DE102011013843A1

DE102011013843A1 - Spritzgießverfahren zum Herstellen eines Kunststoffbauteils

Info

Publication number: DE102011013843A1
Application number: DE201110013843
Authority: DE
Inventors: Bert Weiner; Gerhard Holzinger
Original assignee: Magna Engineering Center GmbH; MAGNA ENGINEERING CENTER GmbH
Current assignee: Grupo Antolin Deutschland GmbH
Priority date: 2010-03-17
Filing date: 2011-03-14
Publication date: 2012-05-10
Also published as: DE102010011795A1

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines Spritzgießteils mit darin eingebetteten Befestigungsansätzen soll derart weitergebildet werden, dass der dem Befestigungsansatz gegenüberliegende Oberflächenabschnitt des Spritzgießteils optisch einwandfrei ausgestaltet ist, das zu befestigende Bauteil sicher und dauerhaft montiert werden kann und das Verfahren zur Herstellung des Spritzgießteils einfach und kostengünstig ist. Dies wird dadurch erreicht, dass zunächst ein Einlegerteils (2) mit einem Befestigungsansatz (3) bereitgestellt wird, dann ein Einsetzen und Fixieren des Einlegerteils (2) im Bereich der die Kavität begrenzenden Oberfläche von einem Teil eines mehrteiligen Formwerkzeugs erfolgt. Hierbei weist der in das Kunststoffbauteil (1) einzubettende Abschnitt des Einlegerteils (2) in Schließrichtung des Formwerkzeugs gegenüber der Ausdehnung der Kavität in dieser Richtung bei der Bereitstellung ein Übermaß (A) auf, das durch eine Verformung aufgrund des Schließens des Werkzeugs aufgehoben wird. Nach dem Schließen des Formwerkzeugs wird ein flüssiges und aushartbares Kunststoffmaterial in die Kavität des geschlossenen Formwerkzeugs eingespritzt oder eingefüllt. Abschließend wird nach dem Aushärten des Kunststoffmaterials das Formwerkzeug geöffnet und das Kunststoffbauteil (1) entnommen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spritzgießverfahren zum Herstellen eines Kunststoffbauteils mit darin eingebetteten Befestigungsansätzen.
Ein derartiges Kunststoffbauteil mit darin eingebetteten Befestigungsansätzen kann beispielsweise ein Trägerbauteil, insbesondere eine Instrumententafel sein, wobei die Befestigungsansätze zur Festlegung eines Airbagmoduls dienen. Airbags werden in der Regel zusammengefaltet und in eine sogenannte Modulwanne zusammen mit einem Gasgenerator und einer Zündeinheit eingebracht. Die Modulwanne mit Airbag und Gasgenerator wird über entsprechende Befestigungsmittel an der Instrumententafel bzw. an mit der Instrumententafel verbundenen Bauteilen fixiert.
Aus der amtlichen Veröffentlichung DE 101 60 185 A1 ist ein Verfahren zum Erzeugen einer Befestigungsstruktur fur ein Airbagmodul und Innenverkleidungsteilträger bekannt. Dabei wird ein Rahmen durch Ummantelung und Verbinden von mit einem Gewinde versehenen Befestigungsbuchsen aus einem thermoplastischen Material erzeugt. Anschließend wird der Rahmen in einem Spritzgießwerkzeug positioniert und zur Herstellung eines Innenverkleidungsteils umspritzt. Bei diesem bekannten Verfahren zum Erzeugen einer Befestigungsstruktur können auf der den Befestigungsbuchsen gegenüberliegenden Oberflächen des Innenverkleidungsträgers Einfallstellen auftreten. Hierdurch wird die Optik der Oberfläche in diesen den Befestigungsbuchsen gegenüberliegenden Abschnitten der Oberfläche stark beeinträchtigt.
Es ist auch bekannt, Zusatzbauteile zur Befestigung an dem Trägerbauteil vorzusehen. Dabei müssen die Zusatzbauteile in einem separaten Herstellungsschritt mit dem Trägerbauteil verschweißt oder verklebt werden. Ein weiterer Nachteil bei dieser bekannten Befestigungsart ist der zusätzlich benötigte Bauraum der Zusatzbauteile. Des Weiteren werden häufig die geforderten Festigkeiten der Verbindungsstellen der Zusatzbauteile mit dem Trägerbauteil nicht erreicht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Herstellen eines Spritzgießteils mit einem darin eingebetteten Befestigungseinsatz bereitzustellen, bei dem der dem Befestigungseinsatz gegenüberliegende Oberflächenabschnitt des Spritzgießteils optisch einwandfrei ausgestaltet ist, das zu befestigende Bauteil sicher und dauerhaft montiert werden kann und das Verfahren zur Herstellung des Spritzgießteils einfach und kostengünstig ist.
Diese Aufgabe löst die vorliegende Erfindung durch ein Verfahren mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Durch das Bereitstellen eines Einlegerteils mit einem in Schließrichtung des Formwerkzeugs gegenüber der Ausdehnung der Kavität in dieser Richtung vorhandenen Übermaß und die dadurch bedingte Verformung beim Schließen oder Zusammenfahren des Werkzeugs wird das Herstellverfahren erheblich vereinfacht. Es kann nämlich auf besondere Halterungen für das Einlegerteil im Werkzeug verzichtet werden.
Demgegenüber müssen bei allen bekannten Verfahren zum Herstellen eines Spritzgießteils mit darin eingebetteten Befestigungseinsätzen in Vorbereitung des Spritzgießvorgangs die Einlegerteile mit den Befestigungseinsätzen innerhalb der Kavität des Formwerkzeugs auf einer Halteeinrichtung ausgerichtet und mittels Krallen, Stiften oder Dornen positioniert werden. Derartige Positionierhilfen werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht benötigt. Das Einlegerteil kann in einfacher Art und Weise im Werkzeug über den Befestigungsansatz mittels Magneten positioniert werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist der Befestigungsansatz sowie vorzugsweise das gesamte Einlegerteil radialsymmetrisch ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass ein aufwendiges Justieren des Einlegerteils in der Kavität des Formwerkzeugs entfallen kann.
Vorzugsweise haben die Einlegerteile die Form einer Kalotte und weisen im äußeren Randbereich der Kalotte gleichartige und gleichmäßig verteilt Ausklinkungen auf. Mittels der verbleibenden flexiblen Arme kann sich das Einlegerteil in dem Formwerkzeug eindeutig positionieren und abstützen. Die flexiblen Arme können sich dabei bei konstanter und auch nicht konstanter Wandstärke unabhängig voneinander an der den Armen zugewandten Innenseite des Formwerkzeugs abstützen und positionieren. Während des Schließvorgangs wird das Einlegerteil plastisch verformt und das Einlegerteil positioniert sich in die gewünschte Lage. Beim Zuführen des Kunststoffes beim Spritzgießen unterstützen die Ausklinkungen im Einlegerteil eine gute Füllung des Werkzeugs, insbesondere auch hinter den Einlegerteilen. Hierdurch wird eine vollständige, gute Umspritzung der Einlegerteile erzielt.
Die Einlegerteile besitzen eine geringe projizierte Fläche, hierdurch ist die Gefahr eines Bauteilverzugs bei dem Spritzgießverfahren sehr gering.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigt:
1 ein Einlegerteil mit Befestigungsansatz in einer perspektivischen ersten Ansicht;
2 das in 1 gezeigte Einlegerteil mit Befestigungsansatz in einer perspektivischen zweiten Ansicht; und
3 ein Kunststoffbauteil mit Einlegerteil in eingebetteter Position 2b und in unverformtem Zustand 2a.
3 zeigt ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Kunststoffbauteil 1 als Spritzgießteil mit eingebettetem Einlegerteil 2 mit Befestigungsansatz 3. Das dargestellte Kunststoffbauteil 1 ist beispielsweise ein Strukturteil der Instrumententafel eines Kraftfahrzeugs. An der Instrumententafel kann beifahrerseitig an den Befestigungsansätzen 3 vom Innenraum des Kraftfahrzeugs unsichtbar ein Airbagmodul angeordnet werden. Die Befestigung des Airbagmoduls an dem Kunststoffbauteil 1 muss dabei sicher und beständig sein. Eine derartige Befestigung kann dabei über Befestigungsschrauben, Gewindebuchsen oder andere Befestigungselemente erfolgen, wobei das Airbagmodul mittels der Befestigungselemente an die Befestigungsansätze 3 angeschraubt wird. Zeichnerisch dargestellt ist eine Befestigungsstelle mit in dem Kunststoffbauteil 1 eingebettetem Einlegerteil 2 mit Befestigungsansatz 3.
Aus der Darstellung der Figuren kann man ersehen, dass das Einlegerteil 2 die Form einer Kalotte aufweist, in die mittig eine Bohrung 4 eingebracht ist. Das Einlegerteil 2 ist radialsymmetrisch ausgebildet und hat im Bereich des Außenrandes der Kalotte vorzugsweise gleichartige und gleichmäßig verteilte Ausklinkungen 5.
Das Einlegerteil 2 umfasst des Weiteren einen Befestigungsansatz 3, der als Schraube ausgeführt ist. Die Schraube weist einen zapfenförmigen Abschnitt 6 mit Gewindegängen und einen zylindrischen Flanschabschnitt 7 auf. Die Gewindebuchse 3 wird beim Zusammenfugen mit dem Einlegerteil mit ihrem zapfenförmigen Abschnitt durch die Bohrung gesteckt und liegt mit dem Flanschabschnitt auf dem Bodenbereich des Einlegerteils 4 auf und ist dort verschweißt. Der Befestigungsansatz 2 ist radialsymmetrisch und kann in einer weiteren Ausführungsform auch eine in einer Gewindebuchse 3 eingebrachte Bohrung sein, oder auch als im Bodenbereich des Einlegerteils 2 mittig eingebrachtes Gewindeloch ausgebildet sein. Einlegerteil 2 und Befestigungsansatz 3 können auch einteilig geformt sein. Als Material des Einlegerteils 2 wird vorzugsweise Metall, insbesondere Stahl verwendet.
Bei dem erfindungsgemäßen Spritzgießverfahren zum Herstellen des Kunststoffbauteils 1 mit darin eingebetteten Befestigungsansätzen 3 wird ein Einlegerteil 2, welches einen Befestigungsansatz aufweist im Bereich der die Kavität begrenzenden Oberfläche von einem Teil eines mehrteiligen Formwerkzeugs eingesetzt und fixiert. Der in das Kunststoffbauteil einzubettende Abschnitt des Einlegerteils 2 weist in Schließrichtung des Formwerkzeugs gegenüber der Ausdehnung der Kavität in dieser Richtung bei der Bereitstellung ein Übermaß auf. Dieses Übermaß ist durch das mit A bezeichnete Maß in der 3 gekennzeichnet. Anschließend wird das Formwerkzeug geschlossen. Das Übermaß des Einlegerteils 2 wird durch eine Verformung aufgrund des Schließens des Werkzeugs aufgehoben. Die Verformung ist dabei uberwiegend plastisch. Das Einlegerteil 2 stützt sich nach dem Schließen des Werkzeugs mit dem mittleren Bereich, dem sogenannten Bodenbereich der Kalotte an einer ersten Innenseite des Formwerkzeugs und mit seinem äußeren Bereich ringförmigen Bereich der Kalotte an der gegenüberliegenden Innenseite des Formwerkzeugs ab. Nach dem Schließen des Formwerkzeugs wird ein flüssiges aushärtbares Kunststoffmaterial in die Kavität des geschlossenen Formwerkzeugs eingespritzt oder eingefüllt. Nach dem Aushärten des Kunststoffmaterials kann das Kunststoffbauteil aus dem geöffneten Formwerkzeug entnommen werden. Der einzubettende Abschnitt ist dabei vollstandig in dem Kunststoffmaterial eingebettet. Dies ist in der 3 deutlich zu erkennen. Der Befestigungsansatz ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Schweißschraube, die nach der Herstellung des Kunststoffbauteils und Montage der Instrumententafel in einen Hohlraum auf der des Innenraums abgewandten Seite des Innenraums des Kraftfahrzeugs ragt und zur Befestigung von einem Airbagmodul dienen kann.
Wie in der Beschreibungseinleitung bereits erläutert, werden die zuvor beschriebenen Spritzgießteile häufig im Kraftfahrzeuginnenraum für Innenverkleidungsteile beispielsweise für die Instrumententafel eingesetzt. Weitere Innenverkleidungsteile sind auch Türverkleidungselemente, sowie alle Elemente, die zur Verkleidung des Innenraums des Kraftfahrzeugs an der Fahrzeugstruktur oder an mit der Fahrzeugstruktur verbundenen Elementen befestigt sind. Der Befestigungsansatz dient bei dem zu der 1 beschriebenen Innenverkleidungsteils zur Befestigung eines Airbagmoduls im nicht sichtbaren Bereich der Instrumententafel. Allerdings ist die Erfindung nicht auf eine derartige Anwendung beschränkt. Es können auch andere Module, Bauteile etc. an dem Befestigungsansatz befestigt werden. Mittels des bzw. der Befestigungsansätze können die Innenverkleidungsteile auch an der Fahrzeugstruktur oder an mit der Fahrzeugstruktur verbundenen Bauteilen fixiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10160185 A1 [0003]

Claims

Spritzgießverfahren zum Herstellen eines Kunststoffbauteils (1) mit darin eingebetteten Befestigungsansätzen (3) und vorzugsweise mit dann eingebetteten Befestigungsansätzen (3) aus Metall, umfassend Schritte zum: Bereitstellen eines Einlegerteils (2) mit einem Befestigungsansatz (3); Einsetzen und Fixieren des Einlegerteils (2) im Bereich der die Kavität begrenzenden Oberfläche von einem Teil eines mehrteiligen Formwerkzeugs; Schließen des Formwerkzeugs und Einspritzen oder Einfüllen eines flüssigen und aushärtbaren Kunststoffmaterials in die Kavität des geschlossenen Formwerkzeugs; Aushärten des Kunststoffmaterials, Öffnen des Formwerkzeugs und Entnehmen des Kunststoffbauteils (1); dadurch gekennzeichnet, dass der in das Kunststoffbauteil (1) einzubettende Abschnitt des Einlegerteils (2) in Schließrichtung des Formwerkzeugs gegenüber der Ausdehnung der Kavität in dieser Richtung bei der Bereitstellung ein Übermaß (A) aufweist, das durch eine Verformung aufgrund des Schließens des Werkzeugs aufgehoben wird, und dass das Einlegerteil (2) sich nach dem Schließen des Werkzeugs um einen zentralen Punkt auf einer gegenüberliegenden Fläche des Formwerkzeugs an einer Vielzahl von Stellen abstützt.
Spritzgießverfahren zum Herstellen eines Kunststoffbauteils (1) mit darin eingebetteten Befestigungsansätzen (3) nach Anspruch 1, wobei die Verformung überwiegend plastisch ist.
Spritzgießverfahren zum Herstellen eines Kunststoffbauteils (1) mit darin eingebetteten Befestigungsansätzen (3) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Einlegerteil (2) aus Metall und vorzugsweise aus Stahl ist.
Spritzgießverfahren zum Herstellen eines Kunststoffbauteils (1) mit darin eingebetteten Befestigungsansätzen (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Befestigungsansatz eine Bohrung und vorzugsweise ein Gewindeloch ist.
Spritzgießverfahren zum Herstellen eines Kunststoffbauteils (1) mit darin eingebetteten Befestigungsansätzen (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Befestigungsansatz (3) und vorzugsweise das gesamte Einlegerteil (2) radialsymmetrisch ausgebildet sind.
Spritzgießverfahren zum Herstellen eines Kunststoffbauteils (1) mit darin eingebetteten Befestigungsansätzen (3) nach Anspruch 5, wobei das Einlegerteil (2) die Form einer Kalotte mit einem mittigen Gewindezapfen oder einer Gewindebuchse hat.
Spritzgießverfahren zum Herstellen eines Kunststoffbauteils (1) mit darin eingebetteten Befestigungsansätzen (3) nach Anspruch 6, wobei das Einlegeteil (2) im Bereich des Außenrandes der Kalotte vorzugsweise gleichartige und gleichmäßig verteilte Ausklinkungen (5) aufweist.
Spritzgießverfahren zum Herstellen eines Kunststoffbauteils (1) mit darin eingebetteten Befestigungsansätzen (3) nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Durchmesser des Gewindezapfens oder der Gewindebuchse ungefähr 5–20% des Durchmessers der Kalotte beträgt.
Spritzgießverfahren zum Herstellen eines Kunststoffbauteils (1) mit darin eingebetteten Befestigungsansätzen (3) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Einlegeteil (2) sich nach dem Schließen des Werkzeugs mit einem mittleren Bereich der Kalotte an einer Innenseite und mit einem äußeren ringförmigen Bereich der Kalotte an der gegenüberliegenden anderen Innenseite des Formwerkzeugs abstützt.
Spritzgießverfahren zum Herstellen eines Kunststoffbauteils (1) mit darin eingebetteten Befestigungsansätzen (3) nach einem der vorangehenden Ansprüchen, wobei die Kavität des Formwerkzeugs im Bereich des Einlegeteils (2) einen annähernd parallelen Spalt bildet.