AT516227B1 - Verfahren und Anlage zum in-mould-graining- (IMG-) Kaschieren einer Folie auf ein Trägerteil - Google Patents

Abstract

Nachteilhaft treten beim Kaschieren mitunter erhebliche Verstreckungen an Flankenteilen auf. Die Erfindung schlägt für dieses Problem als geschickte Lösung vor: ein Verfahren zum in mould- graining- (IMG-) Kaschieren einer bevorzugt erwärmten Folie auf ein Trägerteil, vor allem ein Kraftfahrzeuginnenverkleidungsteil, in einer Werkzeugstation mit einem Positivwerkzeug und einem Negativwerkzeug, wobei das Positivwerkzeug das Trägerteil hält und das Negativwerkzeug eine IMG-Schale mit einer Kavität und einer genarbten Oberfläche in der Kavität aufweist, mit den Schritten a. Einbringen der Folie in die Werkzeugstation, zwischen das Positivwerkzeug und das Negativwerkzeug; b. zunächst Anlegen eines vorab- Unterdrucks am Positivwerkzeug und Vorverformen der Folie um das Trägerteil herum mittels Ansaugen der Folie; c. danach Schließen des Positivwerkzeugs und des Negativwerkzeugs; d. Anlegen eines Unterdrucks am Negativwerkzeug und Ansaugen der Folie an die genarbte Oberfläche zum Prägen der Narbung in die Folie; e. Aufbringen der Folie auf das Trägerteil; und f. schließlich Auseinanderfahren des Positivwerkzeugs und des Negativwerkzeugs sowie Entformen des kaschierten Trägerteils.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zum in-mould-graining- (IMG-) Kaschieren einer Folie auf ein Trägerteil.

[0002] Der Begriff des „IMG“ stammt zwar aus der englischen Sprache, wird aber im deutschen in der Fachsprache ebenso eingesetzt.

[0003] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß dem Titel, somit vor allem ein Verfahren zur Verminderung des Folienauszuges an steilen Flanken beim IMGKaschieren sowie eine entsprechend eingerichtete Anlage zum Durchfuhren eines solchen IMG-Verfahrens.

[0004] Das IMG-Verfahren zum Prägen einer Kaschierfolie mit einer vorgegebenen Bemusterung, in der Praxis für die hier vor allem relevanten Kraftfahrzeuginnenverkleidungsteile meist einer Ledernarbung, ist mittlerweile im Markt bekannt und bewährt.

[0005] Beim IMG-Verfahren ist das Ausgangsmaterial eine ungenarbte Folie. Die Narbung wird in einem Werkzeug gemeinsam mit der Kaschierung auf das Trägerteil mittels eines schalenförmigen Werkzeugs hergestellt. Es handelt sich bei dem Werkzeug beispielsweise um ein galvanisch hergestelltes mikroporöses Werkzeug, vor allem Nickelgalvano.

[0006] Ein IMG-Werkzeug mit einem nur diskret geöffneten Werkzeug zum Ansaugen der Folie zeigt die EP 1 521 669 B1.

[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Stand der Technik eine Verbesserung oder eine Alternative zur Verfügung zu stellen.

[0008] Nach einem ersten Aspekt der hier vorliegenden Erfindung löst die gestellte Aufgabe ein Verfahren zum IMG-Kaschieren einer bevorzugt erwärmten Folie auf ein Trägerteil, vor allem auf ein Kraftfahrzeuginnenverkleidungsteil, in einer Werkzeugstation mit einem Positivwerkzeug und einem Negativwerkzeug, wobei das Positivwerkzeug das Trägerteil hält und das Negativwerkzeug eine IMG-Schale mit einer Kavität und einer genarbten Oberfläche in der Kavität aufweist, mit den Schritten: (a) Einbringen der Folie in die Werkzeugstation, zwischen das Positivwerkzeug und das Negativwerkzeug; (b) zunächst Anlegen eines vorab- Unterdrucks am Positivwerkzeug und Vorverformen der Folie um das Trägerteil herum mittels Ansaugen der Folie; (c) danach Schließen des Positivwerkzeugs und des Negativwerkzeugs; (d) Anlegen eines Unterdrucks am Negativwerkzeug und Ansaugen der Folie an die genarbte Oberfläche zum Prägen der Narbung in die Folie; (e) Aufbringen der Folie auf das Trägerteil durch Zuschalten von zusätzlichem Unterdrück am Positivwerkzeug und Wegschalten von Unterdrück am Negativwerkzeug; und (f) schließlich Auseinanderfahren des Positivwerkzeugs und des Negativwerkzeugs sowie Entformen des kaschierten Trägerteils, wobei zum Vorbereiten einer Übergabe der Folie vom Negativwerkzeug zum Trägerteil, somit vor Schritt e, in einer zeitlichen Überlappung ein Unterdrück am Negativwerkzeug und ein Unterdrück am Positivwerkzeug auf die Folie wirkend angelegt werden.

[0009] Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

[0010] Die „Werkzeugstation“ kann sowohl in eine Anlage als eine von mehreren Stationen eingebunden sein, es ist aber genauso gut denkbar, dass die Werkzeugstation eine freistehende Maschine ist, die manuell oder maschinell be- und entladen wird.

[0011] Die Werkzeugstation kann vor allem die Formstation einer Kaschieranlage sein.

[0012] Das „Positivwerkzeug“ hat entweder selbst eine stempelartige, konvexe Form, oder es hat erst mit Bestückung des Kraftfahrzeuginnenverkleidungsteils oder des anderweitigen Trägerteils eine positive Form.

[0013] Das „Negativwerkzeug“ beinhaltet eine „Schale“, ist somit schon mit der Geometrie des eigentlichen Werkzeugs, konkret mit der eigentlichen genarbten Oberfläche konkav und zur Aufnahme des Trägerteils ausgerüstet.

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AT 516 227 B1 2020-02-15 österreichisches patentamt [0014] Die IMG-Schale kann flächige, quasi-kontinuierliche Luftdurchlässigkeit zum Ansaugen der Folie zum Prägen der Narbung aufweisen, beispielsweise als ein insgesamt luftdurchlässiges Galvano-Werkzeug; alternativ sind auch eine Vielzahl diskreter Öffnungen möglich, beispielsweise gelasert, gebohrt, erodiert, gesenkt oder anderweitig geöffnet.

[0015] Das „Anlegen“ der Folie an das eine und/oder das andere Werkzeug beziehungsweise das davon gehaltene Trägerteil soll jeweils ein Kraft aufbringendes Anpressen und/oder Ansaugen sein, also eine Kraftaufbringung der Folie gegen die Oberfläche der genarbten Schale oder des Trägerteils, und zwar durch eine Druckdifferenz. Von der jeweils relevanten Oberfläche kann ein Unterdrück auf die Folie ausgeübt werden, indem eine Unterdruckpumpe Luft durch das Werkzeug hindurch von der Innenseite der Kavität nach außen hinaus saugt; und/oder es kann von der gegenüberliegenden Werkzeughälfte ein Überdruck auf die Folie ausgeübt werden, indem das Werkzeug mit Luft gespült wird.

[0016] Im bisher bekannten IMG-Verfahren wird die Folie mit Kleber nach einem Heizen vorgestreckt. Das Oberwerkzeug und das Unterwerkzeug fahren anschließend so, dass sie gleichzeitig auf die endgültige Formposition kommen. Im Negativwerkzeug wird dann ein Vakuum für eine bestimmte Zeit eingeschaltet, um eine Narbung auf die Folie zu übertragen. Zeitverzögert wird am Positivwerkzeug das Formvakuum zugeschaltet. Nach kurzer Zeitüberlappung wird am Oberteil das Vakuum abgeschaltet und das Oberteil hebt sich wieder. Beim Zusammenfahren der beiden Werkzeughälften können jedoch große lokale Verstreckungen vor allem dort auftreten, wo während des Schließens das Negativwerkzeug zunächst eine Berührung mit der für die Kaschierung bereitstehende Folie auftritt.

[0017] Der dadurch teils auftretende, die Narbung negativ beeinflussende Effekt wird reduziert, wenn wie hier vorgeschlagen, bereits mit einem vorab-Unterdruck eine Vorverformung der Folie um das Positivwerkzeug beziehungsweise das dort getragene Trägerteil herum erfolgt.

[0018] Beim IMG-Kaschieren werden aufgrund der Offsets an den steilen Flanken (1,5 bis 2 mm) die Folien beim Zusammenfahren des Unterwerkzeuges und der IMG-Schale durch die rauen Oberflächen des IMG Werkzeuges häufig sehr stark verstreckt, speziell bei Brüstungen, da diese nicht über die raue Narbung gleiten können. Z.B. bei einer Brüstung: Folienausgangsstärke 3,2 mm ergab nach Kaschieren eine Restwandstärke von nur 0,7 mm bis 1 mm an den steilen Flanken.

[0019] Im Stand der Technik wird zunächst ein Vakuum am Obertisch angelegt, um die Narbung auf die Folie zu übertragen. Anschließend wird ein Vakuum am Untertisch angelegt, um das Kaschieren zu bewirken.

[0020] Anders hingegen des neue Verfahren:

[0021] Der UT (also der Untertisch) fährt in die Folie auf Formposition, ein geringes Vorvakuum wird angelegt. Die Folie wickelt sich bis zu einem gewissen Maße über das Trägerteil, dann fährt die IMG Schale auf Position.

[0022] Das UT-Vorvakuum wird abgeschaltet, das Unterwerkzeug belüftet, zum gleichen Zeitpunkt wird das IMG Prägevakuum aktiviert. Nach der Prägezeit wird wieder am UT Hauptvakuum Vakuum angelegt.

[0023] Mit diesem Verfahren konnte die Folienrestwandstärke auf 1,5 bis 2 mm erhöht werden, was zu einer verbesserten Teilequalität führt.

[0024] Es wird somit mit anderen Worten zweistufig kaschiert, allerdings in einer Werkzeugaufspannung.

[0025] Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und Zahlenangaben wie „ein“, „zwei“ usw. im Regelfall als Mindestens-Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein...“, „mindestens zwei...“ usw., sofern sich nicht aus dem jeweiligen Kontext explizit, implizit oder für den Fachmann erkennbar ergibt, dass etwa dort nur „genau ein...“, „genau zwei...“ usw. gemeint sein kann oder soll.

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AT 516 227 B1 2020-02-15 österreichisches patentamt [0026] Es sei darauf hingewiesen, dass sich bei einer von der Anmelderin bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowohl das Positivwerkzeug als auch das Negativwerkzeug beide bewegen, wenn sich die Werkzeugstation öffnet oder schließt. So kann beispielsweise das eine Werkzeug ein Oberwerkzeug und das andere Werkzeug ein Unterwerkzeug sein. Beide Werkzeughälften würden sich dann vertikal bewegen.

[0027] Es ist allerdings auch denkbar, dass sich nur eine der beiden Werkzeughälften bewegt.

[0028] Als ein „Unterdruckverhältnis“ sei diesbezüglich eine Druckdifferenz zu verstehen, also ein unterschiedliches Maß an Unterdrück auf den beiden Seiten der Folie, so dass die Folie vom Unterdrück an eines der beiden Werkzeuge angelegt wird.

[0029] Eine solche Druckdifferenz kann sich beispielsweise dann einstellen, wenn ein Werkzeug einen Unterdrück gegenüber dem atmosphärischen Umgebungsdruck auf die Folie ausübt. Hierfür kann beispielsweise eine vakuumierende Pumpe an das Werkzeug angeschlossen sein.

[0030] Der Anlegeeffekt wird maximiert, wenn gleichzeitig vom anderen Werkzeug auf die Folie ein Überdruck ausgeübt wird, also ein Druck, der über dem atmosphärischen Umgebungsdruck liegt. Aber auch dann, wenn das andere Werkzeug sich passiv verhält oder einen nur geringeren Unterdrück auf die Folie ausübt, kommt es zu einer Druckdifferenz, die zu einem Anlegen der Folie an das eine oder andere Werkzeug führt.

[0031] Bevorzugt ändert der Controller die Unterdruckverhältnisse über den Zeitverlauf, d.h. der Controller versieht eine Fläche mit einem Unterdruckverhältnis, welche vorher nicht mit eben jenem Unterdruckverhältnis versehen worden ist.

[0032] Der Wechsel vom Narben zum Aufkaschieren erfolgt bevorzugt durch Anlegen einer Druckdifferenzrichtungsumkehr, so dass das Kaschieren bevorzugt durch Anlegen eines geänderten Unterdrucks und somit Ausüben einer Druckdifferenzrichtungsumkehr an der Folie bewirkt werden, wobei sich die Folie im jeweils vom Unterdrück beaufschlagten Bereich von der genarbten Oberfläche löst und dadurch an das Trägerteil anlegt.

[0033] Mechanische Bewegungen von Maschinenteilen innerhalb der Kavität sind dabei nicht notwendig.

[0034] Bevorzugt wird bereits zum Vorverformen das Positivwerkzeug auf seiner endgültigen Formposition positioniert.

[0035] Um die Folie vom Formteil zum Negativwerkzeug zu übergeben, somit von Schritt b zu Schritt d, wird vorgeschlagen, dass der vorab-Unterdruck abgestellt wird und bevorzugt sogar das Unterwerkzeug mit Überdruck belüftet wird.

[0036] Das saubere Einprägen der Narbung in die Gutseite der Folie behält dadurch eine besondere Priorität.

[0037] Zum Vorbereiten einer Übergabe der Folie vom Negativwerkzeug zum Formteil, somit in die entgegengesetzte Richtung und somit von Schritt e, kann in einer zeitlichen Überlappung ein Unterdrück am Positivwerkzeug und ein Unterdrück am Formteil auf die Folie wirkend angelegt werden. Durch die zeitliche Überlappung wird gewährleistet, dass die Folie nicht für einen Zeitraum ohne definierte Druckrichtung verbleiben muss.

[0038] In Schritt a wird die Folie im Allgemeinen überstreckt werden, auch wenn das hier vorgeschlagene Vordehnen erfolgt.

[0039] Wenn die Folie in Schritt c überstreckt wird, bevorzugt in die abgewickelte Strecke an der IMG-Schale, welche zum Prägen der Narbung dient, 2 % bis 20 %, vor allem etwa 5 % bis etwa 10 %, besonders bevorzugt etwa 5 %, kürzer gestaltet ist als die zu kaschierende Strecke auf dem Trägerteil, dann entsteht wenig Materialüberschuss und somit Abfall bei der Herstellung.

[0040] Die Anmelderin der hier vorliegenden Patentanmeldung hat in einer bevorzugten Aus

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AT 516 227 B1 2020-02-15 österreichisches patentamt führungsform das Positivwerkzeug als Unterwerkzeug eingesetzt und das Negativwerkzeug als Oberwerkzeug eingesetzt. Bei Prototypenversuchen ergibt sich dadurch ein leichtes Handling vor allem beim Auflegen der Trägerteile in die Maschine.

[0041] Der Unterdrück am Unterwerkzeug kann von dem Unterdrück am Oberwerkzeug variieren, also beispielsweise in Absolutwerten niedriger, gleicher oder höher eingestellt werden.

[0042] Eine Anlage zum IMG-Kaschieren einer bevorzugt erwärmten Folie auf ein Trägerteil umfasst in einer Werkzeugstation ein Positivwerkzeug und ein Negativwerkzeug, wobei das Positivwerkzeug dazu eingerichtet ist, das Trägerteil zu halten, und wobei das Negativwerkzeug eine IMG-Schale mit einer Kavität und einer genarbten Oberfläche in der Kavität aufweist, wobei ein Controller und eine Unterdruckpumpe vorgesehen sind, wobei der Controller ein Programm aufweist und in Wirkverbindung mit der Unterdruckpumpe steht, wobei das Programm Programmschritte aufweist, die den Controller einen Unterdrück wahlweise am Positiv- oder am Negativwerkzeug, insbesondere als weitere Option an beiden, anlegen lassen, wobei die Programmschritte ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche beinhalten.

[0043] Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und anhand des Stands der Technik unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Dort zeigen [0044] Fig. 1 schematisch in einem Schnitt durch eine Werkzeugstation ein Unterwerkzeug mit einem IMG-Schalen-Oberwerkzeug ohne Folie in einer Formposition;

[0045] Fig. 2 in analoger Darstellung zu Fig. 1 ein Verfahren nach dem Stand der Technik zum IMG-Kaschieren, sowie [0046] Fig. 3 in einer Darstellung analog zu den Fig. 1 und 2 ein neues und vorteilhaftes Verfahren zum IGM-Kaschieren.

[0047] In der in den Figuren dargestellten Werkzeugstation (nicht vollständig dargestellt) in Fig. 1 trägt ein Untertisch 8 ein Unterwerkzeug 9. Der Untertisch 8 und das Unterwerkzeug 9 befinden sich in Formposition.

[0048] Auf dem Unterwerkzeug 9 ist ein Trägerteil 10 gehalten.

[0049] Um ein Offset 11 beabstandet umgreift ein Oberwerkzeug in Form einer IMG-Schale 12 das Tragerteil 10. Die IMG-Schale 12 wird an einem Obertisch 13 gehalten. Auch der Obertisch 13 befindet sich in Formposition.

[0050] Der Offset 11 vom Oberwerkzeug zur Oberfläche des Trägerteils 10 beträgt ca. 1,5 mm bis 2,5 mm, abhängig vom herzustellenden Produkt und von der Folienausgangsdicke.

[0051] Die IMG-Schale 12 weist zur Gutseite der Folie hin gerichtet, somit zum Trägerteil 10 hin gerichtet, eine Narbung 14 auf.

[0052] Im aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren (vgl. Fig. 2) zum Kaschieren des Trägerteils 4 wird eine Folie 15 mit einem Kleber 16 versehen nach einem Vorheizen leicht vorgestreckt. Der Obertisch 13 und der Untertisch 8 fahren so, dass sie gleichzeitig auf Formposition ankommen. Ein Vakuum am Obertisch 13 wird für eine kurze Zeit eingeschaltet, um die Narbung 14 auf die Folie 15 an deren Gutseite 17 zu übertragen. Zeitverzögert wird dann am Untertisch 8 das Formvakuum zugeschaltet. Nach kurzer Zeitüberlappung wird das Vakuum am Obertisch 13 abgeschaltet, und der Obertisch 13 hebt sich wieder an.

[0053] Es tritt allerdings in der Folie 15 zwischen einem schalenseitigen Kontaktpunkt 18 und einem trägerteilseitigen Kontaktpunkt 19 mitunter eine erhebliche Verstreckung auf: Aus einem ursprünglich kurzen Stuck 20, welches vertikal zwischen dem schalenseitigen Kontaktpunkt 18 und dem trägerteilseitigen Kontaktpunkt 19 lag, wird über eine große Verstreckung ein langes Flankenstück 21.

[0054] Hingegen erfährt die Folie 15 beim neu vorgestellten Verfahren (vgl. Fig. 3) zunächst eine positive Vorstreckung: Das Unterteil fährt auf Formposition. Dann wird ein Vorvakuum angelegt, damit sich die Folie schon bis zu einem gewissen Betrag auf das Trägerteil legt. Dann

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AT 516 227 B1 2020-02-15 österreichisches patentamt fährt der Obertisch auf Formposition. Sobald der Obertisch auf Formposition ist, wird am Untertisch das Vorvakuum abgeschaltet und das Unterwerkzeug wird belüftet. Gleichzeitig wird am Oberwerkzeug volles Vakuum eingeschaltet, um die Narbung zu erzeugen. Nach einer gewissen Zeit wird wieder am Unterwerkzeug ein volles Vakuum zugeschaltet, und nach kurzer Zeit wird am Obertisch das Vakuum weggeschaltet, und der Obertisch fährt nach oben.

[0055] Die Verstreckung der Folie fällt bei einem solchen Verfahren deutlich geringer aus.

Claims (8)

1. Verfahren zum in-mould-graining- (IMG-) Kaschieren einer bevorzugt erwärmten Folie (15) auf ein Trägerteil (10), vor allem ein Kraftfahrzeuginnenverkleidungsteil, in einer Werkzeugstation mit einem Positivwerkzeug und einem Negativwerkzeug, wobei das Positivwerkzeug das Trägerteil (10) hält und das Negativwerkzeug eine IMG-Schale (12) mit einer Kavität und einer genarbten Oberfläche in der Kavität aufweist, mit den Schritten

a. Einbringen der Folie (15) in die Werkzeugstation, zwischen das Positivwerkzeug und das Negativwerkzeug,

b. Zunächst Anlegen eines vorab-Unterdrucks am Positivwerkzeug und Vorverformen der Folie (15) um das Trägerteil (10) herum mittels Ansaugen der Folie (15),

c. danach Schließen des Positivwerkzeugs und des Negativwerkzeugs,

d. Anlegen eines Unterdrucks am Negativwerkzeug und Ansaugen der Folie (15) an die genarbte Oberfläche zum Prägen der Narbung in die Folie (15),

e. Aufbringen der Folie (15) auf das Trägerteil (10) durch Zuschaltung von zusätzlichem Unterdrück am Positivwerkzeug und Wegschalten von Unterdrück am Negativwerkzeug,

f. schließlich Auseinanderfahren des Positivwerkzeugs und des Negativwerkzeugs sowie Entformen des kaschierten Trägerteils (10), dadurch gekennzeichnet, dass zum Vorbereiten einer Übergabe der Folie (15) vom Negativwerkzeug zum Trägerteil (10), somit vor Schritt e, in einer zeitlichen Überlappung ein Unterdrück am Negativwerkzeug und ein Unterdrück am Positivwerkzeug auf die Folie (15) wirkend angelegt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Vorverformen das Positivwerkzeug auf seiner Formposition positioniert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übergabe der Folie (15) vom Trägerteil (10) zum Negativwerkzeug, somit von Schritt b zu Schritt d, der vorab-Unterdruck abgestellt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwerkzeug (9) mit Überdruck belüftet wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Folie (15) im Schritt a überstrecktwird.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Folie (15) im Schritt c überstreckt wird, bevorzugt, indem die abgewickelte Strecke an der IMG-Schale (12), welche zum Prägen der Narbung dient, 2 % bis 20 %, vor allem etwa 5 % bis etwa 10%, besonders bevorzugt etwa 5 %, kürzer gestaltet ist als die zu kaschierende Strecke auf dem Trägerteil (10).

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Positivwerkzeug als Unterwerkzeug (9) eingesetzt wird und das Negativwerkzeug als Oberwerkzeug eingesetzt wird.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdrück am Unterwerkzeug (9) in absoluten Werten niedriger, gleich hoch oder höher eingestellt wird als der Unterdrück am Oberwerkzeug.