DE102011055771A1

DE102011055771A1 - Verfahren zum Herstellen eines Composite-Bauteils sowie Composite-Bauteil

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Publication number: DE102011055771A1
Application number: DE102011055771A
Authority: DE
Inventors: Marius Fedler; Timo Schulz
Original assignee: Kunststoff Inst fur Mittelstaendische Wirtschaft Nrw Kimw Nrw GmbH GmbH; Kunststoff-Institut fur Mittelstandische Wirtschaft Nrw (kimw Nrw Gmbh) GmbH
Current assignee: KUNSTSTOFF-INSTITUT FUER DIE MITTELSTAENDISCHE, DE
Priority date: 2011-11-28
Filing date: 2011-11-28
Publication date: 2013-05-29

Abstract

Beschrieben ist ein Verfahren zum Herstellen eines Composite-Bauteils 1. Dieses umfasst einen Formkörper 2 sowie einen den Formkörper 2 einfassenden Kunststoffrahmen 3. Der Formkörper 2 weist einen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, der nur einem Bruchteil desjenigen des Kunststoffes des Rahmens 3 entspricht. Der Kunststoffrahmen 3 ist zumindest bereichsweise unter Ausbildung zumindest einer Längenausgleichskammer im Wege eines Urformprozesses um den Formkörper 2 herum geformt worden. In einem vorangehenden oder nachfolgenden Schritt zwischen dem Formkörper 2 und dem Kunststoffrahmen 3 zumindest in den Wärmeausdehnungskoeffizienten kritischen Richtungen durch Urformen eines Weichkunststoffmateriales 4 ein Längenausgleichskörper erstellt wird. Beschrieben ist des Weiteren ein nach diesem Verfahren hergestelltes Composite-Bauteil 1.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Composite-Bauteils, umfassend einen Formkörper und einen den Formkörper einfassenden Kunststoffrahmen, welcher Formkörper einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der einem Bruchteil desjenigen des Kunststoffes des Rahmens entspricht. Die Erfindung betrifft ferner ein Composite-Bauteil, umfassend einen Formkörper und einen den Formkörper einfassenden Rahmen, wobei der Formkörper einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der nur einem Bruchteil desjenigen des Kunststoffrahmens entspricht, und es sich bei dem Kunststoffrahmen um einen um den Formkörper umspritzten Kunststoffrahmen handelt und zwischen dem Kunststoffrahmen und dem Formkörper zumindest bereichsweise Längenausgleichskörper aus einem Weichkunststoff angeordnet sind.
Ein derartiges Composite-Bauteil ist aus DE 196 15 371 A1 bekannt. Das in diesem Dokument beschriebene Composite-Bauteil umfasst einen scheibenförmigen Formkörper aus Glas oder Glaskeramik, das mit einem umspritzten Kunststoffhalterahmen ausgerüstet ist. Aufgrund des Umspritzens des Glaskörpers mit dem Kunststoffrahmen ist dieser auf den Rand des Glaskörpers aufgeschrumpft. Um eine Induzierung von Schrumpfungsspannungen in das Formteil hinein zu reduzieren, befindet sich zwischen dem Formteil und dem Kunststoffrahmen zumindest ein Schrumpfaufnehmendes Element. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Dichtschnur handeln, also um einen Körper aus einem Weichkunststoff. Hergestellt wird das in diesem Dokument beschriebene Composite-Bauteil dadurch, dass vor dem Umspritzen des scheibenförmigen Formkörpers zum Erstellen des Kunststoffhalterahmens um den Formkörper herum das Schrumpf-aufnehmende Element angeordnet wird und anschließend diese Anordnung aus Formkörper und Schrumpf-aufnehmenden Element in eine Spritzgussform zum Erstellen des Kunststoffhalterahmens eingesetzt wird.
Wenn derartige, vor allem spröde Formkörper von einem Hartkunststoffrahmen, der im Wege eines Urformprozesses, typischerweise eines Spritzgussprozesses, um den Formkörper herumgeformt wird, ist es erforderlich, Maßnahmen vorzusehen, damit die mit einer Abkühlung des Kunststoffes einhergehende Schrumpfung nicht zu einer Zerstörung des Formkörpers und/oder des Kunststoffrahmens selbst führt. Die vorbeschriebenen, aus DE 196 15 371 A1 bekannten Maßnahmen vermögen hier zwar Abhilfe zu schaffen. Allerdings ist dieses vorbekannte Verfahren aufwändig und eignet sich nicht unbedingt, wenn der Formkörper eine von bestimmten Grundformen abweichende Geometrie aufweist, da dann das Anbringen und Inplatzhalten einer Dichtschnur während des Spritzgussprozesses zum Herstellen des Kunststoffrahmens nicht unproblematisch ist. Überdies wäre es wünschenswert, wenn einem solchen Composite-Bauteil auch weitere Funktionalitäten zuteil werden können, ohne hierdurch den Herstellungsprozess aufwändiger gestalten zu müssen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Composite-Bauteil sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Bauteils vorzuschlagen, welches den vorgenannten Anforderungen genügt.
Gelöst wird die verfahrensbezogene Aufgabe durch ein eingangs genanntes, gattungsgemäßes Verfahren, bei dem der Kunststoffrahmen zumindest bereichsweise unter Ausbildung zumindest einer Längenausgleichskammer im Wege eines Urformprozesses um den Formkörper herum geformt wird und dass in einem vorangehenden oder nachfolgenden Schritt zwischen dem Formkörper und dem Kunststoffrahmen zumindest in den Wärmeausdehnungskoeffizienten kritischen Richtungen durch Urformen eines Weichkunststoffmateriales ein Längenausgleichskörper erstellt wird.
Die bauteilbezogene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein eingangs genanntes, gattungsgemäßes Composite-Bauteil gelöst, bei dem der oder die Längenausgleichskörper im Wege eines Urformprozesses erstellt sind.
Bei diesem Konzept – dieses gilt gleichermaßen für das Verfahren sowie für das Composite-Bauteil – wird der Kunststoffrahmen derart um den Formkörper herum gespritzt, dass ein oder mehrere Längenausgleichskammern gebildet werden. Mithin stellen die Längenausgleichskammern innerhalb des Kunststoffrahmens Kammern dar, in denen die eingefasste Seite des Formkörpers in Richtung der Ebene desselben nicht unmittelbar an eine unnachgiebige Wand oder eine anderweitige Begrenzung des Kunststoffrahmens grenzt. Damit sind Räume gebildet, um eine Relativbewegung, bedingt durch eine unterschiedliche Wärmeausdehnung zwischen dem Formteil und dem Kunststoffrahmen zu gestatten. Diese Relativbewegungen beruhen auf dem unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Formkörper und Kunststoffrahmen bzw. dem Material, aus dem der Kunststoffrahmen gefertigt ist. Aufgrund dieser Entkopplung bzw. des Zulassens unterschiedlicher wärmebedingter Ausdehnungen werden keine, jedenfalls keine nennenswerten Spannungen in die Bauteile eingeleitet. Daher kann ein Hartkunststoffrahmen im Zuge der Abkühlung nach dem Umformprozess schrumpfen, ohne dass Spannungen in den Formkörper oder den Rahmen eingeleitet werden. Dieses gilt auch für thermische Wechselbeanspruchungen, die durchaus bei einer Benutzung eines solchen Composite-Bauteils auftreten können.
Die ein oder mehreren Längenausgleichskammern befinden sich an denjenigen Stellen innerhalb des Kunststoffrahmens, an denen wärmebedingte Längenänderungen eintreten, zumindest jedoch in denjenigen Bereichen, in denen derartige Spannungen besonders hoch sind. Beispielsweise kann eine einzige umlaufende Längenausgleichskammer vorgesehen sein. Es versteht sich, dass bei der Ausbildung der Längenausgleichskammern im Übrigen der Kunststoffrahmen konzipiert ist, um formschlüssig das Formteil darin zu halten.
Die Längenausgleichskammern sind mit einem Weichkunststoffmaterial im Wege eines weiteren Urformschrittes verfüllt. Typischerweise werden beide Urformverfahren, namentlich das Urformverfahren zum Herstellen des Kunststoffrahmens sowie dasjenige zum Ausbilden des Weichkunststoffmaterials im Wege eines Spritzgussprozesses durchgeführt. Durch die Weichkunststoffkomponente kann eine gewisse Anbindung an den Formkörper erfolgen, welche Weichkunststoffkomponente sich typischerweise mit dem Kunststoffrahmen verbunden ist. Mithin kann bei diesem Konzept die Weichkunststoffkomponente zugleich zum Anbinden des Formkörpers an den Kunststoffrahmen nach Art eines Klebstoffes dienen.
Die aus der urgeformten Weichkunststoffkomponente hergestellten Längenausgleichskörper sind urgeformt, und zwar gemäß einer ersten Ausgestaltung in einem ersten Schritt um den Formkörper herum, bevor der Kunststoffrahmen um den Formkörper mit seinem daran angeformten Längenausgleichskörper von dem Kunststoffmaterial zum Ausbilden des Kunststoffrahmen umspritzt wird. Es versteht sich, dass die Ausbildung der Längenausgleichskörper gemäß dieser Ausgestaltung nur möglich ist, wenn die mit der Weichkunststoffkomponente erstellten Längenausgleichskörper den Druck- und Temperaturbedingungen standhalten, die beim Umspritzen derselben mit der den Kunststoffrahmen bildenden Hartkunststoffkomponente auftreten. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in einem ersten Schritt um den Formkörper herum der Kunststoffrahmen aus der Hartkunststoffkomponente urgeformt wird, und zwar unter Ausbildung der zumindest einen Längenausgleichskammer. Diese wird in einem nachfolgenden Schritt mit einer Weichkunststoffkomponente verfüllt. Das Einbringen der Weichkunststoffkomponente in die zuvor erstellten Längenausgleichskammern des Kunststoffrahmens erlaubt eine sehr präzise Auslegung der Längenausgleichskammern. Bei diesem Konzept braucht eine etwaige Beeinträchtigung oder Auflösung eines Längenausgleichskörpers nicht berücksichtigt werden, wenn der Kunststoffrahmen um den Formkörper mit dem darauf oder daran befindlichen Längenausgleichskörper, typischerweise ein Weichkunststoffteil, herum im Wege eines Urformprozesses, insbesondere eines Spritzgussverfahrens erstellt wird. Vor allem die relativ hohe Temperatur der zum Formen des Kunststoffrahmens eingesetzten Kunststoffmasse ist für Auflösungserscheinungen an dem Weichkunststoffmaterial eines solchen Längenausgleichskörpers verantwortlich. Dieses ist bei dem beanspruchten Verfahren wirksam vermieden. Daher kann die Weichkunststoffkomponente bzw. das Weichkunststoffmaterial zum Bereitstellen einer Spannungsentkopplung auf ein mögliches Minimum reduziert werden. Auch eine Kombination der beiden vorbeschriebenen Maßnahmen ist möglich.
Vor dem Hintergrund, dass bei dem beschriebenen Verfahren zwei Urformprozesse eingesetzt werden, können diese genutzt werden, um auch weitere Bestandteile des Composite-Bauteils zu erstellen. So kann beispielsweise das für die Ausbildung des oder der Längenausgleichskörper verwendete Weichkunststoffmaterial genutzt werden, um bestimmte Teile des Formkörpers mit dem Weichkunststoffmaterial zu beschichten. Dieses bietet sich beispielsweise an, wenn es sich bei dem Formkörper um einen durchsichtigen Formkörper handelt, typischerweise aus Glas, wenn beispielsweise durch die Farbgebung des Weichkunststoffmaterials ein gewisser Designeffekt erzielt werden soll. Sollte bei einer solchen Ausgestaltung die Adhäsionswirkung der Weichkunststoffkomponente nicht hinreichend sein, kann zwischen dem Formkörper und dem Weichkunststoffmaterial ein Haftvermittler vor Einbringen der Weichkunststoffkomponente in das Spritzgusswerkzeug aufgetragen oder der Weichkunststoffmasse ein solcher Zusatz beigefügt werden. Eine solche Ausgestaltung kann beispielsweise gewünscht sein, wenn das Composite-Bauteil ein Bedienpaneel nach Art eines Touchscreens ist. Insofern kann durch entsprechende Farbgebung des Weichkunststoffmaterials und Beschichten des Formkörpers mit diesem eine ansonsten zum Erzielen desselben Effekts notwendige Lackierung vermieden werden.
Ebenso wie der Weichkunststoffkomponente zusätzliche Funktionalitäten zu Teil werden kann, wie dieses beispielhaft vorstehend beschrieben ist, ist dieses auch mit dem Kunststoffrahmen möglich. Ein besonderer Effekt lässt sich etwa dadurch erzielen, dass der Kunststoffrahmen gefärbt ist und sich über die Rückseite des typischerweise durchsichtigen Glaskörpers als Formkörper erstreckt. In einem solchen Fall ist die Weichkunststoffkomponente klar. Vor dem Hintergrund der Färbung der Hartkunststoffkomponente kann eine besondere Tiefenwirkung hinsichtlich der Farbe ausgebildet werden. Die in einem solchen Fall zwischen der Rückseite des Rahmens und dem Formkörper befindliche Weichkunststoffkomponente, die naturgemäß eine gewisse Dicke aufweist, dient im besonderen Maße als Entkopplungskörper um wärmebedingte unterschiedliche Längenausdehnungen zwischen dem Hartkunststoffteil des Rahmens und dem Glaskörper zu kompensieren. Mit einer solchen Ausgestaltung lassen sich Abdeckungen, Fronten oder dergleichen wie Panels ausbilden, die auf Grund der Eigenschaften des Formkörpers, wenn dieser beispielsweise aus Glas ist, kratz und schnittbeständig ist, gleichwohl eine besondere farblich Tiefenwirkung aufweisen. Dieses gelingt durch Einsatz des zwischen dem Formkörpers und der Rückseite des Rahmens mit der vorbeschriebenen Weichkunststoffkomponente schlierenfrei.
Handelt es sich bei dem Formteil um eine Glasscheibe und ist diese mit einer Weichkunststoffkomponente flächig hinterspritzt, stellt diese zugleich einen wirksamen Splitterschutz dar, so dass ein solchermaßen konzipiertes Composite-Bauteil auch dort eingesetzt werden kann, wo ansonsten Glasbauteile wegen der Splittergefahr nicht verwendet werden. Bei dieser Ausgestaltung versteht es sich, dass die Hartkomponente klarsichtig, ganzflächig oder auch nur im Rahmenbereich vorhanden sein kann.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
1: eine Draufsicht auf ein Composite-Bauteil umfassend eine Glasscheibe sowie einen Hartkunststoffhalterahmen,
2: eine Rückansicht auf das Composite-Bauteil der 1,
3: eine vergrößerte Teilquerschnittsdarstellung des Composite-Bauteils der 1 und 2,
4: eine Teilquerschnittsdarstellung entsprechend derjenigen der 3 gemäß einer Weiterbildung und
5: eine Teilquerschnittsdarstellung entsprechend derjenigen der 4 gemäß einer Weiterbildung.
Ein Composite-Bauteil 1 umfasst eine Glasscheibe 2 und einen um diese umspritzten Kunststoffrahmen 3. Der Kunststoffrahmen 3 des dargestellten Ausführungsbeispiels besteht aus einem Thermoplasten als Hartkunststoff. An den seitlichen Rändern der Glasscheibe 2 befindet sich zwischen dieser und dem Kunststoffrahmen 3 ein Weichkunststoffmaterial 4 als Längenausgleichskörper. Das Weichkunststoffmaterial 4 dient zum Aufnehmen von thermisch bedingten Spannungen, maßgeblich begründet durch den unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Glasscheibe 2 und des Kunststoffrahmens 3. Es versteht sich, dass die Glasscheibe 2 gegenüber dem Kunststoffrahmen 3 einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der nur einem Bruchteil des Wärmeausdehnungskoeffizienten des Kunststoffrahmens 3 entspricht. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Wärmeausdehnungskoeffizient des Kunststoffrahmens 3 acht- bis zehnmal größer als derjenige der Glasscheibe 2. Insofern ist das Weichkunststoffmaterial 4 geeignet, thermisch bedingte Längenänderungen aufzunehmen, mithin diese zwischen dem Kunststoffrahmen 3 und der Glasscheibe 2 zumindest weitgehend zu entkoppeln. In der Draufsicht bzw. Vorderansicht auf das Composite-Bauteil 1 der 1 erstreckt sich das Weichkunststoffmaterial 4 über einen gewissen Abschnitt auch über die Oberfläche der Glasscheibe 2. Gestrichelt ist in 1 die Gesamterstreckung der Glasscheibe 2 eingezeichnet. Erkennbar ist, dass sich der Rahmen 3 ebenfalls über die Vorderseite der Glasscheibe 2 erstreckt, so dass der Rand der Glasscheibe 2 auch vorderseitig durch den Kunststoffrahmen 3 eingefasst ist.
Aus der Rückseitenansicht der 2 des Composite-Bauteils 1 wird erkennbar, dass der Kunststoffrahmen 3 die Glasscheibe 2 ebenfalls rückseitig zumindest teilweise bedeckt. Ausgenommen von dieser Bedeckung sind die Bereiche der Ecken der Glasscheibe 2. Strichpunktiert ist in 2 der Innenrand der auf der Vorderseite der Glasscheibe 2 befindlichen Weichkunststoffmaterials 4 als Längenausgleichskörper erkennbar.
Der Aufbau der Randausbildung des Composite-Bauteils 1 erschließt sich deutlicher aus der Teilquerschnittsdarstellung der 3. Zwischen dem umlaufenden Rand 5 der Glasscheibe 2 und dem Hartkunststoffrahmen 3 befindet sich das Weichkunststoffmaterial 4 als Längenausgleichskörper. Unterschiedliche thermische Längenänderungen, die sich aufgrund der scheibenartigen Ausgestaltung der Glasscheibe 2 in der Ebene derselben abspielen, werden wirksam durch das Weichkunststoffmaterial 4 aufgefangen.
Hergestellt werden kann das Composite-Bauteil 1, indem gemäß einer ersten Alternative die Glasscheibe 2 als Formkörper in ein entsprechend vorbereitetes Spritzgusswerkzeug eingelegt wird, um anschließend den Kunststoffrahmen 3 darin zu formen. Eingebracht wird in das Werkzeug eine entsprechend temperierte Kunststoffmasse, die durch diesen Prozess urgeformt wird. Zwischen dem Kunststoffrahmen 3 und der Glasscheibe 2 verbleibt allerdings ein Hohlraum, der im Rahmen dieser Ausführungen als Längenausgleichskammer angesprochen ist. Diese Längenausgleichskammer erstreckt sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfänglich um die Glasscheibe 2 herum und gestattet, dass beim Abkühlen des Kunststoffrahmens 3 dieser seiner Materialeigenschaften entsprechend schrumpfen kann, ohne dass Spannungen, jedenfalls ohne nennenswerte Spannungen in die Glasscheibe 2 induziert werden. Auch nach dem Schrumpfungsprozess verbleibt zwischen dem Rand der Glasscheibe 2 und dem Kunststoffrahmen 3 eine ein Hohlraum als Längenausgleichskammer erhalten. Es versteht sich, dass nach Abkühlen des Kunststoffrahmens die Glasscheibe in diesem zunächst nur lose gehalten ist. Durch die vorderseitige und rückseitige Einfassung der Glasscheibe durch den Kunststoffrahmen ist diese gleichwohl bereits nach diesem Fertigungsschritt unverlierbar in dem Kunststoffrahmen 3 gehalten.
In einem nachfolgenden Schritt wird ebenfalls im Wege eines Kunststoffurformprozesses die Längenausgleichskammer mit einer Weichkunststoffkomponente verfüllt, die nach ihrer Abkühlung das Weichkunststoffmaterial 4 und damit einen Längenausgleichskörper bildet. Zum Verfüllen der Längenausgleichskammer zwischen der Glasscheibe 2 und dem Kunststoffrahmen 3 dienen die in 2 erkennbaren Aussparungen 6 in den Eckbereichen der Glasscheibe 2. Durch die Aussparungen 6 oder ähnlichen Einspritzorten bzw. -geometrien ist ein unmittelbarer Zugang zu der Längenausgleichskammer geschaffen. Über die Aussparungen 6 wird die Weichkunststoffkomponente mit einem entsprechenden, in die Aussparungen 6 einpassenden Werkzeug zugeführt. Es versteht sich, dass eine Zuführung der Weichkunststoffkomponente zum Verfüllen der Längenausgleichskammer auch über andere, in den Kunststoffrahmen 3 eingebrachte Kanäle erfolgen kann.
Herstellen lässt sich das Composite-Bauteil 1.1 auch in umgekehrter Reihenfolge, indem in einem ersten Schritt das Weichkunststoffmaterial 4 um die Glasscheibe 2 herum im Wege eines Spritzgussverfahrens urgeformt wird. In einem nachfolgenden Schritt wird sodann der auf diese Weise ausgebildete Rand der Glasscheibe 2 von der Hartkunststoffkomponente zur Ausbildung des Kunststoffrahmens 3 umgossen, typischerweise im Wege eines Spritzgussverfahrens.
Aufgrund der vorbeschriebenen Herstellungsprozesse zum Erstellen der Kunststoffkomponente des Composite-Bauteils 1 durch Urformen besteht die Möglichkeit, beispielsweise mit dem Prozess des Erstellens der Längenausgleichskörper mit dem Weichkunststoffmaterial zusätzliche Funktionalitäten zu erreichen. Möglich ist beispielsweise, die Rückseite der Glasscheibe 2 mit der Weichkunststoffkomponente zu beschichten. Dieses ist beispielhaft in 4 gezeigt. Das in 4 gezeigte Composite-Bauteil 1.1 verfügt über eine mit Weichkunststoffmaterial 4.1 hinterspritzte Glasscheibe 2.1 als Formkörper. Eine solche Ausgestaltung bietet, wenn das Weichkunststoffmaterial gefärbt ist, beispielsweise schwarz, dass das Composite-Bauteil 1 an seiner Vorderseite eine besondere Farbgestaltung seiner Glasscheibe 2.1 aufweist, wobei durch die durchsichtige Glasscheibe ein besonderer Tiefeneffekt in der Farbgebung hervorgerufen wird. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise sehr schön ein so genannter Piano-Black-Effekt erzielen. Gleiches gilt selbstverständlich auch für andere Farben. Je nach Wahl der Weichkunststoffkomponente kann es erforderlich sein, zuvor die Rückseite der Glasscheibe 2.1 mit einem Haftvermittler zu beschichten oder der Weichkunststoffkomponente entsprechende haftvermittelnde Zusätze beizumengen.
Anstelle oder auch neben der vorbeschriebenen Möglichkeit, der Weichkunststoffkomponente zusätzliche Funktionalitäten zu Teil werden zu lassen, ist dieses in Folge des Ausbildens des Kunststoffrahmens im Wege eines Urformprozesses ebenso möglich. 5 zeigt ein solches Ausführungsbeispiel. Das in 5 gezeigte Composite-Bauteil 1.2 unterscheidet sich von dem Composite-Bauteil 1.1 der 4 dadurch, dass es sich bei der Weichkunststoffkomponente 4.2 um eine klarsichtige handelt. Ferner unterscheidet sich das Composite-Bauteil 1.2 von dem Composite-Bauteil 1.1 dadurch, dass der Kunststoffrahmen 3.2 eine durchgehende Rückwand 7 aufweist. Der Kunststoffrahmen 3.2 mit seiner Rückwand 7 ist gefärbt. Die sich zwischen der Rückwand 7 des Kunststoffrahmens 3.1 und der Glasscheibe 2.2 befindliche Weichkunststoffkomponente 4.2 stellt eine wirksame Spannungsentkopplungsschicht dar. Somit wirkt nutzungsseitig die durch die Rückwand 7 bereitgestellte Farbe in besonderer Weise, und zwar ohne jedwede Schlierenbildung dauerhaft und auch bei wechselnden thermischen Beanspruchungen. Möglich ist es auch, den Rahmen mit seiner Rückwand klarsichtig oder transparent auszugestalten.
Mit dem vorbeschriebenen Verfahren lassen sich nicht nur Composite-Bauteile herstellen, bei denen eine Spannungsentkopplung zwischen dem jeweiligen Kunststoffrahmen und dem Formkörper gegeben ist, sondern zugleich können diese weitere Funktionalitäten aufweisen. Bei den Ausführungsbeispielen der 4 und 5 sind solche weiteren Funktionalitäten als designerische Funktionalitäten durch entsprechende Farbgebung beschrieben, ohne dass hierzu zusätzliche Lackierungsschritte notwendig wären.
Einsetzen lässt sich ein solches Composite-Bauteil beispielsweise als Bedienorgan für elektrische Schalter oder auch als Touchscreen. Eine Vielzahl weiterer Anwendungsmöglichkeiten sind vorhanden. Ist beispielsweise die Rückseite des Formkörpers, wenn dieses eine Glasscheibe ist, mit der Weichkunststoffkomponente hinterspritzt und hierdurch ein wirksamer Splitterschutz gebildet, eignet sich ein solches Composite-Bauteil auch als Bauteil zur Verwendung in Automotive-Anwendungen, auch als Seitenscheibe. Die vorstehende Verwendungsbezeichnung ist daher nur beispielhaft zu verstehen.
Bezugszeichenliste

1, 1.1, 1.2: Composite-Bauteil
2, 2.1, 2.2: Glassscheibe
3, 3.1, 3.2: Kunststoffrahmen
4, 4.1, 4.2: Weichkunststoffmaterial
5: Rand
6: Aussparung
7: Rückwand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19615371 A1 [0002, 0003]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Composite-Bauteils (1, 1.1, 1.2), umfassend einen Formkörper (2, 2.1, 2.2) und einen den Formkörper (2, 2.1, 2.2) einfassenden Kunststoffrahmen (3, 3.1, 3.2), welcher Formkörper (2, 2.1, 2.2) einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der einem Bruchteil desjenigen des Kunststoffes des Rahmens (3, 3.1, 3.2) entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffrahmen (3, 3.1, 3.2) zumindest bereichsweise unter Ausbildung zumindest einer Längenausgleichskammer im Wege eines Urformprozesses um den Formkörper (2, 2.1, 2.2) herum geformt wird und dass in einem vorangehenden oder nachfolgenden Schritt zwischen dem Formkörper (2, 2.1) und dem Kunststoffrahmen (3, 3.1, 3.2) zumindest in den Wärmeausdehnungskoeffizienten kritischen Richtungen durch Urformen eines Weichkunststoffmateriales (4, 4.1, 4.2) ein Längenausgleichskörper erstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffrahmen (3, 3.1, 3.2) im Wege eines Gussprozesses, insbesondere eines Spritzgussprozesses als Urformprozess hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Urformprozess zum Erstellen der Weichkunststoffkomponente (4.1, 4.2) als Längenausgleichskörper ein oder mehrere weitere Funktionselemente erstellt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Weichkunststoffkomponente (4.1, 4.2) eine Seite des Formkörpers (4.1, 4.2), insbesondere seine Rückseite beschichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Weichkunststoffkomponente (4, 4.1, 4.2) im Wege eines Gussprozesses, insbesondere eines Spritzgussprozesses als Urformprozess hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (2, 2.1, 2.2) ein scheibenförmiger durchsichtiger Körper, insbesondere aus Glas oder aus Glaskeramik ist.
Composite-Bauteil (1, 1.1, 1.2), umfassend einen Formkörper (2, 2.1, 2.2) und einen den Formkörper (2, 2.1, 2.2) einfassenden Rahmen (3, 3.1, 3.2), wobei der Formkörper (2, 2.1, 2.2) einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der nur einem Bruchteil desjenigen des Kunststoffrahmens (3, 3.1, 3.2) entspricht, und es sich bei dem Kunststoffrahmen (3, 3.1, 3.2) um einen um den Formkörper (2, 2.1, 2.2) umspritzten Kunststoffrahmen (3, 3.1, 3.2) handelt und zwischen dem Kunststoffrahmen (3, 3.1, 3.2) und dem Formkörper (2, 2.1, 2.2) zumindest bereichsweise Längenausgleichskörper aus einem Weichkunststoff (4, 4.1, 4.2) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Längenausgleichskörper im Wege eines Urformprozesses erstellt sind.
Composite-Bauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (2, 2.1, 2.2) scheibenförmig ausgeführt ist und eine den Formkörper umfänglich umgebende Längenausgleichskammer vorgesehen ist.
Composite-Bauteil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass an den oder die als Weichkunststoff (4.1, 4.2) ausgeführten Längenausgleichskörper ein weiteres funktionales Element angeformt ist.
Composite-Bauteil nach Anspruch 9 in seinem Rückbezug auf Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das funktionale Element eine Beschichtung der Rückseite des Formkörpers (2.1, 2.2) mit dem Weichkunststoff (4.1, 4.2), gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Haftvermittlers ist.
Composite-Bauteil nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (2, 2.1, 2.2) ein durchscheinender oder durchsichtiger Glaskörper oder Glaskeramikkörper ist.
Composite-Bauteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Composite-Bauteil (1.1) ein Bedienpaneel, etwa ein Touchscreen ist.