DE102009021413B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines eine Dekoroberfläche aufweisenden Bauteils - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur Herstellung eines eine Dekoroberfläche aufweisenden Bauteils (10), insbesondere eines Innenverkleidungsbauteils für ein Fahrzeug, mit einem einen Formwerkzeugkern (2) und eine Formwerkzeugmatrize (4) umfassenden Formwerkzeug (1), wobei das Formwerkzeug (1) mit Vakuumkanälen (5) kombinierte Schieber (6) umfasst, wobei die Schieber (6) das Anlegen und Unterbrechen des Vakuums steuern, wobei die Schieber (6) so mit den Vakuumkanälen (5) kombiniert sind, dass der Zugang der Vakuumkanäle (5) zur Oberfläche (11) des Formwerkzeugkerns (2) durch Verschieben der Schieber (6) im Formwerkzeugkern (2) unterbrochen bzw. freigegeben wird und die Schieber (6) so ausgelegt sind, dass sie im geschlossenen Zustand den Vakuumkanal (5) zur Oberfläche (11) des Formwerkzeugkerns (2) formschlüssig verschließen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines eine Dekoroberfläche aufweisenden Bauteils mit einem einen Formwerkzeugkern und eine Formwerkzeugmatrize umfassenden Formwerkzeug sowie ein Verfahren zur Herstellung eines eine Dekoroberfläche aufweisenden Bauteils.
  • Gattungsgemäße Verfahren und Vorrichtungen werden in den Offenlegungsschriften DE 42 28 282 A1 und DE 10 2006 024 263 A1 beschrieben, wobei eine Dekorfolie in ein Formwerkzeug eingelegt und anschließend hinterformt wird. Üblicherweise wird die Dekorfolie nach dem Einlegen in das Formwerkzeug mit Nadeln oder anderen Klemmelementen fixiert, um ein Verrutschen der Folie zu verhindern. Diese Befestigungselemente werden nach Möglichkeit immer in Bereichen der Dekorfolie eingesetzt, die später beim fertigen Bauteil nicht mehr sichtbar sind, da durch die Befestigung immer die Gefahr besteht, dass die Dekoroberfläche verändert oder beschädigt wird. Für den Fall, dass derartige Bereiche zur Befestigung nicht in Frage kommen, wird üblicherweise der Zuschnitt der Dekorfolie vergrößert, um so Bereiche zu erhalten, die zur Befestigung genutzt werden können und später vom Werkzeug abgetrennt werden müssen. Dies hat den Nachteil, dass ein höherer Materialverbrauch und damit höhere Kosten anfallen.
  • In der DE 198 26 498 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung eines kaschierten Kunststoffformteils mit Dekoroberfläche beschrieben, wobei zunächst das Kunststoffformteil im Formwerkzeug separat hergestellt wird und anschließend im noch nicht erkalteten Zustand durch Einlegen einer auf ihrer Rückseite mit einem Kleber benetzten Dekorschicht in das geöffnete Formwerkzeug kaschiert wird, indem das Formwerkzeug nach dem Einlegen der Dekorschicht wieder geschlossen wird und dann das fertige, kaschierte Kunststoffformteil dem Formwerkzeug nach dem Abkühlen entnommen werden kann. Auch bei diesem Verfahren besteht das Problem, die Dekorfolie passgenau in das Werkzeug einzulegen, was im vorliegenden Fall aufgrund der rückseitigen Benetzung der Dekorfolie mit Klebstoff zusätzlich erschwert wird.
  • In der DE 10 2005 062 078 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffteilen mit einer Oberflächenstruktur beschrieben, wobei eine thermoformbare Folie in einem mit einer Absaugung ausgerüsteten Tiefziehwerkzeug strukturiert und vorgeformt wird. Anschließend kann die so vorgeformte Folie in ein Formwerkzeug eingelegt und hinterformt werden. Da die Folie der Form des Formwerkzeugs bereits weitgehend entspricht, ist ein aufwändiges Justieren der Folie nicht mehr notwendig. Das Verfahren hat allerdings den Nachteil, dass zwei unterschiedliche Werkzeuge eingesetzt werden müssen und nur formhaltige Dekorfolien eingesetzt werden können.
  • In der EP 1 126 958 B1 wird ein Verfahren zur Herstellung eines eine Dekoroberfläche aufweisenden Bauteils beschrieben, wobei eine vorgeformte Elastomerformhaut auf ihrer Rückseite mit einem thermoplastischen Material für einen Formträger hinterformt wird.
  • Die GB 2 227 707 A beschreibt ein Formwerkzeug zur Herstellung von elektronischen Komponenten auf Kunstharzbasis, wobei in Vakuumkanälen angeordnete Schieber eingesetzt werden, um hochdichte Harzformkörper zu erhalten.
  • Auch die beiden letztgenannten Verfahren bzw. Vorrichtungen bieten keine Ideallösung dafür, flexible Folien auf einfache Weise lagegenau in ein Formwerkzeug einzulegen und in der entsprechenden Position bis zum Schließen des Werkzeugs zu stabilisieren, bevor die Folien hinterformt werden können. Es bestand somit weiterhin das Problem, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren bereitzustellen, dass die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist.
  • Gelöst wird das Problem durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 3.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Herstellung eines eine Dekoroberfläche aufweisenden Bauteils, insbesondere eines Innenverkleidungsbauteils für ein Fahrzeug, wobei die Vorrichtung einen Formwerkzeugkern und eine Formwerkzeugmatrize umfasst, wobei im Formwerkzeugkern zur Oberfläche des Formwerkzeugskerns führende Vakuumkanäle angeordnet sind, die mit Schiebern zum Unterbrechen und Freigeben des Vakuums kombiniert sind.
  • So wird nach dem Einlegen einer Dekorfolie in das geöffnete Werkzeug die Folie durch Anlegen eines Vakuums über die oben erwähnten im Formwerkzeug integrierten, zur Oberfläche des Formwerkzeugkerns führenden Vakuumkanäle mit ihrer Rückseite auf der Oberfläche des Formwerkzeugkerns fixiert. Nach dem Schließen des Formwerkzeugs und vor dem Hinterformen der Dekorfolie durch Hinterspritzen, Hinterprägen oder Hinterpressen mit einem Kunststoff wird die Dekorfolie durch Unterbrechen des Vakuums wieder freigegeben und kann dann hinterformt werden.
  • Nach dem Hinterformen der Dekorfolie wird das Bauteil abgekühlt und kann schließlich dem Formwerkzeug wieder entnommen werden. Der Verfahrensablauf wird durch im Formwerkzeugkern angeordnete Schieber, die mit den integrierten Vakuumkanälen kombiniert sind, gesteuert, wobei die Schieber das Anlegen und Unterbrechen des Vakuums regulieren.
  • Die Schieber sind so mit den Vakuumkanälen kombiniert, dass der Zugang der Kanäle zur Oberfläche des Formwerkzeugkerns durch Verschieben der Schieber im Formwerkzeugkern unterbrochen bzw. freigegeben wird. Dabei sind die Schieber so ausgelegt, dass sie im geschlossenen Zustand den Vakuumkanal zur Oberfläche des Formwerkzeugkerns verschließen und dabei in ihrer Grundstellung formschlüssig mit der Formwerkzeugoberfläche abschließen. Durch Verfahren der Schieber in das Innere des Formwerkzeugkerns werden die Vakuumkanäle freigegeben und die Dekorfolie kann auf der Oberfläche des Formwerkzeugkerns angesaugt und damit fixiert werden.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Schieber, bzw. mindestens einer der Schieber, aus dem Formwerkzeugkern über die Oberfläche des Formwerkzeugkerns hinaus verschiebbar sind. Auf diese Weise kann nach dem Schließen des Formwerkzeugs die Dekorfolie mit Hilfe der Schieber von der Oberfläche des Formwerkzeugkerns zur Oberfläche der Formwerkzeugmatrize verschoben werden, sodass die Kavität zum Hinterformen die Dekorfolie freigegeben wird.
  • Zum Hinterformen der Dekorfolie werden die Schieber dann wieder in ihre Ausgangsstellung zurückgefahren. Nach dem Erkalten des Bauteils können die Schieber zusätzlich dazu genutzt werden, um das Bauteil aus dem Formwerkzeug auszuwerfen.
  • Als Dekorfolien können für das erfindungsgemäße Verfahren Gewebe, Dekorstoffe, Kunststofffolien, Teppichstoffe, Leder und/oder Lederimitate eingesetzt werden.
  • Als Kunststoffe zum Hinterspritzen, Hinterprägen oder Hinterpressen können thermoplastische Kunststoff ausgewählt aus der Gruppe Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polyurethan (PU), Acrylnitril-Butadienstyrol (ABS), Acrylnitril-Butadienstyrol/Polycarbonat-Copolymerisat (ABS/PC) oder Polyamid (PA) eingesetzt werden.
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von ausgesuchten Zeichnungen und Figuren ausführlich erklärt. Dabei zeigen die 1 bis 8 den Verfahrensablauf jeweils anhand eines Ausschnittes aus einem Formwerkzeug, wobei die Ausschnitte als Querschnitte dargestellt sind.
  • Die 1 zeigt einen Ausschnitt aus dem Formwerkzeugkern 2 eines geöffneten Formwerkzeugs 1, in den Vakuumkanäle 5 integriert sind, die zur Oberfläche 11 des Formwerkzeugkerns 2 führen. Die Vakuumkanäle 5 sind mit Schiebern 6 kombiniert, mit deren Hilfe das Anlegen des Vakuums an die Oberfläche des Formwerkzeugkerns 2 reguliert werden kann. Dazu verschließen die Schieber im Ausgangszustand die zur Oberfläche 11 des Formwerkzeugkerns 2 führenden Enden der Vakuumkanäle 5 und bilden dabei mit der Oberfläche 11 des Formwerkzeugkerns 2 einen formschlüssigen Abschluss. Darüber hinaus sind in der 1 Greifer 7 zu erkennen, die eine Dekorfolie 3 halten, die mit ihrer Rückseite auf die Oberfläche 11 des Formwerkzeugkerns 2 aufgebracht werden soll.
  • In der 2 wird der nächste Verfahrensschritt dargestellt, bei dem die Folie 3 mit ihrer Rückseite auf der Oberfläche 11 des Formwerkzeugkerns 2 anliegt, während die Greifer 7 die Position der Folie 3 auf dem Formwerkzeugkern noch fixieren. Gleichzeitig sind die Schieber 6 bereits in das Innere des Formwerkzeugkerns 2 verfahren worden, wodurch der Vakuumkanal 5 zur Oberfläche 11 des Formwerkzeugkerns 2 hin freigegeben sind.
  • In der 3 ist zu sehen, dass durch Anlegen des Vakuums die Folie 3 an der Oberfläche 11 des Formwerkzeugkerns 2 gehalten wird, während die Greifer 7 die Folie 3 freigegeben haben.
  • Die 4 zeigt einen Ausschnitt aus dem geschlossenen Formwerkzeug 1, wobei zwischen der Formwerkzeugmatrize 4 und dem Formwerkzeugkern 2 eine Kavität 8 ausgebildet ist, die teilweise mit der Dekorfolie 3 ausgefüllt wird, die allerdings noch auf der Oberfläche 11 des Formwerkzeugkerns 2 positioniert ist, da immer noch ein Vakuum über die Vakuumkanäle 5 an der Oberfläche 11 des Formwerkzeugkerns 2 anliegt.
  • Bei dem in der 5 dargestellten Verfahrensabschnitt sind die Vakuumkanäle 5 durch die ausgefahrenen Schieber 6 wieder verschlossen, wobei die Schieber 6 sogar über die Oberfläche 11 des Formwerkzeugkerns 2 hinaus verschoben sind und dabei die Dekorfolie 3 zur Oberfläche der Formwerkzeugmatrize 4 verschoben haben. Somit liegt die Dekorfolie 3 mit ihrer späteren Sichtseite an der Oberfläche der Formwerkzeugmatrize 4 an, während die Kavität 8 nun frei für das Hinterspritzen mit dem Kunststoff 9 ist.
  • Der Start des Hinterformens mit dem Kunststoff 9 ist in der 6 dargestellt. Zu dieser Abbildung ist anzumerken, dass die Schieber 6, bevor sie von der Kunststoffschmelze 9 erreicht werden, in den Formwerkzeugkern 2 zurückgefahren werden und dann wieder formschlüssig mit der Oberfläche 11 des Formwerkzeugkerns 2 abschließen.
  • In der 7 ist das geschlossene Formwerkzeug 1 zu sehen, in dem das nun fertige Bauteil 10 aus Dekorfolie 3 und Kunststoff 9 abkühlt.
  • Die letzte Phase des Herstellungsprozesses wird in der 8 dargestellt, in der das geöffnete Formwerkzeug 1 aus Formwerkzeugmatrize 4 und Formwerkzeugkern 2 zu erkennen ist, aus dem mit Hilfe der Schieber 6 das Bauteil 10 ausgeworfen wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Formwerkzeug
    2
    Formwerkzeugkern
    3
    Dekorfolie
    4
    Formwerkzeugmatrize
    5
    Vakuumkanal
    6
    Schieber
    7
    Greifer
    8
    Kavität
    9
    Kunststoff
    10
    Bauteil
    11
    Oberfläche des Formwerkzeugkerns

Claims (7)

  1. Vorrichtung zur Herstellung eines eine Dekoroberfläche aufweisenden Bauteils (10), insbesondere eines Innenverkleidungsbauteils für ein Fahrzeug, mit einem einen Formwerkzeugkern (2) und eine Formwerkzeugmatrize (4) umfassenden Formwerkzeug (1), wobei das Formwerkzeug (1) mit Vakuumkanälen (5) kombinierte Schieber (6) umfasst, wobei die Schieber (6) das Anlegen und Unterbrechen des Vakuums steuern, wobei die Schieber (6) so mit den Vakuumkanälen (5) kombiniert sind, dass der Zugang der Vakuumkanäle (5) zur Oberfläche (11) des Formwerkzeugkerns (2) durch Verschieben der Schieber (6) im Formwerkzeugkern (2) unterbrochen bzw. freigegeben wird und die Schieber (6) so ausgelegt sind, dass sie im geschlossenen Zustand den Vakuumkanal (5) zur Oberfläche (11) des Formwerkzeugkerns (2) formschlüssig verschließen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Schieber (6) über die Oberfläche (11) des Formwerkzeugkerns (2) hinaus verschiebbar ist.
  3. Verfahren zur Herstellung eines eine Dekoroberfläche aufweisenden Bauteils (10), insbesondere eines Innenverkleidungsbauteils für ein Fahrzeug, mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: a) Einlegen einer Dekorfolie (3) in ein geöffnetes, einen Formwerkzeugkern (2) und eine Formwerkzeugmatrize (4) umfassendes Formwerkzeug (1); b) Schließen des Formwerkzeugs (1); c) Hinterformen der Dekorfolie (3) durch Hinterspritzen, Hinterprägen oder Hinterpressen mit einem Kunststoff (9); d) Abkühlen lassen des Bauteils (10); und e) Auswerfen des fertigen Bauteils (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Dekorfolie (3) in Schritt a) durch Anlegen eines Vakuums über im Formwerkzeugkern (2) integrierte, zur Oberfläche (11) des Formwerkzeugkerns (2) führende Vakuumkanäle (5) mit ihrer Rückseite auf der Oberfläche (11) des Formwerkzeugkerns (2) fixiert wird und nach dem Schließen des Formwerkzeugs (1) zwischen den Schritten b) und c) durch Unterbrechen des Vakuums wieder freigegeben wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dekorfolie (3) nach dem Schließen des Formwerkzeugs (1) (Schritt b) mit Hilfe mindestens eines Schiebers (6) von der Oberfläche (11) des Formwerkzeugkerns (2) zur Oberfläche der Formwerkzeugmatrize (4) verschoben wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das fertige Bauteil (10) in Schritt e) mit Hilfe mindestens eines Schiebers (6) ausgeworfen wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Dekorfolie (3) ein Gewebe, ein Dekorstoff, eine Kunststofffolie, ein Teppichstoff, Leder und/oder ein Lederimitat eingesetzt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Kunststoff (9) ein thermoplastischer Kunststoff ausgewählt aus der Gruppe Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polyurethan (PU), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Acrylnitril-Butadien-Styrol/Polycarbonat Copolymerisat (ABS-PC) oder Polyamid (PA) eingesetzt wird.
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