DE102007042384A1

DE102007042384A1 - Verfahren zur Herstellung eines Formteils mit integriertem elektrostatischen Flächenlautsprecher

Info

Publication number: DE102007042384A1
Application number: DE102007042384A
Authority: DE
Inventors: Holger Dr. Opfer; Christian Steinmetz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2007-09-04
Filing date: 2007-09-04
Publication date: 2009-03-05
Anticipated expiration: 2027-09-05
Also published as: DE102007042384B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils mit integriertem elektrostatischem Flächenlautsprecher, umfassend folgende Verfahrensschritte:
a) Herstellen eines als Träger dienenden Rohlings (2) aus Kunststoff mittels einer Form, wobei die Form derart modifiziert ist, dass sich im Rohling (2) eine mindestens teilweise der Form des Flächenlautsprechers (4) entsprechende Aussparung ergibt,
b) Ausschneiden von Material aus dem Rohling (2), wenn die sich gebildete Aussparung noch nicht der Form des Flächenlautsprechers (4) entspricht und
c) Einsetzen des elektrostatischen Flächenlautsprechers (4) in die Aussparung,
d) Verpressen des Rohlings (2) mit eingesetztem Flächenlautsprecher (4) mit einer Wirkware (3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils, insbesondere eines Formhimmels in einem Kraftfahrzeug, mit integrierten elektrostatischen Flächenlautsprechern.
Aus der DE 102 27 406 A1 ist ein Formhimmel für Fahrzeuge bekannt. Dabei umfasst der Formhimmel üblicherweise einen harten PU-Schaum (Polyurethan) als Träger und einen weichen Schaum als Dekorschicht. Ein sehr häufig benutztes Verfahren zur Herstellung von Formhimmeln ist das so genannte Tramicoverfahren. Dabei wird ein PU-Weichschaum als Trägermaterial von einer Rolle gleichmäßig in eine Maschine eingebracht, mit Isocyanat getränkt und beidseitig mit Glasfasern berieselt. Anschließend wird dann das Material mit Wasser und einem Aktivator besprüht und durch Kalandrieren (Ausquetschen) vermischt. Danach wird das Material diskontinuierlich in eine heiße Form eingefahren und verpresst. Unter Druck und Temperatur reagiert dann das Material chemisch zur gewünschten Form aus. Diese Rohlinge werden in einem zweiten Arbeitsgang mit einer Wirkware (Dekor) kaschiert, wobei die Wirkware ein flammkaschierter Verbund eines Textils oder eine Dekorfolie mit Weichschaum ist. Dabei wird der Rohling sowie die Wirkware, die auf der Schaumseite mit einem thermoplastischen Klebstoff beschichtet ist, erwärmt und zusammen mit dem Rohling in einem kalten Werkzeug zusammengepresst und so verklebt.
Elektrostatische Flächenlautsprecher haben sich überraschenderweise als äußerst geeignete Lautsprecher in einem Kraftfahrzeug herausgestellt, wobei aus verschiedenen Gründen eine Integration in den Formhimmel wünschenswert ist.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils mit integrierten elektrostatischen Flächenlautsprechern zu schaffen, mittels dessen die Integration des Flächenlautsprechers in den Herstellungsprozess des Formteils integriert wird, ohne dessen akustischen und/oder mechanischen Eigenschaften wesentlich zu verändern.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Hierzu umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Formteils mit integriertem elektrostatischem Flächenlautsprecher die Verfahrensschritte, dass zunächst ein als Träger dienender Rohling aus Kunststoff mittels einer Form hergestellt wird, wobei die Form derart modifiziert ist, dass sich im Rohling eine mindestens teilweise der Form des Flächenlautsprechers entsprechende Aussparung ergibt. Die Modifikation kann dabei unterschiedlich erreicht werden. Entweder wird die Form bei deren Herstellung angepasst oder aber nachträglich modifiziert, indem beispielsweise ein Körper in die Form eingeklebt oder verschraubt wird, wobei der Körper vorzugsweise aus Aluminium besteht. Der Körper kann dabei die Form des Lautsprechers aufweisen oder aber nur einen Teil davon, was später noch näher erläutert wird. in den Fällen, wo die Form des Körpers nur einen Teil des Lautsprechers bildet, wird nach der Herstellung des Rohlings aus diesem Material freigestanzt oder herausgeschnitten, beispielsweise mittels waterjet, bis die Aussparung mit der Form des Lautsprechers übereinstimmt. Anschließend wird der elektrostatische Flächenlautsprecher in die Aussparung eingesetzt und schließlich der Rohling mit eingesetztem Flächenlautsprecher mit einer Wirkware verpresst.
Vorzugsweise wird der Rohling durch Einlegen mehrerer PU-Schaum-Glasfasermatten und Deckvliesen in die Form hergestellt, die dann unter Temperatureinwirkung miteinander verpresst werden, wodurch ein mehrschichtiger PU-Schaumstoff-Rohling entsteht.
Die Temperatur liegt dabei vorzugsweise bei 120–160°C, wobei die Pressdauer vorzugsweise zwischen 90–150 Sekunden liegt, vorzugsweise 120 Sekunden.
Insbesondere bei der Verwendung von PU-Schaum-Glasfasermatten kommt es an der modifizierten Form zu Materialverdrängungen. Um nun diese Materialverdrängungen zu minimieren, wird in der Form ein Rahmen angeordnet, dessen äußere Abmessungen der Höhe und Breite des Flächenlautsprechers entsprechen. Das zwischen dem Rahmen verbleibende Material wird dann anschließend weggeschnitten und weggestanzt. Der Rahmen kann dabei als Körper in die Form geklebt oder verschraubt werden oder aber in die Form integriert sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Tiefe des Rahmens mindestens teilweise größer als die Tiefe des Flächenlautsprechers. Dabei ist vorzugsweise die Tiefe des äußeren Randes des Rahmens größer als in der Mitte des Rahmens. Am inneren Rand des Rahmens kann dabei die Tiefe ebenfalls größer sein als in der Mitte. Hierdurch wird das Problem von Verrundungen in der Aussparung minimiert. Aufgrund dieser Verrundungen kann der Lautsprecher mit seinen scharfen Kanten nicht vollständig aufliegen, so dass dieser etwas überstehen würde. Durch die etwas größere Tiefe des Rahmens, insbesondere am äußeren Rand des Rahmens, kann dieses Problem minimiert werden, ohne dass es zu einer Spaltbildung kommt, da die behindernde Verrundung tiefer liegt. Am inneren Rand des Rahmens gilt das gleiche, wobei dort die Verrundungen durch den ohnehin stattfindenden Materialabtrag in der Mitte ausgeglichen werden können. Die Vergrößerung der Tiefe kann dabei beispielsweise treppen- oder keilförmig erfolgen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird in die Aussparung zu der Rückseite hin ein Rückvolumen freigestanzt oder in die Aussparung zu der Vorderseite eine Aufnahme für einen schmaleren Teil eines gestuften Flächenlautsprechers freigestanzt, wobei die Ausstanzung eine kleinere Fläche aufweist als die Aussparung, so dass sich eine Auflagefläche bildet. Alternativ zum Stanzen kann das Material auch weggeschnitten werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Flächenlautsprecher in die Aussparung geklebt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird zwischen dem Rohling und der Wirkware ein Deckvlies über den Rohling gespannt und unter Hitze aufgeklebt. Hierdurch wird ein Abzeichnen des Flächenlautsprechers unter der Wirkware weiter minimiert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Fig. zeigen:
1 einen schematischen Verlauf eines Herstellvorgangs eines Formhimmels mit integriertem Flächenlautsprecher mit Rückvolumen,
2 einen schematischen Verlauf eines Herstellvorgangs eines Formhimmels mit integriertem, gestuften Flächenlautsprecher,
3 eine schematische Darstellung eines Rahmens für eine Form zu Herstellung eines Rohlings und
4 einen Querschnitt durch den Rahmen gemäß 3.
Der Formhimmel 1 umfasst einen Rohling 2, eine Wirkware 3, einen elektrostatischen Flächenlautsprecher 4 sowie ein Deckvlies 5. In einem ersten Schritt wird der Rohling 2 hergestellt, wobei dieser als mehrschichtiger PU-Schaumrohling ausgebildet ist. Dabei werden in einer Form unter Druck und Temperatureinwirkung PU-Schaum-Glasfasermatten und Deckvliesen zusammengepresst, wobei die Form weitgehend der Form des Formhimmels 1 entspricht. Im Bereich, wo der elektrostatische Flächenlautsprecher 4 eingesetzt werden soll, ist die Form mit einer Rahmenstruktur 10 bzw. Rahmen ausgebildet (siehe 3). Die Breite B und die Höhe H der Rahmenstruktur 10 stimmen dabei mit der Höhe und Breite des Flächenlautsprechers 4 überein. Die Tiefe der Rahmenstruktur 10 ist gestuft ausgebildet, wobei die Tiefe T1 am äußeren Rand R1 der Rahmenstruktur 10 größer als die Tiefe T2 in der Mitte der Rahmenstruktur 10 ist. Des Weiteren ist die Tiefe T1 am inneren Rand R2 ebenfalls größer als die Tiefe T2 in der Mitte (siehe 4). Die Tiefe am inneren Rand kann aber auch gleich der Tiefe T2 in der Mitte sein. Dabei ist die Tiefe 2 gleich der Tiefe des Flächenlautsprechers 4. Nach dem Pressvorgang hat der Rohling 2 eine Vertiefung in Form der Rahmenstruktur 10, wobei es an den äußeren und inneren Rändern R1, R2 zu Verrundungen kommt. Anschließend wird das Material des Rohlings 2 zwischen der Rahmenstruktur 10 entfernt, beispielsweise mittels waterjet weggeschnitten. Danach weist der Rohling 2 eine Aussparung auf, die weitgehend den Abmessungen des Flächenlautsprechers 4 entspricht. Da die Verrundungen am äußeren Rand R1 aufgrund der Tiefe T1 etwas tiefer liegen, kann dennoch der Flächenlautsprecher 4 später oberflächenbündig eingesetzt werden.
In einem weiteren Schritt wird aus dem Rohling 2 im Bereich der Aussparung des Flächenlautsprechers 4 eine weitere Aussparung für das Rückvolumen 6 freigestanzt, die mindestens teilweise mit der Aussparung des elektrostatischen Flächenlautsprechers 4 eine von der Vorderseite V zur Rückseite R durchgehende Öffnung im Rohling 2 erzeugt. Vorzugsweise erfolgt diese Ausstanzung symmetrisch zur Aussparung des elektrostatischen Flächenlautsprechers 4. Wird die Breite b der Holme der Rahmenstruktur 10 ausreichend breit gewählt, kann der Materialabtrag zwischen der Rahmenstruktur 10 und das Rückvolumen 6 in einem einzigen Stanzvorgang erfolgen. Da die Fläche für das Rückvolumen 6 kleiner als die Aussparung für den Flächenlautsprecher 4 ist, verbleibt ein vertiefter Rand, der als Auflagefläche 9 für den Flächenlautsprecher 4 dient. Auf diese Auflagefläche 9 wird dann ein Kleber aufgebracht und der Flächenlautsprecher 4 von der Vorderseite V eingesetzt, wobei dieser oberflächenbündig mit der Vorderseite V des Rohlings 2 ohne nennenswerten Spalt abschließt. Dabei wird der Flächenlautsprecher 4 vorzugsweise unter Druck gegen die Auflagefläche 9 gepresst. Um ein Durchdrücken des Flächenlautsprechers 4 in das Rückvolumen 6 zu verhindern, wird dieser Hohlraum während des Pressvorgangs vorzugsweise aufgefüllt, beispielsweise durch den beim Ausschneiden bzw. Ausstanzen erzeugten Teilkörper für das Rückvolumen 6. Des Weiteren kann der Flächenlautsprecher durch vorheriges Einlegen in die Formpresse 3D-vorgeformt werden, um die mechanische Eigenspannung beim späteren Einkleben zu verringern. Um das Hervorstehen und Sichabzeichnen des Flächenlautsprechers 4 weitestgehend zu verhindern wird ein Deckvlies 5 über den Rohling 2 gespannt und in einer Kaschierpresse unter Hitze aufgeklebt. Das Deckvlies 5 kann dabei auch noch zusätzlich mit einem Schaum versehen sein. Auf dieses Deckvlies wird dann die Wirkware 3 aufgebracht, die die Unebenheiten weiter kaschiert.
Die Wirkware 3 umfasst einen weichen Schaum 7 (z. B. PU-Weichschaum) mit einem Überzug 8, der beispielsweise aus Leder besteht. Auf die Seite des Schaums 7 wird dann ein Klebstoff aufgebracht, der die Porosität des weichen Schaums 7 nicht beeinträchtigt. Anschließend werden dann der Rohling 2 mit elektrostatischem Flächenlautsprecher 4 und die Wirkware 3 miteinander kaschiert. Die elektrischen Verbindungen des Flächenlautsprechers 4 werden dann vorzugsweise durch das freigestanzte Rückvolumen 6 geführt.
In der 2 ist der Herstellungsvorgang für einen Formhimmel 1 mit gestuftem Flächenlautsprecher 4 dargestellt, wobei gleiche Teile gleiche Bezugszeichen wie in 1 aufweisen. Im Unterschied zu 1 wird zunächst im Rohling 2 durch die Rahmenstruktur 10 eine große Aussparung in die Rückseite R eingebracht und anschließend eine kleinere Aussparung zur Vorderseite V hin ausgestanzt, so dass sich wieder eine durchgehende Öffnung ergibt. Auf den sich bildenden Rand, der als Auflagefläche 9 dient, wird dann wieder ein Kleber aufgebracht. Der Flächenlautsprecher 4 wird dann von der Rückseite R eingeführt, wobei der schmalere Teil 11 durch die Aussparungen bis zur Vorderseite V geführt wird. Der breitere Teil 12 kommt dann auf der Auflagefläche 9 zum Aufliegen. Die anschließenden Verfahrensschritte sind analog dem Verfahren nach 1.
Es versteht sich, dass die Form der Rahmenstruktur 10 der Form des Flächenlautsprechers 4 angepasst wird und beispielsweise auch rund sein kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10227406 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Formteils mit integriertem elektrostatischem Flächenlautsprecher, umfassend folgende Verfahrensschritte: a) Herstellen eines als Träger dienenden Rohlings (2) aus Kunststoff mittels einer Form, wobei die Form derart modifiziert ist, dass sich im Rohling (2) eine mindestens teilweise der Form des Flächenlautsprechers (4) entsprechende Aussparung ergibt, b) Ausschneiden von Material aus dem Rohling (2), wenn die sich gebildete Aussparung noch nicht der Form des Flächenlautsprechers (4) entspricht und c) Einsetzen des elektrostatischen Flächenlautsprechers (4) in die Aussparung, d) Verpressen des Rohlings (2) mit eingesetztem Flächenlautsprecher (4) mit einer Wirkware (3).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (2) durch Einlegen mehrerer PU-Schaum-Glasfasermatten und Deckvliesen in die Form hergestellt wird, die unter Temperatureinwirkung miteinander verpresst werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur zwischen 120–160°C beträgt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressdauer zwischen 90–150 Sekunden liegt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Form ein Rahmen (10) angeordnet ist, dessen äußere Abmessungen (H, B) der Höhe und Breite des Flächenlautsprechers (4) entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe (T1, T2) des Rahmens (10) mindestens teilweise größer als die Tiefe (T2) des Flächenlautsprechers (4) ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Aussparung zu der Rückseite (R) hin ein Rückvolumen (6) freigestanzt oder freigeschnitten wird oder in die Aussparung zu der Vorderseite (V) eine Aufnahme für einen schmaleren Teil (11) eines gestuften Flächenlautsprechers (4) freigestanzt oder freigeschnitten wird, wobei die Ausstanzung bzw. Freischneidung eine kleinere Fläche aufweist als die Aussparung, so dass sich eine Auflagefläche (9) einstellt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flächenlautsprecher (4) in die Aussparung geklebt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rohling (2) und der Wirkware (3) ein Deckvlies (5) über den Rohling (2) gespannt und unter Hitze aufgeklebt wird.