DE102004038319A1 - Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffbauteils mit integriertem Display sowie Kunststoffbauteil - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffbauteils (10), insbesondere für den Kraftfahrzeuginnenbereich, mit einem Kunststoffträger (12) und einem in diesem integrierten Display (14). DOLLAR A Es ist vorgesehen, dass das Display (14) bei der Formgebung des Kunststoffträgers (12) derart mitverarbeitet wird, dass das Display (14) mit dem Kunststoffträger (12) eine formschlüssige Verbindung eingeht.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffbauteils mit integriertem Display sowie ein solches Kunststoffbauteil; insbesondere für den Kraftfahrzeuginnenbereich.
- Zur Herstellung eines Bauteils mit Display, insbesondere eines Kunststoffbauteils für den Kraftfahrzeuginnenbereich, ist es bekannt, das Display zeitlich nach der Herstellung des Kunststoffbauteils mit diesem zu montieren.
- Solche Displays, beispielsweise für Navigationsgeräte, werden dann separat in eine Instrumententafel des Fahrzeugs eingebaut. Hierfür benötigen die Displays unnötig viel Bauraum. Dies führt bei der Herstellung der entsprechenden Instrumententafel zu erhöhten Kosten, da hierfür ein separater Montageschritt notwendig ist. Zudem entstehen an den aneinander angrenzenden Flächen, das heißt zwischen Display und dessen Träger (dem eigentlichen Kunststoffbauteil) optisch nicht ansprechende, unerwünschte Fugen. Ferner ist man in der Oberflächengestaltung des entsprechenden Bauteils stark eingeschränkt, da es notwendig ist, zwei Teile mit ihren jeweiligen Dimensionen möglichst exakt aufeinander abzustimmen, was den Gestaltungsspielraum und somit die Attraktivität des Endprodukts mindert.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren für ein Kunststoffbauteil mit integriertem Display zur Verfügung zu stellen, das kostengünstig durchführbar ist und gleichzeitig zu einem attraktiven Produkt bei maximaler Gestaltungsfreiheit führt. Es soll ferner ein entsprechendes Kunststoffbauteil mit integriertem Display bereitgestellt werden.
- Diese Aufgabe wird durch ein Herstellungsverfahren mit den im unabhängigen Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Hierbei wird ein Display bei der Formgebung eines beliebigen Kunststoffbauteils derart mitverarbeitet, dass das Display mit dem Kunststoffträger eine im Wesentlichen formschlüssige Verbindung eingeht, welche – unter anderem in Abhängigkeit von den verwendeten Materialien und Formgebungsparametern – fest oder lösbar sein kann.
- Ferner wird diese Aufgabe durch ein Kunststoffbauteil mit den im unabhängigen Anspruch 6 genannten Merkmalen gelöst. Hierbei wird ein Display bei der Formgebung des Kunststoffbauteils direkt mitverarbeitet, wobei das Display mit dem Kunststoffträger eine formschlüssige, je nach individueller Ausgestaltung feste oder wieder lösbare, Verbindung eingeht.
- Durch das erfindungsgemäße Verfahren und der entsprechenden Anordnung eines Displays während der Formgebung des Kunststoffbauteils ist es möglich, einen Arbeitschritt, nämlich die nachgeschaltete Montage von Display und Kunststoffträger zu einem einbaufertigen Bauteil, zu sparen, was zu verringerten Kosten führt. Das so hergestellte Bauteil zeichnet sich durch sehr enge, unauffällige Fugen zwischen Display und Kunststoffträger aus und weist somit eine ansprechende Gestaltung auf und ermöglicht die Einsparung von Bauraum. Da die Formanpassung des Kunststoffträgers an das Display unmittelbar bei der Formgebung der fließfähigen Kunststoffformmasse erfolgt, wird ferner die für unterschiedliche Displays bereitzuhaltende Baugruppenvielfalt reduziert.
- In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Display ein OLED-Display (Organic Light Emitting Diode; organische, lichtemittierende Diode) oder ein FOLED-Display (Flexible Organic Light Emitting Diode; flexible organische lichtemittierende Diode) eingesetzt. Der Aufbau dieser Displays wird im Rahmen der Ausführungsbeispiele erläutert. OLED- und FOLED-Displays weisen einen großen Blickwinkel, hohen Kontrast, hohe Bildschirmauflösung und eine präzise Farbwiedergabe auf. Sie sind strom- und platzsparend, da sie keine Hintergrundbeleuchtung benötigen. Zudem reagieren sie sehr schnell auf eine veränderte elektrische Spannung zwischen Anode und Kathode und eignen sich somit auch für die Wiedergabe von bewegten Bildern. Aufgrund ihrer geringen Bauteiltiefe von etwa 200 nm eignen sie sich auch hervorragend für gekrümmte Oberflächen bzw. flexible Träger, wie zum Beispiel Folien. Ferner liegen die Herstellungskosten unter denen herkömmlicher LCDs. Mögliche Anwendungen der OLED-Technologie im Kraftfahrzeugbereich reichen von der Fahrzeugbeleuchtung (auch großflächig) über Navigationssysteme, einfache und komplexere Anzeigeeinrichtungen, farbdarstellende Bildschirme, (tragbare) Minicomputer bis hin zur SmartCard. Durch Verwendung dieser Displays ergibt sich noch ein zusätzlich stark erhöhter Gestaltungsspielraum. So sind zum Beispiel großflächige, gekrümmte Displays, wie zum Beispiel auf Airbagabdeckungen oder dergleichen, denkbar. Etwaigen Verzerrungen bei der Wiedergabe von Informationen aufgrund der Oberflächengeometrie, lässt sich mit einer entsprechenden Pixelansteuerung des Displays begegnen.
- Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung wird zur Herstellung des Kunststoffträgers beziehungsweise seiner Formgebung ein an sich bekanntes Kunststoffverarbeitungsverfahren, insbesondere Hinterspritzen, Hinterschäumen oder Hinterprägen verwendet. Hierfür wird das Display zunächst in ein Formwerkzeug eingelegt (mit seiner Sichtseite vom Formraum abgewandt) und nachfolgend mit einer Kunststoffformmasse, die der Ausbildung des Kunststoffträgers dient, an der Nichtsichtseite des Displays hinterspritzt, hinterschäumt oder hinterprägt.
- Das erfindungsgemäße Kunststoffbauteil mit integriertem Display, vorzugsweise einem OLED- oder FOLED-Display, wird insbesondere im Fahrzeuginnenbereich verwendet. Insbesondere können sie als Bildschirm von Navigationssystemen oder beliebigen Anzeigeinstrumenten Verwendung finden.
- Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
- Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 : ein erfindungsgemäßes Kunststoffbauteil gemäß einer ersten Ausführung, -
2 : ein erfindungsgemäßes Kunststoffbauteil gemäß einer zweiten Ausführung, -
3 : das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren des Kunststoffbauteils nach1 zu Beginn des Verfahrens, -
4 : das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren des Kunststoffbauteils nach1 am Ende des Verfahrens und -
5 : eine Alternative des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens. -
1 zeigt ein erfindungsgemäß hergestelltes und insgesamt mit10 bezeichnetes Kunststoffbauteil, das einen Kunststoffträger12 sowie ein darauf oder darin integriertes Display14 aufweist. Es sind in der Darstellung ferner noch die Sichtseite des Displays14 mit16 und eine dem Kunststoffträger12 zugewandte Nichtsichtseite mit18 bezeichnet. Das Display14 ist insbesondere ein OLED- oder FOLED-Display10 (OLED: Organic Light Emitting Diode, organische, lichtemittierende Diode bzw. FOLED: Flexible Organic Light Emitting Diode, flexible, organische, lichtemittierende Diode). - Der Aufbau von einfachen OLEDs basiert auf einem organischen Mehrlagensystem, welches zwischen einer transparenten Anode und einer metallischen Kathode angeordnet ist. Auf Glassubstrate – aber auch auf (semi-)durchsichtige biegsame Trägerfolien (es entstehen so genannte FOLEDs) – werden zunächst wenige Atomlagen eines transparenten elektrischen Leiters aus Indium-Zinn-Oxid (ITO-Anode) aufgesputtet. Diese Anode wird mittels eines Rotationsgussverfahrens (Spin-Coating) hauchdünn mit organischen Polymermolekülschichten überzogen, wobei die Fliehkräfte des Rotationsgussverfahrens die flüssigen Polymere gleichmäßig, auch auf großen Flächen, verteilen. Anschließend wird die Kathode, die eine Kombination verschiedener Metalle ist, aufgedampft. Die eigentliche OLED (ohne ihr Trägermaterial) ist dabei nicht dicker als 200 Nanometer.
-
2 zeigt eine alternative Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kunststoffbauteils10 , bei dem das Display14 nur einen Teil des Kunststoffträgers12 bedeckt und in diesem eingebettet vorliegt. - Die
3 und4 verdeutlichen das eigentliche Herstellungsverfahren des in1 dargestellten Kunststoffbauteils, beispielsweise einer Blende mit integriertem Bildschirm für ein Navigationssystem, am Beispiel des Hinterspritzens. Es sei darauf hingewiesen, dass sich das beschriebene Verfahren auf beliebige Displays beziehen kann und nicht auf OLED- oder FOLED-Displays beschränkt ist. - In ein Formwerkzeug
20 einer Kunststoffspritzgussmaschine, das eine erste und eine zweite Werkzeughälfte22 beziehungsweise24 aufweist, wird ein OLED- oder FOLED-Display14 mit seiner Sichtseite16 eng an die erste Werkzeughälfte22 anliegend eingelegt und gegebenenfalls voll- oder teilflächig fixiert. Anschließend wird die Form geschlossen, so dass sich ein Formraum26 zwischen den Werkzeughälften22 ,24 ausbildet. Dann wird eine fließfähige Kunststoffformmasse18 in den Formraum26 eingespritzt.3 zeigt einen Zustand mit teilweise mit der Kunststoffformmasse18 ausgefülltem Formraum26 . Ist die Form vollständig mit flüssigem Kunststoff ausgefüllt, hört der Nachschub an Kunststoffformmasse18 auf und nach kurzer Abkühlzeit kann das fertige Kunststoffbauteil10 entnommen werden. Es ist nunmehr nur noch ein einziger Nachbearbeitungsschritt (Entgraten) notwendig, um das fertige Bauteil in ein Fahrzeug einzubauen. - Details des Hinterspritzverfahrens sind dem Fachmann bekannt und sollen hier nicht näher erläutert werden. Als alternative Verfahren können ebenfalls die ebenfalls bekannten Hinterschäum- oder Hinterprägeverfahren angewendet werden.
- Insbesondere bei den teilweise sehr dünnen FOLEDs kann es schwierig sein, im industriellen Fertigungsprozess diese schnell und faltenfrei in ein Formwerkzeug einzupassen. Eine Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens ist daher in
5 dargestellt. Hierbei wird das folienartige Display14 nicht mehr so angepasst in das Formwerkzeug20 eingelegt, dass es eng (vollständig mit einer Seite) an der Werkzeughälfte22 anliegt; sondern das Display14 wird nur noch an seinen Rändern oder anderen geeigneten Stellen fixiert. Die Organisation des FOLED-Displays14 an die Formwerkzeugwand geschieht vielmehr während des Formgebungsprozesses an sich. Wird nun die fließfähige Kunststoffformmasse18 in den Formraum26 eingespritzt, so drängt diese das FOLED-Display14 an die innere Formwerkzeugwand. Hierbei ist auf eine geeignete Entlüftung des Raums zwischen FOLED-Display14 und Formwerkzeugwand zu achten. -
- 10
- Kunststoffbauteil
- 12
- Kunststoffträger
- 14
- OLED-Display (bzw. FOLED-Display)
- 16
- Sichtseite
- 18
- Nichtsichtseite
- 20
- Formwerkzeug
- 22
- erste Werkzeughälfte
- 24
- zweite Werkzeughälfte
- 26
- Formraum
- 28
- Kunststoffformmasse
Claims (7)
- Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffbauteils (
10 ), insbesondere für den Kraftfahrzeuginnenbereich, mit einem Kunststoffträger (12 ) und einem in diesem integrierten Display (14 ), dadurch gekennzeichnet, dass das Display (14 ) bei der Formgebung des Kunststoffträgers (12 ) derart mitverarbeitet wird, dass das Display (14 ) mit dem Kunststoffträger (12 ) eine formschlüssige Verbindung eingeht. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Display (
14 ) ein OLED- oder FOLED-Display ist. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgebung des Kunststoffbauteils (
10 ) ein Hinterspritzen, Hinterschäumen oder Hinterprägen des Displays (14 ) umfasst. - Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Hinterspritzen, Hinterschäumen oder Hinterprägen das Display (
14 ) zunächst in ein Formwerkzeug (20 ) eingelegt wird und anschließend mit einer, den Kunststoffträger (12 ) ausbildenden Kunststoffformmasse (28 ) an seiner Nichtsichtseite (18 ) hinterspritzt, hinterschäumt oder hinterprägt wird. - Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Display (
14 ) im Formwerkzeug (20 ) teilweise oder vollflächig fixiert oder verschieblich eingelegt wird. - Kunststoffbauteil (
10 ), insbesondere für den Kraftfahrzeuginnenbereich, herstellbar nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem Kunststoffträger (12 ) und einem in diesem integrierten Display (14 ), wobei das Display (14 ) mit dem Kunststoffträger (12 ) formschlüssig miteinander verbunden ist. - Kunststoffbauteil (
10 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Display (14 ) ein OLED- oder FOLED-Display ist.
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| WO2008031657A1 (de) * | 2006-09-13 | 2008-03-20 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur herstellung eines bauteils und bauteil |
| WO2009104982A1 (ru) * | 2008-02-22 | 2009-08-27 | Volkotrub Sergey Vladimirovich | Стенд для демонстрации автомобилей в автосалоне |
| DE102020114259A1 (de) | 2020-05-28 | 2021-12-02 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Oberflächenbezug und Verfahren zu dessen Herstellung |
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2004
- 2004-08-04 DE DE102004038319A patent/DE102004038319A1/de not_active Withdrawn
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| DE102020114259A1 (de) | 2020-05-28 | 2021-12-02 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Oberflächenbezug und Verfahren zu dessen Herstellung |
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