快速生产模具的方法与流程

本发明涉及模具的生产方法。

背景技术：

正如已知的，模具生产要求生产流体材料注入到其内的成型壳，当流体材料硬化时其具有由壳的内表面赋予的形状。

涉及这一技术领域的主要方面之一涉及模具所使用的材料和使模具得到所需形状所使用的方法。

采用最近的技术，通过数字控制研磨非常致密的材料，例如聚氨酯，木材，铝等，制造模具。通过研磨以机械方法去除材料要求非常长的加工时间，和典型地使用的材料具有使得研磨成为仅仅可能的加工方法的机械特征。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供模具的生产方法，该方法确保快速执行，但不损害如此获得的模具的机械特征。

本发明的进一步的目的是提供模具的生产方法，其允许制造具有非常不同形状的模具且在该生产方法中没有暗含任何特别的困难。

通过引入在所附权利要求中列出的特征的模具生产方法，实现本发明的这些和其他目的，所述权利要求是本发明说明书的整体的一部分。

作为本发明基础的一般理念是提供模具的生产方法，其中通过热成形操作，用塑性材料涂布大致成型的聚苯乙烯芯。

按照这一方式，可获得模具，模具部件或结构，其可用于使可热成形的热塑性材料的额外层成型；然后后者可用作实际的模具。

有利地，通过热成形操作，提供该方法还生产用可热成形的热塑性材料涂布的第二聚苯乙烯芯；于是可使通过热成形涂布的两种聚苯乙烯结构彼此接近，获得完整的模具。

本发明涉及模具的生产方法，该方法包括：

-制备由聚苯乙烯制造的第一芯；

-使所述第一芯成型，进而获得第一成型芯；

-执行第一热成形操作，用第一可热成形的热塑性材料涂布所述第一成型芯，进而获得第一涂布的结构。优选地，所述方法进一步包括：

-制备由聚苯乙烯制造的第二芯；

-成型所述第二芯，进而获得第二成型芯；

-执行第二热成形操作，用第二可热成形的热塑性材料涂布所述第二成型芯，进而获得第二涂布的结构，

其中所述第一涂布的结构和所述第二涂布的结构形成模具。

优选地，所述第一和/或第二芯由挤出的聚苯乙烯制造。

优选地，通过热成形，进行所述第一芯和/或所述第二芯成型的步骤。

优选地，借助下述中的至少一种进行所述第一芯和/或所述第二芯成型的步骤：热丝；热刀；用于切割和/或雕刻聚苯乙烯的加热的成型的元件。

优选地，通过数字控制机器，尤其配有至少一个机器人化臂的数字控制机器，和/或通过优选基于delta机器人技术的专用数字控制机器，进行所述第一芯和/或所述第二芯成型的步骤。

优选地，所述第一涂布的结构和所述第二涂布的结构中的至少一个具有由所述第一和/或第二可热成形的热塑性材料制造的各自的延长部分(extension)，所述各自的延长部分没有涂布所述第一成型芯和/或所述第二成型芯的任何部分，所述延长部分定义所述模具的一部分。

优选地，甚至在不存在所述第二涂布的结构情况下，所述第一涂布的结构形成模具。

优选地，执行第三热成形操作，以便用第三可热成形的热塑性材料涂布所述第一涂布的结构，进而获得由所述第二可热成形的热塑性材料形成的成型结构。

优选地。进行将所述第一涂布的结构与所述成型结构分离的步骤。

优选地，所述成型结构形成模具。

优选地，所述第一和/或第二和/或第三可热成形的热塑性材料包括下述中的一种或多种：聚苯乙烯(PS)；膨胀聚苯乙烯(EPS)；双轴取向的聚苯乙烯(BOPS)；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)；聚氯乙烯(PVC)；聚对苯二甲酸乙二酯(PET)；聚丙烯(PP)；聚碳酸酯(PC)；混合化合物；高密度聚乙烯(HDPE)；聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；聚乳酸(polyactic acid)(PLA)；可生物降解和可堆肥的材料。

鉴于下述详细说明和所附权利要求，本发明的其他目的和优点将变得更加显而易见，所述权利要求定义本发明的一些优选和有利的实施方案。

附图说明

现通过非限制性实施例，参考附图，描述本发明的一些优选和有利的实施方案，其中：

图1是经历本发明方法的起始元件的示意性透视图，在其内部画出了理论轮廓，它代表要获得的第一模具。

图2是图1的元件的示意性截面视图。

图3a-3d图示了图1中所述模具的制造和使用步骤。

图4a-4e图示了作为图3a-3d所示步骤的替代，与图1中所示模具形状类似的模具的制造和使用步骤。

图5是经历本发明方法的起始元件的示意性透视图，在其内部画出了理论轮廓，它代表要获得的第二模具。

图6是图5的元件的示意性截面视图。

图7a-7e图示了图5中所述模具的制造和使用步骤。

在各种附图中，使用相同的标记数字，表示类似的组件，材料或功能。

具体实施方式

根据本发明的方法的执行操作首先要求制备由聚苯乙烯制造的第一芯10。

优选地，第一芯10由挤出的聚苯乙烯(XPS)制造。

第一芯可具有例如基本上平行的管道形状。然而，第一芯10也可具有其他形状。

图1图示了第一芯10，其具有平行的管道形状。图1还示出了可通过使用本发明的方法制造的模具1的轮廓。

图2图示了第一芯10的截面，同时还说明了模具1的相应截面轮廓。

按照这一方式加工第一芯10，得到所需形状。

以下将变得更加显而易见的是，“N”表示通过模具1制造的产品的“阴模(negative)”，“P”表示通过模具1制造的产品的“阳模(positive)”，和“C”表示边界(confinement)部分。

图5和6示出了在不同实施方案中使用的第一芯10。

优选通过热成形，进行第一芯10的成型。

作为实例，通过下述中的至少一种进行第一芯10的成型步骤：热丝；热刀；用于切割和/或雕刻聚苯乙烯的加热的成型元件。

优选地，通过数字控制机器，尤其配有至少一个机器人化臂的数字控制机器，进行第一芯10的成型步骤。

另外或者作为备选方案，可例如基于“delta机器人”技术，使用专用的数字控制机器。

在这一工艺的最后，如图3a和图7a中所图示的，获得第一成型芯20。

在图3a中所示的实例中，通过热成形，移除与“P”部分对应的那部分第一芯10，进而留下“N”和“C”部分。

因此，在这一情况下，“N”和“C”部分形成第一成型芯20。

在图3a-3d中图示的实施方案中，模具1具有“阴模”形状，即与通过模具1制造的产品形状相比，它反向成型(countershape)。

在图7a-7e的实施方案中，第一成型芯20一般简单地表示为“X”，以表明制备模具1的两个部分(X，Z)之一。

然后优选翻转第一成型芯20(图3b)。

然后进行第一热成形操作，以便用第一可热成形的热塑性材料30至少部分涂布第一成型芯20，进而获得第一涂布的结构40(图3c，7c)。

第一可热成形的热塑性材料30可包括下述材料中一种或多种：

PS:聚苯乙烯(及其衍生物EPS，BOPS，ABS)

PVC:聚氯乙烯

PET:聚对苯二甲酸乙二酯(在它的各种配方中：PET-A，PET-G，PET-C)

PP:聚丙烯

PC:聚碳酸酯

混合化合物

HDPE:高密度聚乙烯

PMMA:聚甲基丙烯酸甲酯

PLA:聚乳酸(polyactic acid)

可生物降解和可堆肥的材料。

经过热成形步骤完成，则获得第一涂布的结构40。

在一个实施方案中，第一涂布的结构40可自动形成模具1，如图3d所示。

在图5-6，7a-7e中图示的不同的实施方案中，第一涂布的结构40可连接成以类似方式制造的第二涂布的结构80。

为此可制备与所述第一芯10一致或不一致的第二芯50，或者可以是第一芯10的一部分，或者可以基本上独立于它。

第二芯50由聚苯乙烯，优选挤出的聚苯乙烯制造。

成型第二芯50，进而获得第二成型芯60(图7a)。第二成型芯60表示为“Z”，与前述一样表示制备连接到第一部分“X”上的模具1的第二部分。

符号“Y”是指通过使用该模具制造的由第一部分“X”和第二部分“Z”组成的物体的形状。

优选通过热成形，例如通过下述中的至少一种，进行第二芯50的成型：热丝；热刀；用于切割和/或雕刻聚苯乙烯的加热的成型元件。

优选地，对于成型第一和第二芯10，50二者来说，使用相同的热成形工具。但可使用不同的工具。

优选地，通过数字控制机器，尤其配有至少一个机器人化臂的数字控制机器，进行第二芯50的成型步骤。

在图7a-7e所示的实施方案中，如图7b所示，翻转第二成型芯60。

通过使用第二可热成形的热塑性材料70，在第二成型芯60上进行第二热成形操作，以便获得第二涂布的结构80(图7c)。

第二可热成形的热塑性材料70可包括下述材料中一种或多种：

PS:聚苯乙烯(及其衍生物EPS，BOPS，ABS)

PVC:聚氯乙烯

PET:聚对苯二甲酸乙二酯(在它的各种配方中：PET-A，PET-G，PET-C)

PP:聚丙烯

PC:聚碳酸酯

混合化合物

HDPE:高密度聚乙烯

PMMA:聚甲基丙烯酸甲酯

PLA:聚乳酸(polyactic acid)

可生物降解和可堆肥的材料。

优选地，第一和第二可热成形的热塑性材料30，70具有基本上相同的组成。然而，它们可具有不同的组成。第一和第二涂布的结构40，80然后可连接在一起，以便联合生成模具1，如图7d-7e所图示。

在这一实施方案中，优选第一涂布的结构40和/或第二涂布的结构80具有各自的延长部分41，81，所述各自的延长部分由各自的第一和/或第二可热成形的热塑性材料30，70制造。

延长部分41，81延伸远离各自的成型芯30，70，且基本上没有涂布各自的成型芯30，70的任何部分。

延长部分41，81有利地定义部分模具1。

在进一步的实施方案(图4a-4e)中，第一涂布的结构40没有用作模具或者用作模具的一部分，但用于制造实际的模具，所述实际的模具在第一涂布的结构40上反向成型。

在这一实施方案中，加工第一涂布的结构20，其方式使得具有“P”部分的形状，即相对于模具的实际形貌反向成型(图4a)。

“P”部分的形状在一定程度上类似于需要通过模具制造的产品的形状。特别地，申请人观察到最终的产品与“P”部分不同，具有光滑的边缘，所述光滑的边缘作为在聚苯乙烯上热成形工艺的结果通过部分熔融模具引起，且具有较小的体积。事实上，流体材料射入到模具内优选在边界壁的高度水平面以下(图4e)。

图4b图示了第一热成形操作，其中第一可热成形的热塑性材料30用于至少部分涂布第一成型芯20，进而获得根据在前一附图中所示的“P”部分成型的第一涂布的结构40。

然后进行第三热成形操作(图4c)，也称为“额外的热成形操作”，其中第三可热成形的热塑性材料90，也称为“额外的可热成形的热塑性材料90”用于至少部分涂布第一涂布的结构40。

第三可热成形的热塑性材料90可以是以上相对于第一和第二可热成形的热塑性材料30，70列出的一种或多种材料。

优选地，第三可热成形的热塑性材料90具有与第一可热成形的热塑性材料30和/或第二可热成形的热塑性材料70相同的组成。然而，也可使用不同的组成。

经过第三热成形操作完成，则第三材料90形成成型结构100，其具有模具所需的形状，然后可使用它，得到注入到模具内的流体材料所要求的形状。

图4d示出了独立于第一涂布的结构40的成型结构100。

在实践中，第一涂布的结构40的形状与必须通过模具串联生产的物体的形状相同。因此，通过热成形，制造通过成型结构100确定的模具1(图4d-4e)，随后获得具有与“P”部分相同形状的产品。

鉴于上述，因此可由下述，获得模具：

-单独由第一涂布的结构40；

-由第一涂布的结构40和第二涂布的结构80的组合；

-在第一涂布的结构40上由通过额外的热成形操作(第三热成形操作)获得的成型结构100。

应当注意，在本发明的范围内，可通过与第二涂布的结构80结合的成型结构100，形成模具。在本发明的一个实施方案中，(例如通过熔融它们)，省去第一芯10和/或第二芯20，结果第一可热成形的热塑性材料30和/或第二可热成形的热塑性材料70在各自的芯10，20上成型之后，不管单独还是作为组装件，可构成模具，所述模具适合于生产具有通过第一芯10和/或第二芯20的轮廓确定的形状的部件。

当第一和/或第二芯10，20的形状包括可防止第一涂布的结构40和/或第二涂布的结构80分离的倒陷(undercut)时，若后者用于形成成型结构100，则这一解决方案证明是尤其有利的。