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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines Kunststoffformteils nach dem Oberbegriff des Patentanspruch 1.
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Spritzgießvorrichtungen zur Herstellung eines Kunststoffformteils mit einem Träger aus einem Thermoplasten und mit einer Trägerbeschichtung aus Polyurethan sind aus der Praxis bekannt. Das resultierende, aus zwei Kunststoffkomponenten hergestellte Kunststoffformteil wird nach einem Zweikomponentenspritzgießverfahren in zwei Kavitäten der betreffenden Spritzgießmaschine gefertigt. In einer ersten Kavität, die von einer ersten Werkzeugeinheit und einer zweiten Werkzeugeinheit gebildet ist, wird der Träger aus einem thermoplastischen Kunststoffwerkstoff hergestellt. Der Träger bildet dann einen so genannten Vorformling. Anschließend wird die erste Kavität geöffnet. Der Vorformling wird hierbei an der ersten Werkzeugeinheit gehalten. Dann wird zur Ausbildung einer zweiten Kavität eine sich von der zweiten Werkzeugeinheit unterscheidende, dritte Werkzeugeinheit gegen die erste Werkzeugeinheit gefahren, woraufhin ein duroplastischer Werkstoff beispielsweise ein Polyurthanwerkstoff, zur Ausbildung einer Beschichtung des Vorformlings in die zweite Kavität eingebracht wird. Die Beschichtung des Vorformlings kann dazu dienen, das resultierende Bauteil vor Umwelteinwirkungen zu schützen und/oder dem Bauteil einen Tiefenglanz zu verleihen. Die Abdichtung der zweiten Kavität kann durch Anlage der dritten Werkzeugeinheit an dem Vorformling erfolgen. Insbesondere bei einer plattenartigen Ausbildung des Vorformlings hat dieser einen umlaufenden Rand, der dann unbeschichtet bleibt. Schon aus gestalterischen Gesichtspunkten ist dies nicht wünschenswert.
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Bei alternativen, bisher bekannten Abdichtungsmethoden von Spritzgießvorrichtungen können sichtbare Abdichtungsgeometrien am Bauteil zurückbleiben. Da diese störend sind, müssen sie durch eine Nachbearbeitung entfernt werden.
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Des Weiteren ist es bekannt, zur Herstellung von plattenartigen Kunststoffformteilen so genannte Spritzprägeverfahren einzusetzen, nach denen beim Einspritzen des Kunststoffmaterials in die Kavität durch ein Verfahren der die Kavität bildenden Werkzeugeinheiten zueinander ein spannungsfreies Bauteil gefertigt werden kann. Hierbei kommen insbesondere so genannte Tauchkantenwerkzeuge zum Einsatz.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eines gemäß der einleitend genannten Gattung ausgebildete Vorrichtung zum Herstellen eines Kunststoffformteils zu schaffen, die einerseits eine Randumspritzung eines plattenförmigen Vorformlings erlaubt und andererseits eine zuverlässige Abdichtung der Kavität zur Ausbildung der Beschichtung ermöglicht.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird mithin eine Vorrichtung zum Herstellen eines Kunststoffformteils nach einem Zweikomponenten-Spritzgießverfahren vorgeschlagen, die eine Spritzgießanordnung umfasst, mit der eine erste Kavität, die von einer ersten Werkzeugeinheit und einer zweiten Werkzeugeinheit gebildet ist und die die Form eines Vorformlings aus einem ersten Kunststoffwerkstoff definiert, und eine zweite Kavität ausbildbar ist, die von der ersten Werkzeugeinheit und einer dritten Werkzeugeinheit gebildet ist und die Form einer aus einem zweiten Kunststoffwerkstoff gebildeten Beschichtung des Vorformlings definiert. Die zweite Kavität ist derart ausgebildet, dass ein zumindest weitgehend umlaufender Rand des in der ersten Kavität geformten und in der zweiten Kavität angeordneten Vorformlings vor einem Einbringen des zweiten Kunststoffwerkstoffs in die zweite Kavität freiliegt, wobei die zweite Kavität mittels mindestens eines Dichtschiebers abgedichtet ist, der an der dritten Werkzeugeinheit verfahrbar gelagert ist und an dem Vorformling anliegt.
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Die Ausbildung der zweiten Kavität der Vorrichtung nach der Erfindung ist also so gewählt, dass eine Randumspritzung des Vorformlings möglich ist. Eine zuverlässige Abdichtung der zweiten Kavität erfolgt mittels des Dichtschiebers. Dieser liegt an dem Vorformling an bzw. greift in den Vorformling ein. Der Dichtschieber kann auch die Form der zweiten Kavität mitdefinieren, und zwar insbesondere derart, dass die Kavität den Rand des Vorformlings umgreift bzw. übergreift, so dass dessen Randumspritzung möglich ist. Durch die Ausformung der zweiten Kavität verbleibt bei dem resultierenden Kunststoffformteil keine sichtbare unbeschichtete Kante des Vorformlings, der einen Träger für die Beschichtung darstellt.
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Der Dichtschieber greift insbesondere in einem Bereich des Vorformlings an, der bei dem resultierenden Bauteil keine Sichtfläche darstellt. Damit ist keine Nachbearbeitung des resultierenden Bauteils erforderlich.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung kann so ausgelegt sein, dass sowohl der einen Träger darstellende Vorformling als auch die Beschichtung nach einem Standardspritzgießverfahren oder einem Spritzprägeverfahren hergestellt werden kann.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung umgreift der Dichtschieber den Rand des Vorformlings zumindest teilweise. Der Dichtschieber trägt damit maßgeblich dazu bei, dass das Umspritzen des Randes des Vorformlings möglich ist.
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Um eine erhöhte Dichtigkeit der Kavität zu ermöglichen, weist der Dichtschieber mindestens eine Quetschkante auf, die vorzugsweise in den Vorformling eingreift. Die Quetschkante ist insbesondere als scharfkantige Lippe ausgebildet, die sich in den Kunststoff des Vorformlings einschneidet. Alternativ kann gegebenenfalls zur Abdichtung eine Überdeckung genügen, so dass auf die Quetschkante erzichtet werden kann.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung ist der Dichtschieber zumindest annähernd parallel zu einer Trennebene zwischen der ersten Werkzeugeinheit und der dritten Werkzeugeinheit verschiebbar.
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Um eine hohe Dichtigkeit der zweiten Kavität auch bei niedrig viskosen Kunststoffwerkstoffen zu gewährleisten, ist der Dichtschieber derart an der dritten Werkzeugeinheit geführt, dass er in seiner die zweite Kavität definierenden bzw. begrenzenden Endlage mit einer Führungsfläche der dritten Werkzeugeinheit verpresst bzw. verkeilt ist. Dies kann dadurch erreicht werden, dass an der dritten Werkzeugeinheit geeignete Führungsgeometrien ausgebildet sind, beispielsweise in Form einer Führungskulisse, in der ein Gleiter des Dichtschiebers geführt ist. Damit liegt zwischen der dritten Werkzeugeinheit und dem Dichtschieber kein Spalt vor, durch den der zweite Kunststoffwerkstoff fließen könnte.
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Um den Randbereich des Vorformlings in einfacher Weise freilegen zu können, ist es zweckmäßig, wenn an der zweiten Werkzeugeinheit ein Tauchkantenschieber angeordnet ist, der die Form der ersten Kavität in deren Randbereich zumindest teilweise definiert. Beim Öffnen der ersten Kavität werden die Tauchkantenschieber zurückgefahren.
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Bei der Vorrichtung nach der Erfindung kann es sich um eine Wendeplattenmaschine handeln. In diesem Falle sind vorzugsweise die zweite und die dritte Werkzeugeinheit an einer Wendeeinheit angeordnet.
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Um die Vorrichtung nach der Erfindung mit einer kurzen Taktung fahren zu können, umfasst die vorzugsweise beidseits der Wendeeinheit jeweils eine erste Werkzeugeinheit. Damit ist es möglich, gleichzeitig auf der einen Seite einen Vorformling und auf der andere Seite eine Beschichtung eines anderen Vorformlings herzustellen und nach einem Wenden bzw. Drehen der Wendeeinheit auf der jeweils anderen Seite einen neuen Vorformling bzw. eine Beschichtung des ersten Vorformlings herzustellen.
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Das Kunststoffformteil, das mittels der Vorrichtung nach der Erfindung herstellbar ist, weist vorzugsweise einen Vorformling bzw. einen Träger aus einem Thermoplasten auf. Die Beschichtung kann hingegen aus einem Duroplasten hergestellt sein und einen Kunststofflack darstellen. Der Kunststofflack ist beispielsweise aus einem Polyurethan- oder einem Polyureawerkstoff gefertigt.
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Das Kunststoffformteil ist ein Zweikomponenten-Spritzgießteil, bei dem der Rand des Trägers bzw. Vorformlings von der Beschichtung übergriffen bzw. überdeckt ist. Insbesondere kann es sich bei dem Kunststoffformteil um ein Kraftfahrzeugaußenhautelement handeln, das aufgrund der Beschichtung aus einem Polyurethan- oder Polyureawerkstoff keiner weiteren Lackierung unterzogen werden muss.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine stark schematische Ansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung; und
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2 eine vergrößerte Darstellung eines einen Dichtschieber aufweisenden Bereichs der Vorrichtung.
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In der Zeichnung ist eine Vorrichtung 10 dargestellt, die als Spritzgießmaschine ausgebildet ist, mittels derer ein Außenhautelement eines Kraftfahrzeuges nach einem Zweikomponenten-Spritzgießverfahren herstellbar ist.
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Die Vorrichtung 10 umfasst eine erste Werkzeuganordnung 12 und eine zweite Werkzeuganordnung 14. Die erste Werkzeuganordnung 12 ist aus einer ersten Werkzeugeinheit 16, die an einer Aufspannplatte 18 angeordnet ist, und einer zweiten Werkzeugeinheit 20 gebildet, die an einer Wendeeinheit 22 angeordnet ist. Die erste Werkzeugeinheit 16 bildet bei der Ausbildung einer ersten Kavität 24 einen Werkzeugkern 26, wohingegen die zweite Werkzeugeinheit 20 eine Werkzeugmuldenseite bzw. eine Werkzeugmatrize bildet.
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Die zweite Werkzeuganordnung 14 umfasst eine Werkzeugeinheit 16', die entsprechend der ersten Werkzeugeinheit 16 ausgebildet ist bzw. eine zweite erste Werkzeugeinheit bildet und an einer Aufspannplatte 18' angeordnet ist. Die zweite erste Werkzeugeinheit 16' wirkt bei der in 1 dargestellten Anordnung der Spritzgießmaschine 10 mit einer dritten Werkzeugeinheit 28 zusammen, die auf der der zweiten Werkzeugeinheit 20 abgewandten Seite der Wendeeinheit 22 angeordnet ist. Entsprechend der ersten Werkzeuganordnung 12 bildet die Werkzeugeinheit 16' einen Werkzeugkern 26' für eine zweite Kavität 30, wohingegen die dritte Werkzeugeinheit 28 eine Werkzeugmuldenseite bzw. eine Werkzeugmatrize der zweiten Kavität 28 bildet.
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Die erste Kavität 24 dient zur Ausformung eines in 2 näher dargestellten Vorformlings 32, wohingegen die zweite Kavität 30 zur Ausbildung einer Beschichtung des Vorformlings 32 dient.
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Die Werkzeuganordnungen 12 und 14 sind jeweils als Tauchkantenwerkzeug ausgebildet und können gemäß einer Spritzprägetechnik betrieben werden.
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Die Werkzeugeinheit 20, die zur Fertigung des Vorformlings 32 dient, weist an ihrer in Richtung der Werkzeugeinheit 16 weisenden Stirnseite so genannte Tauchkantenschieber 34 auf, die im Wesentlichen parallel zur Trennebene zwischen den Werkzeugeinheiten 16 und 20 gemäß dem Doppelpfeil X verfahren werden können und die die Form der Kavität 24 in dessen Randbereich definiert. Die Tauchkantenschieber 34 geben mithin die Form des Vorformlings 32 in dessen Randbereich vor.
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Die dritte Werkzeugeinheit 28, die zur Herstellung einer Beschichtung des Vorformlings 32 dient, weist Dichtschieber 36 auf, von denen einer in 2 vergrößert dargestellt ist und die ebenfalls gemäß dem Pfeil X verfahren werden können. Die Dichtschieber 36 dienen einerseits dazu, die Kavität 30 durch Anlage an einer Rippe 38 des Vorformlings 32 zu dichten. Andererseits geben die Dichtschieber 36 die Form der Kavität 30 in einem an einen Rand 40 des Vorformlings 32 angrenzenden Bereich vor, und zwar derart, dass die Kavität 30 den Rand 40 des Vorformlings 32 umgreift. Damit übergreift die resultierende Beschichtung des Vorformlings 32 ebenfalls dessen Ränder, so dass nach der Beschichtung keine unbeschichteten Randkanten zurückbleiben. Vielmehr kann durch diese Ausbildung der Kavität 30 in Folge der Verwendung der Dichtschieber 36 ein optisch anmutendes Erscheinungsbild des resultierenden Zweikomponenten-Spritzgießteils erzeugt werden.
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Damit eine besonders gute Abdichtung der Kavität 30 mittels des Dichtschiebers 36 gewährleistet ist, liegt letzterer über zwei Quetschkanten 40 an der Rippe 38 des Vorformlings 32 an. Des Weiteren sind die Dichtschieber 36 derartig an einer Führungsfläche 42 der Werkzeugeinheit 28 geführt, dass sie in der in 2 dargestellten Endlage mit der Werkzeugeinheit 28 verkeilt bzw. verpresst sind. Damit liegt kein Spalt zwischen den Dichtschiebern 36 und der Werkzeugeinheit 28 vor, in den der für die Beschichtung des Vorformlings 32 genutzte Träger fließen könnte.
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Die in der Zeichnung dargestellte Spritzgießmaschine 10 arbeitet in nachfolgend beschriebener Weise.
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In einem ersten Fertigungsschritt wird in der Kavität 24, die durch die erste Werkzeugeinheit 16 bzw. 16' und die zweite Werkzeugeinheit 20 definiert ist, der Vorformling 32 nach einem Spritzprägeverfahren gefertigt. Hierzu wird die Werkzeugeinheit 16 gegen die Werkzeugeinheit 20 verfahren. Anschließend werden die Tauchkantenschieber 34 gegen die seitlichen Flanken des Werkzeugkerns 26 gefahren, so dass die Kavität 24 ausgebildet ist. Anschließend wird der Kavität 24 thermoplastisches Material über die Seite des Werkzeugkerns 26 bzw. 26' zugeführt.
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Nach dem Aushärten des Vorformlings 32 aus einem thermoplastischen Werkstoff wird die Kavität 24 durch Zurückfahren der Tauchkantenschieber 34 und der Werkzeugeinheit 16 bzw. 16' geöffnet. Hierbei bleibt der gefertigte Vorformling 32 über seine Rückseite an der Werkzeugeinheit 16 bzw. 16' angeordnet.
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Anschließend wird die Wendeeinheit 22 um eine Drehachse A um 180° gedreht. Daraufhin wird die Werkzeugeinheit 16 bzw. 16' gegen die Werkzeugeinheit 28 gefahren, so dass die zweite Kavität 28 zur Ausbildung einer Beschichtung ausgebildet werden kann. Hierzu werden noch die Dichtschieber 36 in ihre in 2 dargestellte vordere Endlage gefahren, in der sie über die Quetschkanten 40 an der Rippe 38 des Vorformlings 32 anliegen. Nun kann in die Kavität 30 zur Ausbildung eines Polyurethan- oder Polyurealacks ein entsprechender Werkstoff eingebracht werden. Dadurch wird die gesamte Oberseite des Vorformlings 32, die der Werkzeugeinheit 28 zugewandt ist, mit dem Werkstoff überflutet. Des Weiteren werden der umlaufende Rand 40 und die an den umlaufenden Rand 40 angrenzende, bis zu der Rippe 38 reichende Bereich der Unterseite des Vorformlings 32 mit dem Werkstoff überflutet.
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Auch der Werkstoff für die Beschichtung wird über entsprechende Kanäle auf der Seite des Werkzeugkerns 34 bzw. 34' zu der Kavität 30 für die Beschichtung geführt. Sowohl die dem Werkzeugkern 34 zugeordnete Werkzeuganordnung 12 als auch die dem Werkzeugkern 34' zugeordnete Werkzeuganordnung 14 weisen also eine Spritzeinheit zum Ausformen des Vorformlings 32 aus einem Thermoplasten und einen Mischkopf für den Werkstoff der Beschichtung auf.
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Nach dem Aushärten der nun erzeugten Beschichtung des Vorformlings 32 werden die Dichtschieber 36 zurückgefahren und wird die Werkzeugeinheit 26 bzw. 26' in die der Wendeeinheit 22 abgewandte Richtung verfahren, so dass das resultierende Zweikomponenteil-Spritzgießbauteil entformt werden kann.
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Gleichzeitig mit der Beschichtung des Vorformlings 32 kann auf der der Werkzeugeinheit 28 abgewandten Seite der Wendeeinheit 22 durch Ausbildung einer ersten Kavität 24 ein weiterer Vorformling hergestellt werden.
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Bei dem mit der Spritzgießmaschine 10 hergestellten Zweikomponentenkunststoffformteil, das einen aus dem Vorformling 32 gebildeten Träger aufweist, welcher mit einer Beschichtung versehen ist, die den umlaufenden Randbereich 40 übergreift, liegt kein gegebenenfalls störender, unbeschichteter Randbereich vor.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung
- 12
- Werkzeuganordnung
- 14
- Werkzeuganordnung
- 16
- Werkzeugeinheit
- 18
- Aufspannplatte
- 20
- Werkzeugeinheit
- 22
- Wendeeinheit
- 24
- Kavität
- 26
- Werkzeugkern
- 28
- Werkzeugeinheit
- 30
- Kavität
- 32
- Vorformling
- 34
- Tauchkantenschieber
- 36
- Dichtschieber
- 38
- Rippe
- 40
- Quetschkanten
- 42
- Führungsfläche
