DE102007011586A1

DE102007011586A1 - Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauteils

Info

Publication number: DE102007011586A1
Application number: DE102007011586A
Authority: DE
Inventors: Anja Oelschlegel; Jörg Manzer; Norbert Sellner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Sellner GmbH
Current assignee: Hib Trim Part Solutions De GmbH; Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2007-03-08
Filing date: 2007-03-08
Publication date: 2008-09-11
Anticipated expiration: 2027-03-09
Also published as: DE102007011586B4

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils (10), aufweisend die Schritte: Festlegen von Soll-Flächenmaßen (L, B) für das Verbundbauteil (10), Bereitstellen eines Schichtmaterials (12) mit einer ersten Flachseite (15) und einer zweiten Flachseite (17) und mit Flächenmaßen, die größer sind als die Soll-Flächenmaße (L, B) des Verbundbauteils (10), so dass das Schichtmaterial (12), bezogen auf die Soll-Flächenmaße (L, B) des Verbundbauteils (10), einen vorbestimmten Überstandrand aufweist, Ausbilden einer Aussparung (16) in der ersten Flachseite (15), derart, dass das Schichtmaterial (12) innerhalb der Soll-Flächenmaße (L, B) an mindestens einer Stelle einen Durchgang zur zweiten Flachseite (17) aufweist und die Aussparung (16) an mindestens einer anderen Stelle in den Überstandrand des Schichtmaterials (12) sich hineinerstreckt, ohne diesen zu durchtrennen, Hinterspritzen des Schichtmaterials (12) an der zweiten Flachseite (17) mit einem Hinterspritzmaterial (14) unter Ausbilden einer Trägerschicht für das Schichtmaterial (12) und unter Verfüllen der Aussparung (18), Ausbilden des Verbundbauteils (10) aus dem Schichtmaterial (12) und dem Hinterspritzmaterial (14) unter Abtragen von Schichtmaterial (12) und gegebenenfalls von Hinterspritzmaterial (14), derart, dass das Verbundbauteil (10) die Soll-Flächenmaße (L, B) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils.
Ein KFZ ist durch seine technische Ausstattung, wie zum Beispiel Art und Leistungsvermögen des Motors oder eine Komforteinrichtung, wie beispielsweise ein elektrisch betreibbares Schiebedach oder ein beheizbarer Sitz, und durch seine gestalterische Ausführung, wie zum Beispiel die Form der Karosserie oder die optische und taktile Oberflächenbeschaffenheit der Innenausstattung, charakterisiert. Insbesondere ist zu beobachten, dass der Durchschnittsverbraucher großen Wert auf eine qualitativ hochwertige Innenausstattung legt. Vor allem ist die Nachfrage nach Bauteilen mit hochwertig dekorierten Oberflächen hoch, wie sie sich dem Verbraucher beispielsweise auf Innenverkleidungen präsentieren. So erfreuen sich Oberflächen mit Dekoren großer Beliebtheit, wie beispielsweise ein Echtholz-Furnier mit Einlegeoptik. Eine Innenverkleidung mit einer derartig dekorierten und ausgestalteten Oberfläche wird herkömmlich als Verbundbauteil bestehend aus unterschiedlichen Materialien hergestellt. Diese Art von Verbundbauteilen ist allerdings aufwendig und kostenintensiv in der Herstellung.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils bereitzustellen, wobei das Verfahren einfach und kostengünstig ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils weist die Schritte auf: Festlegen von Soll-Flächenmaßen für das Verbundbauteil; Bereitstellen eines Schichtmaterials mit einer ersten Flachseite und einer zweiten Flachseite und mit Flächenmaßen, die größer sind als die Soll-Flächenmaße des Verbundbauteils, so dass das Schichtmaterial bezogen auf die Soll-Flächenmaße des Verbundbauteils einen vorbestimmten Überstandrand aufweist; Ausbilden einer Aussparung in der ersten Flachseite derart, dass das Schichtmaterial innerhalb der Soll-Flächenmaße an mindestens einer Stelle einen Durchgang zur zweiten Flachseite aufweist und die Aussparung an mindestens einer anderen Stelle in den Überstandrand des Schichtmaterials hinein sich erstreckt ohne diesen zu durchtrennen; Hinterspritzen des Schichtmaterials an der zweiten Flachseite mit einem Hinterspritzmaterial unter Ausbilden einer Trägerschicht für das Schichtmaterial und unter Verfüllen der Aussparung; Ausbilden des Verbundbauteils aus dem Schichtmaterial und dem Hinterspritzmaterial unter Abtragen von Schichtmaterial und gegebenenfalls von Hinterspritzmaterial derart, dass das Verbundbauteil die Soll-Flächenmaße aufweist.
Das Verbundbauteil ist mit zwei Schichten ausgebildet, nämlich dem Schichtmaterial und dem Hinterspritzmaterial. Die erste Flachseite des Schichtmaterials ist zur optischen Präsentation des Verbundbauteils vorgesehen und bildet somit die Vorderseite des Verbundbauteils. Die Rückseite des Verbundbauteils wird von der freien Oberfläche des Schichtmaterials gebildet.
Das Hinterspritzmaterial bildet die Trägerschicht für das Schichtmaterial, dessen Aussparung mit dem Hinterspritzmaterial verfüllt ist. Somit ist an der Vorderseite des Verbundbauteils das Hinterspritzmaterial als Füllmaterial der Aussparung sichtbar, wodurch an der Vorderseite des Verbundbauteils eine Einlegeoptik erzeugt ist. Diese Einlegeoptik entsteht schon beim Hinterspritzen des Schichtmaterials mit dem Hinterspritzmaterial unter dem Verfüllen der Aussparung, wodurch keine zusätzlichen Herstellungsschritte vorgesehen zu werden brauchen, um diese Einlegeoptik zu erzeugen. Dadurch ist die Einlegeoptik des Verbundbauteils schon bei der Ausbildung der Trägerschicht durch das Hinterspritzmaterials schnell und kostengünstig herstellbar.
Zum Hinterspritzen des Schichtmaterials mit dem Hinterspritzmaterial können herkömmliche hierfür bekannte Maschinen und Werkzeuge verwendet werden, ohne dass speziell auf die Einlegeoptik des Verbundbauteils abgestimmte und angepasste Maschinen vorzusehen sind. Somit brauchen bestehende Serienfertigungsprozesse, die für die Herstellung von herkömmlichen Verbundbauteilen geeignet sind, nicht an das erfindungsgemäße Verbundbauteil angepasst zu werden.
Bei der Herstellung des Verbundbauteils mit dem Schichtmaterial und dem Hinterspritzmaterial, insbesondere beim Ausbilden der Aussparung in dem Schichtmaterial und dem Hinterspritzen des Schichtmaterials mit dem Hinterspritzmaterial, kann das Schichtmaterial an dem Überstandrand vorteilhaft in ein Werkzeug eingespannt werden, so dass das Schichtmaterial bzw. das Verbundbauteil zumindest für diese Herstellungsschritte fest fixierbar ist.
Die Aussparung erstreckt sich in der Vorderseite des Schichtmaterials an mindestens einer Stelle in den Überstandrand hinein ohne diesen zu durchtrennen. Dadurch bleibt das Schichtmaterial im Bereich der Aussparung einstückig, so dass das Schichtmaterial trotz seiner Aussparung in Form und Festigkeit stabil bleibt. Somit sind leicht erzeugbare Verwerfungen des Schichtmaterials bei der Herstellung des Verbundbauteils unterbunden, wodurch das Einspannen des Schichtmaterials bei der Herstellung des Verbundbauteils weniger aufwendig zu sein braucht.
Nachdem der Überstandrand des Schichtmaterials und gegebenenfalls das auf dem Überstandrand aufgetragene Hinterspritzmaterial auf die Soll-Flächenmaße des Verbundmaterials abgetragen sind, weist die Vorderseite des Verbundbauteils eine Einlegeoptik auf, bei der das Hinterspritzmaterial bis an den Rand des Verbundbauteils sich erstreckt.
Durch das entsprechende Vorsehen und Verwenden des Überstandrands bei der Herstellung des Verbundbauteils und das spätere Abtragen des Überstandrands ist es ermöglicht, dass die Einlegeoptik genau und optisch ansehnlich gefertigt werden kann.
Bevorzugt ist es, dass das Verfahren den Schritt aufweist: Übergießen oder Aufspritzen der ersten Flachseite des Schichtmaterials mit einem Oberflächenmaterial und wahlweise Behandlung des Oberflächenmaterials durch Schleifen und/oder Polieren.
Mittels des Oberflächematerials ist die Vorderseite des Verbundbauteils versiegelt, wobei vorteilhaft die Vorderseite des Schichtmaterials und das in der Aussparung sich befindliche Hinterspritzmaterial geschützt sind.
Beim Herstellen des Verbundbauteils kann aufgrund einer Schrumpfung des Schichtmaterials und/oder des Hinterspritzmaterials, beispielsweise ein Zusammenziehen des Hinterspritzmaterials beim Abkühlen nach dem Hinterspritzen des Schichtmaterials und Verfüllen der Aussparung, in der Aussparung eine Fuge zwischen dem Schichtmaterial und dem Verbundmaterial entstehen. Das Oberflächenmaterial, das die Vorderseite des Verbundbauteils versiegelt, unterbindet vorteilhaft die Zugänglichkeit der Fuge von außen, so dass sich beispielsweise Schmutz in die Fuge nicht einlagern kann.
Bevorzugt ist das Schichtmaterial Holz, Aluminium oder Magnesium.
Dadurch sind eine Holzoptik, eine Aluminiumoptik oder eine Magnesiumoptik an der Vorderseite des Verbundmaterials erreichbar. Für das Schichtmaterial sind auch andere Materialien denkbar.
Dadurch, dass das Hinterspritzmaterial mit seinem Verfüllanteil in die Aussparung eingreift, ist ein Formschluss zwischen dem Hinterspritzmaterial und dem Schichtmaterial ausgebildet, der das Verbundbauteil unempfindlich gegen einen Versatz des Schichtmaterials gegen das Hinterspritzmaterial macht. Somit sind für das Schichtmaterial und das Hinterspritzmaterial Kombinationen von Materialien denkbar, die nur schwach aneinander haftend sind, wodurch für das Verbundbauteil unterschiedlichste Materialien einsetzbar sind und das Verbundbauteil einen stabilen Aufbau hat.
Bevorzugt ist das Hinterspritzmaterial ein thermoplastisches Material.
Das thermoplastische Material bietet den Vorteil, dass es in Standardspritzgussmaschinen verarbeitet werden kann und in der Regel gut an einer Vielzahl von Materialien, die für das Schichtmaterial verwendet werden können, haftet.
Bevorzugt ist das thermoplastische Material ein transparenter, semi-transparenter und/oder farbiger Kunststoff.
Dadurch kann an der der Vorderseite abgewandten Rückseite des Verbundbauteils beispielsweise eine Beleuchtung vorgesehen werden, deren emittiertes Licht durch den Kunststoff hindurch tritt und von außen an der Vorderseite in der Aussparung sichtbar ist. Somit ist eine Hinterleuchtung des Verbundbauteils optisch reizvoll ermöglicht.
Bevorzugt ist das Oberflächenmaterial Polyurethan oder Polyester.
Polyurethan und Polyester sind glasklar und weisen eine hohe Festigkeit gegen Verschleiß auf.
Bevorzugt ist es, dass das Abtragen des Überstandrands und/oder das Ausbilden der Aussparung durch Fräsen bewerkstelligt werden.
Das Fräsen bietet die Möglichkeit durch spannende Bearbeitung das Schichtmaterial zu bearbeiten. Dadurch ist eine genaue und optische ansehnliche Gestaltung des Schichtmaterials ermöglicht.
Ferner ist es bevorzugt, dass beim Hinterspritzen des Schichtmaterials mit dem Hinterspritzmaterial ein Anbringungselement zum Anbringen des Verbundbauteils vorgesehen wird.
Mittels des Anbringungselements kann das Verbundbauteil an einer für sie vorgesehenen Struktur befestigt werden. Dadurch, dass das Anbringungselement beim Hinterspritzen des Schichtmaterials ausgebildet wird, braucht kein zusätzlicher Arbeitsschritt hierfür vorgesehen zu werden.
Somit wird vorteilhaft sowohl die Einlegeoptik an der Vorderseite des Schichtmaterials, das Ausbilden der Trägerschicht für das Schichtmaterial als auch das Ausbilden des Anbringungselements in einem einzigen Arbeitsschritt, nämlich beim Hinterspritzen des Schichtmaterials mit dem Hinterspritzmaterial, ausgeführt. Dadurch ist die Herstellung des Verbundbauteils schnell und kostengünstig.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verbundbauteils anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Vorderansicht des Verbundbauteils und
2 eine perspektivische Hinteransicht des Verbundbauteils.
Wie es aus 1 und 2 ersichtlich ist, weist ein Verbundbauteil 10 ein Schichtmaterial 12 und ein Hinterspritzmaterial 14 auf. Das Schichtmaterial 12 weist eine Vorderseite 15 und eine Rückseite 17 auf, auf der das Hinterspritzmaterial 14 aufgetragen ist. Das Schichtmaterial 12 und das Hinterspritzmaterial 14 sind schichtartig aneinander gelegt und bilden das Verbundbauteil 10 als eine rechteckige Platte aus. Das Hinterspritzmaterial 14 ist als eine Trägerschicht für das Schichtmaterial 12 ausgebildet.
Sowohl das Schichtmaterial 12 als auch das Hinterspritzmaterial 14 weisen Soll-Flächenmaße auf, die von einer Länge L und einer Breite B gebildet sind. Somit hat das Verbundbauteil 10 die Soll-Flächenmaße als die Länge L und die Breite B.
Das Schichtmaterial 12 ist mit einem geraden Schlitz 16 versehen, der parallel zu den Längskanten des Schichtmaterials 12 gleich breit sich erstreckt. Der Schlitz 16 erstreckt sich ferner über die gesamte Länge L des Schichtmaterials 12 und durchtrennt dieses vollständig.
Der Schlitz 16 ist von dem Hinterspritzmaterial 14 mit einer Schlitzfüllung 18 vollständig ausgefüllt, so dass die Vorderseite 15 des Verbundbauteils 10 von einer ebenen Oberfläche gebildet ist.
An der Vorderseite 15 des Verbundbauteils 10 ist das Schichtmaterial 12 und die Schlitzfüllung 18 sichtbar, so dass der optische Eindruck des Verbundbauteils 10 von der Vorderseite 15 des Schichtmaterials 12 und der Schlitzfüllung 18 des Hinterspritzmaterials 14 als eine Einlegeoptik gebildet ist.
An der Rückseite 19 des Hinterspritzmaterials 14 sind mit dem Hinterspritzmaterial 14 zwei Anbringungselemente 20 ausgebildet, mit denen das Verbundbauteil 10 beispielsweise an einer Struktur (nicht gezeigt) anbringbar ist.
Bei der Herstellung des Verbundbauteils 10 ist wie folgt zu verfahren:
Als erstes sind die Soll-Flächenmaße Länge L und Breite B des Verbundbauteils 10 festzulegen.
Das Schichtmaterial 12, das beispielsweise ein Furnierholz ist, ist nun auf eine Länge und eine Breite zuzuschneiden, die größer sind als die Länge L bzw. die Breite B, so dass das zugeschnittene Schichtmaterial 12 einen Überstandrand bezüglich der Länge L und der Breite B hat. Das Schichtmaterial 12 ist also rechteckig und der Überstandrand umgibt ein gedachtes Rechteck mit der Länge L und der Breite B.
In das Schichtmaterial 12 ist der Schlitz 16 innerhalb des von den Soll-Flächenmaßen Länge L und Breite B definierten Rechtecks zu fräsen. Dabei ist ein Fräswerkzeug durch den Überstandrand des Schichtmaterials 12 hindurch so einzustechen, dass der Überstandrand zu dessen Außenkante hin nicht vollständig durchtrennt wird. Danach ist das Fräswerkzeug gerade durch das Schichtmaterial 12 und den Schlitz 16 ausfräsend so weit zu führen, bis das Fräswerkzeug wieder den Überstandrand erreicht hat, wobei an dem Überstandrand zu dessen Außenkante hin einen Reststeg zu verbleiben hat.
Das Schichtmaterial 12 ist in ein Haltewerkzeug (nicht gezeigt) einzuspannen, wobei das Haltewerkzeug das Schichtmaterial 12 an dem Überstandrand hält.
Das Hinterspritzmaterial 14 ist auf das Schichtmaterial 12 durch Hinterspritzen mit einem Hinterspritzwerkzeug aufzutragen, so dass das Hinterspritzmaterial 14 auf dem Schichtmaterial 12 eine gleichmäßige Schicht ausbildet und mit der Schlitzfüllung 18 den Schlitz 16 vollständig ausfüllt. Das das Verbundbauteil 10 bildende Schichtmaterial 12 und das Hinterspritzmaterial 14 sind von dem Haltewerkzeug herauszunehmen. Mit beispielsweise einem Fräswerkzeug oder einem Schneidewerkzeug ist der Überstandrand abzutrennen, so dass das Verbundbauteil 10 auf die Soll-Flächenmaße Länge L und Breite B verkleinert wird. Dabei wird der Überstandrand so abgetragen, so dass der Schlitz 16 in dem Schichtmaterial 12 als durchgehend verlaufend ausgebildet wird.
Beim Hinterspritzen des Schichtmaterials 12 mit dem Hinterspritzmaterial 14 werden an der Rückseite 17 des Verbundbauteils 10 die beiden Anbringungselemente 20 aus dem Hinterspritzmaterial 14 ausgebildet.
Somit wird bei dem einen einzigen Arbeitsschritt umfassenden Hinterspritzen des Schichtmaterials 12 mit dem Hinterspritzmaterial 14 sowohl der Schlitz 16 mit der Schlitzfüllung 18 ausgefüllt und somit die Einlegeoptik des Verbundbauteils 10 geschaffen, die beiden Anbringungselemente 20 geformt und die Trägerschicht des Schichtmaterials 12 durch das Hinterspritzmaterial 14 ausgebildet.
Beispielsweise kann das Hinterspritzmaterial 14 als ein transparentes, d. h. lichtdurchlässiges, Material vorgesehen werden.
An der Rückseite 19 des Verbundbauteils 10 kann eine Lichtquelle (nicht gezeigt) vorgesehen werden, deren Licht durch das Hinterspritzmaterial 14 und die Schlitzfüllung 18 scheint und von einem Betrachter an der Vorderseite 18 des Verbundbauteils 10 als Hinterleuchtung wahrgenommen werden kann.

10: Verbundbauteil
12: Schichtmaterial
14: Hinterspritzmaterial
15: Vorderseite des Schichtmaterials
16: Schlitz
17: Rückseite des Schichtmaterials
18: Schlitzfüllung
19: Rückseite des Hinterspritzmaterials
20: Anbringungselement
L: Länge
B: Breite

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils (10) aufweisend die Schritte: – Festlegen von Soll-Flächenmaßen (L, B) für das Verbundbauteil (10), – Bereitstellen eines Schichtmaterials (12) mit einer ersten Flachseite (15) und einer zweiten Flachseite (17) und mit Flächenmaßen, die größer sind als die Soll-Flächenmaße (L, B) des Verbundbauteils (10), so dass das Schichtmaterial (12) bezogen auf die Soll-Flächenmaße (L, B) des Verbundbauteils (10) einen vorbestimmten Überstandrand aufweist, – Ausbilden einer Aussparung (16) in der ersten Flachseite (15) derart, dass das Schichtmaterial (12) innerhalb der Soll-Flächenmaße (L, B) an mindestens einer Stelle einen Durchgang zur zweiten Flachseite (17) aufweist und die Aussparung (16) an mindestens einer anderen Stelle in den Überstandrand des Schichtmaterials (12) hinein sich erstreckt ohne diesen zu durchtrennen, – Hinterspritzen des Schichtmaterials (12) an der zweiten Flachseite (17) mit einem Hinterspritzmaterial (14) unter Ausbilden einer Trägerschicht für das Schichtmaterial (12) und unter Verfüllen der Aussparung (18), – Ausbilden des Verbundbauteils (10) aus dem Schichtmaterial (12) und dem Hinterspritzmaterial (14) unter Abtragen von Schichtmaterial (12) und gegebenenfalls von Hinterspritzmaterial (14) derart, dass das Verbundbauteil (10) die Soll-Flächenmaße (L, B) aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Verfahren den Schritt aufweist: – Übergießen oder Aufspritzen der ersten Flachseite (15) des Schichtmaterials (12) mit einem Oberflächenmaterial, – wahlweise Behandlung der Oberfläche des Oberflächenmaterials durch Schleifen und/oder Polieren.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Schichtmaterial (12) Holz, Aluminium oder Magnesium ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Hinterspritzmaterial (14) ein thermoplastisches Material ist.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das thermoplastische Material ein transparenter, semi-transparenter und/oder farbiger Kunststoff ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das Oberflächenmaterial Polyurethan und/oder Polyester ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Abtragen des Überstandrands und/oder das Ausbilden der Aussparung durch Fräsen bewerkstelligt werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei beim Hinterspritzen des Schichtmaterials (12) mit dem Hinterspritzmaterial (14) ein Anbringungselement (20) zum Anbringen des Verbundbauteils (10) ausgebildet wird.