cooling channel (6) runs inside the body (K) and runs partially parallel to the second side (3) in the region of the cavity and has varying Distances (X, Y) to the mold (F) in the region of the at least one projection (4) and/or the at least one recess (5) of the mold (F), - wherein the distance (X) between the at least one cooling channel (6) and the surface of the at least one projection (4) of the mold (F) is greater than the distance (Y) between the at least one cooling channel (6) and the surface of the at least one recess (5) of the mold (F), - wherein the tool half (1) has at least one sensor unit (7), optionally further at least one sensor contact (8) for the sensor unit (7), characterized in that - the at least one sensor unit (7), optionally further the at least one sensor contact (8), are formed together with the body (K) in an additive multi-material printing process using different materials and the at least one sensor unit (7) is arranged in a space below the surface of the mold (F) in a region between the at least one cooling channel (6) and the second side (3). Werkzeughälfte (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die mindestens eine Sensoreinheit (7) drahtlos kontaktierbar ist, oder dass - die mindestens eine Sensoreinheit (7) mittels der mindesten einen Sensorkontaktierung (8) kontaktiert ist, die in Form mindestens einer gedruckten Leiterbahn ausgebildet ist.Tool half (1) after claim 1 , characterized in that - the at least one sensor unit (7) can be contacted wirelessly, or that - the at least one sensor unit (7) is contacted by means of the at least one sensor contact (8), which is designed in the form of at least one printed conductor track. Werkzeughälfte (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (K) aus mindestens einem elektrisch leitenden, metallischen Material additiv hergestellt ist und dass die mindestens eine Sensoreinheit (7) und die optional vorhandene mindestens eine Sensorkontaktierung (8) aus mindestens einem elektrisch leitenden, metallischen Material sowie mindestens einem elektrisch isolierenden Material über das additive Multi-Material-Druckverfahren einteilig hergestellt sind.Tool half (1) after claim 1 or 2 , characterized in that the body (K) is additively manufactured from at least one electrically conductive, metallic material and that the at least one sensor unit (7) and the optionally present at least one sensor contact (8) are manufactured in one piece from at least one electrically conductive, metallic material and at least one electrically insulating material via the additive multi-material printing process. Werkzeughälfte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Sensoreinheit (7) als Dehnungs- und/oder Temperatursensorik ausgestaltet ist.Tool half (1) according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the at least one sensor unit (7) is designed as a strain and/or temperature sensor. Werkzeughälfte (1) nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeughälfte (1) an ihrer Außenseite einen an der mindestens einen Sensorkontaktierung (8) vorgesehenen Anschluss (9) für eine Auswerteeinrichtung aufweist, der weiterhin als Schnittstelle zur mindestens einen Sensoreinheit (7) im Inneren des Körpers (K) ausgebildet ist, sodass mithilfe des Anschlusses (9) Daten der mindestens einen Sensoreinheit (7) empfangbar sind und/oder die mindestens eine Sensoreinheit (7) mit Energie versorgbar ist.Tool half (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the tool half (1) has on its outside a connection (9) for an evaluation device provided on the at least one sensor contact (8), which is further designed as an interface to the at least one sensor unit (7) in the interior of the body (K), so that with the help of the connection (9) data of the at least one sensor unit (7) can be received and/or the at least one sensor unit (7) can be supplied with energy. Additives Fertigungsverfahren zur Herstellung der Werkzeughälfte (1) des Gusswerkzeuges nach einem der Ansprüche 1 bis 5 aufweisend die folgenden Schritte: - Aufbringen einer Schicht (20-30) pulverförmigen Materials auf einen Werkstückträger (W) oder auf eine bereits vorhandene Schicht, um den Körper (K) sowie die mindestens eine Sensoreinheit (7), optional die Sensorkontaktierung (8), der Werkzeughälfte (1) zu erzeugen, - wobei beim Aufbringen einer Schicht (20-30) mehrere Pulver unterschiedlicher Werkstoffe selektiv nebeneinander in einer Ebene auftragbar sind, um eine Schicht (20-30) aus mindestens einem Material oder eine Schicht (25) aus zwei oder mehr Materialien (A, B) zu bilden, - selektives Schmelzen einzelner Bereiche der Schicht (20-30) und/oder eines aufgebrachten Materials und/oder einer gesamten Schicht mithilfe eines Lasers, - wobei nach dem selektiven Schmelzen einzelner Bereiche der Schicht (20-30) und/oder eines Materials und/oder einer gesamten Schicht diese zu einer festen Materialschicht erstarren, - Absenken des Werkstückträgers (W) um den Betrag einer Schichtdicke der festen Materialschicht, und - iteratives Wiederholen der obigen Schritte beginnend mit dem erneuten Aufbringen einer Schicht (20-30) pulverförmigen Materials.Additive manufacturing process for producing the tool half (1) of the casting tool according to one of the Claims 1 until 5 comprising the following steps: - applying a layer (20-30) of powdered material to a workpiece carrier (W) or to an existing layer in order to produce the body (K) and the at least one sensor unit (7), optionally the sensor contact (8), of the tool half (1), - wherein when applying a layer (20-30), several powders of different materials can be applied selectively next to one another in a plane in order to form a layer (20-30) made of at least one material or a layer (25) made of two or more materials (A, B), - selectively melting individual areas of the layer (20-30) and/or an applied material and/or an entire layer using a laser, - wherein after the selective melting of individual areas of the layer (20-30) and/or a material and/or an entire layer, these solidify to form a solid material layer, - lowering the workpiece carrier (W) by the amount of a layer thickness of the solid material layer, and - iteratively Repeat the above steps starting with the re-application of a layer (20-30) of powdered material. Additives Fertigungsverfahren nach Anspruch 6, - wobei das Aufbringen einer Schicht (20-30) pulverförmigen Materials ein Erstellen der mindestens einen Sensoreinheit (7), optional der mindestens einen Sensorkontaktierung (8), umfasst, - wobei beim Erstellen der mindestens einen Sensorkontaktierung (8) oder beim Aufbringen einer Schicht, elektrisch leitfähiges, pulverförmiges Material (B) bereichsweise in der zu erstellenden Schicht (24) als weiteres Material neben einem wärmeleitfähigen Material (A) aufgebracht wird, um einen Teil einer elektrisch leitfähigen Sensorkontaktierung (8) zu bilden, - oder wobei beim Erstellen mindestens einer Sensoreinheit (7) oder beim Aufbringen einer Schicht, elektrisch leitfähiges, pulverförmiges Material (B) bereichsweise in der zu erstellenden Schicht (24) als weiteres Material neben einem wärmeleitfähigen Material (A) aufgebracht wird, um einen Teil mindestens einer Sensoreinheit (7) zu bilden.Additive manufacturing process according to claim 6 , - wherein the application of a layer (20-30) of powdery material comprises creating the at least one sensor unit (7), optionally the at least one sensor contact (8), - wherein when creating the at least one sensor contact (8) or when applying a layer, electrically conductive, powdery material (B) is applied in regions in the layer (24) to be created as a further material alongside a thermally conductive material (A) in order to form part of an electrically conductive sensor contact (8), - or wherein when creating at least one sensor unit (7) or when applying a layer, electrically conductive, powdery material (B) is applied in regions in the layer (24) to be created as a further material alongside a thermally conductive material (A) in order to form part of at least one sensor unit (7). Additives Fertigungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 6 oder 7, - wobei das Aufbringen einer Schicht (20-30) pulverförmigen Materials ein Erstellen der mindestens einen Sensorkontaktierung (8) umfasst, sodass die mindestens eine Sensoreinheit (7) innerhalb der zu erstellenden Werkzeughälfte (1) kontaktierbar ist, und - wobei beim Erstellen der mindestens einen Sensorkontaktierung (8) elektrisch leitfähiges, pulverförmiges Material (B) in einem Bereich aufgebracht wird, der wenigstens einen Grenzbereich (G) zu der zu erstellenden mindestens einen Sensoreinheit (7) ausbildet.Additive manufacturing process according to one of the preceding Claims 6 or 7 , - wherein the application of a layer (20-30) of powdery material comprises creating the at least one sensor contact (8) so that the at least one sensor unit (7) can be contacted within the tool half (1) to be created, and - wherein when creating the at least one sensor contact (8), electrically conductive, powdery material (B) is applied in a region which forms at least one boundary region (G) to the at least one sensor unit (7) to be created. Additives Fertigungsverfahren nach Anspruch 8, - wobei die mindestens eine Sensorkontaktierung (8) als Verbindung zu mindestens einer Sensoreinheit (7) ausgebildet ist, sodass mithilfe der mindestens einen Sensorkontaktierung (8) Daten der mindestens einen Sensoreinheit (7) empfangen werden und/oder die mindestens eine Sensoreinheit (7) mit Energie versorgt wird.Additive manufacturing process according to claim 8 , - wherein the at least one sensor contact (8) is designed as a connection to at least one sensor unit (7), so that data from the at least one sensor unit (7) is received by means of the at least one sensor contact (8) and/or the at least one sensor unit (7) is supplied with energy.
DE102024110897.5A 2023-05-02 2024-04-18 Tool half of a casting tool and additive manufacturing process for producing the tool half Pending DE102024110897A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/DE2024/100372 WO2024227484A1 (en) 2023-05-02 2024-04-25 Tool half of a casting tool and additive manufacturing method for producing the tool half
EP24725044.2A EP4705106A1 (en) 2023-05-02 2024-04-25 Tool half of a casting tool and additive manufacturing method for producing the tool half

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023111275 2023-05-02
DE102023111275.9 2023-05-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102024110897A1 true DE102024110897A1 (en) 2024-11-07

Family

ID=93120124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102024110897.5A Pending DE102024110897A1 (en) 2023-05-02 2024-04-18 Tool half of a casting tool and additive manufacturing process for producing the tool half

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102024110897A1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011101957A1 (en) 2011-05-19 2012-11-22 Audi Ag Mold useful for die-casting of component comprises two molding parts enclosing cavity with corresponding outer surfaces and inner surfaces that gives shape of cavity
DE102011078167A1 (en) 2011-06-28 2013-01-17 Joachim Hannebaum Method for controlling temperature of workpiece manufacturing section in thermoplastic injection molding tool, involves controlling removal of heat from injection mold based on temperature measured by temperature sensor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011101957A1 (en) 2011-05-19 2012-11-22 Audi Ag Mold useful for die-casting of component comprises two molding parts enclosing cavity with corresponding outer surfaces and inner surfaces that gives shape of cavity
DE102011078167A1 (en) 2011-06-28 2013-01-17 Joachim Hannebaum Method for controlling temperature of workpiece manufacturing section in thermoplastic injection molding tool, involves controlling removal of heat from injection mold based on temperature measured by temperature sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69910384T2 (en) METHOD FOR THE PRODUCTION OF FIRE-RESISTANT MOLDED BODIES
DE69609945T2 (en) METHOD FOR PRODUCING COMPLETELY SEALED METAL SHAPES AND PARTS
DE102007039035B3 (en) Method for producing a component and use of the component produced by the method
EP1938944B1 (en) Method for producing a multi-layered plastic body
EP2837256B1 (en) Tool insert with layered heater, mold plate with such tool insert and method for operating such a tool insert
DE19909882C2 (en) Material for the layer-by-layer production of tools, molds or components using the laser sintering process
EP3349928B1 (en) Method and apparatus for additive manufacturing
EP3338918A1 (en) Layered construction device and layered construction method for additive manufacture of at least one component area of a component
DE202012100504U1 (en) Plastic archetype tool
DE102014212382A1 (en) Method for manufacturing a component with a displacement measuring system
EP1888321A1 (en) Process for producing an object having at least two moving parts
EP2695725A1 (en) Electrostatic powder application in a generative production method and device for same
DE102014221423B4 (en) Process for the production of large hot forming tools using a generative manufacturing process
DE19707906C2 (en) Process for the production of hollow metal molds
DE102024110897A1 (en) Tool half of a casting tool and additive manufacturing process for producing the tool half
WO2024227484A1 (en) Tool half of a casting tool and additive manufacturing method for producing the tool half
EP1672690A1 (en) Micro heat sink
DE102018107562A1 (en) Method for producing a component by means of powder-based 3D printing and such a component
DE10065594A1 (en) Production of a three-dimensional sintered workpiece comprises molding a workpiece green body from sintered material, melting the surface of the workpiece using stereolithography
DE19925541C1 (en) Molding tool used e.g. for light metal die casting consists of a first category of tool parts and second category of tool parts
DE10148525B4 (en) Chip card and a method for producing such a chip card
DE102019214983A1 (en) Process for manufacturing a component
DE102013007059A1 (en) Process for the preparation of a shaped article and shaped article
AT520756A4 (en) METHOD FOR MANUFACTURING A MULTIMATERIAL COMPONENT CONNECTION AND THE MULTIMATERIAL COMPONENT CONNECTION
EP3668694A1 (en) Foaming tool