DE102011014686A1 - Herstellung eines Kunststoffkörpers mit Einlegeteil - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines mit einem Einlegeteil (2) versehenen Kunststoffkörpers, wobei: – ein Grundkörper (1) aus – vorzugsweise thermoplastischen – Kunststoff hergestellt wird, – wenigstens ein Einlegeteil in Form eines Fasergebildes auf dem Grundkörper (1) angeordnet wird, – vor oder beim Anordnen des wenigstens einen Fasergebildes (2) auf dem Grundkörper (1) die Temperatur der Kontaktfläche von Grundkörper (1) und Fasergebilde (2) erhöht wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mit einem Einlegeteil versehenen Kunststoffkörpers.
  • Bisher erfolgte die Herstellung eines mit einem Einlegeteil versehenen Kunststoffkörpers in der Weise, dass der Einlegeteil ganz oder vollständig mit jenem Kunststoff, der nach Abkühlung den Kunststoffkörper bildet, umspritzt wurde. Vor allem dann, wenn der Einlegeteil im fertigen Zustand des Kunststoffkörpers sich an einer bestimmten Stelle befinden soll, bringt dies den Nachteil mit sich, dass der Einlegeteil vor Kontaktierung mit der Kunststoffschmelze vorpositioniert werden muss.
  • Daneben kann es je nach Natur des Einlegeteils von Nachteil sein, wenn der Einlegeteil zum Beispiel mit den hohen Drücken, die beim Einspritzen von Kunststoffschmelze in eine Kavität vorherrschen, belastet wird.
  • Besonders bei der Herstellung von Leichtbauteilen kommen bevorzugt flächige Halbzeuge zum Einsatz, welche sich aus einem Grundkörper aus Kunststoff und einem darauf angeordneten Fasergebilde zusammensetzen. Solche Halbzeuge werden auch Organobleche genannt. Diese werden bisher relativ aufwendig hergestellt. Der Grundstoffkörper und das Fasergebilde werden getrennt gefertigt. Anschließend wird das Fasergebilde in der gewünschten Dimensionierung aus einer Bahn ausgestanzt und mit dem Grundkörper verpresst.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines mit einem Einlegeteil versehenen Kunststoffkörpers bereitzustellen, das die oben erwähnten Nachteile nicht aufweist.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Im Gegensatz zum Stand der Technik wird vorab ein Grundkörper aus beispielsweise thermoplastischem Kunststoff hergestellt und erst anschließend wird der Einlegeteil auf dem Grundkörper angeordnet, wobei die Temperaturerhöhung der Kontaktfläche von Grundkörper und Einlegeteile ein lokales Aufschmelzen des Grundkörpers bewirkt, sodass der Einlegeteil nach Erstarren des aufgeschmolzenen Bereich fest mit dem Grundkörper verbunden ist. Das Anordnen des Einlegeteils auf dem Grundkörper kann auch mit einer vorbestimmten Krafteinwirkung verbunden sein.
  • Erfindungsgemäß handelt es sich beim Einlegeteil um ein Fasergebilde.
  • Durch die Erfindung ist es auf besonders einfache Weise möglich, flächige Halbzeuge in Form sogenannter Organobleche herzustellen bzw. auch unmittelbar Endprodukte herzustellen. Durch das Anordnen des Fasergebildes im lokal aufgeschmolzenen Bereich des Grundkörpers wird das Fasergebilde durch den Kunststoff sozusagen imprägniert bzw. getränkt. Die erfindungsgemäßen Halbzeuge oder Endprodukte eignen sich besonders für Leichtbauteile die schwerpunktmäßig bei der Autoindustrie zur Anwendung kommen.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Die Herstellung des Grundkörpers kann durch beliebige formgebende Verfahren für Kunststoffe erfolgen, wie zum Beispiel durch Spritzgießen oder Extrudieren.
  • Die Erhöhung der Temperatur der Kontaktfläche (Kontakttemperatur) kann auf beliebige Weise durch Energieeinbringung in den Grundkörper bzw. in die Oberfläche des Grundkörpers oder durch Energieeinbringung in den Einlegeteil oder der Oberfläche des Einlegeteils erfolgen.
  • Alternativ kann auch ein lokales Aufschmelzen des Grundkörpers dadurch erfolgen, dass das Werkzeug einer Spritzgießmaschine, in welches Kunststoffschmelze zur Erzeugung des Grundkörpers eingespritzt wurde, geöffnet wird. Die im Grundkörper befindliche Restwärme der Schmelze kann dann in jenem Bereich des Grundkörpers, wo dieser noch an der metallischen Werkzeugoberfläche anliegt (Rückseite) effizient abgeführt werden. An der nunmehr freiliegenden Oberfläche des Grundkörpers (Vorderseite), an welcher das Einlegeteil angeordnet werden soll, fungiert die Luft allerdings als relativ guter Isolator, sodass es hier zum erwünschten lokalen Aufschmelzen kommt.
  • Die Energieeinbringung kann beispielsweise durch Kontaktheizung (heißer Draht, Bügeleisen etc.), Infrarotstrahlung, ein heißes Fluid (zum Beispiel Heißluft), Gasflamme, Ultraschall oder Mikrowelle erfolgen. Alternativ kann gegebenenfalls auch eine direkte Beheizung des Grundkörpers oder Einlegeteils erfolgen, indem zum Beispiel an eine Kohlefaser des Grundkörpers oder Einlegeteils eine elektrische Spannung angelegt wird.
  • Die Einlegeteile können flächig sein oder eine beliebige dreidimensionale Kontur aufweisen. Sie können die Fläche des Grundkörpers zum Teil oder ganz bedecken. Es können mehrere Einlegeteile neben oder übereinander angeordnet sein.
  • Nach dem Anordnen des Einlegeteils auf dem Grundkörper kann eine weitere Bearbeitung des Kunststoffkörpers erfolgen, beispielsweise durch Spritzgießen, Extrusion oder anderen Verfahren. Bei Verwendung einer Spritzgießmaschine kann in diesem Fall die Aufbringung einer weiteren Kunststoffschicht in an sich bekannter Weise, zum Beispiel unter Verwendung eines Drehtisches, eines Schiebetisches, einer Indexplatte, eines Umsetzhandlings oder dergleichen erfolgen.
  • Es ist auch möglich, beim Anordnen des Einlegeteils auf den Grundkörper durch einen Roboter oder durch ein bewegliches Element im Werkzeug der Kunststoffmaschine eine Kraft auf den Einlegeteil auszuüben, um diesen in den aufgeweichten Bereich des Grundkörpers etwas einzudrücken.
  • Die Anordnung eines Einlegeteils an einem Kunststoffgrundkörper, hier als Vorspritzling bezeichnet, wird beispielhaft an Hand der 1a bis 1c erläutert.
  • Eine Möglichkeit zur Herstellung eines mit einem Einlegeteils versehenen Kunststoffkörpers nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird beispielhaft an Hand der 2a und 2b erläutert.
  • Die 1a zeigt einen Grundkörper 1 (Vorspritzling) vor der Anordnung eines Einlegeteils in Form eines Fasergebildes 2 (hier als Gitterstruktur ausgeführt) auf seiner Oberfläche. Des Heranbringen des Fasergebildes 2 erfolgt hier durch einen Roboter, von dem ein Teil eines Übernahmekopfs 4, eine Halterung 5 und ein verfahrbarer Anpressstift 6 erkennbar sind. Schematisch gezeigt ist weiters eine verfahrbare Aufheizvorrichtung 3.
  • In 1b ist erkennbar, wie die Aufheizvorrichtung 3 lokal den Kunststoff des Grundkörpers 1 aufschmilzt, sodass ein aufgeweichter Bereich entsteht.
  • 1c zeigt, wie durch ein Vorfahren des Übernahmekopfes 4 und eine Andrücken über Anpressstifte 6 das Fasergebilde 2 in die angeweichte Oberfläche des Grundkörpers 1 eingepresst wird.
  • 2a zeigt schematisch eine Spritzgießmaschine 7, welche mit einer Wendeplatte 8 versehen ist.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird in einer ersten Station 9 der Grundkörper 1 durch Spritzgießen hergestellt. Anschließend erfolgt eine Verdrehung der Wendeplatte 8 um 90°, wodurch in einer zweiten Station 10 ein Aufheizen der Oberfläche des Grundkörpers 1 erfolgt. Das Fasergebilde 2 wird anschließend (2b) in die aufgeweichte klebrige Oberfläche des Grundkörpers 1 eingepresst. Anschließend erfolgt eine weitere Drehung der Wendeplatte 8 um 90°, wodurch in einer dritten Station 11 ein Überspritzen mit Kunststoff bewirkt werden kann.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung eines mit einem Einlegeteil (2) versehenen Kunststoffkörpers, dadurch gekennzeichnet, dass: – ein Grundkörper (1) aus – vorzugsweise thermoplastischen – Kunststoff hergestellt wird, – wenigstens ein Einlegeteil in Form eines Fasergebildes auf dem Grundkörper (1) angeordnet wird, – vor oder beim Anordnen des wenigstens einen Fasergebildes (2) auf dem Grundkörper (1) die Temperatur der Kontaktfläche von Grundkörper (1) und Fasergebilde (2) erhöht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) durch Einspritzen von Kunststoffschmelze in ein Werkzeug einer Spritzgießmaschine (7) hergestellt wird und dass zum Erhöhen der Temperatur von Grundkörper (1) und Fasergebilde (2) das Werkzeug geöffnet wird, sodass die im Grundkörper (1) enthaltene Restwärme die Temperaturerhöhung bewirkt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasergebilde (2) erwärmt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) wenigstens im Bereich der Kontaktfläche erwärmt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Anordnen des wenigstens einen Fasergebildes (2) eine Schicht aus – vorzugsweise thermoplastischen – Kunststoff auf das Fasergebilde (2) und/oder den Grundkörper (1) aufgebracht wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) durch Einspritzen von Kunststoffschmelze in ein Werkzeug einer Spritzgießmaschine (7) hergestellt wird und dass nach dem Anordnen des Fasergebildes (2) auf dem Grundkörper (1) durch ein zumindest teilweises Schließen des Werkzeuges eine Kraft auf das Fasergebilde (2) ausgeübt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Fasergebilde (2) ein Fasergewebe oder ein Fasergewirke verwendet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein textiles Fasergebilde (2) verwendet wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Schicht aus Kunststoff, welche auf den Grundkörper (1) und/oder das Fasergebilde (2) aufgebracht wurde, oberhalb des Fasergebildes (2) wenigstens ein weiteres Einlegeteil, vorzugsweise ein weiteres Fasergebilde (2), angeordnet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spritzgießmaschine (7) mit einer Wendeplatte (8) verwendet wird, wobei vorzugsweise: – der Grundkörper (1) in einer ersten Station hergestellt wird, – nach Drehung der Wendeplatte (8) in einer zweiten Station (10) die Erhöhung der Temperatur der Kontaktfläche erfolgt und das Fasergebilde (2) am Grundkörper (1) angeordnet wird, – gegebenenfalls nach erneuter Drehung der Wendeplatte (8) in einer dritten Station (11) eine Schicht aus Kunststoff auf das Fasergebilde (2) und/oder den Grundkörper (1) aufgebracht wird.
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