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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils, insbesondere eines als Formteil ausgebildeten Dekorteils und/oder Verkleidungsteils für einen Fahrzeuginnenraum.
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Diese Formteile umfassen einen Träger und eine Dekorschicht. Die Dekorschicht weist üblicherweise eine dem Träger zugewandten Rückseite und eine der Rückseite gegenüber liegende Sichtseite auf. Die Dekorschicht kann sich über das gesamte Formteil erstrecken, es ist aber ebenso möglich, dass sie nur einem Teilbereich des Formteils zugeordnet ist.
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Im Fahrzeuginnenraum werden zahlreiche als Formteil ausgebildete Dekor- und Verkleidungsteile eingebaut, beispielsweise Türverkleidungen, Konsolen- und Instrumentenverblendungen. Zu den Dekor- und Verkleidungsteilen zählen auch Bedientasten bzw. die Abdeckungen von Bedientasten.
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Hierbei werden als Dekorschicht auch spröde oder brüchige Materialien eingesetzt, beispielsweise Holzfurniere. Diese können aufgrund ihrer mechanischen Empfindlichkeit nicht direkt mittels Tiefziehen auf den Träger aufgebracht werden, da sie durch die beim Tiefziehen wirkenden Kräfte beschädigt werden, beispielsweise könnten sich Brüche, Risse und/oder Verwerfungen bilden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Formteilen anzugeben, durch das sich auch Dekorschichten mit mechanisch empfindlichen Materialien mittels Tiefziehen auf einen Trägerrohling aufbringen lassen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Formteils, insbesondere eines als Formteil ausgebildeten Dekorteils und/oder Verkleidungsteils für einen Fahrzeuginnenraum, umfassend einen Träger und eine Dekorschicht sieht vor, dass ein Trägerrohling, der hinsichtlich seiner Form bereits zumindest im Wesentlichen dem Träger im herzustellenden Formteil entspricht, aus einem den Träger bildenden Material hergestellt wird.
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Ferner wird das Material zur Bildung der Dekorschicht im Wesentlichen entsprechend den gewünschten Abmessungen des Materials in der zu bildenden Dekorschicht zugeschnitten, wodurch ein im Wesentlichen flächiger Dekorrohling entsteht.
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In einem weiteren Schritt wird dieser zugeschnittene, flächige Dekorrohling mit einem Tiefziehmedium zu einer Tiefzieheinheit kaschiert, wobei das Tiefziehmedium sich an zumindest zwei gegenüberliegenden Rändern des Dekorrohlings über den Rand des Dekorrohlings hinaus erstreckt und dadurch einen Überstand bildet. Vorzugsweise wird dieser Überstand des Tiefziehmediums am gesamt Rand des Dekorrohlings ausgebildet.
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Weiter sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass der Überstand der Tiefzieheinheit in einen Spannrahmen eingespannt wird, so dass der Dekorrohling ohne direkten Kontakt zum Spannrahmen innerhalb des Spannrahmens angeordnet ist.
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Anschließend wird die Tiefzieheinheit auf den Trägerrohling mittels Tiefziehen aufgebracht.
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Die erfindungsgemäße Variante des Verfahrens sieht vor, dass beim Tiefziehen der Dekorrohling am Trägerrohling anliegt und somit zwischen Tiefziehmedium und Trägerrohling angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß ist das Tiefziehmedium eine transparente Kunststofffolie, die im fertigen Formteil eine Schutzschicht an einer dem Träger abgewandten Sichtseite der Dekorschicht bildet. Diese Schutzschicht kann eine Schutzlackierung der Sichtseite des Formteils ersetzen.
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Durch diese Erfindung wird das Herstellen eines Formteils umfassend Dekorschicht und Träger mittels Tiefziehen auch bei Dekormaterialien mit empfindlichen mechanischen Eigenschaften, beispielsweise Holzfurnieren, möglich. Die beim Tiefziehen auftretenden Zugkräfte werden zumindest weitgehend von den Überständen und damit vom Tiefziehmedium im Bereich der Überstände aufgenommen, so dass der Dekorrohling selbst keinen oder nur geringen Zugkräften ausgesetzt ist und somit nicht beschädigt wird.
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Sämtliche Vorteile des Tiefziehens, insbesondere die schnelle, zuverlässige und auch kostengünstige Herstellung der Formteile, lassen sich durch das erfindungsgemäße Verfahren auch bei Dekormaterialien mit empfindlichen mechanischen Eigenschaften realisieren.
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Ein weiterer Vorteil ist, dass der Dekorrohling durch das aufkaschierte Tiefziehmedium flexibilisiert wird. Der Dekorrohling wird über das Tiefziehmedium beim Tiefziehen an die Form des Trägerrohlings angepasst. Aufgrund der Flexibilisierung durch das aufkaschierte Tiefziehmedium können auch die bei der Verformung auftretenden Kräfte besser aufgefangen werden, so dass auch hier das Risiko einer Beschädigung eines empfindlichen Dekormaterials geringer ist.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Tiefzieheinheit beim Tiefziehen mit dem Trägerrohling verklebt wird, d. h. der Dekorrohling wird mit dem Träger verklebt. Durch die Kaschierung sind Dekorrohling und Tiefziehmedium bereits fest miteinander verbunden, beispielsweise ebenfalls bereits miteinander verklebt. Zur Verwirklichung der Verklebung zwischen Tiefzieheinheit und Trägerrohling kann die zur Auflage der Tiefzieheinheit vorgesehene Oberfläche des Trägerrohling und/oder die zur Anlage an dem Trägerrohling vorgesehene Oberfläche der Tiefzieheinheit mit einem Kleber und/oder einer Klebeschicht versehen sein oder werden, oder es wird eine vorzugsweise beidseitig klebende Klebefolie oder ein vorzugsweise beidseitig klebendes Klebevlies vor dem Tiefziehen zwischen Trägerrohling und Tiefzieheinheit eingelegt.
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Weiter kann das Tiefziehen der in den Spannrahmen eingespannte Tiefzieheinheit auf den Trägerrohling dadurch erfolgen, dass Trägerrohling und Spannrahmen mit eingespannter Tiefzieheinheit derart gegeneinander bewegt werden, dass der Trägerrohling in die eingespannte Tiefzieheinheit gedrückt und dabei auf den Trägerrohling aufgeformt wird. Beispielweise kann der Spannrahmen in einer Halterung fixiert werden und der Trägerrohling kann auf einem beweglichen Trägerrohling-Halter angeordnet werden. Dann kann der Trägerrohling-Halter mit dem Trägerrohling zum Tiefziehen gegen die eingespannte Tiefzieheinheit gefahren werden. Oder der Trägerrohling ist feststehend angeordnet und der Spannrahmen wird bewegt und dabei die Tiefzieheinheit gegen den Trägerrohling gefahren. Beide Varianten können auch miteinander kombiniert werden.
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Gemäß einer Weiterbildung wird das Tiefziehen zusätzlich zum Druck durch die Gegeneinanderbewegung von Trägerrohling und Spannrahmen dadurch unterstützt, dass die Tiefzieheinheit durch ein Druckgefälle zwischen einem ersten umgebenden Raum auf einer dem Trägerrohling abgewandten Seite der Tiefzieheinheit und einem zweiten umgebenden Raum auf einer dem Trägerrohling zugewandten Seite der Tiefzieheinheit gegen den Trägerrohling gedrückt wird. Vorzugsweise ist hierzu ein durchgehend umlaufender Überstand des Tiefziehmediums in den Spannrahmen eingespannt. Beispielsweise kann der erste umgebende Raum eine Druckkammer sein, in der im Vergleich zum Atmosphärendruck ein Überdruck erzeugt wird (beispielsweise ein Druck von 200 bar), der die Tiefzieheinheit zusätzlich gegen den Trägerrohling drückt. Oder der zweite umgebende Raum, gegebenenfalls umfassend einen schmalen Spalt oder verbleibende Blasen zwischen Trägerrohling und Tiefzieheinheit, wird evakuiert, beispielsweise durch den Trägerrohling hindurch, möglich beispielsweise aufgrund dessen poröser Ausbildung oder über Durchlässe im Trägerrohling, so dass hier im Vergleich zum Atmosphärendruck ein Unterdruck entsteht (beispielsweise ein Druck von 0,1 bar), so dass auch in diesem Fall die Tiefzieheinheit zusätzlich aufgrund der Druckdifferenz gegen den Trägerrohling gedrückt wird. Beide Varianten können auch miteinander kombiniert werden.
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Eine besonders zweckmäßige Weiterbildung sieht vor, dass das Tiefziehen der in den Spannrahmen eingespannten Tiefzieheinheit auf den Trägerrohling ein Thermo-Tiefziehen ist, bei dem der Trägerrohling und/oder die in den Spannrahmen eingespannte Tiefzieheinheit vor dem Tiefziehen erwärmt werden. Dadurch werden die jeweiligen Materialien flexibler und lassen sich mit geringerem Beschädigungsrisiko verformen. Außerdem kann dadurch ein Verkleben der Tiefzieheinheit mit dem Trägerrohling besser durchgeführt werden, beispielsweise können bei entsprechend hohen Temperaturen wirksame Klebstoff eingesetzt werden.
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Eine alternative, nicht beanspruchte Variante des Verfahrens sieht vor, dass beim Tiefziehen das Tiefziehmedium am Trägerrohling anliegt und somit zwischen Trägerrohling und Dekorrohling angeordnet ist. Das Tiefziehmedium kann eine Klebefolie oder ein Klebevlies (ein mit Klebstoffen versehenes und/oder imprägniertes Vlies) sein, über die oder das beim Tiefziehen Trägerrohling und Dekorrohling miteinander verklebt werden. Beispielsweise kann eine doppelseitig klebende Klebefolie oder ein doppelseitig klebendes Klebevlies verwendet werden. Diese bzw. dieses wird zunächst auf einer Seite beim Kaschieren mit dem Dekorrohling verklebt und anschließend beim Tiefziehen auf seiner gegenüberliegenden Seite mit dem Trägerrohling. Es ist auch möglich, eine Kombination aus Klebefolie und Klebevlies als Tiefziehmedium zu verwenden.
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Bei der erfindungsgemäßen Variante des Verfahrens, bei der beim Tiefziehen der Dekorrohling am Trägerrohling anliegt und somit zwischen Tiefziehmedium und Trägerrohling angeordnet ist, ist es zweckmäßig, wenn vor dem Tiefziehen ein Kleber und/oder eine Klebeschicht oder/oder eine Klebefolie und/oder ein Klebevlies auf die zur Auflage des Dekorrohlings vorgesehene Oberfläche des Trägerrohling und/oder die zur Anlage an dem Trägerrohling vorgesehene Oberfläche des Dekorrohlings aufgebracht wird oder vor dem Tiefziehen eine Klebefolie oder ein Klebevlies zwischen Dekorrohling und Trägerrohling angeordnet wird, die bzw. das dann beim Tiefziehen eine Klebelage zwischen Dekorrohling und Trägerrohling ausbildet und Dekorrohling und Trägerrohling miteinander verklebt.
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Bei dem Material zur Bildung der Dekorschicht kann es sich um einen Verbundwerkstoff, insbesondere einem Schichtverbundwerkstoff, handeln, der eine Dekorlage umfasst. Die Dekorlage kann hierbei beispielsweise ein Holzfurnier, eine Metalllage, eine Folie, vorzugsweise eine Kunststoff- und/oder Metallfolie, und/oder eine Carbonlage und/oder eine Lederlage bzw. Textillage bzw. ein Stoff sein. Es ist aber auch möglich, dass das Material zur Bildung der Dekorschicht ein Holzfurnier, ein Metall, eine Folie, vorzugsweise eine Kunststoff- und/oder Metallfolie, und/oder ein Carbon und/oder ein Leder bzw. ein Textil bzw. ein Stoff ist.
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Als besonders vorteilhaft erweist sich das erfindungsgemäße Verfahren dann, wenn das Material zur Bildung der Dekorschicht ein Holzfurnier, insbesondere ein imprägniertes Holzfurnier, ist oder in einem Verbundwerkstoff ein Holzfurnier umfasst, beispielsweise ein beschichtetes Holzfurnier, da bei Holzfurnieren ein direktes Tiefziehen ohne das gemäß der Erfindung vorgesehene Tiefziehmedium nicht ohne ein hohes Beschädigungsrisiko für das Holzfurnier möglich ist.
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Der Trägerrohling kann aus Metall und/oder Kunststoff und/oder Hartschaum bestehen oder Metall und/oder Kunststoff und/oder Hartschaum umfassen. Beispielsweise kann er ein Thermoplast oder ein Elastomer oder ein Duroplast sein oder diese Materialien umfassen.
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An alle vorstehend beschriebenen Verfahren können sich zur Fertigstellung der Formteile gegebenenfalls weitere Verfahrensschritte anschließen, beispielsweise eine mechanische und/oder chemische Bearbeitung der Dekoroberfläche, ein Lackieren zumindest der Dekoroberfläche, ein Zuschneiden des Formteils, ein Lackieren der Randbereiche des Formteils, um ein Eindringen von Feuchtigkeit zwischen die Lagen zu verhindern, ein Beschriften und ein Anbringen zusätzlicher Dekorelemente und/oder Halterungsteile.
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Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
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1 in einer schematischen Querschnittsdarstellung ein Beispiel eines Formteils, das mit der nicht beanspruchten Variante des Verfahrens hergestellt wurde,
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2 in einer schematischen Querschnittsdarstellung ein Beispiel eines Formteils, das mit der erfindungsgemäßen Variante des Verfahrens hergestellt wurde,
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3 in schematischer Darstellung ein Beispiel für den Tiefziehschritt gemäß der nicht beanspruchten Variante des Verfahrens, und
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4 in schematischer Darstellung ein Beispiel für den Tiefziehschritt gemäß der erfindungsgemäßen Variante des Verfahrens.
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1 zeigt ein Beispiel eines Formteils 10, das mit der vorstehend allgemein beschriebenen nicht beanspruchten Variante des Verfahrens hergestellt wurde. Das Formteil 10 umfasst eine Dekorschicht 12, beispielsweise ein gegebenenfalls beschichtetes Holzfurnier, an der in einem eingebauten Zustand als Sichtseite vorgesehenen Seite des Formteils 10. Auf die Dekorschicht 12 folgt eine Klebeschicht 13, über die die Dekorschicht 12 mit einem Träger 11 des Formteils 10 verbunden ist. Der Träger 11 bildet Befestigungselemente 14 aus, über die das Formteil 10 in einem Fahrzeuginnenraum als Dekor- bzw. Verkleidungsteil angebracht werden kann. Die Herstellung dieses Formteils 10 wird untenstehend anhand von 3 erläutert. Das dargestellte Formteil 10 kann vor einer Verwendung noch mit einer Schutzschicht versehen werden, zumindest im Bereich der Dekorschicht 12.
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2 zeigt ein Beispiel eines Formteils 30, das mit der vorstehend allgemein beschriebenen erfindungsgemäßen Variante des Verfahrens hergestellt wurde. Das Formteil 30 umfasst eine Dekorschicht 32, beispielsweise ein gegebenenfalls beschichtetes Holzfurnier, an der in einem eingebauten Zustand als Sichtseite vorgesehenen Seite des Formteils 30. Diese Dekorschicht 32 ist von einer transparenten Schutzschicht 32a überzogen. Auf der gegenüberliegenden Seite folgt auf die Dekorschicht 32 eine Klebeschicht 33, über die die Dekorschicht 32 mit einem Träger 31 des Formteils 30 verbunden ist. Der Träger 31 bildet Befestigungselemente 34 aus, über die das Formteil 30 in einem Fahrzeuginnenraum als Dekor- bzw. Verkleidungsteil angebracht werden kann. Die Herstellung dieses Formteils 30 wird untenstehend anhand von 4 erläutert.
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3 zeigt in schematischer Darstellung ein Beispiel für den Tiefziehschritt gemäß der vorstehend allgemein beschriebenen nicht beanspruchten Variante des Verfahrens. Mit diesem Verfahren lässt sich beispielsweise das in 1 gezeigte Formteil 10 herstellen.
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In einem nicht dargestellten Schritt wird zunächst das Material zur Bildung der Dekorschicht 12, beispielsweise ein gegebenenfalls beschichtetes Holzfurnier, zumindest im Wesentlichen entsprechend den gewünschten Abmessungen des Materials in der zu bildenden Dekorschicht 12 zugeschnitten. Dadurch entsteht ein im Wesentlichen flächiger Dekorrohling 17. Dieser wird in einem folgenden Verfahrensschritt, der ebenfalls nicht dargestellt ist, mit einem Tiefziehmedium 18, beispielsweise einer Klebefolie oder einem Klebevlies, zu einer Tiefzieheinheit 19 kaschiert. Diese Tiefzieheinheit 19 weist an zumindest zwei gegenüberliegenden Rändern des Dekorrohlings 17, vorzugsweise umlaufend am gesamten Rand des Dekorrohlings 17, einen sich über den Rand des Dekorrohlings 17 hinaus erstreckenden Überstand 20 des Tiefziehmediums 18 auf.
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Dieser Überstand 20 des Tiefziehmediums 18 wird in einem folgenden Verfahrensschritt in einen Spannrahmen 21 eingespannt, und zwar derart, dass der Dekorrohling 17 ohne direkten Kontakt zum Spannrahmen 21 innerhalb des Spannrahmens 21 angeordnet ist. Dies ist in der rechten Darstellung der 3 gezeigt.
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Vorbereitet wird ferner ein Trägerrohling 15, der hinsichtlich seiner Form bereits im Wesentlichen dem Träger 11 im herzustellenden Formteil 10 entspricht. Dieser wird aus einem den Träger 11 bildenden Material hergestellt.
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Dieser Trägerrohling 15 wird auf einem Trägerrohling-Halter 16 angeordnet, wie dies in der unteren Darstellung in 3 gezeigt ist.
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Sowohl der Trägerrohling 15 als auch die Tiefzieheinheit 19 werden erwärmt. Dies ist in 3 durch die Pfeile 25 angedeutet.
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In weiteren Verfahrensschritten werden der Spannrahmen 21 mit der eingespannten Tiefzieheinheit 19 und der auf dem Trägerrohling-Halter 16 angeordnete Trägerrohling 15 in eine Tiefziehvorrichtung 24 eingebracht. Dies ist in der mittleren Darstellung in 3 gezeigt. Der Trägerrohling-Halter 16 ist hierbei verfahrbar ausgebildet, so dass der darauf angeordnete Trägerrohling 15 zum Tiefziehen gegen die eingespannte Tiefzieheinheit 19 gefahren werden kann. Dies ist in der mittleren Darstellung der 3 durch einen Doppelpfeil angedeutet. Selbstverständlich sind auch alternative Realisierungen dieser Relativbewegung zwischen Tiefzieheinheit 19 und Trägerrohling 15 möglich, beispielsweise kann der Spannrahmen 21 verfahrenbar angeordnet sein, oder Spannrahmen 21 und Trägerrohling-Halter 16 sind beide verfahrbar.
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Die mittlere Darstellung der 3 zeigt weiter, dass die Tiefziehvorrichtung 24 einen ersten umgebenden Raum 22 auf der dem Trägerrohling 15 abgewandten Seite der Tiefzieheinheit 19 und einen zweiten umgebenden Raum 23 auf der dem Trägerrohling 15 zugewandten Seite der Tiefzieheinheit 19 ausbildet. Mittels einer nicht dargestellten Hochdruckpumpe wird in dem ersten umgebenden Raum 22 ein Hochdruck erzeugt. Alternativ oder additiv kann auch in dem zweiten umgebenden Raum 23 ein Unterdruck erzeugt werden, mittels eine nicht dargestellten Vakuumpumpe, wobei die Absaugung auch über Kanalsysteme im Trägerrohling 15 und/oder Trägerrohling-Halter 16 und/oder über ein poröses Material 15 des Trägerrohlings 15 und/oder des Trägerrohling-Halters 16 erfolgen kann. Der erste umgebende Raum 22 kann somit einen Überdruckraum (Hochdruckraum) und der zweite umgebende Raum 23 einen Unterdruckraum bilden. Von Bedeutung ist, dass durch die Druckdifferenz zwischen erstem umgebenden Raum 22 und zweitem umgebenden Raum 23 zusätzlich zum von der Relativbewegung ausgehenden Druck ein weiter Druck auf Tiefzieheinheit 19 und Trägerrohling 15 ausgeübt wird und somit beide noch fester gegeneinander gedrückt werden. In diesem Fall kann man auch von einem Hochdruck-Tiefziehen sprechen.
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Das vorstehend angesprochene Erwärmen von Trägerrohling 15 und Tiefzieheinheit 19 kann – wie in 3 dargestellt – bereits vor dem Einbringen in die Tiefziehvorrichtung 24 erfolgen. Alternativ oder additiv kann das Erwärmen auch innerhalb der Tiefziehvorrichtung 24 erfolgen.
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Der Tiefziehvorgang selbst wird in der linken Darstellung in 3 verdeutlicht. Der Trägerrohling 15 wird durch die durch einen Pfeil verdeutlichte Bewegung des Trägerrohling-Halters 16 gegen die Tiefzieheinheit 19 gedrückt. Die entstehenden Zugkräfte werden von dem eingespannten Tiefziehmedium 18 aufgenommen, der direkt nicht eingespannte Dekorrohling 17 wird keinen oder zumindest lediglich geringen Zugkräften ausgesetzt. Unterstützend wirkt hierbei die bereits erläuterte Druckdifferenz.
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Durch diesen Tiefziehvorgang wird das Tiefziehmedium 18 gegen den Trägerrohling 15 gepresst. Dabei wird auch der durch das Aufkaschieren fest mit dem Tiefziehmedium 18 verbundene Dekorrohling 17 fest an den Trägerrohling 15 gezogen. Wird als Tiefziehmedium 18 eine Klebefolie oder ein Klebevlies verwendet, so werden beim Tiefziehen somit Dekorrohling 17 und Trägerrohling 15 über das Tiefziehmedium 18 miteinander verklebt.
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4 zeigt in schematischer Darstellung ein Beispiel für den Tiefziehschritt gemäß der vorstehend allgemein beschriebenen erfindungsgemäßen Variante des Verfahrens. Mit diesem Verfahren lässt sich beispielsweise das in 2 gezeigte Formteil 30 herstellen.
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Die Verfahrensschritte entsprechen den vorstehend anhand von 3 erläuterten Verfahrensschritten, auf die verwiesen wird. Die Bedeutung der in 4 verwendeten Bezugszeichen ergibt sich aus der Bezugszeichenliste.
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Zentraler Unterschied zwischen den anhand von 3 und 4 erläuterten Verfahren ist lediglich, dass im Verfahren der 4 der Dekorrohling 37 und nicht das Tiefziehmedium 38 dem Trägerrohling 35 zugewandt ist. Durch den Tiefziehvorgang wird der Dekorrohling 37 durch das Tiefziehen des Tiefziehmediums 38 gegen den Trägerrohling 15 gepresst. Um Dekorrohling 37 und Trägerrohling 35 fest miteinander zu verkleben, kann vorab ein Kleber oder eine Klebeschicht auf die entsprechenden Oberflächen des Dekorrohlings 37 und/oder des Trägerrohlings 35 aufgebracht werden oder eine vorzugsweise beidseitig klebende Klebefolie oder ein vorzugsweise beidseitig klebendes Klebevlies zwischen Dekorrohling 37 und Trägerrohling 35 eingelegt werden. Beim Tiefziehen werden Dekorrohling 37 und Trägerrohling 35 dann miteinander verklebt.
