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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils für ein Fahrzeug.
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STAND DER TECHNIK
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Bisher werden Formteile für ein Fahrzeug häufig aus Kunststoff hergestellt und dabei bekannte Verfahren wie Spritzgießen oder Tiefziehen verwendet. Ein Kaschieren dieser Formteile mit einer Dekorschicht erfordert es häufig, dass ein Nähkleid oder ein elastisch verformbares Kaschiermaterial verwendet werden. Der Grund hierfür liegt darin, dass das Kunststoffformteil eine dreidimensionale Gestalt annimmt, deren Oberfläche nicht ohne Verzerrungen in eine Ebene abgewickelt oder abgebildet werden kann. Dies bedeutet im Umkehrschluss, dass die Oberfläche nicht verzerrungs- und damit störungsfrei mit einem Material kaschiert werden kann, das ursprünglich in einer ebenen Fläche vorliegt, wie dies beispielsweise für Leder, Furniere und dergleichen der Fall ist.
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Aus dem Europäischen Patent
EP 1 126 965 B1 geht ein Verfahren zur Herstellung von einstückig ausgebildeten dreidimensionalen Formkörpern hervor, bei dem der Formkörper durch sogenanntes „Origamifalten”, eine auch als „Cut'n Fold” bezeichnete Falttechnik, aus einer ebenen Materialform erzeugt wird. Diese Falttechnik ist jedoch im Fahrzeugbau bisher nicht für Formteile angewendet worden, weil die im Bereich des Fahrzeugbaus üblichen Qualitätsanforderungen hinsichtlich erlaubter Toleranzen und geforderter Berechenbarkeit von Formteilen durch diese Falttechnik nicht erfüllt werden.
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Die Falttechnik kann bisher normalerweise auch nicht auf Kaschierungsmaterialien angewendet werden, die für die Kaschierung von Formteilen für Fahrzeuge vorgesehen sind. Der Grund hierfür ist, dass die Kaschierungsmaterialien auch bei Verwendung der Falttechnik nicht ohne zusätzliches Dehnen oder ein Auseinanderschneiden und Zusammennähen auf die dreidimensionale Oberflächenkontur des Formteils angepasst werden können, ohne ungewollte Materialfalten oder andere Oberflächenstörungen zu erzeugen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt somit darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils für ein Fahrzeug zu entwickeln, durch das es möglich ist, kaschierte Formteile für Fahrzeuge herzustellen, bei denen die Kaschierung weder gedehnt noch zu einem Nähkleid verarbeitet werden muss, um somit die Vielfalt der möglichen Kaschierungen eines solchen Formteils zu erhöhen und dessen Herstellung effizienter zu gestalten.
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DARSTELLLUNG DER ERFINDUNG
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Die Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils für ein Fahrzeug die Schritte des Faltens eines Trägers für das Formteil in eine gewünschte Gestalt, des Faltens einer Dekorschicht analog zur Gestalt des Trägers und des Aufkaschierens der Dekorschicht auf den Träger nach dem Falten des Trägers.
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In dieser Anmeldung ist unter „Falten” sowohl ein händisches als auch ein maschinelles Falten, das sonst auch als „Falzen” bezeichnet wird, zu verstehen. Ein „Formteil” für ein Fahrzeug ist ein Bauteil des Fahrzeugs, das beispielsweise für den Innenraum des Fahrzeugs vorgesehen ist und eine bestimmte dreidimensionale Form aufweist. Diese Form dient beispielsweise der Aufnahme von Funktionselementen oder der formschönen Abdeckung von solchen Elementen. Ein Formteil kann auch selbst als Funktionselement ausgebildet sein, beispielsweise als Handschuhkasten, Luftkanal, Armauflage etc. Der Begriff „Träger” bezeichnet in diesem Schriftstück ein Element, das eine tragende Funktion erfüllt. Der Träger dient dabei nicht lediglich dem Tragen der Dekorschicht, sondern ist auch gegenüber äußeren Einwirkungen oder für oder als ein bestimmtes Funktionselement als tragendes Element ausgebildet.
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Dadurch, dass der Träger für das Formteil selbst gefaltet wird, kann die Oberfläche des Trägers mit einer Dekorschicht versehen werden, die ebenfalls durch Falten und nicht durch Dehnen oder des Erstellen eines Nähkleides so umgeformt wird, dass sie ohne Störstellen auf den Träger passt. Der Grund hierfür liegt darin, dass sich die Oberfläche des Trägers für das Formteil, der durch Falten gestaltet wird, verzerrungs- und unterbrechungsfrei in eine Ebene abwickeln bzw. abbilden lässt.
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Bevorzugt wird der Träger durch die Cut'n Fold Technik gestaltet. Diese Technik ermöglicht es, einen gefalteten Träger auf effiziente Weise und in großer Vielfalt herzustellen. Ein solcher Träger ist auch dazu in der Lage, auf ihn einwirkende Kräfte aufzunehmen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Dekorschicht einen selbsthaftenden Stoff auf. Ein selbsthaftender Stoff erleichtert das Kaschieren der Dekorschicht auf die Trägerschicht und führt zu einem effizienteren Herstellungsverfahren, da kein separater Schritt zum Auftragen eines Klebstoffs auf den Träger und/oder die Dekorschicht erforderlich ist. Ein Beispiel für einen solchen selbsthaftenden Stoff ist ein so genannter Geckostoff.
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Mit Vorteil weist die Dekorschicht eine Lackfolie oder ein Papier auf. Die Verwendung von Lackfolie oder Papier als Dekorschicht ist herkömmlich praktisch ausgeschlossen, weil diese Materialien weder dehnbar sind, ohne ihr Aussehen in ungewünschter Weise zu verändern, noch als Basismaterial für ein Nähkleid geeignet sind, weil sie sich nicht vernähen lassen. Derartige Dekorschichten lassen sich erst mit dem erfindungsgemäßen Verfahren als Dekorschicht für ein Formteil für ein Fahrzeug verwenden, ohne Oberflächenfehler akzeptieren zu müssen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Dekorschicht bei Raumtemperatur nahezu undehnbar (Dehnung < 5%). Eine nahezu undehnbare Dekorschicht lässt sich nicht durch Tiefziehen oder ähnliche Verfahren in eine Form bringen. Sie kann daher nicht auf einen Träger aufkaschiert werden, dessen Oberfläche sich nicht verzerrungsfrei auf eine ebene Fläche abwickeln oder abbilden lässt. Für das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt, eine nahezu undehnbare Dekorschicht zu verwenden, da diese eine größere Vielfalt möglicher optischer Erscheinungsformen des Formteils bietet.
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Mit Vorteil wird der Träger oder die Dekorschicht vor dem Falten oder während des Faltens, insbesondere beidseitig, erhitzt, um das Falten zu erleichtern. Je nach Material wird das Falten des Trägers und/oder der Dekorschicht erleichtert, wenn entlang der beabsichtigten Falte das Material erhitzt und damit verändert wird.
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Sofern Träger und Dekorschicht bereits miteinander verbunden sind, lässt sich das Erhitzen nicht mehr beidseitig für beide Elemente vornehmen, da die Dekorschicht und der Träger im unmittelbaren Kontakt miteinander stehen. Es ist daher nicht möglich, zwischen den Träger und die Dekorschicht ein Heizelement zu bringen, das zur beidseitigen Erhitzung des Trägers und der Dekorschicht oder eines dieser Elemente führen könnte. Der Träger und die Dekorschicht werden also bevorzugt erhitzt, bevor sie aufeinander angebracht wurden. Dies dient auch der Stärkung der Verbindung zwischen dem Träger und der Dekorschicht, da ein Kleber zwischen Träger und Dekorschicht beim Erhitzen einer zukünftigen Falte derart beeinflusst werden kann, dass seine Klebefähigkeit nachlässt.
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Ein unabhängiger Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung des zuvor beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines Formteils für einen Fahrzeuginnenraum.
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Dadurch, dass der Träger durch Falten in seine gewünschte Gestalt gebracht wird, kann seine Oberfläche ohne Verzerrung auf eine zweidimensionale Ebene abgebildet werden, sofern auch das Material des Trägers vor dem Falten eine flächige Gestalt hatte. Dies führt dazu, dass auch eine Dekorschicht, die beispielsweise eine weiche Komponente, eine nahezu nicht dehnbare und/oder eine leicht reißende Komponente umfassen soll oder nicht genäht werden soll, als Kaschierung eines erfindungsgemäß hergestellten Trägers verwendet werden kann.
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Bevorzugt werden selbsthaftende reversible Stoffe, die auch als Geckostoffe bezeichnet werden, für die Dekorschicht verwendet und unabhängig davon ist es auch möglich, zwischen die Dekorschicht und den Träger eine Zwischenlage einzufügen, die beispielsweise durch ein weiches Material oder ein Abstandsgewirke gebildet werden kann.
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Beim Kaschieren kann es nötig sein, eine Klebeschicht auf die Dekorschicht und/oder auf den Träger aufzubringen. Für das Auftragen des Klebers auf die Dekorschicht ist bisher eine eigene Halterung nötig, welche die Dekorschicht in ihrer Form hält. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Dekorschicht durch ein Nähkleid gebildet wird, um die dreidimensionale Oberfläche des Trägers wiederzugeben.
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Durch die erfindungsgemäße Formung sowohl des Trägers als auch der Dekorschicht ist es möglich, den Kleber beispielsweise dann auf den entsprechenden Teil des Formteils aufzutragen, wenn das Formteil noch oder wieder in einer Ebene ausgestreckt ist. Beispielsweise kann die Dekorschicht mit Faltlinien versehen worden sein, entlang derer sie zu falten ist, um auf den Träger aufgebracht zu werden. Um den Kleber bequem aufzubringen kann die gefaltete Schicht zum Auftragen des Klebers aber wieder entfaltet werden.
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Als mögliche Materialien für die Dekorschicht kommen insbesondere Leder, Textilien, Kunststofffolien, Papier, Metallfolien, Holzfurniere, Naturmaterialien, Gewebe und Abstandsgewirke in Frage. Frühere Einschränkungen betreffend die Verarbeitungsmöglichkeiten der Dekorschicht müssen nun kaum noch berücksichtigt werden, da die Dekorschicht nun weder gedehnt noch zu einem Nähkleid verarbeitet werden muss. Die Dekorschicht kann auch perforiert, mit Zierbereichen wie Nähten, Verprägungen oder Beleuchtungen, mit Funktionsoberflächen wie Leitungen, Sensoren, einer Heizung, Membranen, einer Beschattung, „cool touch” oder mit optischen Funktionen, sogenannten „Health and Care”-Eigenschaften oder mit besonderen haptischen Eigenschaften versehen sein, da für das erfindungsgemäße bzw. bevorzugte Verfahren deutlich geringere Anforderungen an die Materialeigenschaften gestellt werden, die das Kaschieren selbst bzw. das Umformen des Materials der Dekorschicht in eine Form, die auf einen Träger aufkaschiert werden kann, betreffen. Die Dekorschicht kann auch beflockt, lackiert, gelasert oder auf andere Weise veredelt werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Gesamtheit der Patentansprüche und der nachfolgenden Figurenbeschreibung.
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KURZE FIGURENBESCHREIBUNG
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1 zeigt einen Rohling eines Trägermaterials und einen gefalteten Träger.
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2 zeigt eine Dekorschicht zum Aufbringen auf den Träger.
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3 illustriert den Kaschiervorgang der Dekorschicht auf den Träger.
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WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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1 zeigt einen Rohling 12 eines Trägermaterials, der mehrere Falten 13 aufweist, die auch als Faltlinien bezeichnet werden können. Die Falten 13 sind so gestaltet, dass der Rohling 12 entlang der Falten gefaltet werden kann, um einen Träger 14 zu bilden. Der Träger 14 entsteht aus dem Rohling 12 dadurch, dass das Material des Rohlings 12 entlang der Falten 13 auf definierte Weise gefaltet wird und kann je nach Anwendungsgebiet unterschiedlich ausgestaltet sein. In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist der Träger 14 ein Träger für eine Mittelkonsole in einem Kraftfahrzeug.
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2 zeigt eine Dekorschicht 16 ebenfalls in einer Rohlingsform. Die Kontur der Dekorschicht 16 entspricht genau der Kontur des Rohlings 12 für den Träger 14, so dass auch die Dekorschicht 16 so gefaltet werden kann, dass sie die komplette Oberfläche des Trägers 14 bedeckt. Hierbei ist es nicht nötig, dass die Dekorschicht 16 gedehnt, gestaucht, zerschnitten und wieder zusammengenäht oder auf andere Weise zerstört wird.
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In 2 ist noch dargestellt, dass die Dekorschicht 16 Überlappelemente 17 aufweist, die dazu dienen, die Dekorschicht 16 besser am Träger 14 zu befestigen, indem die Überlappelemente 17 um den Träger 14 herumgeklappt und an ihm angeklebt werden können.
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Sowohl der Träger 14 als auch die Dekorschicht 16 werden bevorzugt mit einem Kleber versehen, um das Kaschieren der Dekorschicht 16 auf den Träger 14 zu erleichtern.
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3 illustriert den Kaschiervorgang der Dekorschicht 16 an dem Träger 14, um ein Formteil 10 für ein Fahrzeug zu erzeugen. Nachdem die Dekorschicht 16 und/oder der Träger 14 zumindest stellenweise mit einem Kleber versehen und/oder selbstklebend ausgeführt sind, lässt sich die Dekorschicht 16 auf den Träger 14 auflegen und analog zu den Falten 13 des Trägers 14 falten, so dass die gesamte Oberfläche des Trägers 14 durch die Dekorschicht 16 bedeckt wird.
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Je nach Material der Dekorschicht 16 sollte die Dekorschicht 16 bereits vor dem Zusammenbringen mit dem Träger 14 mit eigenen Falten versehen werden, die analog zu den Falten 13 im Rohling 12 des Trägers 14 verlaufen, um das Anformen der Dekorschicht 16 an den Träger 14 zu erleichtern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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