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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Spritzgussteils,
insbesondere eines Abdeckteils im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine.
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Stand der Technik
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Derartige
Abdeckteile dienen beispielsweise zur Abdeckung eines Luftfilters
im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine, in dem die herangeführte Verbrennungsluft
einer Filtration unterzogen wird. Da die Abdeckung nach dem Öffnen der
Motorhaube im sichtbaren Bereich liegt, wird üblicherweise auf eine ansprechende
Gestaltung geachtet, zu der auch die Kennzeichnung mit dem Emblem
des Fahrzeugherstellers gehört.
Dieses wird beispielsweise in Form einer Metallplakette auf der
Oberseite des Abdeckteils befestigt, indem Laschen der Metallplakette
in hierfür
vorgesehene Ausnehmungen im Abdeckteil eingeführt werden. Da das Abdeckteil
als Spritzgussteil hergestellt wird, müssen für die Ausnehmungen, die zum
Einführen
der Metalllaschen vorgesehen sind, während des Herstellungsprozesses
Platzhalter eingesetzt werden, um die herum das eingespritzte Kunststoffmaterial
fließt.
Dabei entstehen jedoch so genannte Bindenähte, die den Fluss des Kunststoffes um
den Platzhalter wiedergeben und auch nach dem Erkalten des Kunststoffmaterials
und dem Entfernen der Platzhalter sichtbar sind. Aus optischen Gründen ist
man jedoch bestrebt, die sichtbare Oberfläche der Verdeckteile frei von
derartigen Bindenähten
zu halten.
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Offenbarung der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kunststoff-Spritzgussteil
zu schaffen, das sich durch eine optisch ansprechende Oberfläche auszeichnet,
die frei von Bindenähten
ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Die Unteransprüche
geben zweckmäßige Weiterbildungen
an.
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Beim
erfindungsgemäßen Verfahren
zur Herstellung eines Kunststoff-Spritzgussteils
wird zunächst
in einem ersten Schritt der Kunststoff in die vorgesehene Form eingespritzt,
anschließend
wird in einem zweiten Schritt die Ausnehmung mithilfe eines Stempels
in den noch nicht ausgehärteten
Kunststoff eingestanzt. Auf diese Weise kann auf die Verwendung
eines Platzhalters für
die zu erzeugenden Ausnehmungen in dem Kunststoffspritzgussteil
verzichtet werden, so dass auch keine Bindenähte entstehen, sondern vielmehr
das eingespritzte Kunststoffmaterial sich im Formhohlraum zwischen
den Formteilen des Spritzgieß-Werkzeugs
gleichmäßig ausbreiten
kann unter Vermeidung einer in Querrichtung weisenden Strömungskomponente.
Das Kunststoffmaterial kann sich ungehindert in der der Einspritzrichtung
entsprechenden Hauptströmungsrichtung ausbreiten,
hiervon abweichende Strömungskomponenten
treten nicht oder nicht in signifikantem Maße auf, so dass auch keine
unerwünschten
Bindenähte entstehen.
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Weitere
Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens
sind die Vermeidung einer optischen Beeinträchtigung der Oberfläche die
zum Beispiel durch Weißbruch
beim Stanzen einer erkalteten Oberfläche entstehen. Ferner entsteht
ein Stanzabfall und die Schnittkanten sind sauber und gratfrei.
Außerdem entfällt ein
weiterer Arbeitsgang wie das nachträgliche Einlegen des Teils in
ein Stanzwerkzeug.
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Da
in den noch nicht vollständig
ausgehärteten
Kunststoff eingestanzt wird, der eine geringere Härte als
der ausgehärtete
Kunststoff aufweist, sind nur verhältnismäßig geringe Stanzkräfte erforderlich. Außerdem wird
durch das Einfahren des Stempels der noch weiche Kunststoff verdrängt, es
muss kein Kunststoff herausgestanzt werden. Ein weiterer Vorteil
liegt darin, dass auf der Unterseite der ausgestanzten Unterseite
eine Filmhaut entsteht, die den Boden der Ausnehmung abdeckt und
zumindest teilweise mit den umgebenden Wandungen verbunden ist.
Diese Filmhaut ist jedoch mit geringer Wandstärke ausgebildet und kann mit
geringem Kraftaufwand, insbesondere auch manuell durchstoßen werden. Dadurch
wird es ermöglicht,
beispielsweise eine Lasche eines aus Metall oder aus sonstigem Werkstoff bestehenden
Emblems in die eingestanzte Ausnehmung einzuführen und mit der Stirnseite
der Lasche die Filmhaut zu durchtrennen, wodurch zugleich ein spielfreier
Sitz zwischen der Lasche und dem Kunststoff-Spritzgussteil erreicht
wird, da die durchtrennten Teile der Filmhaut nach Art einer Gummilippe
an der Seitenwand der Lasche anliegen.
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Mit
dem Stanzen der Ausnehmung kann zugleich ein Filmscharnier am Boden
der Ausnehmung erzeugt werden, das zweckmäßigerweise an drei Seiten über die
Filmhaut mit den umgebenden Wandungen verbunden ist und eine größere Wandstärke als
die Filmhaut aufweist, so dass das Filmscharnier auch eine größere Steifigkeit
als die Filmhaut besitzt. Das Filmscharnier ist an einer Seite fest
mit den umgebenden Wandungen verbunden. Wird eine Lasche in die
Ausnehmung eingeführt,
so drückt
die Stirnseite der Lasche gegen das Filmscharnier, so dass die Filmhaut
reißt
und das Filmscharnier nach außen aufklappen
kann. Aufgrund der größeren Wandstärke des
Filmscharniers besitzt dieses eine verhältnismäßig hohe Eigenspannung, unter
der das Filmscharnier an der eingeführten Lasche anliegt. Die Verbindung
zwischen dem Filmscharnier und der Lasche besteht auch über eine
längere
Betriebsdauer und kann auch bei Vibrationen, Stößen und dergleichen aufrechterhalten
werden.
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Der
Stempel besitzt gemäß einer
zweckmäßigen Ausführung eine
schräge
Schneidkante, wodurch das Einfahren des Stempels in den noch weichen
Kunststoff erleichtert wird. Außerdem
kann über die
schräge
Stirnseite des Stempels auch ein entsprechend geformtes, keilförmiges Filmscharnier
gebildet werden. An der äußeren Spitze
des Stempels bildet sich die Filmhaut, die gegenüber dem Filmscharnier eine
geringere Wandstärke
aufweist. Die Filmhaut stellt zugleich die Sollbruchstelle dar,
die beim Einführen
der Lasche oder einem sonstigen Gegenstand in die Ausnehmung reißt.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführung
ist dem Stempel ein Gegenstück
zugeordnet, in das der Stempel beim Stanzen eintaucht. Um eine Abnutzung
der Schneidkante des Schneidstempels zu vermeiden, besteht das Gegenstück aus einem weicheren
Material als der Stempel, beispielsweise aus Kupfer.
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Das
Verfahren wird bevorzugt in der Weise durchgeführt, dass zunächst das
Kunststoffmaterial in den Formhohlraum zwischen die zwei Formhälften des
Spritzgieß-Werkzeuges
eingespritzt wird und der Stempel in den mit Kunststoffmaterial
gefüllten
Formhohlraum einfährt,
sobald die Fließfront
des eingespritzten Kunststoffes den Stempel passiert hat. Das Stanzen
wird durchgeführt,
sobald zumindest die Randschicht des Kunststoff-Spritzgussteils
erkaltet ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Vorteile und zweckmäßige Ausführungen
sind den weiteren Ansprüchen,
der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 einen
Schnitt durch ein Spritzgieß-Werkzeug
mit einer oberen und einer unteren Formhälfte, zwischen denen ein Formhohlraum
gebildet ist, in den zur Erzeugung eines Abdeckteils Kunststoff
im Spritzgießverfahren
eingespritzt wird, wobei in der oberen Formhälfte ein verstellbarer Stempel
angeordnet ist, mit dessen Hilfe in das Kunststoff-Spritzgussteil eine
Ausnehmung eingestanzt werden kann,
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2 und 3 in
schematischer Darstellung den Stempel in zurückgezogener Position und in Stanzposition
zur Erzeugung der Ausnehmung im Kunststoff-Spritzgussteil,
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4 eine
vergrößerte Darstellung
des Stempels mit schräger
Schneidkante und eines Gegenstücks,
in das der Stempel in der Stanzposition eintaucht,
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5 das
fertig erzeugte Kunststoff-Spritzgussteil im Schnitt,
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6 das
Kunststoff-Spritzgussteil in Draufsicht,
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7 das
Spritzgussteil mit einzuführender Lasche
eines Blechemblems, wobei die Lasche das Spritzgussteil im Bereich
eines Filmscharniers beaufschlagt, welches am Boden der Ausnehmung
gebildet ist,
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8 die
Lasche des Blechemblems im vollständig in die Ausnehmung eingeschobenen
Zustand.
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In
den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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In 1 ist
ein Spritzgieß-Werkzeug 1 dargestellt,
welches zum Herstellen eines Kunststoff-Spritzgussteils eingesetzt
Wird. Das Spritzgieß-Werkzeug 1 besteht
aus einer unteren Formhälfte 2 und
einer oberen Formhälfte 3,
zwischen denen ein Formhohlraum 5 gebildet ist, in den
das Kunststoffmaterial eingespritzt wird und dessen Form der zu
erzeugenden Form des Kunststoffbauteils entspricht. Die untere Formhälfte 2 ist
gegenüber
der oberen, stationär
gehaltenen Formhälfte 3 relativbeweglich
zu verstellen. Mithilfe des Spritzgieß-Werkzeugs 1 wird
beispielsweise eine Abdeckung für
einen Luftfilter im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine hergestellt.
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Des
Weiteren ist in der oberen Formhälfte 3 ein
verstellbarer Kern 6 angeordnet, der an der Spitze als
einteiliger Stempel 7 ausgebildet ist und der zwischen
einer zurückgezogenen
Position und einer in den Formhohlraum 5 einragenden Position
verschieblich ist. Die Stellbewegung von Kern 6 mit Stempel 7 ist
eine in Achsrichtung des Stempels verlaufende Verschiebebewegung,
wobei die Achse des Stempels 7 quer, zweckmäßig annähernd senkrecht zur
Ebene des Formhohlraumes 5 verläuft.
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Dem
Stempel 7 ist ein Gegenstück 8 zugeordnet, welches
auf der gegenüberliegenden
Seite des Formhohlraums 5 in der unteren Formhälfte 2 fest
angeordnet ist. Beim Einfahren des Stempels 7 in den Formhohlraum 5 kann
die Spitze des Stempels in das Gegenstück 8 eintauchen und
mit der Oberseite des Gegenstücks 8 in
Kontakt gelangen. Hierzu weist das Gegenstück 8 eine Ausnehmung
auf, die an die Form der Spitze des Stempels 7 angepasst
ist. Als Material für
das Gegenstück 8 wird
ein weicheres Material als für
den Stempel 7 verwendet, beispielsweise Kupfer, um einen
Abrieb der Spitze des Stempels 7 zu vermeiden.
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Der
Stempel 7 hat die Aufgabe, eine Ausnehmung in den Kunststoff
zu stanzen, der in den Formhohlraum 5 eingespritzt wird.
Die an die Spitze des Stempels 7 angepasste Topographie
des Gegenstücks 8 erlaubt
hierbei die Ausbildung einer Filmhaut am Boden der ausgestanzten
Ausnehmung, was anhand der folgenden Figuren näher beschrieben wird.
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In
den 2 und 3 ist der Vorgang des Stanzens
dargestellt. Der Stempel 7 wird in der oberen Formhälfte 3 aus
der in 2 dargestellten zurückgezogenen Position in die
in 3 gezeigte Stanzposition in Pfeilrichtung verschoben,
in der die stirnseitige Schneidkante des Stempels 7 vollständig in
den Kunststoff des Spritzgussteils 9 eingetaucht ist und
in eine Kerbe eingreift, die an der Oberseite des Gegenstücks 8 gebildet
ist, welches fest in der unteren Formhälfte 2 platziert ist.
Das Stanzen mithilfe des Stempels 7 erfolgt zu einem Zeitpunkt,
zu dem die sich ausbreitende Fließfront 11 des eingespritzten
Kunststoffmaterials 9 den Stempel 7 passiert hat und
die Randschicht des Kunststoffes bereits erkaltet ist bzw. sich
verfestigt hat. Die innen liegenden Kunststoffbereiche sind dagegen
noch weich. Auf diese Weise wird das Kunststoffmaterial von dem einfahrenden
Stempel 7 verdrängt
und es entsteht kein Kunststoffabfall.
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Wie
der vergrößerten Darstellung
des Stempels 7 und des zugehörigen Gegenstücks 8 gemäß 4 zu
entnehmen, weist der Stempel 7 eine schräge Schneidkante 7a auf,
die in eine Kerbe 8a gleichen Querschnitts in der Oberseite
des Gegenstücks 8 eintaucht.
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In 5 ist
das fertig gestellte Kunststoff-Spritzgussteil 9 im Schnitt
dargestellt. Zu erkennen ist die von dem Stempel erzeugte Ausnehmung 10,
die den gleichen Querschnitt wie die Stempelspitze aufweist. Am
Boden der Ausnehmung 10 ist ein Filmscharnier 12 gebildet,
welches aufgrund der Abschrägung
der Schneidkante des Stempels einen dreieckförmigen Querschnitt aufweist.
Die größte Wandstärke besitzt
das Filmscharnier 12 an einer Wandseite der Ausnehmung 10,
an der gegenüberliegenden
Wandseite ist am Filmscharnier 12 eine dünne Filmhaut 13 gebildet,
die Verbindung haben kann zur nächstliegenden
Seitenwand der Ausnehmung 10, wobei ggf. die Filmhaut 13 auch
gelöst
sein kann, so dass zwischen der Filmhaut und der nächstliegenden
Seitenwand der Ausnehmung 10 eine kleine Lücke 14 klafft,
so wie dies in 6 dargestellt ist. Die Filmhaut 13 kann
sich an insgesamt drei Seiten des Filmscharniers 12 erstrecken.
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In
den 7 und 8 ist ein Bauteil dargestellt,
das in die Ausnehmung 10 im Kunststoff-Spritzgussteil 9 eingeführt wird.
Bei diesem Bauteil handelt es sich um ein Emblem 15, das
mit einer seitlichen Lasche 16 versehen ist, die in die
Ausnehmung 10 eingeführt
wird. Die Lasche 16 durchstößt die Filmhaut 13 bzw.
drückt
diese zur Seite, so dass die Stirnseite der Lasche 16 die
Ausnehmung 10 vollständig durchragt.
Die freie Stirnseite des Filmscharniers 12, an der die
Filmhaut 13 gehalten ist, liegt hierbei an einer Wandseite
der Lasche 16 an. Die Lasche kann zur dauerhaften Befestigung
an dem Kunststoff-Spritzgussteil im Endbereich umgebogen werden.
Die umgebogene Lasche kann sich über
das Filterscharnier 12 erstrecken oder auch in die entgegengesetzte
Richtung.