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Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, also ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrkomponenten-Kraftfahrzeugblenden- oder Kraftfahrzeugzierleiste aus Kunststoff. Die fertige Leiste weist zumindest einen ersten Teil, insbesondere eine erste Schicht oder eine erste Lage, aus einem ersten Kunststoff und einen zweiten Teil, insbesondere eine zweite Schicht oder eine zweite Lage, aus einem zweiten Kunststoff auf. Um eine solche Leiste herzustellen, wird diese im so genannten Mehrkomponentenspritzgussverfahren produziert, bei dem zunächst der erste Kunststoff zur Erzeugung des ersten Teils in eine erste Kavität eines Spritzgusswerkzeugs eingespritzt wird. Anschließend wird – bevorzugt ohne Entformung des ersten Teils – durch Schaffung einer zusätzlichen zweiten Kavität, die zumindest teilweise durch die Oberfläche des ersten Teils begrenzt ist, Raum für das Einbringen des zweiten Kunststoffs in das Spritzgusswerkzeug geschaffen, dass somit an den ersten Teil angespritzt wird und sich mit diesem über einer Kontaktfläche verbindet.
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Ein Spritzgussverfahren dieser Art zur Herstellung von Kfz-Anbauteilen ist dem Fachmann bekannt. Blendenleisten (insbesondere Leisten zur außenseitigen Abdeckung insbesondere der B- und C-Säulen) sowie sonstige Zierleisten werden bereits nach diesem Verfahren hergestellt.
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Das Mehrkomponentenspritzgießen hat insbesondere den Vorteil, dass ein Bauteil an der zum Fahrzeug hin gewandten ersten Seite einen ersten Kunststoff aufweisen kann, der gezielt für die an dieser Seite bestehenden Materialanforderungen ausgewählt werden kann, während an der vom Fahrzeug wegweisenden äußeren Sichtfläche vorteilhaft ein anderer Kunststoff mit anderen Materialeigenschaften zum Einsatz kommen kann, der den an dieser Außenseite maßgeblichen Anforderung gerecht wird.
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So wird beispielsweise bei einer Blendenleiste an der zum Fahrzeug gewandten Seite eine Trägerschicht aus einem ersten Kunststoff gebildet, der als Trägerkomponente dient und überwiegend Funktionsaufgaben übernimmt (Aufnahme von Befestigungsmitteln, Ausbildung von Rastnasen oder Clipsverbindungen, etc.). Dieser Kunststoff, beispielsweise ein ABS, ist bevorzugt duktil und bruchsicher. An der vom Fahrzeug weg gerichteten Seite der Blendenabdeckleiste kommt ein zweiter Kunststoff zum Einsatz, der insbesondere schlagzäh und kratzfest ist und mit dem eine Hochglanz-Sichtfläche realisiert werden kann. Der zweite Kunststoff hat in allererster Linie eine Dekorfunktion. In Frage kommt beispielsweise ein PMMA oder ein PC, das für die an der zum Fahrzeug hin gewandten Seite anfallenden Aufgaben unter anderem aufgrund seiner Sprödheit und aufgrund verschiedener Probleme, die mit diesem Kunststoff auftreten, wenn er an der Karosserieaußenhaut anliegt, nicht geeignet ist. An die von dem zweiten Kunststoff gebildete Sichtfläche werden, da diese das äußere Erscheinungsbild und den Qualitätseindruck des Fahrzeugs nicht unerheblich mitprägt, sehr hohe Anforderungen gestellt. Der Fachmann wird für den jeweiligen Anwendungsfall den geeigneten ersten Kunststoff und den geeigneten zweiten Kunststoff auszuwählen wissen.
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In 1 ist dargestellt, wie die Trägerschicht für eine solche Blendenleiste derzeit hergestellt wird. Über ein in mehreren Nadelverschlussdüsen mündendes Heißkanalverteilersystem wird der erste Kunststoff über vier Anspritzpunkte in ein Werkzeug (nicht dargestellt) gespritzt. Die in 1 rein beispielhaft gewählten vier Anspritzpunkte befinden sich dabei auf Seiten derjenigen Oberfläche des ersten Teils, an die später der zweite Kunststoff zur Erzeugung der später vom Fahrzeug wegweisenden, äußeren Sichtfläche angespritzt wird. Der Auswerfer, mit dem die fertig gestellte Blendenleiste nach dem Einspritzen des zweiten Kunststoffs entformt wird (nicht gezeigt), befindet sich auf der Seite des Spritzgusswerkzeugs, die dem Heißkanalverteilersystem und den Anspritzpunkten abgewandt ist. Nach Abschluss des Spritzgusszyklusses für das erste Teil (die vom ersten Kunststoff gebildete Trägerschicht) wird durch Wechsel der oberen Werkzeughälfte, durch deren Drehung, durch Ziehen eines Gusskerns oder eine entsprechende Maßnahme eine weitere, zweite Kavität geschaffen, in die dann der zweite Kunststoff zur Erzeugung des zweiten Teils des Gesamtbauteils eingespritzt wird.
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Obwohl die Blendenleiste unmittelbar nach deren Fertigstellung eine einwandfreie Dekorfläche aufweist, haben aufwendige Langzeitversuche, beispielsweise Klimawechseltests, gezeigt, dass nach längerer Zeit Irritationen, zum Beispiel Einfallstellen, an der vom Fahrzeug weggerichteten Sicht- bzw. Dekorfläche der Blendenleiste entstehen können. Diese kleinen, einwärts gerichteten Unregelmäßigkeiten bzw. Vertiefungen sind zwar, was ihre tatsächlichen Ausmaße angeht, als nur sehr geringfügige Störungen in der Oberfläche anzusehen. Auf der Hochglanz-Sichtfläche, die höchsten Ansprüchen genügen muss, können sie dennoch negativ auffallen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, das Verfahren zur Herstellung einer Mehrkomponenten-Kraftfahrzeugblendenleiste bzw. das Verfahren zur Herstellung einer Mehrkomponenten-Kraftfahrzeugzierleiste aus Kunststoff derart umzustellen, dass die Einfallstellen nicht entstehen.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass die Einspritzdüse im unmittelbaren Nahbereich des Anspritzpunktes temperiert, insbesondere gekühlt, und/oder thermisch vom Spritzgusswerkzeug entkoppelt wird.
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Die Aufgabe wird alternativ oder zusätzlich zu der vorstehend genannten Maßnahme außerdem dadurch gelöst, dass die Einspritzung des ersten Kunststoffs auf der Seite der ersten Kavität und auf der Seite des Werkzeugs erfolgt, die der Werkzeugfläche, an der sich nach erfolgter Einspritzung des ersten Kunststoffs die Kontaktfläche abformt, gegenüberliegt.
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Als weitere Alternative oder zusätzlich zu einer der beiden vorstehend genannten Maßnahmen kann zur Lösung der Aufgabe vorgesehen sein, dass die Einspritzung des ersten Kunststoffs als Filmanguss durchgeführt wird.
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Sämtlichen vorstehend genannten Lösungen liegt die Überlegung zugrunde, dass durch die vorgeschlagenen Maßnahmen eine inhomogene Spannungsverteilung innerhalb der Trägerschicht vermieden oder zumindest deutlich minimiert wird. Diese entsteht bei dem in 1 dargestellten Verfahren insbesondere dadurch, dass im Bereich der Anspritzpunkte der eingespritzte Kunststoff sowie die Werkzeughälften durch die unmittelbare Nähe der dauerhaft heißen Einsprützdüsen sowie bedingt durch den nachschießenden, heißen Kunststoff eine deutlich höhere Temperatur auftritt als an von den Anspritzpunkten entfernter liegenden Bereichen, in denen der eingespritzte Kunststoff bedingt durch die größeren Fließzeiten und -wege und durch die in diesen entfernten Bereichen kühleren angrenzenden Werkzeuginnenflächen bereits erheblich abgekühlt ist. Die im Bereich der Anspritzpunkte ausgebildeten lokalen Wärmenester verursachen ein ausgeprägtes Temperaturgefälle, das nach Abkühlung der durch den ersten Kunststoff gebildeten Trägerschicht zu inneren Spannungen in diesem ersten Teil des Gesamtbauteils führt. Die Tatsache, dass die Anspritzpunkte sich auf der Seite des ersten Teils bzw. auf der Seite der Trägerschicht befinden, an die später der zweite Teil, also die Sicht- bzw. Dekorschicht, angespritzt wird, begünstigt das Entstehen der erst im Laufe der Zeit auftretenden und erkennbaren Einfallstellen oder Störungen in der Oberfläche der Dekorschicht.
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Mit der Maßnahme, dass die Einspritzdüse im unmittelbaren Nahbereich des Anspritzpunktes temperiert, insbesondere gekühlt, und/oder thermisch vom Spritzgusswerkzeug entkoppelt wird, wird erreicht, dass die von den Einspritzdüsen ausgehende Wärme sich nicht oder deutlich verringert auf das Werkzeug überträgt. Gleichzeitig wird der durch die Düse hindurchtretende Kunststoff, sofern die Einspritzdüse im unmittelbaren Nahbereich des Anspritzpunktes gekühlt wird, direkt vor Eintritt in die erste Kavität geringfügig abgekühlt. Die bevorzugt als Heißkanaldüsen ausgebildeten Einspritzdüsen sind also von dem Werkstück und dem Werkzeug thermisch weitgehend entkoppelt, so dass das von einem Anspritzpunkt ausgehende Temperaturgefälle in Richtung einer vom Anspritzpunkt entfernt liegenden Stelle verringert wird.
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Erfolgt die Einspritzung des ersten Kunststoffs auf der Seite der ersten Kavität und auf der Seite des Werkzeugs, die der Werkzeugfläche, an der sich nach erfolgter Einspritzung des ersten Kunststoffs die Kontaktfläche ausbildet, gegenüberliegt, ist gewährleistet, dass die Werkzeuginnenfläche, an der sich nach erfolgter Einspritzung des ersten Kunststoffs die Kontaktfläche abformt, eine weitgehend gleichmäßige Temperaturverteilung aufweist. Die Einspritzdüsen, bevorzugt also die Heißkanaldüsen, und der nachschießende Kunststoff bilden, da sie auf der gegenüberliegenden Seite des Werkzeugs angeordnet sind, auf Seiten der späteren Kontaktfläche keine Wärmenester, die beim Einspritzvorgang zu einer stark unsteten Temperaturverteilung im Bereich der Kontaktfläche und damit später zu inneren Spannungen in dem ersten Teil des Bauteils führen.
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Ähnlich wie die vorstehend beschriebene Lösung ermöglicht auch die Maßnahme, dass die Einspritzung des ersten Kunststoffs als Filmanguss durchgeführt wird, die Vermeidung von Wärmenestern in der Werkzeughälfte bzw. auf der Werkzeuginnenfläche, an der sich nach Einspritzen des ersten Kunststoffs die Kontaktfläche abformt.
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Die jeweils als eigenständige Lösungen der Aufgabe beschriebenen Erfindungen sind selbstverständlich, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen, auch kombiniert anwendbar. Solche Kombinationen werden ebenfalls als zur Erfindung gehörig angesehen. Insbesondere die Verwendung einer vom Werkstück thermisch entkoppelten Einspritzdüse kann unabhängig davon zum Einsatz kommen, wo und wie die Anspritzpunkte in Relation zum Werkzeug und zum herzustellenden Werkstück angeordnet sind.
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Zusammenfassend betrifft die Erfindung also alternative Anspritzkonzepte zur Herstellung von Kraftfahrzeuganbauteilen, die mittels Mehrkomponenten-Spritzgusstechnik hergestellt werden. Zur Erfindung gehörig werden ebenfalls Vorrichtungen angesehen, insbesondere Werkzeuge, Spritzgussmaschinen oder Einspritzdüsen, die zur Realisierung der Verfahren eingesetzt werden können und entsprechend angepasst sind.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen.
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In den Zeichnungen illustriert
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1 ein Verfahren zur Herstellung einer Kraftfahrzeugblendenleiste, wie es bereits praktiziert wird,
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2a ein Verfahren zur Herstellung einer Kraftfahrzeugblendenleiste, bei dem thermisch vom Werkzeug entkoppelte Heißkanaldüsen zum Einsatz kommen,
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2b eine thermisch entkoppelte Heißkanaldüse,
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3 ein Verfahren zur Herstellung einer Kraftfahrzeugblendenleiste, bei dem die Einspritzung des ersten Kunststoffs auf der Seite des Werkzeugs erfolgt, an der sich nach erfolgter Einspritzung die später zum Fahrzeug hin gerichtete Oberfläche der Blendenleiste abformt, und
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4 ein Verfahren zur Herstellung einer Kraftfahrzeugblendenleiste, bei dem die Einspritzung des ersten Kunststoffs durch einen Filmanguss durchgeführt wird.
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In 1 ist das einleitend bereits beschriebene Verfahren illustriert. Ein erster Kunststoff zur Erzeugung eins ersten Teils 1 einer noch zu komplettierenden Säulenblendenleiste wird durch ein Heißkanalverteilersystem 2, an dem vier Heißkanaldüsen 3 angeschlossen sind, in eine erste Kavität eines Spritzgusswerkzeugs (nicht gezeigt) eingespritzt. Das erste Teil 1 kann auch als Trägerschicht oder Trägerteil bezeichnet werden, dessen in 1 nach oben weisende Oberfläche eine Kontaktfläche bildet. Durch späteres Einspritzen eines zweiten Kunststoffs in eine noch zu schaffende weitere Kavität zur Erzeugung eines zweiten Teils (nicht gezeigt) der Säulenblendenleiste wird die Säulenblendenleiste dann komplettiert. Der zweite Kunststoff wird gegen die Kontaktfläche angespritzt und verbindet sich so mit dem ersten Kunststoff.
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Aus 1 ist ersichtlich, dass die Anspritzpunkte unmittelbar an die Kontaktfläche angrenzen. Im unmittelbaren Nahbereich der Anspritzpunkte herrschen sowohl an den Innenflächen des Spritzgusswerkzeugs als auch am Werkstück selbst während des gesamten Einspritzzyklusses verhältnismäßig hohe Temperaturen. Dies ist zum einen bedingt durch die von den Heißkanaldüsen ausgehende Wärme als auch durch den während der Zykluszeit nachschießenden, heißen Kunststoff. Im Bereich zwischen den Anspritzpunkten ist die Temperatur hingegen geringer, da sowohl das Werkzeug als auch der dorthin geströmte Kunststoff bereits leicht abgekühlt ist. Dieses Temperaturgefälle führt im abgekühlten Gussteil zu inneren Spannungen, die im Laufe der Betriebszeit zu Einfallstellen führen können, die auch durch die später angespritzte Dekorschicht hindurch sichtbar sein können bzw. sich auf diese übertragen können.
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2a illustriert schematisch eine erste Maßnahme zur Vermeidung des vorstehend beschriebenen Problems. Zum Einsatz kommt, wie auch bei dem durch 1 illustrierten Verfahren, ein Heißkanalverteilersystem mit als Nadelverschlussdüsen ausgebildeten Heißkanaldüsen 3, die direkt auf die Seite des Werkzeugs bzw. des Werkstücks gerichtet sind, an der sich nach erfolgter Einspritzung die Kontaktfläche ausbildet.
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Die Düsenspitzen 4 der Heißkanaldüsen 3 werden, wie 2b entnommen werden kann, optimiert, indem an den Düsenspitzen 4 ein die Düsenspitze thermisch entkoppelndter Einsatz 5 angeordnet wird. Dieser verhindert oder minimiert zumindest erheblich den Wärmeeintrag von den Düsenspitzen 4 in die unmittelbar angrenzenden Werkzeug- und Werkstückbereiche. Sofern der Einsatz 5 außerdem gekühlt wird, kann die Temperatur der Düsenspitze 4 und des durch die Düsenspitze 4 hindurch tretenden Kunststoff außerdem gezielt herabgesetzt werden. Somit kann nicht nur Einfluss auf die Kunststoff- und Werkzeugtemperatur im unmittelbaren Nahbereich der Düsenspitzen genommen werden, sondern auch auf die im späteren Werkstück auftretenden Temperaturgefälle und damit auf die spätere Spannungsverteilung innerhalb des Bauteils.
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Wie in 2b gezeigt ist der Einsatz 5 von einer auf die Düsenspritze 4 aufgesetzten Buchse gebildet. Der Einsatz 5 ist bevorzugt aus einem hoch isolierenden Werkstoff, beispielsweise aus einer Keramik, hergestellt. Er kann außerdem oder alternativ dazu Kühlkanäle aufweisen (nicht gezeigt), um von einem Kühlmedium, beispielsweise Luft oder Wasser, durchströmt zu werden.
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3 zeigt eine weitere Möglichkeit, mittels der im Bereich der Kontaktfläche das beim Einspritzvorgang entstehende Temperaturgefälle, das später zu den unerwünschten Spannungen führt, weitgehend vermieden werden kann. Im Vergleich zu den Verfahren, die mittels 1 und 2a illustriert wurden, wird der erste Kunststoff auf der anderen Seite des Werkzeugs eingespritzt. Das Werkzeug ist also mit der Seite an das Heißkanalverteilersystem 2 und an die Einspritzdüsen bzw. Heißkanaldüsen 3 angebunden, die derjenigen Werkzeugseite, an der sich die Kontaktfläche abformt, gegenüberliegt bzw. dieser abgewandt ist. Dies führt dazu, dass die durch die Heißkanaldüsen 3 bzw. durch den nachschießenden Kunststoff verursachten Wärmenester sich auf der der späteren Kontaktfläche gegenüberliegenden Seite des Werkzeugs ausbilden. Die Werkzeugseite, an der sich die Kontaktfläche abformt, bleibt von diesem Wärmeeintrag also weitgehend unbeeinflusst und weist daher eine sehr gleichmäßige Temperatur ohne nachteiliges Temperaturgefälle auf. Diese Werkzeugseite ist aufgrund des Fehlens der Düsendurchtritte außerdem weniger komplex aufgebaut, so dass darin außerdem auch weitere konstruktive Maßnahmen verwirklicht werden können, die einer gleichmäßigen Temperierung dienen, beispielsweise Kühlkanäle oder Ähnliches.
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4 zeigt eine weitere Möglichkeit, die lokalen Wärmenester, die sich bei dem in 1 illustrierten Verfahren ergeben, zu vermeiden. Statt einer Anbindung des Spritzgusswerkzeugs über ein Heißkanalverteilersystem mit einer Mehrzahl von Heißkanälen und Heißkanaldüsen ist lediglich ein Heißkanal 6 vorgesehen. Im Bereich des späteren unteren Bauteilendes 7 wird der erste Kunststoff über einen Filmanguss realisiert. Der aus dem Heißkanal austretende Kunststoff tritt dabei zunächst aus der Heißkanaldüse aus und in einen Kaltkanalunterverteiler 8 ein. Von dort strömt der eingespritzte Kunststoff in die erste Kavität des Spritzgusswerkzeugs.
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Der Filmanguss gewährleistet, dass die Werkzeuginnenfläche, an der sich die Kontaktfläche abformt, keine lokalen Wärmenester aufweist. Die Werkzeuginnenfläche weist vielmehr eine äußerst gleichförmige Temperaturverteilung auf, aufgrund der das Gussteil weitgehend spannungsfrei erkalten kann, so dass die Gefahr von sich später bildenden Einfallstellen nicht mehr existiert. Das bevorzugte Zwischenschalten eines Kaltkanalverteilers entkoppelt den Heißkanal 6 bzw. die Heißkanaldüse 3 gegenüber dem Werkzeug bzw. dem Werkstück noch einmal zusätzlich. Das Vorsehen eines Kaltkanalverteilers ist optional.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erstes Teil der Säulenblendenleiste
- 2
- Heißkanalverteilersystem
- 3
- Heißkanaldüsen
- 4
- Düsenspitze
- 5
- thermisch getrennter Einsatz
- 6
- Heißkanal
- 7
- unteres Bauteilende
- 8
- Kaltkanalunterverteiler
- 9
- Kontaktfläche
