-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Formhaut mit einem Schwächungsbereich.
-
Fahrzeuge aller Art, insbesondere aber Kraftfahrzeuge, weisen heutzutage Airbagsysteme zum Schutz der Insassen auf. Derartige Airbagsysteme sind unter Abdeckungen angeordnet, die im Bedarfsfall, wenn der Airbag ausgelöst wird, zumindest in Teilbereichen aufreißen oder aufklappen. Die Airbagabdeckungen sind zu diesem Zweck mit einem Schwächungsbereich versehen, um in diesem Schwächungsbereich definiert aufzureißen und somit ein reibungsloses Entfalten des Airbags zu ermöglichen.
-
Airbagabdeckungen werden heutzutage meist unter Verwendung einer Formhaut hergestellt, die in einem anschließenden Schritt hinterschäumt wird. Das am weitesten verbreitete Verfahren zum Ausbilden einer Formhaut ist das sogenannte "Slush-Verfahren". Beim Slush-Verfahren wird eine der Kontur der zu fertigenden Abdeckung entsprechende Form aufgeheizt und mit einer mit einem sinterfähigen Pulver (z.B. PVC-Pulver) gefüllten Pulverwanne gekoppelt. Als Pulver für die Durchführung des Slush-Prozesses können grundsätzlich alle pulverförmigen sinter-/gelierfähigen Materialien zum Einsatz kommen. Dies sind z. B. PVC (Polyvinylchlorid), aliphatische oder aromatische TPU (Thermoplastische Polyuretuan-Elastomere) oder TPO (Thermoplastische Olefine-Elastomere).
-
Durch eine Rotation der durch die Pulverwanne und die Form gebildeten Einheit folgt eine Verteilung des gelierfähigen Pulvers, welches mit der heißen Innenwand der Form in Kontakt gelangt und daran kleben bleibt. Nach Beendigung der Rotation, nachdem sich das Pulver auf der beheizten Oberfläche der Innenwandung der Form abgelagert hat, wird die Pulverwanne wieder von der Form getrennt und es folgt die Phase des Sinterns und Gelierens des Pulvers in der Form. Nachdem schließlich das an der Form anhaftende Pulver zusammengesintert ist und sich eine Slush-Haut gebildet hat, wird die Form gekühlt und das Formteil entformt. Bei diesem Verfahren spricht man auch von einem Rotationssinterverfahren. Da dieses sogenannte Slush-Verfahren als das mittlerweile verbreitetste Verfahren zum Bilden einer Formhaut ist, wird die vorliegende Erfindung primär unter Bezug auf ein derartiges Verfahren beschrieben werden. Es sei jedoch bereits an dieser Stelle angemerkt, dass die vorliegende Erfindung auch auf ein Sprüh- oder Gießverfahren übertragen werden kann. Auch wäre eine beliebige Kombination der Verfahren untereinander denkbar.
-
Nach dem Sintern der Formhaut und bevor diese hinterschäumt wird, wird in der Formhaut eine Reißnaht erzeugt, um ein definiertes Aufreißen der Haut während des Entfaltens des Airbags zu gewährleisten. Diese Reißnaht wird herkömmlicherweise durch einen Schnitt mittels Heißmesser oder ziehendem Schnitt oder durch einen Laser bewirkt. Diese konventionell geschwächten Formhäute mit einer Reißnaht haben den Nachteil der Sichtbarkeit durch die, während der nachgelagerten Schwächung erfolgte Kerbung der Formhaut, was im Allgemeinen einer hochwertigen Qualitätsanmutung entgegensteht und vor allem bei Alterung entsteht. Mit anderen Worten erstreckt sich die eingebrachte Reißnaht bis auf eine gewisse Restwandstärke zur Sichtseite der hergestellten Formhaut. Die Sichtseite einer derartigen Formhaut ist die Seite, die in direkten Kontakt mit der Form kommt, welche die Kontur der Airbagabdeckung vorgibt. Oftmals ist eine solche Form auch bereits mit einer Narbung versehen, um der Airbagabdeckung ein positives Erscheinungsbild zu geben. Im Zuge der Alterung der Airbagabdeckung in einem Fahrzeug sowie von Klimaeinflüssen, wie zum Beispiel der Sonneneinstrahlung und damit verbundenen Temperaturschwankungen, entstehen in der Formhaut Kräfte, so dass sich die Formhaut in ihrem Strukturaufbau "bewegt". Dies führt dazu, dass die Reißnaht auf der Sichtseite sichtbar wird, weil die Formhaut an dieser Stelle geschwächt ist und sich bei Temperaturschwankungen in diesem Bereich anders verhält als in den verbleibenden Bereichen. Nachteilig bei dieser Art, die Schwächung einzubringen, ist ferner die notwendige zusätzliche 100%-ige Dokumentation der Reißnaht, ein zusätzliches Handling mit Zwischenpuffer und die potentielle Gefahr, eine Formhaut ohne Reißnaht im Fahrzeug zu montieren. Die Dokumentation der Reißnaht wird u.a. aus versicherungstechnischen Gründen durchgeführt und von den Automobilkonzernen gefordert. Darüber hinaus müssen zunächst die Formhäute hergestellt werden, ggf. zwischengelagert werden, um so einen Zwischenpuffer zu schaffen und im Anschluss einem weiteren Verfahrensschritt, nämlich dem Einbringen der Reißnaht, zugeführt werden. Da die Formhäute nach ihrem Herstellen keine Reißnaht aufweisen, bestünde theoretisch die Gefahr, die Formhaut zu hinterschäumen, ohne zuvor eine Reißnaht eingebracht zu haben. In einem solchen Fall könnte sich der Airbag nicht oder nur unzureichend entfalten, so dass er seine überlebenswichtige Funktion nicht ausüben kann. Diese oben erwähnten Prozesse, nämlich die zusätzliche 100%-ige Dokumentation der Reißnaht, wie auch das zusätzliche Handling mit einem Zwischenpuffer, erhöhen die Durchlaufzeiten in der Produktion und machen die Herstellung der Airbagabdeckung teuer.
-
Als Alternative zum Einbringen der Reißnaht nach dem Erstellen der Formhaut und vor dem Hinterschäumen ist aus der
EP 0 893 224 B1 ein Verfahren bekannt, bei dem eine Slush-Haut hergestellt wird und im Zuge des Ausbildens der Formhaut bereits der Schwächungsbereich gebildet wird. Dabei weist die Form, in der die Formhaut ausgebildet wird, einen Steg auf, der sich in der hergestellten Formhaut in Form einer Vertiefung bzw. Kerbe wieder findet. Da die Sichtseite einer Formhaut die Seite ist, die mit der Form in Kontakt steht und die ggf. durch die Form mit einer Narbung versehen wird, wird diese Kerbe der Formhaut auf der Sichtseite deutlich sichtbar sein. Wie es bereits oben erwähnt wurde, steht es jedoch einer hochwertigen Qualitätsanmutung entgegen, dass der Schwächungsbereich auf der Sichtseite der Airbagabdeckung, die durch die mit der Form in Kontakt stehenden Formhaut gebildet wird, zu erkennen ist. Die in der
EP 0 893 224 B1 hergestellte Formhaut weist jedoch auf genau dieser Sichtseite die Kerbe auf und ist daher nachteilig.
-
Darüber hinaus schlägt die
EP 0 590 779 B1 ein Verfahren zur Herstellung einer Formhaut im Slush-Verfahren vor, die einen Schwächungsbereich aufweist. Dabei wird die Schwächung dadurch erreicht, dass die Formhaut im Bereich des Schwächungsbereichs ausgespart ist und dieser ausgesparte Bereich mit einem thermoplastischen Material ausgefüllt wird, der eine geringere Festigkeit aufweist als das die übrige Formhaut bildende Material. Um diesen Schwächungsbereich auszusparen, muss dieser Bereich beim Ausbilden der übrigen Formhaut streng definiert abgedichtet werden. Aufgrund der Materialunterschiede und dieses streng definierten Dichtrands ist dieser Schwächungsbereich jedoch auf der Sichtseite erkennbar. Um eine gleichmäßig erscheinende Oberfläche ohne sichtbare Reißnaht zu erzielen, muss die Formhaut lackiert oder verblendet werden. Da jedoch unterschiedliche Materialien vorliegen, ist mit Unterschieden in der Farbe und dem Glanzgrad des Lacks zu rechnen, so dass auch in einem solchen Fall der Schwächungsbereich sichtbar bleiben wird. Auch sind Unterschiede in der Längenausdehnung oder des Schrumpfverhaltens in der Bauteiloberfläche wahrnehmbar, was vom Kunden als störend und minderwertig empfunden wird.
-
Ferner wäre auch eine dort vorgeschlagene Verblendung auf der Sichtseite zu erkennen.
-
Darüber hinaus ist aus der
JP 2003-237516 A ein Verfahren bekannt, bei dem eine erste Schicht in einem Sprühverfahren ausgebildet wird, dann eine Maske auf bzw. in einem festgelegten Abstand zur ersten Schicht eingebracht wird und im Anschluss eine zweite Schicht ebenfalls in einem Sprühverfahren ausgebildet wird, wobei bei Ausbildung dieser zweiten Schicht die Maske vollumfänglich umschlossen wird.
-
Ferner ist aus der
JP 2002-114122 A ein Verfahren bekannt, bei dem zwei Schichten in einem Sprühverfahren ausgebildet werden und vor dem Aushärten der zweiten Schicht ein Stempel in die zweite Schicht eingebracht wird, um den Schwächungsbereich auszubilden.
-
Darüber hinaus beschreibt die
JP 07-052741 A ein Verfahren zum Herstellen einer Formhaut für eine Instrumententafel mit einer Airbagabdeckung, bei dem eine erste Schicht in einem Slushverfahren hergestellt wird, wobei in der ersten Schicht ein Bereich durch eine Maske vollständig ausgespart bleibt. Anschließend wird die durch die Maske erzielte Aussparung durch eine in einem Slushverfahren erzielte zweite Schicht geschlossen, wobei sich die Kanten der ersten und zweiten Schicht verbinden.
-
Angesichts des oben erwähnten Stands der Technik besteht daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein neues Verfahren zu schaffen, mit dem eine Formhaut mit einem Schwächungsbereich herstellbar ist, die in einer Airbagabdeckung verbaut einerseits die Durchlaufzeiten in der Produktion und damit die Herstellungskosten vermindert und andererseits einen Schwächungsbereich aufweist, die auf der Sichtseite nicht erkennbar ist und die auch im Zuge der Alterung nicht oder nur geringfügig sichtbar wird.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den bisher einschichtigen Aufbau der Formhaut mit einem Schwächungsbereich durch einen wenigstens zweischichtigen Aufbau zu ersetzen und den Schwächungsbereich nur in der der Sichtseite abgewandten Schicht einzubringen, so dass die die Sichtseite bildende Schicht vollkommen homogen ist.
-
So schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Formhaut mit einem Schwächungsbereich vor, das die folgenden Schritte umfasst:
Ausbilden einer durchgängigen bzw. vollständig homogenen ersten, die Sichtseite der Formhaut bildenden Schicht. Diese erste Schicht wird dabei in einer die Kontur der Formhaut formgebenden Formschale ausgebildet und wird vorzugsweise mit einer Schichtstärke ausgebildet, die im Wesentlichen einer erforderlichen Restwandstärke im Bereich des Schwächungsbereichs entspricht. Formhäute des Stands der Technik, bei denen der Schwächungsbereich mittels Heißmesser oder ziehendem Schnitt oder mit einem Laser erzeugt wurde, wurden mit einer derartigen Schnitttiefe in die Formhaut eingebracht, dass eine Restwandstärke zur Sichtseite hin bestehen blieb. Die Schichtdicke der ersten Schicht soll nun vorzugsweise im Wesentlichen dieser Restwandstärke entsprechen. Nach dem Ausbilden der ersten Schicht wird eine Maske bzw. Schablone eingebracht bzw. vorgesehen. Diese dient der Erzeugung des Schwächungsbereichs und deckt einen Bereich ab, in dem der Schwächungsbereich zu erzeugen ist. Nachdem dieser Bereich abgedeckt wurde, wird in einem Slush-Verfahren eine zweite Schicht ausgebildet, die auf der ersten Schicht gebildet wird. Mit anderen Worten dient die erste Schicht, die bereits in der Formschale ausgebildet wurde, als Formschale für die zweite Schicht. In dem durch die Maske abgedeckten Bereich bleibt die zweite Schicht ausgespart, wodurch der Schwächungsbereich erzeugt wird. Das heißt, die Aussparung bildet den Schwächungsbereich. Die zweite Schicht wird zu diesem Zweck bevorzugt mit einer Schichtstärke ausgebildet, die im Wesentlichen der oben genannten Schnitttiefe beim Stand der Technik entspricht.
-
Durch das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem gleichzeitig mit dem Ausbilden der Formhaut auch der Schwächungsbereich in die Formhaut eingebracht wird, wird keine zusätzliche 100%-ige Dokumentation der Reißnaht erforderlich und es ist darüber hinaus auch kein zusätzliches Handling mit Zwischenpuffer erforderlich, wie es erforderlich wäre, wenn die Reißnaht erst nach dem Ausbilden der Formhaut eingebracht würde. Aus diesem Grund sind die Durchlaufzeiten der Produktion gering und die Herstellung im Vergleich zum oben erwähnten Stand der Technik kostengünstiger. Da die die Sichtseite bildende erste Schicht durchgängig bzw. vollkommen homogen ist, d.h. keine Kerbung dieser Schicht erfolgt, wird der zunächst ohnehin nicht sichtbare Schwächungsbereich (sie erstreckt sich nicht bis zur Sichtseite, sondern es bleibt eine Restwandstärke bestehen) auch im Zuge der Alterung nicht sichtbar. Damit wird im Vergleich zum Stand der Technik auch auf einfachste Art und Weise eine Formhaut geschaffen, deren Schwächungsbereich auf der Sichtseite sowohl im Ursprungszustand nicht sichtbar ist als auch im Zuge der Alterung nicht sichtbar wird.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die erste und die zweite Schicht in einem Slush-Verfahren ausgebildet. Zum Ausbilden mehrerer Schichten wird der Fachmann auf z.B. die
EP 0 821 643 B1 oder die
EP 0 476 742 B1 verwiesen.
-
Darüber hinaus ist es denkbar, dass sich die erste und/oder die zweite Schicht aus mehreren Teilschichten zusammensetzen wobei die erste Teilschicht in einem Slush-, Sprüh- oder Gießverfahren ausgebildet sein kann. Diese können z. B. alle in einem Slush-Verfahren gebildet werden. Aber auch sind andere Verfahren und Kombinationen denkbar, wie es vorstehend in Bezug auf die erste und zweite Schicht erläutert wurde. In einem solchen Fall setzt sich die erforderliche Schichtstärke der ersten Schicht aus den Schichtstärken der einzelnen Teilschichten zusammen.
-
Die erste Schicht wird vorzugsweise mit einer Schichtstärke ausgebildet, die zwischen 0,2 und 0,6 mm liegt. Dies entspricht im Wesentlichen der erforderlichen Restwandstärke im Bereich des Schwächungsbereichs, die ein einwandfreies Aufreißen der Formhaut im Bedarfsfall, d.h. beim Entfalten des Airbags, gewährleistet. Sind mehrere Teilschichten vorgesehen, summieren sich deren Schichtstärken zu der erforderlichen Restwandstärke.
-
Die zweite Schicht hingegen weist bevorzugterweise eine Schichtstärke von 0,4 bis 0,9 mm aus. Diese Schichtstärke entspricht im Wesentlichen der üblicherweise verwendeten Schnitttiefe bei herkömmlichen Formhäuten, die vor dem Hinterschäumen nachträglich durch einen Schnitt mit einem Schwächungsbereich versehen werden. Auch hier gilt, dass bei mehreren Teilschichten die Summe der Schichtstärken der Teilschichten die Schichtstärke der zweiten Schicht ergibt.
-
Dadurch, dass der Schwächungsbereich durch eine Maske ausgebildet wird, kann die Querschnittsform des Schwächungsbereichs sehr flexibel gewählt werden. Somit kann der Schwächungsbereich durch Wahl ihrer Querschnittsform bezüglich verschiedenster Eigenschaften optimal angepasst werden. Zum Beispiel kann die Kerbwirkung durch Wahl der Querschnittsform stark beeinflusst werden. Dementsprechend kann die Maske im Bereich, in dem der Schwächungsbereich erzeugt wird, eine im Querschnitt spitz zulaufende, abgestumpfte, konische oder gekrümmte Form aufweisen.
-
Besonders bevorzugt ist es jedoch, dass die Maske im Querschnitt V- oder U-förmig ist, um die gewünschte Kerbwirkung zu erzielen.
-
Die Maske kann dabei zur Ausbildung des Schwächungsbereichs als H-, U-, O- oder B-förmige Dichtschnur in der Fläche sowie in punktierter, gestrichelter oder gerader Linie ausgeführt sein. Mit anderen Worten kann die Maske einen beliebigen Verlauf eines bekannten Schwächungsbereichs abdecken. Dieser Schwächungsbereich kann ein durchgehender "Schnitt" (Linie), eine Perforation (punktiert) oder ein intermittierender „Schnitt“ (gestrichelt) sein.
-
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die zweite Schicht aus dem gleichen Material gebildet wird wie die erste Schicht. Dies führt dazu, dass im Zuge der Alterung und bei Temperaturschwankungen das Verhalten der beiden Schichten gleich sein wird, was dazu beiträgt, dass der Schwächungsbereich auch im Zuge der Alterung auf der Sichtseite nicht sichtbar wird. Andererseits ist es jedoch auch denkbar, die zweite Schicht aus einem anderen Material zu bilden wie die erste Schicht, wobei die zweite Schicht in einem solchen Fall an das Temperaturverhalten entsprechend angepasst werden könnte. Dabei können ggf. die Einflüsse des Schwächungsbereichs in der zweiten Schicht berücksichtigt werden.
-
Entgegen dem in der
EP 0 590 779 B1 beschriebenen Verfahren, bei dem eine streng definierte Abdichtung zwischen dem Bereich des Schwächungsbereichs und der übrigen Formhaut erzeugt werden muss, ist dies bei der vorliegenden Erfindung nicht zwingend erforderlich. Vielmehr reicht es, dass bei der vorliegenden Erfindung die Maske in einem definierten Abstand zur ersten Schicht angeordnet wird, oder aber locker auf die erste Schicht aufgesetzt wird. Dies erfolgt ohne Druck. Vielmehr führt es nicht zu Problemen, dass sich ggf. zwischen der Maske und der ersten Schicht ein Abschnitt der zweiten Schicht ausbildet. In diesem Fall kann die Schichtstärke der ersten Schicht zum Beispiel geringfügig geringer gewählt werden als die erforderliche Restwandstärke im Bereich des Schwächungsbereichs, was durch den Begriff "im Wesentlichen" im Patentanspruch 12 abgedeckt ist. Das heißt, die Formulierung soll auch Schichtstärken umfassen, die geringfügig kleiner sind als die erforderliche Restwandstärke. Wesentlich ist nur, dass die erforderliche Restwandstärke im Endprodukt nicht unterschritten wird. Wird die Maske in einem definierten Abstand zur ersten Schicht angeordnet, so bildet sich zwischen der ersten Schicht und der Maske ein Abschnitt aus Material der zweiten Schicht. Dieser Abschnitt zusammen mit der ersten Schicht bildet dann die erforderliche Restwandstärke. Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn eine Abdichtung zwischen Maske und der ersten Schicht erfolgt.
-
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Erläuterung einer beispielhaften Ausführungsform ersichtlich. Die Beschreibung dieser Ausführungsform erfolgt unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, in denen:
-
1a–f den Verfahrensablauf der vorliegenden Erfindung bei einem Slush-Verfahren darstellen;
-
2a–d unterschiedliche Verläufe der den Schwächungsbereich bildenden Maske darstellen; und
-
3a–c unterschiedliche Querschnitte der Maske darstellen.
-
In den Zeichnungen sind gleiche oder ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Im Folgenden wird zunächst der Verfahrensablauf wie er in den 1a–f dargestellt ist, erläutert werden. Dabei wird das Verfahren der vorliegenden Erfindung anhand eines Slush-Verfahrens beschrieben. Dieses Verfahren ist jedoch auf ein Gieß- oder Sprühverfahren ebenso anwendbar wie auf kombinierte Verfahren aus Slush-, Gieß- und/oder Sprühverfahren. Auch sind nur zwei Schichten beschrieben, obwohl sich diese aus mehreren Teilschichten zusammensetzen könnten, wobei die Teilschichten im gleichen oder mit unterschiedlichen Verfahren hergestellt werden können.
-
In 1a ist eine Formschale 10 dargestellt, die auf ihrer Innenseite 11 die Kontur der späteren Formhaut 1 vorgibt. Diese Innenseite 11 der Formschale 10 kann genarbt sein, um die Sichtseite der Formhaut mit einer Narbung zu versehen. In der Darstellung in 1a ist die Formschale 10 mit einem Pulverkasten 12 bzw. einer Pulverwanne gekoppelt. Der Pulverkasten 12 enthält das gelierfähige, die erste Schicht der späteren Formhaut bildende Pulver 3.
-
Zum Ausbilden der ersten Schicht 1 wird die Formschale 10, die zuvor auf eine dem Pulver angepasste Temperatur zwischen ca. 180 bis 290°C erwärmt wurde, zusammen mit dem Pulverkasten in den durch die Pfeile dargestellten Richtungen gedreht und/oder geschüttelt. Dabei fällt das Pulver 3 auf die beheizte Formschale 10. Die Formschale wird auch als Galvano-Halbschale bezeichnet. Trifft das Pulver 3 auf die Formschale 10 bzw. deren Innenseite 11 auf, geliert das Pulver und bildet die erste Schicht 1 der späteren Formhaut. Dies ist in 1b dargestellt. Hieran kann sich eine nicht zwingend notwendige Gelierphase anschließen. Es kann jedoch auch sofort nach Entfernen des Pulverkastens 10 mit dem zweiten Sinterschritt (siehe später) weiter verfahren werden.
-
Die im ersten Sinterschritt ausgebildete erste Schicht weist vorzugsweise eine Schichtstärke zwischen 0,2 bis 0,6 mm auf.
-
Diese Schichtstärke entspricht der erforderlichen Restwandstärke im Bereich des Schwächungsbereichs. Unter der erforderlichen Restwandstärke ist eine Wandstärke zu verstehen, die gerade so stark (dick) ist, dass ein einwandfreies Aufreißen der Formhaut 20 im Bedarfsfall entlang der durch den Schwächungsbereich vorgegebenen Reißnaht gewährleistet ist. Das heißt die Schichtstärke der ersten Schicht ist auch vom gewählten Material abhängig. Gesteuert wird die Schichtstärke der ersten Schicht 1 im Allgemeinen durch die Temperatur oder die Bepulverungszeit und Menge. Je nach Materialwahl ist die Schichtstärke damit experimentell zu ermitteln.
-
Nach der Generierung der ersten Schicht 1, vorzugsweise mit einer Schichtdicke entsprechend der Restwandstärke einer Reißnaht von ca. 0,4 mm, schließt sich das zweite Rotationssintern (zweiter Sinterschritt) mit einem anderen oder demselben Pulver 6 an.
-
Dazu wird der Pulverkasten 12 von der Formschale 10 entfernt und durch einen neuen Pulverkasten 13 ersetzt. An dem Pulverkasten 13 ist die Maske 14 angebracht. Die Maske 14 kann starr auf dem Pulverkasten 13 verbleiben, so dass mit dem Koppeln/Entkoppeln des Pulverkastens 13 von der Formschale 10 auch die Maske 14 eingebracht/entfernt wird, oder aber die Maske kann mechanisch eingebracht/entfernt werden, d.h. unabhängig vom Pulverkasten 13. Die Maske kann am Pulverkasten 13, an der Formschale 10 oder einer Adapterplatte zwischen dem Pulverkasten und der Formschale befestigt werden oder aber in der Trennung zwischen dem Pulverkasten 13 und der Formschale 10 gelagert und positioniert werden.
-
Die Maske deckt den Bereich des Schwächungsbereichs auf der Formhaut 20 lokal ab. Zu diesem Zweck wird die Maske 14 in die Position des späteren Schwächungsbereichs gebracht, das heißt die Maske 14 liegt in dem Bereich, in dem der Schwächungsbereich zu erzeugen ist, auf der ersten Schicht 1 auf. Der Bereich, in dem der Schwächungsbereich zu erzeugen ist, ist mit dem Bezugszeichen 5 gekennzeichnet. Die Maske 14 kann in geeigneter Weise positionssicher in Richtung der Formschale 10, meist einer Galvano-Schale, gefahren werden und dichtet die Oberfläche des zu erzeugenden Schwächungsbereichs 7 ab, so dass kein Pulver 6 an diese lokal abgedeckte Stelle der ersten Schicht 1 gelangen kann. Dazu wird die Maske mit einem geringen Druck gegen die erste Schicht gefahren. Auch ist es denkbar, die Maske 14 im Abstand der Restwandstärke exakt zu positionieren, so dass das Pulver 3 bzw. 6 im ersten und zweiten Sintergang in den Spalt zwischen der Maske 14 und der Innenfläche der Formschale 10 gelangen kann und dennoch ein Aufbau einer größeren Wandstärke im Bereich des Schwächungsbereichs 5 durch die Maske 14 verhindert wird. In diesem Fall ist es nicht notwendig die Maske mit einem genau definierten Druck gegen die erste Schicht 1 zu fahren.
-
Auch der Pulverkasten 13 enthält ein gelierfähiges Pulver 6, das die zweite Schicht 2 bildet. Ist der Pulverkasten 13 mit der noch heißen Formschale 10 gekoppelt, wird das System, ähnlich wie beim Sintern der ersten Schicht 1, gedreht und/oder geschüttelt, wie es durch die Pfeile in 1c dargestellt ist. Dadurch wird die zweite Schicht 2 auf die erste Schicht 1 gesintert, d.h. die zweite Schicht 2 wird auf der ersten Schicht 1 ausgebildet. Dabei weist die zweite Schicht im Wesentlichen eine Schichtstärke von 0,4 bis 0,9 mm auf, was einer herkömmlichen Schnitttiefe entspricht. Unter Schnitttiefe ist die Tiefe zu verstehen, mit der bei herkömmlichen Formhäuten der Schwächungsbereich durch ein Messer eingebracht wird. Auch diese Schichttiefe wird, wie es oben erwähnt wurde, durch Steuerung der Temperatur oder der Bepulverungszeit und -menge bestimmt. Durch diese Parameter wird darüber hinaus auch die Gesamtstärke der Formhaut 20 gesteuert.
-
Nach dem Ausbilden der zweiten Schicht 2 erfolgt eine Abkühlphase der Formschale, bei der die Formhaut 20 ausgeliert und nachfolgend der Formschale 10 entnommen werden kann. Da beim Sintern der zweiten Schicht 2 die Maske 14 auf der ersten Schicht 1 aufgesetzt ist, erfolgt im Bereich der Maske keine Ausbildung der zweiten Schicht 2, so dass der Schwächungsbereich 7 ausgebildet wird. Vor dem Entfernen der Formhaut 20 aus der Formschale wird jedoch zunächst die Maske 14 und der Pulverkasten 13 entfernt. Dieser Vorgang kann gleichzeitig erfolgen oder aber es wird zunächst die Maske 14 von der ersten Schicht 1 weg gefahren, bevor der Pulverkasten 13 von der Formschale 10 entkoppelt wird.
-
Die entfernte Formhaut 20 mit dem Schwächungsbereich 7, bestehend aus der Schicht 1 und der zweiten Schicht 2, ist schließlich in 1f dargestellt. Meist schließt sich ein Hinterschäumen der Formhaut 20 mit einem Träger an. Dieser Sandwich bzw. Verbund bildet dann die Airbagabdeckung bzw. das Innenraumteil, zum Beispiel eine Instrumententafel.
-
Wie es in den 3a–c dargestellt ist, ist die Maske im Querschnitt spitz zulaufend (3a), abgerundet (3b) oder konisch abgestumpft (3c) ausgebildet. Bevorzugt ist die Maske jedoch, wie es in den 3a und b dargestellt ist, im Querschnitt V- oder U-förmig ausgebildet, um eine ausreichende Kerbwirkung zu erzielen, die ein definiertes Aufreißen entlang der Schwächung bewirkt.
-
Wie es in den
2a bis d dargestellt ist, kann die Maske als H-, U-, O- oder B-förmige Dichtschnur in der Fläche ausgebildet sein. Gleichermaßen kann sie als punktierte, gestrichelte oder gerade Linie ausgeführt werden. Die Dicke der Maske im Querschnitt kann zwischen 0,1 bis 20 mm betragen. Die Maske
14 besteht bevorzugt aus Silikon oder gießformbarer Harzmasse, ist in vorteilhafter Weise wärmeisolierend und hitzebeständig und lässt sich mühelos von der Formhaut
20, d.h. der Schicht
1 und der Schicht
2 entfernen. Die Maske ist vorteilhafterweise innen hohl (nicht dargestellt) und lässt sich optional mit Vakuum beaufschlagen, um eine bessere Entformung zu erzielen. Die Ausbildung solcher Masken ist dem Fachmann gut bekannt und Bedarf daher keiner genauen Erläuterung. Z.B. wird auf die
EP 0 476 742 B2 verwiesen.
-
Die Oberflächenbeschaffenheit der Maske im Randbereich kann handelsüblich in glatter Oberfläche aber auch strukturiert ausgeführt sein. Die Maske hat Öffnungen
15 oberhalb des Bereichs
5, der durch die Maske
14 abgedeckt wird und der Dichtfläche entspricht, um dem Pulver den Weg in das Innere der Maske
16 (siehe
2) freizugeben, das nicht Teil der Dichtungsfläche ist. Auch bezüglich einer derartigen Dichtung wird der Fachmann auf die
EP 0 476 742 B2 verwiesen, die eine solche Dichtung für Verfahren von zwei- oder mehrfarbigen Formhäuten beschreibt. Grundsätzlich sollte eine solche Maske jedoch an die Formschalenkontur anschmiegsam sein, andererseits möglich starr, um die sichere Abdichtung während dem Rotationssintern zu gewährleisten.
-
Optional kann bei dem vorliegenden Verfahren vor dem Slushen auch eine Lackschicht aufgetragen werden, wichtig ist hierbei lediglich, dass die Maske ein Eindringen des Pulvers zur Lackschicht verhindert. Auch ist es denkbar, die erste Schicht 1 und/oder die zweite Schicht 2 durch mehrere Schichten auszubilden, solange die Schichtstärke der mehreren Schichten die gewünschte und erforderliche Restwandstärke von 0,2 bis 0,6 mm nicht überschreitet.
-
Im Folgenden wird ein Beispiel beschrieben, mit dem eine Formhaut 20 gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden kann.
-
Dazu ist eine Formschale bereitzustellen, die eine Kontakttemperatur von ca. 220°C aufweist. Auf diese Formhalbschale wird ein Pulverkasten, der PVC-Pulver enthält, aufgesetzt und ein Drehvorgang durchgeführt. Im Anschluss wird die Formschale vom Pulverkasten getrennt und die Maske auf die ausgebildete Schicht aufgesetzt und verriegelt. Danach wird ein Pulverkasten, der das Pulver der zweiten Schicht (PVC-Pulver) beinhaltet, auf die Formschale aufgesetzt und befestigt und ein weiterer Drehvorgang durchgeführt.
-
Anschließend wird die Formschale wieder vom Pulverkasten getrennt und die Formschale für ca. 15 Sekunden in einen Gelierofen gegeben und danach in einem Wasserbad für ca. 30 bis 35 Sekunden abgekühlt, wonach die Formhaut aus der Formschale entformt werden kann, nachdem die Maske entfernt wurde.
-
Schließlich kann die Formhaut mit einem Träger hinterschäumt werden, um das fertige Innenraumbauteil, z.B. die Instrumententafel, zu bilden.
