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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten eines Trägers mit einer Haptik gebenden Schicht und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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STAND DER TECHNIK
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Es sind Herstellungsverfahren für Interieurkomponenten, insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, bekannt, bei denen auf einem Träger eine Dekorschicht aufgebracht wird. Das Aufbringen der Dekoroberfläche auf das Trägermaterial kann mittels einer Hochdruckverformung erfolgen, bei der ein flächiges Bezugsmaterial direkt mit einem Druckfluid beaufschlagt und durch die unmittelbare isostatische Einwirkung des Druckfluids dreidimensional auf ein Trägerteil aufgeformt wird. Ein solches Verfahren ist in der
DE 199 57 850 A1 offenbart.
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Zur Verbesserung der Haptik einer aus Dekor- und Trägerschicht bestehenden Interieurkomponente kann zwischen Dekorschicht und Trägerschicht eine Haptik gebende Schicht vorgesehen sein. Üblicherweise wird dazu zunächst der die Dekorschicht tragende Träger auf einem Werkzeug befestigt und anschließend mit einer Dekorschicht, beispielsweise Leder, überzogen. Um der Dekoroberfläche die gewünschten haptischen Eigenschaften zu verleihen, wird die Dekorschicht mittels eines Polyurethanschaums hinterschäumt, wobei eine zweite Werkzeughälfte so von oben auf die Dekorschicht aufgebracht wird, dass diese nach der Hinterschäumung und Verfestigung des Schaums die gewünschte dreidimensionale Form aufweist.
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Durch das Einbringen einer Haptik gebenden Schicht ist es schwierig, ohne die Hilfe einer zweiten Werkzeughälfte die gewünschte dreidimensionale Gestalt einer Dekorschicht oder Dekoroberfläche zu erzeugen. Die Produktivität des Herstellungsverfahrens wird wesentlich durch das Positionieren, Aufbringen und Entfernen der zweiten Werkzeughälfte beeinflusst. Ferner kann die Dekoroberfläche durch das Werkzeug beschädigt werden.
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Die
DE 101 10 908 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundteils in einem Werkzeug mit einem ersten und einem zweiten Formnest. Bei geschlossenem Werkzeug wird in das erste Formnest ein erster Werkstoff zur Ausbildung eines Trägerteils und in das zweite Formnest bei darin eingelegtem Träger ein zweiter Werkstoff zur Ausbildung einer Dekorschicht eingespritzt, wobei der zweite Werkstoff ein Treibmittel enthält und ein Thermoplast ist.
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Die
DE 198 22 113 C1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus einem formstabilen Träger, einer Dekorschicht und einer dazwischen liegenden Schaumschicht. Das Formteil wird in einem Hohlformwerkzeug ausgebildet, in dem bei der Schaumaushärtung zur Vermeidung einer Verformung des Trägers ein Gegendruck aufgebracht wird.
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Die
DE 195 25 663 C1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumformkörpern, bei dem als Treibmittel physikalisch unter Druck gelöstes Kohlendioxid eingesetzt wird und im Formhohlraum während der Einleitung der Polyurethanaktivmischung ein Druck oberhalb des Sättigungsdampfdrucks des gelösten Kohlendioxids aufrechterhalten wird.
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Die
DE 10 2004 008 412 A1 beschreibt ein Schäumwerkzeug mit einem Schäumhohlraum und einer flächigen Membran, die beim Schäumvorgang Gas zu Gasaustrittsöffnungen transportiert.
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Ein Kaschierverfahren ist aus der
DE 36 07 647 A1 bekannt. Ein Verfahren zur Bearbeitung eines dünnwandigen Formteils ist aus der
DE 103 56 642 A1 bekannt.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Interieurkomponente mit Träger und einer Haptik gebenden Schicht anzugeben, das/die Herstellungskosten, Produktivität und die Oberflächenqualität einer Dekorseite verbessern kann.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und einer Vorrichtung gemäß Anspruch 9 gelöst.
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Danach ist ein Verfahren zur Herstellung einer haptischen Interieurkomponente, bei der eine Haptik gebende Schicht zwischen ein flächiges Bezugsmaterial und einen Träger eingebracht wird, wobei das Bezugsmaterial auf der dem Träger abgewandten Seite mit einem mit Druck beaufschlagten Fluid direkt in Kontakt steht und durch dessen Einwirkung dreidimensional über dem Träger ausgeformt wird. Ferner steht das Bezugsmaterial während des Einbringens eines Haptik gebenden Materials, das die Haptik gebende Schicht ausbildet, direkt mit dem mit Druck beaufschlagten Fluid in Kontakt.
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In der vorliegenden Erfindung dient ein Bezugsmaterial, das durch Druck über dem Träger ausgeformt wird, als formstabilisierende Schicht, die durch ihre Elastizität und Eigenspannung die Haptik gebende Schicht, beispielsweise geschäumtes Polyurethan, in eine gewünschte dreidimensionale Form bringt. Dieses Bezugsmaterial kann nach Beendigung des Einbringens der Haptik gebenden Schicht, beispielsweise nach Beendigung des Aushärtens des Schaums, entfernt werden. In diesem Verfahren ersetzt das Bezugsmaterial die Funktion einer zweiten Werkzeughälfte. Das Bezugsmaterial kann, muss aber nicht, Teil der herzustellenden haptischen Interieurkomponente sein. Somit kann auf eine zweite Werkzeughälfte, welche die Herstellung der haptischen Interieurkomponente von oben stabilisiert, verzichtet werden.
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Das Bezugsmaterial ist während des Einbringens eines Haptik gebenden Materials, das die Haptik gebende Schicht ausbildet, direkt mit dem mit Druck beaufschlagten Fluid in Kontakt. Um eine bessere Steuerung der dreidimensionalen Oberflächenstruktur zu erreichen, kann ein zusätzlicher Druck durch ein Fluid, beispielsweise Luft, während des Einbringens des Haptik gebenden Materials auf der dem Träger abgewandten Seite aufrecht erhalten und/oder gesteuert werden. Damit bestimmen eine Kombination der Elastizität des Bezugsmaterials und der Druck sowie die Geschwindigkeit des mit Druck beaufschlagten Fluids die endgültige Form der haptischen Interieurkomponente. Dazu kann eine druckfeste Einfassung des Raums auf der Seite des Bezugsmaterials, die dem Träger abgewandt ist, vorgesehen sein. Durch Öffnungen, Düsen oder ähnliches kann das Fluid in einer vorbestimmten Richtung und mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in den druckfesten Raum eingebracht werden. Zusätzlich lassen sich die Geschwindigkeit und die Einströmrichtung düsenabhängig einstellen, so dass die Beaufschlagung mit Druck auf das Bezugsmaterial sektional gesteuert werden kann.
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Vorzugsweise wird der Träger in einem ersten Schritt auf einem Werkzeug aufgebracht und auf diesem vorübergehend befestigt, um die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit des Herstellungsergebnisses zu erhöhen.
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Vorzugsweise wird vor oder beim Einbringen des Haptik gebenden Materials ein Zwischenraum zwischen dem Bezugsmaterial und dem Träger mittels eines Fluiddrucks gebildet. Ein solcher Zwischenraum kann durch Kanäle, die in dem Träger eingebracht sind, zwischen dem Träger und dem Bezugsmaterial erzeugt werden. Eine Steuerung des Drucks, der Fluidgeschwindigkeit und der Richtung ist möglich, um eine gewünschte dreidimensionale Gestalt der Bezugsoberfläche herzustellen und aufrechtzuerhalten, welche die endgültige Oberflächengestalt der Interieurkomponente definiert.
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Vorzugsweise wird in den Zwischenraum ein Material für die Haptik gebende Schicht eingebracht, um das Bezugsmaterial zu hinterschäumen. Auf diese Weise kann das Ausbilden der Haptik gebenden Schicht während der Beaufschlagung der Bezugschicht ohne zusätzliche Verfahrensschritte und/oder Vorrichtungen erfolgen.
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Das vorliegende Verfahren ist geeignet, um mehrere haptische Bereiche entlang des Bezugsmaterials auszubilden. Beispielsweise kann das Bezugsmaterial an speziellen Bereichen aus optischen, haptischen oder anderen Gründen an bestimmten Bereichen des Trägermaterials fixiert sein. Auf diese Weise können spezielle Haptikbereiche, beispielsweise durch Hinterschäumen der speziellen Bereiche, ausgebildet werden. Eine solche Maßnahme erhöht die Flexibilität und die Einsatzmöglichkeiten der Interieurkomponente.
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Vorzugsweise wird das Bezugsmaterial von der haptischen Interieurkomponente nach Einbringen des die Haptik einstellenden Materials wieder entfernt. In diesem Fall dient die Bezugsoberfläche nur als Hilfsschicht (Opferfolie) zur Ausbildung der dreidimensionalen Gestalt der Interieurkomponente. Es ist hierbei denkbar, dass das Haptik gebende Material eine gewünschte Oberflächenstruktur aufweist oder ausbildet, so dass eine zusätzliche Dekorschicht nicht notwendig ist.
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Vorzugsweise wird eine Dekorschicht zwischen Bezugsmaterial und Haptik gebender Schicht eingebracht. In Fällen, in denen eine Dekorschicht vorgesehen ist, diese aber aufgrund ihrer Beschaffenheit nicht als Bezugsmaterial dienen kann, kann eine Dekorschicht zwischen dem Bezugsmaterial und der Haptik gebenden Schicht eingebracht werden. Das Bezugsmaterial weist dabei neben seiner formgebenden Eigenschaft auch eine Schutzeigenschaft auf, um eine Beschädigung der Dekorschicht, beispielsweise durch eine unzulässige Verformung, zu verhindern. Bei luftdurchlässigen Dekoren, wie Gewebe, Vliese, Naturmaterialien wird die Umformung mit einer Opferfolie ermöglicht.
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Die Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung zur Durchführung des obigen Verfahrens gelöst, die umfasst: ein Werkzeug zur Befestigung des zu beschichtenden Trägers, eine Positioniereinrichtung zum Anordnen des Bezugsmaterials gegenüber der zu beschichtenden Trägeroberfläche, eine druckfeste Einfassung des Raums auf der Seite des Bezugmaterials, die dem Träger abgewandt ist, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass das Werkzeug einen Vakuumkanal aufweist, um den Träger auf dem Werkzeug anzusaugen. Ferner weist das Werkzeug einen Kanal zum Einbringen eines Materials für eine Haptik gebende Schicht auf. Die Vorrichtung ist ausgelegt, eine Haptik gebende Schicht zwischen das Bezugsmaterial und den Träger einzubringen und das Bezugsmaterial während des Einbringens des Haptik gebenden Materials, das die Haptik gebende Schicht ausbildet, mit einem unter Druck stehenden Fluid direkt zu beaufschlagen.
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In dem obigen Verfahren wird das Bezugsmaterial auf der dem Träger abgewandten Seite mit einem mit Druck beaufschlagten Fluid dreidimensional über dem Träger ausgeformt. Dieser Druck ist so eingestellt, dass die Bezugsoberfläche eine gewünschte dreidimensionale flächige Gestalt einnimmt. Ferner kann in einer bevorzugten Ausführungsform durch Kanäle in dem Träger ein Gegendruck von der Seite des Trägers auf das Bezugsmaterial aufgebaut werden. Durch Druck und Gegendruck, welche so eingestellt sind, dass sie eine gewünschte dreidimensionale Gestalt der Bezugsoberfläche modellieren, werden Kräfte erzeugt, die auf den Träger wirken. Es ist daher erforderlich, den Träger für einen definierten Zeitraum auf dem Werkzeug zu befestigen. Besonders geeignet ist hierzu das Ansaugen des Trägers auf das Werkzeug, wobei das Werkzeug daher wenigstens einen Vakuumkanal aufweist.
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Vorzugsweise ist der Kanal zum Einbringen eines Fluids, vorzugsweise Luft, geeignet. Mit Hilfe dieser Kanäle kann der obige Zwischenraum zwischen dem Bezugsmaterial und dem Träger ausgebildet werden. Durch die Kanäle, die zum Bilden des Zwischenraums vorgesehen sind, oder durch andere Kanäle, kann ein Material für die Haptik gebende Schicht eingebracht werden. Dieses Material kann die Haptik gebende Schicht selbst oder eine Vorstufe sein, die beispielsweise durch eine chemische Reaktion (Aushärten usw.) zur Haptik gebenden Schicht wird.
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Vorzugsweise weist das Werkzeug einen Entlüftungskanal auf, der das vom Einbringen der Haptik gebenden Schicht verdrängte Fluid abführt. Durch das Ausbilden des obigen Zwischenraums wird ein Fluid, vorzugsweise Luft, zwischen das Bezugsmaterial und den Träger eingebracht. Dieses wird, zumindest teilweise, von dem Haptik bildenden Material verdrängt und wird daher vorzugsweise über einen Entlüftungskanal in dem Werkzeug und/oder dem Träger abgeführt. Der Entlüftungskanal kann wenigstens zum Teil auch zwischen Träger und Werkzeug ausgebildet sein.
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Vorzugsweise weist der Entlüftungskanal ein Regelventil zum Steuern des abgeführten Fluids auf. Ein solches Regelventil steuert den im Zwischenraum anliegenden Druck und hat daher einen Einfluss auf die endgültige dreidimensionale Gestalt der Interieurkomponente.
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Vorzugsweise ist die Schicht aus Bezugsmaterial Teil der Vorrichtung und verbleibt nicht auf der haptischen Interieurkomponente, um die Dekoroberfläche zu schützen und die dreidimensionale Oberflächengestalt zu modellieren.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt ein Werkzeug zur Aufnahme eines Trägers und ein über dem Träger angeordnetes Bezugsmaterial.
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2 zeigt das Werkzeug, den Träger und das Bezugsmaterial von 1, nachdem das Bezugsmaterial aufgeformt ist.
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3 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung nach 1 und 2 in einem Verfahrensschritt, in dem ein Zwischenraum zwischen Träger und Bezugsmaterial gebildet wird.
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4 zeigt die Anordnung nach 3 zu einem späteren Zeitpunkt, zu dem die Interieurkomponente von dem Werkzeug entfernt wird.
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5 zeigt die Vorrichtung nach 4, zu einem Zeitpunkt, zu dem eine mechanische/pneumatische Abreinigung des Mischkopfs und Absaugung von Restmaterial am Werkzeug durchgeführt wird.
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6 zeigt eine Ausführungsvariante mit sektionalen haptischen Bereichen der Oberfläche.
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7 zeigt eine Schnittansicht der Vorrichtung zur Ausbildung einer haptischen Interieurkomponente.
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8 zeigt eine Ausführungsvariante mit Dekormaterial, welches vor der Umformung bereits mit einer haptischen Schicht hinterfüttert wurde.
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 ist eine Schnittansicht und zeigt ein Werkzeug 1, auf das einen Träger 3 aufgebracht ist. Über der Anordnung aus Werkzeug 1 und Träger 3 ist eine Schicht aus Bezugsmaterial 2 flächig ausgebildet, um in einem Verfahrensschritt auf dem Träger 3 ausgebildet zu werden.
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Der Träger 3 kann aus einem Kunststoff, Holz oder einem anderen Material gefertigt sein, solange er härter als die noch zu beschreibende haptische Schicht ist. Das Bezugsmaterial 2 kann eine Dekorschicht oder eine sog. Opferfolie sein. Eine Opferfolie wird im Speziellen bei porösen, offenporigen oder im Allgemeinen luftdurchlässigen Schichten und Strukturen verwendet, um diese für das Herstellungsverfahren kurzfristig luftdicht zu verschließen. Die Operfolie kann nach Durchführung des Verfahrens leicht wieder entfernt werden, um die Dekoroberfläche freizulegen. Eine solche Opferfolie ist insbesondere dann notwendig, wenn zusätzlich zu dem Haptik gebenden Material eine gewünschte Edeloberfläche (Dekorschicht), wie zum Beispiel dünnes Holz, Gewebe, Vlies, Leder, Polymerhaut, Folie, Metal oder eine andere Struktur, vorgesehen ist. Eine solche Schicht ist in der Figur nicht gezeigt. Wenn die Beschaffenheit der Dekorschicht der einer Opferfolie ähnlich ist, kann auf eine Opferfolie verzichtet werden.
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Das Bezugsmaterial 2 kann eine geeignete Ausgestaltung hinsichtlich der Dicke, Farbe oder Struktur aufweisen. Das luftundurchlässige Bezugsmaterial 2 baut beim Hinterschäumungs- oder Abhebevorgang durch seine Materialeigenschaft (membranartig) einen Gegendruck auf, so dass eine zusätzliche Werkzeughälfte, welche die Anordnung von oben abdeckt und die Oberflächenstruktur durch Auflegen modelliert, entfallen kann.
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Nach dem Anordnen des Trägers 3 auf dem Werkzeug 1 und nach der Positionierung des Bezugsmaterials 2 über dem Träger wird in dem Verfahrensschritt, der in 1 gezeigt ist, ein Druck auf der dem Träger 3 abgewandten Seite des Bezugsmaterials 2 aufgebaut. Der Druck ist durch die Pfeile 22 in 1 dargestellt. Dadurch legt sich das Bezugsmaterial 2 um den Träger 3 und nimmt eine dreidimensionale Gestalt an, die von dem Träger 3, dem Druck 22 und der Beschaffenheit des Bezugsmaterials 2 abhängt. Dieser Zustand ist in 2 gezeigt. Die umgeformte Schicht aus Bezugsmaterial 2 fungiert auch als Schäum-Formschale und liefert in dem noch zu beschreibenden Hinterschäumungsschritt einen notwendigen Gegendruck von oben.
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Im Folgenden wird der Schritt des Hinterschäumens mit Bezug auf 3 beschrieben. In 3 bezeichnet das Bezugszeichen 5 einen Vakuumkanal mit Verschlussventil 8 zum Ansaugen des Trägers 3 auf dem Werkzeug 1. Selbstverständlich können mehrere dieser Kanäle vorgesehen sein, wenn sie zur Stabilisierung des Trägers 3 auf dem Werkzeug 1 notwendig sind. Es ist denkbar, dass die Stabilisierung durch eine Klemmeinrichtung oder andere geeignete Vorrichtungen, die ein zeitweiliges Fixieren des Trägers 3 auf dem Werkzeug 1 erlauben, gewährleistet wird. Bezugszeichen 6 zeigt einen Kanal für einströmende Luft zur Herstellung eines Zwischenraums zwischen Bezugsmaterial 2 und Träger 3.
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Die einströmende Luft hebt in Abhängigkeit der Beschaffenheit des Bezugsmaterials 2 das Bezugsmaterial 2 von dem Träger 3 ab und erlaubt einem Schaum, der in den Zwischenraum einzubringen ist, sich innerhalb des Zwischenraums auszubreiten und eine Haptik gebende Schicht zu bilden. Je nach Ausführungsform kann hierbei zeitversetzt zunächst ein Fluid einströmen, welches die Schicht aus Bezugsmaterial 2 vom Träger 3 abhebt, bevor das Material 13 für die Haptik gebende Schicht eingebracht wird. Denkbar ist außerdem, dass ein Gemisch aus einem Material 13, das die Haptik gebende Schicht ausbildet, und einem Fluid eingebracht wird.
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Bezugszeichen 7 bezeichnet eine Reduzierklappe, einen Drosselkopf und/oder einen Schaummischkopf zur Einbringung des Materials 13 für die Haptik gebende Schicht. Die Position ist bündig an der Werkzeugoberfläche vorgesehen. Der Schaummischkopf 7 steht sowohl mit dem Kanal 6 als auch mit einem entsprechenden Kanal, der in dem Träger 3 vorgesehen ist, in Wirkverbindung, um einen Durchgang durch das Werkzeug 1 und durch den Träger 3 auszubilden. Somit kann durch den Kanal 6, durch den Schaummischkopf 7 und durch den Kanal 6 in dem Träger Luft, Schaum, Gel usw. oder eine Mischung davon, in den Zwischenraum zwischen Träger 3 und Bezugsmaterial 2 eingebracht werden.
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Bezugszeichen 9 bezeichnet einen Luftspalt zwischen Träger 3 und Werkzeug 1 zur Entlüftung bzw. zum Abführen von Material 13 über einen Kanal 10, das während der Hinterschäumung verdrängt wird. Über diesen Entlüftungsweg, zusammen mit dem Regelventil für die gesteuerte Abluft 11, kann die durch den Schaum, das Gel usw. verdrängte Luft 12 oder Material 13 abgeführt werden.
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In einer Ausführungsform kann auf dem Träger 3 oder unter dem Bezugsmaterial 2 bereits ein haptisches Strukturmaterial vor der Umformung aufgebracht sein. Ein solches voraufgebrachtes haptisches Strukturmaterial kann luftdurchlässige Strukturen aller Art, wie zum Beispiel Abstandsgewirke, Stabilisierungsgitter, Kaschiermaterialien usw. umfassen, um das Einbringen des Haptik gebenden Materials 13, eines Fluids oder eines Gemischs zu ermöglichen.
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In 4 wird die haptische Interieurkomponente vom Werkzeug in Endformrichtung 18 entfernt. Aus dem Haptik gebenden Material 13 wurde die Haptik gebende Schicht 16 gebildet. Danach kann, wie es in 5 angedeutet ist, mittels einer Absaugeinheit 20 und/oder einer mechanischen oder pneumatischen Reinigungsvorrichtung 21 Teile des Werkzeugs 1, beispielsweise der Verschluss 7, mittels Bürsten, Druckluft, Absaugung usw. gereinigt werden.
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6 zeigt eine Ausführungsvariante der haptischen Interieurkomponente mit sektionalen haptischen Bereichen 17 der Oberfläche. Durch das vorliegende druckgesteuerte Verfahren ist die Ausbildung individueller haptischer Bereichen 17 besonders einfach durchführbar.
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7 zeigt den Aufbau einer Vorrichtung zur Durchführung des obigen Verfahrens. Hierbei ist zusätzlich zu den oben genannten Vorrichtungskomponenten ein Druckbereich zur Umformung einer Dekoroberfläche und anschließender Aufrechterhaltung und/oder Steuerung des Drucks für die Schäumform-Schale eine druckfeste Einfassung 23 gezeigt. Die weiteren Bezugszeichen entsprechen den Ausgestaltungen der vorangehenden Figurenbeschreibungen, so dass diese hier explizit nicht mehr aufgeführt werden.
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8 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der das Bezugsmaterial 2 bereits vor der Umformung mit einem Strukturmaterial 16 hinterfüttert wurde und anschließend dreidimensional auf den Träger 3 druckbeaufschlagt wurde. In dieser Ausführungsform kann auf einen Hinterschäumungsschritt, wie er oben beschrieben ist, verzichtet werden. Die dreidimensionale Formung wird hierbei durch die auf das Bezugsmaterial 2 aufgebrachten Drücke 22 und die Gegendrücke, die durch die Beschaffenheit des Bezugsmaterials 2 und der Haptik gebenden Schicht 16 erzeugt werden, bestimmt.
