DE102008037131A1

DE102008037131A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines formstabilen, sichtbaren Verkleidungsteils für ein Kraftfahrzeug sowie form- und narbgebende Schale zum lösbaren Verbinden mit einer Werkzeughälfte einer Spritzgießmaschine

Info

Publication number: DE102008037131A1
Application number: DE200810037131
Authority: DE
Inventors: Franz Hubauer; Klaus Mussack
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2008-08-08
Filing date: 2008-08-08
Publication date: 2010-02-18
Anticipated expiration: 2028-08-09
Also published as: DE102008037131B4

Abstract

Vorrichtung zum Herstellen eines formstabilen, sichtbaren Verkleidungsteils für ein Kraftfahrzeug, umfassend: ein erstes Werkzeugteil (10); eine lösbar an dem ersten Werkzeugteil befestigte, form- und narbgebende Schale (20), die mehrere Durchgangslöcher (26) aufweist; eine Einrichtung (31) zum Anstellen einer ebenen, glatten und randseitig gehaltenen verformbaren Folie (40) an die Schale (20), wobei das erste Werkzeugteil (10) zur Verformung und Narbgebung der Folie (40) mit einem Vakuumanschluss (11) versehen ist über den ein Vakuum an den Durchgangslöchern (26) der Schale (20) anlegbar ist; ein zweites Werkzeugteil (50), wobei das zweite Werkzeugteil (50) und das erste Werkzeugteil (10) zur Ausbildung einer Kavität zwischen der dem zweiten Werkzeugteil (10) zugewandten Seite der Folie (40) und dem zweiten Werkzeugteil (10) schließbar sind und wobei das zweite Werkzeugteil (10) zum Einbringen eines technischen Thermoplastes in die Kavität und zur Ausbildung eines formstabilen Trägers ausgestaltet ist. Ferner schlägt die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Verfahren und eine Wechselschale für eine solche Vorrichtung vor.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines formstabilen, sichtbaren Verkleidungsteils, insbesondere eines Innenverkleidungsteils, für ein Kraftfahrzeug. Bei dem Verkleidungsteil kann es sich z. B. um eine Türinnenverkleidung, eine Instrumententafel oder eine Mittelkonsole des Kraftfahrzeugs handeln. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine form- und narbgebende Schale (vorzugsweise eine Negativschale) zum lösbaren Verbinden mit einer Werkzeughälfte einer Spritzgießmaschine und insbesondere einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Im Stand der Technik werden formstabile, sichtbare Verkleidungsteile für Kraftfahrzeuge bisher wie folgt hergestellt. In einem ersten Schritt wird ein Spritzgussträger aus z. B. einem thermoplastischen Material gegossen. In einem drauffolgenden Verfahrensschritt erfolgt ein Kleberauftrag und schließlich das Kaschieren einer genarbten Folie auf den Träger. Alternativ besteht die Möglichkeit die Folie in einem separaten Verfahrensschritt vorzuformen bzw. vorzunarben. Vielfach werden als Folien Verbundstrukturen aus mehreren Schichten verwendet, wozu die Folie beispielsweise auf ihrer Rückseite mit einer Schaumschicht bzw. einem Schaumrücken versehen sein kann. Dieser Schaumrücken kann im ebenen, glatten Zustand mit der Folie verbunden werden. Alternativ schlägt die DE 10 2006 019 867 A1 ein Verfahren vor, bei dem die Kunststofffolie nach einer Vorwärmung durch Unterdruck in eine Negativform gezogen wird, um die Narbstruktur zu bilden. Zur Bildung des Schaumstoffrückens wird die Kunststofffolie in der Negativform rückseitig hinterschäumt. Anschließend wird die vorgeformte Folie in ein Spritzgusswerkzeug eingelegt und in einem weiteren Arbeitsschritt zur Bildung des Trägers hinterspritzt bzw. hinterprägt. Letztere Alternative ist beispielsweise aus der DE 10 2006 026 063 A1 bekannt.
Die beschriebenen, bekannten Verfahren weisen eine Vielzahl von Verfahrensschritten auf, so dass das Bedürfnis für einen effektiveren Verfahrensablauf mit dem damit verbundenen Kostenvorteil bestand.
Diesbezüglich offenbart die EP 0 320 925 B1 ein Verfahren zum Herstellen eines formstabilen, sichtbaren Verkleidungsteils für ein Kraftfahrzeug, bei dem eine ebene, glatte, d. h. unstrukturierte und randseitig gehaltene Folie an eine form- und narbgebende Form eines Spritzgießwerkzeugs angestellt wird. Hierzu wird die Folie zwischen einem ersten und einem zweiten Wergzeugteil (Ober- und Unterwerkzeug) der Spritzgießmaschine eingeklemmt. Nach dem Schließen der durch die Werkzeughälften gebildete Spritzgießform wird beispielsweise ein ABS-Material in die Kavität eingespritzt. Durch das Einspritzen unter vergleichsweise hohem Druck wird die Folie gegen die narb- und formgebende Innenfläche des Oberwerkzeugs (ersten Werkzeugteils) gedrückt, wobei die Folie durch die Wärme der Schmelze kurzzeitig bis zu der zur Oberflächenstrukturierung notwendigen Temperatur aufgeheizt wird, so dass eine dauerhafte Übertragung der Narbstruktur von dem Werkzeugteil auf die Folie gewährleistet ist. Ferner wird das Tiefziehen der Folie durch eine Vakuumabsaugung unterstützt, wozu Bohrungen direkt in die Werkzeughälfte eingebracht sind. Ein ähnliches Verfahren ist auch aus der DE 10 2005 039 600 A1 bekannt.
Problematisch ist bei diesem Verfahren jedoch der Verlust bzw. die Abflachung der Narbprägnanz durch die hohe Temperatur und Druckeinwirkung bei der Narbung. Ferner besteht das Problem, dass aufgrund der Materialstärke der Werkzeughälften (> 30 mm) und in den Werkzeughälften vorhandener Einbauten, wie z. B. Kühl- oder Heizkanälen nicht beliebig viele Löcher für die Vakuumabsaugung und nicht an beliebigen Stellen vorgesehen werden können.
Angesichts der obigen Ausführungen beruht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines formstabilen, sichtbaren Verkleidungsteils für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die eine Verbesserung der Narbprägnanz einer Dekor- bzw. Sichtfläche des Verkleidungsteils bei effizienten, kostengünstigen und flexiblen Herstellungsverfahren ermöglichen sowie eine form- und narbgebende Schale für eine derartige Vorrichtung zu schaffen, mit der ein solch flexibles Herstellungsverfahren möglich ist.
Die obige Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine form- und narbgebende Schale mit den Merkmalen des Anspruchs 5 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde ein sog. IMG-(In-hold Graining)-Verfahren, bei dem die Folie durch Vakuum tiefgezogen und mit einer Narbstruktur versehen wird, mit einem Hinterspritz- bzw. Hinterprägeverfahren in einer Vorrichtung zu kombinieren und durch Vorsehen einer wechselbaren (Negativ-)Schale die Flexibilität des Verfahrens und der Vorrichtung bei niedrigen Kosten aufrechtzuerhalten.
Dementsprechend umfasst die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zum Herstellen eines formstabilen, sichtbaren Verkleidungsteils für ein Kraftfahrzeug einen erstes Werkzeugteil (z. B. ein Oberwerkzeug) sowie eine lösbar an dem ersten Werkzeugteil befestigte form- und narbgebende (Negativ-)Schale, die mehrere Durchgangslöcher aufweist. Die Negativschale kann beispielsweise über Schraubverbindungen lösbar an dem ersten Werkzeugteil befestigt sein. Es sind aber auch andere Verbindungsarten, z. B. Klemmverbindungen, etc. denkbar. Hierbei können Größe und Querschnittsform der Löcher über die Schale variieren oder gleich gestaltet sein, so dass über Dimensionierung und Formgebung ein optimales Ergebnis erzielbar ist. Darüber hinaus können durch den Einsatz einer lösbaren Negativschale bei kurzen Rüstzeiten unterschiedliche Narbungen und Geometrien z. B. zur Ausbildung unterschiedlicher Varianten derselben (Fahrzeug-) Modellreihe erzeugt werden. Ferner kann dadurch bei Abnutzung/Wartung der Negativschale diese innerhalb kürzester Zeit, d. h. kostenoptimiert, durch eine identische Wechselschale ersetzt werden. Die Stillstandzeit der Vorrichtung wird damit erheblich reduziert.
Die Bildung der Profilfläche für die Narbstrukturgebung der Negativschale kann durch bekannte Verfahren erfolgen, wie beispielsweise das Galvano-Verfahren (gleichzeitig mit Schalenerstellung) oder Erodieren, Ätzen, Lasern (nachträglich) oder Aufbauverfahren (Aufbringen einer strukturierten narbgebenden zusätzlichen Schicht, z. B. aus Keramik (Cera Shibo) oder alternativen Werkstoffen). Die Durchgangslöcher können nachträglich z. B. mittels Laser oder Bohren eingebracht werden. Alternativ können die Löcher jedoch auch bei Schalenherstellung mitgeformt werden oder durch einen porösen Aufbau der Schale definiert sein. Des Weiteren umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Einrichtung zum Anstellen einer ebenen, glatten, d. h. unstrukturierten und randseitig gehaltenen verformbaren Folie an die Negativschale. Bei dieser Einrichtung kann es sich beispielsweise um einen Rahmen handeln, in dem die Folie voll umfänglich eingespannt ist. Alternativ ist es auch denkbar, dass die Einrichtung die Folie nur punktuell hält und die randseitige Halterung der Folie durch Klemmen zwischen dem ersten Werkzeugteil und einem zweiten Werkzeugteil (z. B. einem Unterwerkzeug) erfolgt. Zur Verformung und Narbgebung der Folie ist das erste Werkzeugteil mit einem Vakuumanschluss versehen, über den ein Vakuum an den Durchgangslöchern der Negativschale anlegbar ist. Das Vakuum, das zu diesem Zweck anlegbar ist, liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0,02 und 0,9 bar und kann einstufig oder mehrstufig bzw. kontinuierlich zunehmend angelegt werden. Ferner umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung ein zweites Werkzeugteil (z. B. ein Unterwerkzeug), wobei das zweite Werkzeugteil und das erste Werkzeugteil zur Ausbildung einer Kavität zwischen der dem zweiten Werkzeugteil zugewandten Seite der Folie und dem zweiten Werkzeugteil schließbar sind. Ferner ist das zweite Werkzeugteil zum Einbringen eines technischen Thermoplasts in die Kavität und zur Ausbildung eines formstabilen Trägers ausgestaltet. Bei den technischen Thermoplasten kann es sich beispielsweise um Polypropylen (PP), Acryl-Butadien-Styrol (ABS), thermoplastische Polyurethanelastomere (TPU) oder Elends, z. B. Polycarbonat-ABS handeln. Bei der Folie handelt es sich vorzugsweise um eine PVC-Folie, es kann sich aber auch um eine Folie aus einem anderen Kunststoff, wie beispielsweise TPO, PU oder TPE handeln. Beispielsweise kann das zweite Werkzeugteil zum Einbringen eines technischen Thermoplasts in die Kavität mit einem Anguss (Heißkanal) ausgestaltet sein, um den formstabilen Träger in einen Temperaturbereich zwischen 180°C und 260°C und bei einem Druck zwischen 60 bar und 400 bar in der Form auszubilden. Alternativ ist es auch möglich ein Strangablageverfahren, ein Verfahren zum Thermoplast- Schaumgießen oder ein artverwandtes Verfahren in das offene Werkzeug zu verwenden.
Die Ausführung des Verfahrens erfolgt bevorzugt in einem Spritzgießwerkzeug. Dabei kann es sich auch um einen Spritzgießwürfel handeln. Alternativ, können das erste und das zumindest zweite Werkzeugteil unabhängig von einander angeordnet sein, sodass die Vakuumverformung und das Hinterspritzen der Folie an unterschiedlichen Arbeitsstationen geschieht, wobei der Transport vom ersten zum zweiten Werkzeugteil beispielsweise über eine Rundtischanordnung oder eine andere geeignete Transportvorrichtung erfolgt.
Um die Schale bei dem oben genannten herrschenden Druck während des Hinterspritzens bzw. -prägens im ersten Werkzeugteil abzustützen, sind mehrere Abstandshalter vorgesehen, die auf der dem ersten Werkzeugteil zugewandten Seite der Negativschale und/oder der Seite des ersten Werkzeugteils die der Negativschale zugewandt ist, angeordnet sein können. Die Abstandshalter schaffen einen Zwischenraum zwischen der dem Werkzeug zugewandten Seite der Negativschale und der der Negativschale zugewandten Seite des ersten Werkzeugteils mit der Möglichkeit einer Hinterlüftung. Durch diese Abstandshalter wird es ermöglicht eine Vielzahl von Durchgangslöchern, an denen ein Vakuum anlegbar ist, vorzusehen. Indem die Durchgangslöcher in die Negativschale und nicht in das erste Werkzeugteil selbst eingebracht werden, kann die Zahl der Durchgangslöcher (zur Vakuumabsaugung) erhöht und ein intensiver Kontakt der Folie mit der Narbstruktur auf der Profilseite der Negativschale erreicht werden. Dadurch wird eine qualitativ nachhaltige hochwertige Narbung erzielt. Darüber hinaus können die Durchgangslöcher an beliebigen Stellen und angepasst an die Geometrie vorgesehen werden, so dass eine qualitativ hochwertige Narbung auch in verstreckten Bereichen erzielbar ist. Durch eine vorteilhafte Anordnung der Abstandshalter kann, in Bereichen in denen eine Vielzahl von Durchgangslöchern vorhanden sein soll, ein Raster geschaffen werden, in dem die einzelnen Durchgangslöcher einen minimalen Abstand von ungefähr 2 mm von einander haben.
Diesbezüglich ist es bevorzugt die Abstandshalter bzw. Distanzelemente auf der Negativschale vorzusehen, so dass das erste Werkzeugteil beim Einsatz unterschiedlich dimensionierter und geometrisch gestalteter Negativschale verwendbar ist und dadurch die Flexibilität des Verfahrens weiter erhöht wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Abstandshalter wärmeleitfähig und integral oder einstückig mit der Negativschale ausgebildet oder stehen damit in engem Kontakt. Dadurch wird es ermöglicht Wärme von der Schale auf das Werkzeug und umgekehrt zu übertragen, so dass die gewünschten Prozesstemperaturen gehalten werden können. Die Abstandshalter sind vorzugsweise zylindrisch mit kreisrundem Querschnitt ausgestaltet.
Des Weiteren ist die Schale aus einem geeigneten nichtmetallischen Werkstoff, wie z. B. Keramik, oder einem metallischen Werkstoff, insbesondere Nickel oder Stahl gebildet, um den hohen Temperaturen und Drücken bei der Hinterspritzung mit einem thermoplastischen Material standzuhalten, ohne sich zu verformen, so dass die Narbung hierbei nicht negativ beeinflusst wird.
Darüber hinaus ist die Negativschale vorzugsweise in einer Stärke von mehr 3 mm, vorzugsweise zwischen 3 mm und 20 mm ausgestaltet. Besonders bevorzugt ist eine Stärke zwischen 4 und 8 mm.
Des Weiteren definiert die vorliegende Erfindung eine form- und narbgebende (Negativ-)Schale zum lösbaren Verbinden mit einer Werkzeughälfte bzw. einem Werkzeugteil einer Spritzgießmaschine, insbesondere eine Vorrichtung wie sie vorstehend beschrieben wurde, umfassend eine narbgebende Profilfläche, mehrere Durchgangslöcher und mehrere Abstandshalter auf der der Profilfläche entgegengesetzten Seite. Bezüglich dieser Merkmale und deren Vorteile sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der form- und narbgebenden Negativschale wird auf die obigen Ausführungen verwiesen, um Wiederholungen zu vermeiden.
Schließlich definiert die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines formstabilen, sichtbaren Verkleidungsteils für ein Kraftfahrzeug, das z. B. mit der oben beschriebenen Vorrichtung ausgeführt werden kann. Dieses Verfahren umfasst das Anstellen einer ebenen und glatten sowie randseitig gehaltenen Folie an eine form- und narbgebende (Negativ-)Form, das Verformen und Narben der Folie durch Ziehen der Folie in die Negativform (Tiefziehen) mittels Vakuum (IMG-Verfahren). Dieses Verformen und Narben der Folie erfolgt vorzugsweise ausschließlich durch Ziehen der Folie in die Negativform mittels Vakuum und vor dem Einbringen bzw. Einspritzen eines technischen Thermoplasts in eine Kavität. D. h. die Narbgebung ist vor dem Einspritzen abgeschlossen. Jedoch kann, wie es später näher ausgeführt wird, eine Vorverformung der Folie erfolgen. Des Weiteren umfasst das erfindungsgemäße Verfahren das Schließen der Negativform zur Bildung einer Kavität, wobei dieses Schließen vor oder nach dem Verformen und Narben der Folie erfolgen kann. Schließlich wird erfindungsgemäß zur Bildung eines formstabilen Trägers ein technischer Thermoplast in die Kavität eingebracht. Das Einbringen eines technischen Thermoplasts kann durch Einspritzen über einen Heißkanal bzw. Anguss oder Schmelzeinbringung mittels Strangablageverfahren in das offene Werkzeug erfolgen (siehe auch oben). Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Ausbildung des formstabilen Trägers bei einer Temperatur zwischen 90°C und 200°C und einem Druck zwischen 80 bar und 100 bar.
Des Weiteren ist es bevorzugt eine Folie anzustellen, die bereits einen Schaumrücken aufweist oder mit einem Vlies oder einem Gewirke, wie beispielsweise einem Abstandsgewirke versehen wurde.
Ferner ist es bevorzugt, dass eine Vorverformung z. B. durch einen Stempel oder eine Prägeleiste erfolgt, wobei dabei nur eine grobe Vorformung der Folie ohne Narbgebung erfolgt. Dabei wird der Stempel oder die Prägeleiste vor dem Schließen der Form in das Werkzeug eingeführt und verfährt in Richtung der Negativform. Er bzw. sie ist vor dem Schließen der Negativform zur Bildung einer Kavität wieder zu entnehmen.
Schließlich ist es zur Verbesserung der Narbprägnanz und Vermeidung von Narbänderungen an Radien und verstreckten Bereichen bevorzugt die Folie vor der Verformung, vorzugsweise durch Infrarotstrahlung, vorzuwärmen.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform ersichtlich, die unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung erfolgt, in der
1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer erfindungsgemäßen form- und narbgebenden Negativschale darstellt.
Die in 1 dargestellte Vorrichtung umfasst ein Oberwerkzeug (erstes Werkzeugteil) 10. In dem Oberwerkzeug 10 ist wenigstens ein Vakuumanschluss 11 vorgesehen. Über diesen kann die Vakuumerzeugung ein- oder mehrstufig erfolgen. Des Weiteren weist das Oberwerkzeug 10 eine Aufnahme 12 auf, die etwa der Außengeometrie des zu fertigenden Bauteils bzw. Verkleidungsteils entspricht jedoch deutlich größer dimensioniert und nicht formgebend ist.
Ferner umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine form- und narbgebende Negativschale 20. Diese Negativschale ist erfindungsgemäß aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise Nickel oder Stahl gebildet und weist eine Stärke S von mehr als 3 mm, vorzugsweise zwischen 3 mm und 20 mm, am meisten bevorzugt zwischen 4 mm und 8 mm auf. Auf der dem Oberwerkzeug 10 abgewandten Seite bzw. Oberfläche der Negativschale 20 ist eine Narbstruktur ausgebildet, die die narbgebende Profilfläche 21 bildet. Die Negativschale 20 ist im Bereich zwischen zwei Tauchkanten 22 entsprechend der gewünschten Geometrie und Dimension des Verkleidungsteils ausgestaltet und formgebend. Die Profilfläche 21 kann auf Grundlage vieler verschiedener Verfahren, wie sie oben erwähnt wurden, erstellt werden. Die Art der Erzeugung der Narbstruktur auf der Negativschale ist für die vorliegende Erfindung unerheblich. Auf der der Profilfläche 21 abgewandten bzw. entgegensetzten Seite bzw. Fläche der Negativschale 20 sind mehrere Abstandshalter 23 bzw. Distanzelemente vorgesehen. Diese sind bei der dargestellten Ausführungsform einstückig mit der Negativschale 20 aus dem gleichen Material und damit wärmeleitfähig ausgestaltet. Dadurch wird es einerseits möglich die vorhandenen Prozesstemperaturen zu übertragen, z. B. an das Oberwerkzeug abzuführen oder aber die Negativschale 20 über die Abstandselemente 23 durch Erwärmen des Oberwerkzeugs 10 ebenfalls zu temperieren und damit eine gewünschte Prozesstemperatur zu erreichen bzw. zu halten.
Die Schale 20 ist über schematisch dargestellte Schraubverbindungen 24 lösbar an dem Oberwerkzeug 10 befestigt.
Darüber hinaus sind in der Schale 20 mehrere Durchgangslöcher 26 ausgebildet, die über einen Zwischenraum 25 zwischen der Schale und des Oberwerkzeugs 10 mit dem Vakuumanschluss 11 in Fluidverbindung stehen, so dass an den Durchgangslöchern 26 über eine Vakuumquelle und den Vakuumanschluss 11 ein Vakuum anlegbar ist. Die Durchgangslöcher können nahezu beliebig über die Schale 20 verteilt sein und in Form und Größe variieren oder aber gleich dimensioniert sein. Auch kann die Dichte der Durchgangslöcher 26 in einigen Bereichen der Schale größer sein als in anderen Bereichen, um engen Radien und verstreckten Bereichen gerecht zu werden und eine gleichmäßige Narbprägnanz ohne Narbänderungen zu erzielen. Die Durchgangslöcher können beispielsweise einen kreisrunden Querschnitt aber auch andere geometrische Formen, wie beispielsweise rechteckig, dreieckig, mehreckig, oval etc. aufweisen. Dabei ist bei der Dimensionierung jedoch darauf zu achten, dass die Folie im Bereich der Durchgangslöcher nicht in die Löcher gezogen wird, wenn das Vakuum anliegt.
Des Weiteren umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung, wie es in 1 dargestellt ist, einen Rahmen 31 zum randseitigen Halten und Anstellen einer ebenen, glatten bzw. unstrukturierten Folie 40 an das Oberwerkzeug 10 bzw. die Negativschale 20. Bei der Ausführungsform ist beidseits des Rahmens 31 eine Infrarotheizung 30 dargestellt, die zum Vorwärmen der Folie 40 vor der Narbgebung dient. Die Infrarotheizung 30 kann dabei aus dem Zwischenraum zwischen dem Oberwerkzeug 10 und dem später beschriebenen Unterwerkzeug 50 bewegt werden. Alternativ ist es auch denkbar die Infrarotheizeinrichtung 30 außerhalb dieses Zwischenraums stationär anzuordnen und den Rahmen 31 beweglich zu gestalten.
Ferner weist die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Unterwerkzeug (zweites Werkzeugteil) 50 auf, das im geschlossenen Zustand von Oberwerkzeug 10 und Unterwerkzeug 50 zusammen mit der Folienunterseite 42 eine Kavität zwischen der Folienunterseite 42 und der Oberfläche 52 des Unterwerkzeugs 50 bildet. Ferner ist in dem Unterwerkzeug 50 ein Heißkanal 51 vorgesehen, der als Anguss zum Einspritzen eines technischen Thermoplasts in die Kavität bei Prozesstemperaturen zwischen 180 und 260°C und einem Prozessdruck zwischen 60 und 400 bar ausgestaltet ist. Ob bei der dargestellten Vorrichtung das Oberwerkzeug 10 relativ zum Unterwerkzeug 50 oder umgekehrt bewegbar sind, um die Form zu schließen, oder ob der erste Werkzeugteil oben oder unten oder in seitlicher Beziehung zum zweiten Werkzeugteil angeordnet ist, ist für die Erfindung unerheblich. Auch können mehr als zwei Werkzeugteile vorhanden sein, insbesondere ist hier das zweite Werkzeugteil ggf. mehrteilig. Darüber hinaus kann zum Anstellen der Folie 40 an das Oberwerkzeug 10 bzw. die Negativschale 20 entweder der Rahmen 31 an das Oberwerkzeug 10 bzw. die Negativschale 20 angestellt werden oder aber das Oberwerkzeug 10 bzw. die Negativschale 20 an den Rahmen 31 und damit die Folie 40. Die Terminologie „Anstellen der Folie an die Schale” umfasst beide und artverwandte Möglichkeiten.
Im Folgenden wird der erfindungsgemäße Verfahrensablauf erläutert.
Zunächst wird ein thermoformfähiges ungenarbtes Dekormaterial, z. B. eine PVC-Folie 40, die vorzugsweise mit Schaumrücken versehen ist in dem Rahmen aufgenommen. Dabei wird die Folie 40 voll umfänglich randseitig vom Rahmen 31 gehalten. Im Anschluss wird die Folie 40 durch die Infrarotheizung 30 auf eine gewünschte Formtemperatur erwärmt. Nach der Erwärmung erfolgt das Anstellen der Folie 40 an das Oberwerkzeug 10 bzw. die Negativschale 20, wie es oben erwähnt wurde. Nach dem Anstellen wird über den Vakuumanschluss 11 ein Vakuum im Zwischenraum 25 zwischen der Negativschale 20 und dem Oberwerkzeug 10 erzeugt, so dass an den mehreren Durchgangslöchern 26 ein Vakuum anliegt. Dadurch wird in dem Raum zwischen der Folie 40 und der Profilfläche 21 ein Vakuum erzeugt und die Folie 40 in die Negativschale 20 gezogen und verformt bzw. genarbt. Dabei wird die Narbstruktur der Profilfläche 21 auf die Folienoberfläche 41, die der Profilfläche 21 zugewandt ist, übertragen. Ggf. könnte zu einer gezielten Verformung ein separat angetriebener Formstempel bzw. Prägeleiste vorhanden sein, die eine grobe Vorverformung der vorgeheizten Folie bewirken bevor die Narbgebung erfolgt.
Nach Abschluss der Verformung der Folie 14 und dem Übertragen der Narbstruktur von der Profilfläche 21 auf die Folie 40 wird das Spritzgießwerkzeug geschlossen, d. h. das Oberwerkzeug 10 und das Unterwerkzeug 50 werden geschlossen und bilden eine Kavität zwischen der Folienunterseite 41 und der Oberfläche 52 des Unterwerkzeugs 50. Im Anschluss wird über den Heißkanal 51 ein technischer Thermoplast (siehe oben), in die Kavität eingebracht und der formstabile Träger aus thermoplastischem Kunststoff gebildet, wobei die Prozesstemperaturen zwischen 180°C und 260°C bei einem Druck zwischen 60 und 400 bar liegen. Anschließend lässt sich ein fertiges formstabiles, sichtbares Verkleidungsteil der beschriebenen Vorrichtung entnehmen, ohne dass weitere Vorrichtungen und/oder Verfahrensschritte notwendig wären. Die vorliegende Erfindung stellt damit ein einfaches, kostengünstiges, effizientes und flexibles Verfahren zur Herstellung eines solchen Verkleidungsteils sowie eine entsprechende Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens bereit.
Darüber hinaus ist durch Ausgestaltung der Negativschale 20 als Wechselschale, die lösbar an dem Oberwerkzeug 10 angebracht ist, die Flexibilität gewährleistet und ein Wechseln der Schale, um unterschiedliche Narbstrukturen und/oder Geometrien fertigen zu können oder zur Wartung, mit kurzer Rüstzeit möglich. Die Verwendung von einstückig mit der Wechselschale 20 ausgeführten Abstandshaltern 23 ermöglicht die Einbringung von Durchgangslöchern 26 in der Schale 20 zum Anlegen des Vakuums an nahezu beliebiger Stelle und in beliebiger Anzahl, so dass eine optimale Anpassung an das zu fertigende Teil vorgenommen werden kann, wodurch die Narbprägnanz auch an engen Radien und in verstreckten Bereichen verbessert werden kann.
Ferner ermöglichen die aus wärmeleitfähigem metallischem Werkstoff gebildeten Abstandshalter 23 dazu genutzt Wärme von der Schale 20 auf das Oberwerkzeug 10 oder umgekehrt zu übertragen, um optimale Prozesstemperaturen zu erzielen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006019867 A1 [0002]
- DE 102006026063 A1 [0002]
- EP 0320925 B1 [0004]
- DE 102005039600 A1 [0004]

Claims

Vorrichtung zum Herstellen eines formstabilen, sichtbaren Verkleidungsteils für ein Kraftfahrzeug, umfassend: ein erstes Werkzeugteil (10); eine lösbar an dem ersten Werkzeugteil befestigte, form- und narbgebenden Schale (20), die mehrere Durchgangslöcher (26) aufweist; eine Einrichtung (31) zum Anstellen einer ebenen, glatten und randseitig gehaltenen verformbaren Folie (40) an die Schale (20), wobei das erste Werkzeugteil (10) zur Verformung und Narbgebung der Folie (40) mit einem Vakuumanschluss (11) versehen ist über den eine Vakuum an den Durchgangslöchern (26) der Schale (20) anlegbar ist; ein zweites Werkzeugteil (50), wobei das zweite Werkzeugteil (50) und das erste Werkzeugteil (10) zur Ausbildung einer Kavität zwischen der dem zweiten Werkzeugteil (10) zugewandten Seite der Folie (40) und dem zweiten Werkzeugteil (10) schließbar sind und wobei das zweite Werkzeugteil (10) zum Einbringen eines technischen Thermoplastes in die Kavität und zur Ausbildung eines formstabilen Trägers ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Negativschale (20) auf Ihrer dem ersten Werkzeugteil (10) zugewandten Seite und/oder das erste Werkzeugteil (10) auf seiner der Negativschale (20) zugewandten Seite mehrere Abstandshalter (23) aufweist, die einen Zwischenraum (25) zwischen Schale (20) und ersten Werkzeugteil (10) aufrecht erhalten.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Abstandshalter (23) wärmeleitfähig sind und integral mit der Schale (20) ausgebildet sind oder damit in engem Kontakt stehen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Schale (20) aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere Nickel oder Stahl oder einem geeignetem nichtmetallischen Werkstoff, insbesondere Keramik gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Schale (20) eine Stärke von mehr als 3 mm, vorzugsweise zwischen 3 mm und 20 mm und am meisten bevorzugt zwischen 4 und 8 mm aufweist.
Form- und narbgebende Schale zum lösbaren Verbinden mit einem Werkzeugteil (10) einer Spritzgießmaschine, umfassend eine narbgebende Profilfläche (21), mehrere Durchgangslöcher (26) und mehrere Abstandshalter (23) auf der der Profilfläche (21) entgegengesetzten Seite.
Form- und narbgebende Schale nach Anspruch 6, bei der die Abstandshalter (23) wärmeleitfähig sind und einstückig mit der Negativschale ausgebildet sind.
Form- und narbgebende Schale nach Anspruch 6 oder 7, die aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere Nickel oder Stahl gebildet ist.
Form- und narbgebende Schale nach einem der Ansprüche 6 bis 8, die eine Stärke von mehr als 3 mm, vorzugsweise zwischen 3 mm und 20 mm und am meisten bevorzugt 4 und 8 mm aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines formstabilen, sichtbaren Verkleidungsteils für ein Kraftfahrzeug, umfassend: Anstellen einer ebenen, glatten und randseitig gehaltenen Folie (40) an eine form- und narbgebende Form Verformen und Narben der Folie (40) durch Ziehen der Folie in die Form (20) mittels Vakuum; Schließen der Form zur Bildung einer Kavität; Einbringen eines technischen Thermoplastes in die Kavität zur Bildung eines formstabilen Trägers.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der formstabile Träger in einem Temperaturbereich zwischen 180°C und 260°C und bei einem Druck zwischen 60 bar und 400 bar ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem die ebene, glatte Folie (40) einen Schaum-, Vlies- oder Gewirkerücken aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem vor der Verformung und Narbgebung eine Vorverformung der Folie (40) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem die Folie vor der Verformung, vorzugsweise durch Infrarotstrahlung, erwärmt wird.