DE102012021866A1

DE102012021866A1 - Kraftfahrzeug-Innenverkleidungsbauteil mit integrierter Heizfunktion, Herstellungsverfahren dafür und dabei eingesetztes Flächenheizelement

Info

Publication number: DE102012021866A1
Application number: DE201210021866
Authority: DE
Inventors: Tobias Blumenstock; Ramona Spiegel; Benno Stamp
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2012-11-07
Filing date: 2012-11-07
Publication date: 2013-10-02

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Innenverkleidungsbauteil (1) mit Heizfunktion, ein Flächenheizelement und ein Herstellungsverfahren für das Innenverkleidungsbauteil (1) bereit. Das Verfahren umfasst das Konfektionieren des Flächenheizelements (2) aus einem Gittertextilzuschnitt (3) und zumindest einem Heizleiter (4), der derart in den Gittertextilzuschnitt (3) eingearbeitet wird, dass eine für das Innenverkleidungsbauteil (1) vorgesehene Heizfläche von dem Heizleiter (4) durchzogen wird, und das Erwärmen einer zugeschnittenen Bauteilträgerstruktur, die zumindest eine thermoplastische Fasermateriallage (5) aufweist, bis das thermoplastische Matrixmaterial der Fasermateriallage (5) zumindest zu fließen beginnt. Das Flächenheizelement (2) wird vor oder nach dem Erwärmen auf der thermoplastischen Fasermateriallage (5) der Bauteilträgerstruktur angeordnet und so ein in unbeheiztes Formpresswerkzeug (10) überführt. In dessen Formhohlraum werden das Flächenheizelement (2) und der erwärmten Bauteilträgerstruktur derart angeordnet, dass das Flächenheizelement (2) an der ins Fahrzeuginnere weisenden Seite des Innenverkleidungsbauteils (1) angeordnet ist. Es folgt das Formpressen der erwärmten Bauteilträgerstruktur mit dem darauf angeordneten Flächenheizelement (2) zu dem Innenverkleidungsbauteil (1), dabei gleichzeitig Abkühlen und Verbinden der Bauteilträgerstruktur mit dem Flächenheizelement (2) zumindest anteilig durch das fließfähig erwärmte thermoplastische Matrixmaterial.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Innenverkleidungsbauteils mit integrierter Heizfunktion für ein Kraftfahrzeug, ein dabei einsetzbares Flächenheizelement sowie das Innenverkleidungsbauteil selbst.
Bekanntermaßen werden Kraftfahrzeuge zur Komforterhöhung mit Innenraumheizsystemen ausgestattet. Bei Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren wird dazu dessen Abwärme genutzt, die nach Starten des Motors allerdings erst nach einiger Zeit abhängig von den Außentemperaturen zur Verfügung steht, wobei eine zum Heizen des Innenraums ausreichende Abwärmemenge mit Ottomotoren aufgrund der höheren Abgastemperaturen schneller erreicht wird als bei Dieselmotoren. Schnellere Heizung kann durch elektrische Heizsysteme erreicht werden.
Vor allem sind jedoch die rein elektrisch betriebenen Fahrzeuge auf diese Heizsysteme angewiesen, um bei kalter Witterung eine angenehme Temperatur im Fahrzeuginneren zu erzeugen. Bekannte elektrische Heizsysteme im Fahrzeug sind Lenkrad- und Sitzheizung, allerdings werden damit nur die damit in Kontakt stehenden Körperpartien erwärmt, der Fahrzeuginnenraum bleibt weitgehend kalt.
Aus diesem Grund werden elektrische Flächenheizungen entwickelt, die in Innenraumverkleidungsbauteile integriert werden.
Die DE 10 2009 052 535 A1 beschreibt eine Innenraumverkleidung für Fahr- bzw. Flugzeuge, die einen Träger, eine Heizlage und eine Oberlage umfasst. Die Heizlage ist zwischen dem Träger und der Oberlage angeordnet. Die Heizlage bildet zumindest mit der Oberlage einen durch Kaschieren erzeugten Lagenverbund, der so auf den in Richtung des Innenraums weisenden Oberflächen des Trägers angeordnet ist, dass die Heizlage hinter der Oberlage und von außen unsichtbar ist. Die Verbindung der Lagen durch Kaschieren erfordert den Einsatz von Klebstoff.
Ein anderes Verfahren, das aus DE 100 15 158 A1 bekannt ist und der Herstellung eines dreidimensional gestalteten Formträgerteils mit integriertem Heizelement dient, sieht vor, dass ein flächiges, dreidimensional verformbares Heizelement im Formhohlraum eines Formpresswerkzeugs an eine Wandung des Formhohlraums angrenzend positioniert wird, bevor eine Polyurethan-Bindematrix als Kunststoffmatrix in den Formhohlraum eingebracht wird, und die Kunststoffmatrix im Formpresswerkzeug zu einem Formträgerteil verpresst und ausgehärtet wird, wobei die Kunststoffmatrix dabei mit dem flächigen Heizelement eine Haftverbindung zwischen der Oberfläche des Formträgerteils und dem Heizelement herstellt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Innenverkleidungsbauteils mit integrierter Heizfunktion bereitzustellen, das mit wenigen Prozessschritten in hohen Stückzahlen in kurzen Zykluszeiten hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung eines Flächenheizelements für ein Innenverkleidungsbauteil, dessen Heizleistung nicht durch Integration in das Innenverkleidungsbauteil beeinträchtigt wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Flächenheizelement mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.
Die Aufgabe der Schaffung eines kostengünstig herzustellenden Innenverkleidungsbauteils mit integrierter Heizfunktion wird durch ein Innenverkleidungsbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
Weiterbildungen des Verfahrens, des Flächenheizelements und des Innenverkleidungsbauteils sind in den jeweiligen Unteransprüchen ausgeführt.
Ferner wird mit den Merkmalen des Anspruchs 11 ein Kraftfahrzeug offenbart, das in Leichtbauweise mit einer Heizung ausgestattet ist, die in Innenverkleidungsbauteile integriert ist.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines dreidimensional geformten Innenverkleidungsbauteils mit integrierter Heizfunktion für ein Kraftfahrzeug umfasst zunächst das Konfektionieren eines Flächenheizelements entsprechend dem herzustellenden Innenverkleidungsbauteil. Dazu wird ein Gittertextil zugeschnitten, so dass die Abmessungen zumindest denen des Innenverkleidungsbauteils entsprechen. Der Gittertextilzuschnitt kann auch ein dem Formungsgrad des Innenverkleidungsbauteils angepasstes Übermaß aufweisen. In den Gittertextilzuschnitt wird ein Heizleiter eingearbeitet, indem er durch einige der groben Maschen des Gitters locker eingefädelt wird. Gegebenenfalls können auch mehr als ein Heizleiter in das Gittertextil eingearbeitet werden. Dabei wird der Gittertextilzuschnitt derart von dem Heizleiter durchzogen, dass dieser eine für das Innenverkleidungsbauteil vorgesehene Heizfläche überdeckt.
Im nächsten Schritt wird eine Bauteilträgerstruktur entsprechend dem herzustellenden Innenverkleidungsbauteil zugeschnitten; auch hier kann gegebenenfalls ein entsprechendes Bearbeitungsübermaß berücksichtigt werden. Die verwendete Bauteilträgerstruktur weist zumindest eine thermoplastische Fasermateriallage auf, auf die das Flächenheizelement aufgelegt wird, so dass es später auf der ins Fahrzeuginnere weisenden Seite des Innenverkleidungsbauteils angeordnet ist. Die Bauteilträgerstruktur wird erwärmt, bis das thermoplastische Matrixmaterial der Fasermateriallage zumindest zu fließen beginnt, d. h. zumindest bis zur Glasübergangstemperatur des thermoplastischen Matrixkunststoffs. Der Erwärmungsschritt erfolgt vor oder nach dem Anordnen des Flächenheizelements auf der Bauteilträgerstruktur. Die erwärmte Bauteilträgerstruktur wird mit dem darauf angeordneten Flächenheizelement in ein unbeheiztes Formpresswerkzeug überführt, dessen Formhohlraum dem Innenverkleidungsbauteil entspricht und so eine in ein Fahrzeuginneres weisende Seite bereitstellt. Die Anordnung des Flächenheizelements und der erwärmten Bauteilträgerstruktur in dem Formhohlraum erfolgt derart, dass das Flächenheizelement an der ins Fahrzeuginnere weisenden Seite des Innenverkleidungsbauteils angeordnet ist. Im Formpresswerkzeug wird die erwärmte Bauteilträgerstruktur mit dem darauf angeordneten Flächenheizelement zu dem Innenverkleidungsbauteil formgepresst, wobei gleichzeitig das Abkühlen und Verbinden der Bauteilträgerstruktur mit dem Flächenheizelement stattfinden. Die Verbindung zwischen der Bauteilträgerstruktur und dem Flächenheizelement wird dabei zumindest anteilig durch das fließfähig erwärmte thermoplastische Matrixmaterial hergestellt.
Das Innenverkleidungsbauteil kann nach dem Formpressen sogleich entformt werden, da die Verbundherstellung und Konsolidierung im kalten Werkzeug sehr schnell erfolgen. So können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, das die Herstellung der Innenverkleidungsbauteile mit integrierter Heizung in einfacher Weise gestattet, sehr kurze Taktzeiten erreicht werden. Durch die Integration des Heizelementes in dem Thermoforming-Prozess des Bauteils können Prozesskosten eingespart werden.
Beim Einarbeiten des Heizleiters in den Gittertextilzuschnitt werden zumindest die Enden des Heizleiters aus dem Gittertextilzuschnitt herausragen gelassen, um einen elektrischen Anschluss zu ermöglichen. Entsprechend können die Enden des Heizleiters als elektrische Anschlüsse an eine Stromquelle des Kraftfahrzeugs ausgebildet werden.
Geeigneterweise ist der Gittertextilzuschnitt aus einem grobmaschigen Gittertextil. Unter einem grobmaschigen Gittertextil wird vorliegend eine textile Struktur verstanden, die zwischen den das Textil konstituierenden Fasern oder Garnen ausreichend große Abstände aufweist, um ein einfaches Durchfädeln mit dem Heizleiter zu gestatten.
Für ein konturgetreues Flächenheizelement kann beim Einarbeiten des Heizleiters in den Gittertextilzuschnitt entsprechend der für das Innenverkleidungsbauteil vorgesehene Heizfläche eine Endzuschnittkontur des Innenverkleidungsbauteils berücksichtigt werden. Ebenso können für das Innenverkleidungsbauteil vorgesehenen Ausnehmungen berücksichtigt werden, sodass der Heizleiter sich bis auf die für den elektrischen Anschluss vorgesehenen Enden nicht über einen die Endkontur des Innenverkleidungsbauteils begrenzenden Rand oder durch die für die Ausnehmungen vorgesehenen Bereiche des Gittertextilzuschnitts erstreckt. So kann ein durch das Übermaß vorhandener Überstand des Gittertextilzuschnitts und/oder der Bauteilträgerstruktur am Rands des Innenverkleidungsbauteils abgetrennt und/oder die Ausnehmungen durch Abquetschkanten und/oder Stanzkanten im Formpresswerkzeug ohne Beschädigung des Heizleiters erzeugt werden.
Vorteilhaft kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren das Innenverkleidungsbauteil auch gleich mit einem Dekor auf der Sichtseite versehen werden, indem eine Dekorschicht auf dem Flächenheizelement angeordnet wird. Sollte das thermoplastische Matrixmaterial der Fasermateriallage der Bauteilträgerstruktur nicht für einen Verbund aller Schichten ausreichen, kann ferner eine thermoplastische Klebelage zwischen der Bauteilträgerstruktur und dem Flächenheizelement und/oder zwischen dem Flächenheizelement und der Dekorschicht vor dem Überführen in das unbeheizte Formpresswerkzeug angeordnet werden. Um ihre verbindende Wirkung entfalten zu können, kann oder können die thermoplastische Klebelagen vor oder nach dem Anordnen zwischen der Bauteilträgerstruktur und dem Flächenheizelement und/oder zwischen dem Flächenheizelement und der Dekorschicht erwärmt werden, bis das thermoplastische Material zumindest zu fließen beginnt. Beim Formpressen der Anordnung aus der erwärmten Bauteilträgerstruktur, dem Flächenheizelement, der Dekorschicht und/oder der erwärmten Klebelage zu dem Innenverkleidungsbauteil erfolgt gleichzeitig das Abkühlen und Verbinden der Anordnung, bei Verwendung thermoplastischer Klebelagen nicht nur durch das fließfähig erwärmte thermoplastische Matrixmaterial der Fasermateriallage der Bauteilträgerstruktur, sondern auch durch das fließfähig erwärmte thermoplastische Material der Klebeschicht.
Ferner kann als Bauteilträgerstruktur ein Sandwichhalbzeug eingesetzt werden, das eine zwischen zwei thermoplastischen Fasermateriallagen angeordnete Kernlage aufweist, wobei auf einer der thermoplastischen Fasermateriallagen das Flächenheizelement angeordnet wird. Die Kernlage kann eine Wabenkernlage aus einem Zellulose basierten Material, einem Kunststoff oder einem Metall oder eine Schaumkernlage aus einem thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoffschaum sein.
Ein erfindungsgemäßes Flächenheizelement, mit dem ein dreidimensional geformtes Innenverkleidungsbauteil für ein Kraftfahrzeug mit integrierter Heizung hergestellt werden kann, wird durch ein entsprechend dem herzustellenden Innenverkleidungsbauteil zugeschnittenes grobmaschiges Gittertextil gebildet, das zumindest einen Heizleiter aufweist, der locker durch einige Maschen des Gittertextils gefädelt ist und sich über eine für das Innenverkleidungsbauteil vorgesehene Heizfläche erstreckt. Mit diesem Heizelement, das eine konturengetreue Heizfläche bereitstellt, ist eine Integration in den Herstellungsprozess eines Innenverkleidungsbauteils möglich, ohne in nachfolgenden Prozessschritten den Heizleiter zu beschädigen.
Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass der Heizleiter sich nicht über Bereiche des Gittertextilzuschnitts erstreckt, die einen zur Ausbildung der Bauteilränder abzutrennenden Überstand bilden oder zur Ausbildung von Ausnehmungen des Innenverkleidungsbauteils vorgesehen sind. Lediglich die Enden des Heizleiters ragen aus dem Gittertextilzuschnitt heraus und sind als Anschlüsse zur elektrischen Kopplung mit einer Stromquelle des Kraftfahrzeugs ausgebildet.
Ein erfindungsgemäßes Innenverkleidungsbauteil weist zumindest ein erfindungsgemäß ausgeführtes Flächenheizelement auf, das auf einer Bauteilträgerstruktur an einer in ein Fahrzeuginneres weisenden Seite des Innenverkleidungsbauteils angeordnet und mit dieser durch ein thermoplastisches Kunststoffmaterial verbunden ist. Die Bauteilträgerstruktur ist entsprechend dem herzustellenden Innenverkleidungsbauteil zugeschnitten und weist zumindest eine thermoplastische Fasermateriallage auf die zumindest einen Teil des thermoplastischen Kunststoffmaterials bereitstellt, durch das das Flächenheizelement mit der Bauteilträgerstruktur verbunden ist.
Dieses Innenverkleidungsbauteil mit integrierter Heizung, das in erster Linie für ein Kraftfahrzeug vorgesehen ist, aber in gleicher Weise auch für ein Flugzeug oder andere elektrisch zu beheizende Räume ausgeführt sein kann, kann durch die Bauteilträgerstruktur, die eine thermoplastische Faserverbundlage aufweist, auch tragende Funktion übernehmen und genügt der Leichtbauweise mit verbesserten mechanischen Eigenschaften. Es weist eine hohe Heizeffizienz auf, und kann damit konventionelle Fahrzeugheizsysteme substituieren. Das Innenverkleidungsbauteil mit geringer Dicke und der Form der Bauteilkontur ist durch das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung von thermoplastischem Kunststoff kostengünstig zu fertigen.
Das Innenverkleidungsbauteil kann auf der Sichtseite mit einer Dekorschicht abschließen, die entsprechend auf der von der Bauteilträgerstruktur abgewandten Seite des Flächenheizelements angeordnet ist. Die Dekorschicht kann ebenfalls durch ein thermoplastisches Kunststoffmaterial mit dem Flächenheizelement verbunden sein, das vorteilhaft das thermoplastische Kunststoffmaterial aus der Fasermateriallage der Bauteilträgerstruktur sein kann, die das grobmaschige Gittertextil des Flächenheizelements durchdringt.
Als weitere Schicht kann beispielsweise eine Unterware-Schicht vorgesehen sein, die zwischen der Dekorschicht und dem Flächenheizelement angeordnet ist. Eine solche Unterware kann Fehlstellen, die gegebenenfalls durch die Gitterstruktur des Flächenheizelements hervorgerufen werden können, kaschieren und/oder haptische Ansprüche an die Bauteiloberfläche erfüllen. Verwendbare Unterware-Materialien sind beispielsweise ein Schaummaterial, ein Vlies oder ein Abstandstextil. Um dann einen sicheren Verbund zwischen der Dekorschicht und der Unterware-Schicht herzustellen, kann dort eine Verbindungsschicht vorgesehen sein, die die Dekorschicht an die Unterware-Schicht anbindet. Die Verbindungsschicht könnte dann ebenfalls aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial bestehen, aber auch alternative Bondingschichten sind denkbar.
Ein erfindungsgemäßes Innenverkleidungsbauteil kann also zwischen dem Flächenheizelement und der Dekorschicht eine thermoplastische Kunststofflage aufweisen, ferner kann zusätzlich oder alternativ zwischen der Bauteilträgerstruktur und dem Flächenheizelement eine thermoplastische Kunststofflage vorgesehen sein, die zumindest einen Teil des thermoplastischen Kunststoffmaterials bereitstellt, das den Verbund des Flächenheizelements mit der Bauteilträgerstruktur und in entsprechender Weise zwischen dem Flächenheizelement und der Dekorschicht bereitstellt.
Eine weitere Schicht im Innenverkleidungsbauteil kann als Wärmereflexionsschicht ausgeführt sein, die auf der Seite des Flächenheizelements angeordnet ist, die von der ins Fahrzeuginnere weisenden Seite abgewandt ist und damit die Wärmeabstrablung nur in Richtung der Dekorschicht und damit ins Fahrzeuginnere zulässt.
Zudem kann das Innenverkleidungsbauteil einen Temperatursensor aufweisen, der über eine Vorrichtung zur Temperaturregelung oder Temperatursteuerung operativ mit der elektrischen Kopplung des Flächenheizelements und einer Stromquelle des Fahrzeugs, in dem das Innenverkleidungsbauteil verbaut wird, verbindbar ist.
Der Heizleiter, der die Heizfläche des Innenverkleidungsbauteils durchzieht, kann ein Draht, eine Faser, ein Roving oder eine Litze aus einem elektrisch leitenden Material wie Carbon, Edelstahl oder Kupfer sein. Der Heizleiter kann blank, beschichtet oder ummantelt vorliegen.
Das Gittertextil, das bevorzugt grobmaschig ist und in das der Heizleiter eingefädelt wird, kann ein Netz, ein Gewebe, ein Geflecht, ein Gestrick, ein Gelege oder ein Gewirk sein, das aus Kunststofffasern und/oder Verstärkungsfasern gebildet wird. Verwendbare Kunststofffaser können aus Polypropylen (PP), Polycarbonat (PC), Polyethylen (PE), Polyamid (PA), Polyethylenterephthalat (PET), Polyacrylnitril (PAN), Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinylalkohol (PVA), Polystyrol (PS), Polyimid (PI) und/oder Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) ausgewählt sein; als Verstärkungsfasern kommen Glasfasern, Carbonfasern, Naturfasern, Polymerfasern, darunter bevorzugt Aramidfasern, Metallfasern, Basaltfasern sowie Keramikfasern oder eine Kombination davon in Frage.
Die thermoplastische Faserlage der Bauteilträgerstruktur kann ein Vlies wie ein Wasserstrahlvlies oder Nadelvlies oder eine Matte sowie ein Netz, ein Gewebe, ein Geflecht, ein Gestrick, ein Gelege, ein Gewirke oder eine Kombination davon umfassen, das/die aus Glasfasern, Naturfasern, Carbonfasern, Polymerfasern, darunter bevorzugt Aramidfasern, Metallfasern, Basaltfasern, Kermaikfasern oder eine Kombination davon beschaffen sind und in einer thermoplastischen Matrix aus PP, PC, PE, PA, PET, PAN, PVC, PVA, PS, PI, und/oder ABS vorliegt. Die thermoplastische Faserlage, auf die das Flächenheizelement zur Bildung der ins Fahrzeuginnere weisenden Seite des Innenverkleidungsbauteils aufgelegt wird, kann eine von zwei thermoplastischen Fasermateriallagen einer als Bauteilträgerstruktur eingesetzten Sandwichanordnung mit einer dazwischen angeordneten Kernlage sein. Diese kann eine Wabenkernlage aus Zellulose basiertem Material, Kunststoff oder Metall, oder eine Schaumkernlage aus einem thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoffschaum sein.
Mit einem Wabenkern aus einem auf Zellulose basierten Material, das zudem äußerst kostengünstig ist, kann eine große Gewichtsreduktion erreicht werden, wobei die Wabenstruktur dem Kern eine geringe Dichte bei gleichzeitig hoher spezifischer Steifigkeit verleiht. Die Deckschichten aus den thermoplastischen Fasermateriallagen enthalten mit einem thermoplastischen Kunststoff ein kostengünstiges Matrixmaterial und sorgen für eine ausreichende Festigkeit des Innenverkleidungsbauteils. Durch die Thermoplastmatrix sind zusätzliche Binde- oder Klebmittel nicht erforderlich. Zur Bildung der Deckschichten können vorkonsolidierten Thermoplastplatten mit eingebetteten Verstärkungstextilien, auch Organoblech genannt, verwendet werden. Alternativ können als thermoplastische Fasermateriallagen Hybridfaseranordnungen eingesetzt werden, die Verstärkungsfasern und nicht-konsolidierte Thermoplastfasern umfassen.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Gegenstand ist ein Kraftfahrzeug, das zumindest ein erfindungsgemäßes Innenverkleidungsbauteil, vorzugsweise jedoch mehrere aufweist. Die jeweils in deren Schichtanordnungen umfassten Flächenheiztextilien bilden ein Heizsystem für das Fahrzeug, das insbesondere ein elektrisch betriebenes Fahrzeug ist, und das somit über keine herkömmliche Lüfterheizung verfügt, die die Abwärme eines Verbrennungsmotors nutzt. Ferner umfasst das Kraftfahrzeug eine Stromquelle und eine Vorrichtung zur Temperatursteuerung und/oder Regelung, über die das/die Flächenheiztextilien mit der Stromquelle verbunden ist/sind.
Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt.
Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung der Beschreibung und dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Gegenstände oder Teile von Gegenständen, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich sind, können mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.
Dabei zeigen:
1 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Flächenheizelements aus grobmaschigem Gittertextil mit in die Maschen eingearbeitetem Heizleiter,
2 eine schematische Querschnittansicht durch den Lagenaufbau eines erfindungsgemäßen Innenverkleidungsbauteils mit thermoplastischer Faserlage, Flächenheizelement und Dekorschicht,
3 eine schematische Querschnittansicht durch den Lagenaufbau eines weiteren erfindungsgemäßen Innenverkleidungsbauteils, bei dem die thermoplastische Faserlage durch ein Sandwichhalbzeug mit Wabenkern bereitgestellt wird,
4 eine schematische Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Innenverkleidungsbauteil,
5 eine schematische Seitenansicht einer Herstellungsanlage für ein erfindungsgemäßes Innenverkleidungsbauteil.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Flächenheizelement als Halbzeug für die Fertigung eines Innenverkleidungsbauteils mit Heizfunktion. Weiter bezieht sich die Erfindung auf das Innenverkleidungsbauteil selbst und dessen Herstellungsverfahren. Durch den erfindungsgemäßen Herstellungsprozess für das Innenverkleidungsbauteil mit thermoplastischen faserverstärkten Kunststoffen wird die Integration des Flächenheizelementes während der Bauteilfertigung ermöglicht.
Das Flächenheizelement kann durch Formpressen über Thermoforming in die Herstellung eines dreidimensionalen Innenverkleidungsbauteils aus thermoplastischem Faserverbundkunststoff integriert werden, wobei das Heizelement der Form des Bauteils angepasst wird. Das Aufbringen des Heizelementes erfolgt in situ, d. h. während der Herstellung des Bauteils. Dies kann vor der dazu erforderlichen Erwärmung der thermoplastischen Bauteilträgerhalbzeuge oder danach erfolgen, jedoch vor dem Formpressen des erwärmten Bauteilträgerhalbzeugs zu dem Bauteil. Durch Druckeinwirkung im Formpresswerkzeug entsteht der Verbund aus Bauteilträger und Flächenheizelement zum Innenverkleidungsbauteil mit integrierter Heizfunktion. Dabei kann in demselben Werkzeug optional auch eine Kaschierung der Oberfläche mit einer Dekorschicht erfolgen.
Das Flächenheizelement weist ein Trägermaterial für den Heizleiter auf, der die Heizfunktion bereitstellt, wobei das Trägermaterial durch einen netzförmigen drapierbaren Träger (z. B. ein Gewebe, Geflecht, Gelege, Gewirk etc.) realisiert wird, das beispielsweise aus Glas-, Carbon- oder Kunststofffasern, etwa aus PP, PA etc. gefertigt ist. Die Heizleiter sind Widerstandsheizdrähte oder Widerstandsheizfasern, -rovings, oder -litzen, die beispielsweise aus Carbon, Edelstahl oder Kupfer sind und durch lockeres Einbinden in das Trägernetz integriert werden.
Im Gegensatz zu der im Stand der Technik bekannten Verwendung eines duroplastischen Matrixsystems, die durch das zum Aushärten erforderliche Aufheizen des Werkzeugs lange Zykluszeiten bedingen, können mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren durch das Thermoformen hohe Stückzahlen in kurzen Zykluszeiten erreicht werden. Ferner kommt es bei thermoplastischen Matrixsystemen, die zudem kostengünstiger sind, nicht zu Emissionen, wie sie z. B. bei der Im Stand der Technik verwendeten Polyurethan-Bindematrix auftreten können.
Bei dem erfindungsgemäßen Flächenheizelement durchzieht der Heizleiter das Trägernetz konturgetreu entsprechend dem zu fertigenden Bauteil, so dass beim fertigen Bauteil keine Heizleistung durch Beschädigung des Heizleiters infolge von Stanzungen, Bohrungen oder Pinchvorgängen verloren geht.
1 zeigt einen Ausschnitt eines schematisch dargestellten Flächenheizelements 2, das zur Herstellung eines dreidimensional geformten Innenverkleidungsbauteils 1, wie es beispielhaft in 4 gezeigt ist, geeignet ist. Das Flächenheizelement 2 wird durch ein drapierbares grobmaschiges Gittertextil 3 realisiert, das entsprechend dem herzustellenden Innenverkleidungsbauteil 1 zugeschnitten wird und in dessen Maschen ein Heizleiter 4 eingearbeitet wird, der sich über eine für das Innenverkleidungsbauteil 1 vorgesehene Heizfläche erstreckt, wie in 4 zu erkennen ist. Das Gittertextil 3 kann ein grobes netzförmiges Gewebe, Maschenwerk oder Flechtwerk z. B. aus Glas-, Carbon- oder Kunststofffasern wie PP, PA etc. sein. Die Funktion des als Trägermaterial eingesetzten Gittertextils 3 kann sich auf lediglich die Stütz- bzw. Trägerfunktion beschränken, um das Aufbringen des Heizleiters 4 in Form des Bauteils in-situ zu ermöglichen. Allerdings kann das Gittertextil 3 auch eine verstärkende Funktion des Bauteils erfüllen, insbesondere wenn z. B. Glas- oder Carbonfasern zur Bildung des Gittertextils eingesetzt werden. Der Heizleiter 4, der durch Widerstandsheizdrähte (oder -fasern, -rovings, -litzen) z. B. aus Carbon, Edelstahl oder Kupfer gebildet wird, kann durch lockeres Einbinden bzw. Einflechten oder Einfädeln in das Gittertextil 3 integriert werden. Diese Widerstandsmaterialen können blank oder aber auch beschichtet oder ummantelt sein.
Erfindungsgemäß erstreckt sich der Heizleiter 4, wie in 4 zu sehen ist, ununterbrochen in mäandrierender Weise über den Gittertextilzuschnitt 3, ohne über Bauteilränder oder durch die Ausnehmung 8 zu verlaufen. Lediglich die Enden 4' des Heizleiters 4 ragen aus dem Gittertextilzuschnitt 3 und über die Trägerstruktur 5 aus thermoplastischem Faserverbundkunststoff heraus, um als Anschlüsse die elektrische Kopplung mit einer Stromquelle des Kraftfahrzeugs zu ermöglichen.
In 2 und 3 ist jeweils schematisch der Schichtaufbau eines Innenverkleidungsbauteils 1 mit unterschiedlichen Bauteilträgerstrukturen dargestellt. In 2 besteht die Bauteilträgerstruktur aus einer thermoplastischen Fasermateriallage 5, bei der es sich beispielsweise um ein Naturfaser- oder Glasfaservlies in einer PP-Matrix handeln kann. Als Vliese kommen z. B. Wasserstrahlvliese oder Nadelvliese usw. in Frage. 3 zeigt ein Sandwichhalbzeug als Bauteilträgerstruktur, das aus thermoplastischen faserverstärkten Deckschichten 5 und einer Kernlage 7 besteht. Auch hier kann es sich bei den thermoplastischen faserverstärkten Deckschichten 5 beispielsweise um PP/NF- oder PP/GF-Vliese handeln. Als Kern 7 können beispielsweise Papierwaben oder eine thermoplastische oder duroplastische Schaumlage verwendet werden. Der Einsatz des Waben- oder Schaumkerns 7 ermöglicht neben der Erhöhung des Flächenträgheitsmomentes auch eine verbesserte Isolierung des Flächenheizelementes 2 zur Bauteilrückseite. Das Flächenheizelement 2, das auf der ins Fahrzeuginnere weisenden Seite des Innenverkleidungsbauteils 1 vorgesehen wird, wird durch eine Dekorschicht 6 bedeckt. Die Dekorschicht 6 kann auf ihrer dem Heizelement 2 zugewandten Nichtsichtseite ferner eine Abstands- oder Schaumlage umfassen, die ein Abzeichnen des Heizelements 2 an der Sichtoberfläche der Dekorschicht verhindert. Die Aufbringung der Dekorschicht 6 kann direkt nach der Anordnung des Flächenheizelements 2 auf dem Bauteilträger 5 erfolgen, noch bevor die Materialien in das kalte Formpresswerkzeug eingebracht werden. Besonders bei Verwendung temperaturempfindlicher Dekorwaren empfiehlt es sich zur Schonung dieser, diese erst nach der Heizstation auf den auf dem Bauteilträger 5 angeordneten Heizelement 2 aufzulegen. Mögliche Dekorschichten können aus Leder, Stoff, Folien oder Vliesen sein.
Das Herstellungsverfahren kann in einer automatisierten Anlage erfolgen, wie sie beispielhaft in 5 skizziert ist. Dort ist die Konfektionierung eines thermoplastischen Faserhalbzeugs für die Bauteilträgerstruktur in der Prozesskette integriert. Von einer Rolle/Walze 12 wird das thermoplastische Faserlagenhalbzeug 5 abgewickelt und entsprechend den Maßen des zu fertigenden Innenverkleidungsbauteils 1 mittels einer Schneidvorrichtung 14 abgelängt und zugeschnitten. Wird als Bauteilträgerstruktur eine Sandwichanordnung eingesetzt, die nicht als Coil zur Verfügung gestellt werden kann, kann die Zufuhr und der Zuschnitt der Sandwichplatten automatisiert mittels Förderband und/oder durch Überführungsvorrichtungen wie Roboterarme erfolgen. Nach erfolgtem Zuschnitt wird der Zuschnitt der thermoplastischen Faserlage 5 per Förderband 15 in eine Heizstation 11, die eine Heißpresse sein kann, verbracht, in der der thermoplastische Anteil des Halbzeugs 5 durch die Wärmeeinwirkung aufgeschmolzen wird. Gegebenenfalls kann auch eine Erwärmung bis zur Erweichungstemperatur des Matrixthermoplasten ausreichend sein.
Das erfindungsgemäß konfektionierte Flächenheizelement 2 kann vor der Heizstation 11 durch die Positionier- und Greifereinheit 13a auf den kalten Zuschnitt 5 oder nach der Heizstation 11 durch die Positionier- und Greifereinheit 13b auf den thermoplastischen Faserlage 5 abgelegt werden. Im dargestellten Beispiel wird das Flächenheizelement 2 nach der Heizstation 11 durch die Positionier- und Greifereinheit 13b auf die erwärmte Bauteilträgerstruktur 5 gelegt, ehe mit einer weiteren Positionier- und Greifereinheit 13c eine Dekorschicht 6 auf dem Flächenheizelement 2 angeordnet wird, das durch das erwärmte thermoplastische Material bereits an der Faserlage 5 haftet. Die aufgelegte Dekorschicht 6 haftet dann ebenfalls durch das thermoplastische Material der Faserlage 5, das das Gittertextil des Flächenheizelements 2 durchdringt. Auf die Aufbringung einer Dekorschicht vor dem Formpressen kann verzichtet werden, eine Dekorschicht kann, anders als in 5 dargestellt, auch erst auf das geformte und konsolidierte Innenverkleidungsbauteil aufkaschiert werden.
Mittels einer Übergabevorrichtung 13d, die die Anordnung aus Bauteilträgerstruktur 5, Flächenheizelement 2 und gegebenenfalls Dekorschicht 6 aufnimmt, wird diese in das kalte Formpresswerkzeug 10 eingelegt, und zwar in einer Weise, dass das Flächenheizelement 2 bzw. die darauf angeordnete Dekorschicht 6 eine ins Fahrzeuginnere weisende Seite des Innenverkleidungsbauteils 1 ausbildet.
Im kalten Formpresswerkzeug 10 finden die Umformung, die Abkühlung und die Verbindungsherstellung zwischen der Bauteilträgerstruktur 5, dem Flächenheizelement 2 und der Dekorschicht 6 statt. Das Heizelement 2 nimmt dabei die Kontur des 1 Bauteils an und wird in das Bauteil 1 integriert. Gegebenenfalls kann ein Endzuschnitt über Pinch- oder Stanzkanten ebenfalls im Formpresswerkzeug 10 stattfinden. Durch die Pinchkanten können die Bauteilränder abgequetscht und damit randseitig geschlossen werden, so dass das Bauteil fertig für die Endmontage ist. Die Haftverbindung zwischen Bauteilträgermatrix und Heizelement sowie gegebenenfalls der Dekorschicht erfolgt nach Temperatur- und Druckeinwirkung durch die anschließende Abkühlung der thermoplastischen Matrix. Ein zusätzlicher Kunststoffeintrag ins Werkzeug ist nicht erforderlich, um die Anbindung der Materialen zu ermöglichen.
Das im Formpresswerkzeug 10 geformte und durch Abkühlen konsolidierte Innenverkleidungsbauteil 1 kann dann durch eine weitere automatisierte Übergabevorrichtung 13e aus dem Werkzeug 10 entnommen und gelagert oder weiterverarbeitet werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich ein Bauteil im Fahrzeuginterieur mit integriertem Widerstandsheizelement kostengünstig und mit geringer Dicke und in Form der Bauteilkontur herzustellen. Das Bauteil kann somit auch Ausstanzungen oder Bohrungen aufweisen, wie in 4 dargestellt, ohne die Heizfunktion zu beeinträchtigen. Durch die Flächenheizfunktion wird dem Insassen eine angenehmere Heizfunktion ermöglicht als mit der üblich eingesetzten Konvektionsheizung. Vor allem Fahrzeuginsassen nahe Bauteile wie Türverkleidungen, Armlehnen, Verkleidung einer Mittelkonsolen, einer Mittelarmlehne, einer Rückwand, einer Seitenwand sowie Dachverkleidungen und sonstige Bauteile mit körpernahen, möglichst großen Flächen können als erfindungsgemäße Innenverkleidungsbauteile mit Heizfunktion ausgeführt sein.
Das erfindungsgemäße Innenverkleidungsbauteil kann neben der Bauteilträgerstruktur und dem Flächenheizelement eine Dekorschicht aufweisen, die die Sichtseite des Innenverkleidungsbauteils bildet. Die Dekorschicht ist durch ein thermoplastisches Kunststoffmaterial mit dem Flächenheizelement und der Bauteilträgerstruktur verbunden. Das verbindende thermoplastische Kunststoffmaterial kann das Matrixmaterial aus der Bauteilträgerstruktur sein, das im erwärmten fließfähigen Zustand das Gittertextil des Flächenheizelements durchdringt und so mit der Dekorschicht in Kontakt kommt. Es kann aber auch zusätzlich eine thermoplastische Kunststofflage eingesetzt werden, die zwischen der Bauteilträgerstruktur und dem Flächenheizelement und/oder zwischen dem Flächenheizelement und der Dekorschicht angeordnet wird. Durch Erwärmen der thermoplastischen Kunststofflage wird auch diese in fließfähigen Zustand versetzt und sorgt für die Verbindung der Schichten. Vorteilhaft kann die thermoplastische Kunststofflage etwa eine Folie aus demselben Kunststoff wie die thermoplastische Matrix der Bauteilträgerstruktur sein. Es können aber auch unterschiedliche Thermoplasten eingesetzt werden.
Die Dekorschicht kann Perforationen aufweisen, die auch in einem Muster über die Oberfläche verteilt sein können, durch die die von dem Flächenheizelement erzeugte Wärme besser in den Fahrzeuginnenraum abgegeben werden kann. Ferner kann die Dekorschicht eine Unterware auf der Nichtsichtseite aufweisen, die etwa aus einem Schaumstoff gebildet sein kann, der ein Abzeichnen des Flächenheizelements an der Oberfläche der Dekorschicht verhindert und vorteilhaft als Wärmespeicher fungieren kann, so dass das Innenverkleidungsbauteil auch dann noch Wärme abgeben kann, wenn die Heizung bereits ausgeschaltet ist. Diese Unterware aus Schaumstoff zwischen Flächenheizelement und Dekorschicht kann z. B. ein geschäumter thermoplastischer Kunststoff wie ein Polyolefin sein. Diese Unterware kann mit dem Flächenheizelement durch das thermoplastische Material der Kunststoffmatrix des Bauteilträgers verbunden sein. Alternativ kann eine zusätzliche Thermoplastlage, die ebenfalls vor dem Formpressen erwärmt wurde, für den Verbund sorgen. Die Verbindung der Unterlage mit der Dekorschicht kann ebenfalls durch eine Thermoplastlage erfolgen oder die Unterlage kann einfach an die Dekorschicht geklebt sein.
Ferner kann eine Wärmereflexionsschicht in das Innenverkleidungsbauteil integriert werden, die auf der Seite des Flächenheizelements angeordnet ist, die von der ins Fahrzeuginnere weisenden Seite abgewandt ist und so den Wärmeverlust nach außen verringert.
Je nach vorgesehener Heizleistung können auch zwei oder noch mehr Flächenheizelemente in einem Innenverkleidungsbauteil integriert sein, die dann direkt übereinander angeordnet sein können, oder auch durch eine Faserverbundlage voneinander beabstandet sein können. Bei einem Sandwichbauteilträger können auf jeder Seite der Kernlage ein Flächenheizelement angeordnet sein.
Ferner kann das Innenverkleidungsbauteil einen Temperatursensor aufweisen, der im Bereich des Flächenheizelements angeordnet sein kann und über eine Vorrichtung zur Temperaturregelung oder Temperatursteuerung operativ mit der elektrischen Kopplung des Flächenheizelements und der Stromquelle des Fahrzeugs verbunden werden kann.
Im Zusammenhang mit den Figuren wurden einige Beispiele für das Gittertextil und die thermoplastische Faserlage genannt. Generell kann das Gittertexil aber aus jeglichem grobmaschigen Netz, Gewebe, Geflecht, Gestrick, Gelege, Gewirk oder ähnlichem gebildet werden, das eine entsprechende Struktur zum Einbringen des Heizleiters bereitstellt. Neben thermoplastischen Kunststofffasern, die aus PP, PC, PE, PA, PET, PAN, PVC, PVA, PS, PI und/oder ABS bestehen können, können zur Bildung des Gittertextils Verstärkungsfasern aus Glas, Carbon, sowie Naturfasern, Polymerfasern, bevorzugt Aramidfasern, Metallfasern, Basaltfasern, Keramikfasern oder eine Kombination davon eingesetzt werden.
Ebenso kann die thermoplastische Faserlage der Bauteilträgerstruktur nicht nur durch ein Vlies sondern auch durch eine Matte, ein Netz, ein Gewebe, ein Geflecht, ein Gestrick, ein Gelege, ein Gewirke oder eine Kombination davon bereitgestellt werden. Diese Faserlage kann Glasfasern, Naturfasern, Carbonfasern, Polymerfasern, bevorzugt Aramidfasern, Metallfasern, Basaltfasern, Keramikfasern oder eine Kombination davon umfassen. Als thermoplastische Matrix können ebenfalls PP, PC, PE, PA, PET, PAN, PVC, PVA, PS, PI und/oder ABS eingesetzt werden.
Die Bauteilträgerstruktur kann eine Sandwichanordnung aus zwei thermoplastischen Fasermateriallagen mit einer dazwischen angeordnete Kernlage sein, wobei das Flächenheiztextil auf einer der thermoplastischen Fasermateriallagen angeordnet wird, die die ins Fahrzeuginnere weisende Seite des Innenverkleidungsbauteils ausbildet. Die Kernlage der Sandwichanordnung kann eine Wabenkernlage aus einem Zellulose basierten Material, insbesondere aus Papier oder Karton, aus einem Kunststoff, wie etwa Aramid, oder aus einem Metall, insbesondere einem Leichtmetall wie Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, sein. Alternativ dazu ist auch eine Kernlage aus einem thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoffschaum denkbar. Die Bezeichnung „Wabe” soll die Struktur des Wabenkerns nicht beschränken, sondern eine aus Stegen aufgebaute Struktur mit geringer Dichte und hoher Steifigkeit bezeichnen. Geeignete Wabenkernstrukturen umfassen hexagonale respektive Bienenwabenstrukturen, aber auch wellenförmige, kreisförmige, rauten- oder rechteckförmige Faltstrukturen sowie unregelmäßig gestaltete organisch anmutende Strukturen sind denkbar.
Durch die gut wärmeisolierend wirkende Kernlage auf der vom Fahrzeuginneren weg weisenden Seite des Heizelements wird eine sehr effektive Innenraumbeheizung erreicht, deren Wirkungsgraf die durch Kombination mit einer Wärmereflexionsschicht noch verbessert werden kann.
Bei der Verwendung eines Sandwichhalbzeugs als Bauteilträgerstruktur kann die Herstellung von Bauteilen mit einem relativ ebenen bis leicht gekrümmten Formverlauf durch das oben beschriebene Verfahren erfolgen. Um ein stärker gekrümmtes Bauteil darzustellen, ist in einer Ausführungsform vorgesehen, den Wabenkern vorzuformen. Das Vorformen des Wabenkerns kann in dem auch später zur Herstellung des Innenverkleidungsbauteils verwendeten Presswerkzeug oder in einem anderen Presswerkzeug und durch Druckausübung erfolgen. Dazu kann der Wabenkern erwärmt werden. Wird als Kernlage ein Wabenkern aus Zellulosematerial eingesetzt, kann dieser befeuchtet werden, um eine bessere Verformbarkeit zu erzielen. Dazu kann einfach Wasser oder ein anderes geeignetes wässriges Medium beziehungsweise eine geeignete Flüssigkeit verwendet werden, mit der der Wabenkern besprüht oder bedampft wird. Ein geformter Wabenkern, der vor der Umformung befeuchtet wurde, behält nach dem Trocknen spannungsfrei seine Form bei. Danach kann entsprechend die vorgesehene Anordnung der thermoplastischen Fasermateriallagen und des Flächenheizelements sowie der gegebenenfalls weiteren Schichten wie z. B. der Dekorschicht auf der entsprechenden Seite des Wabenkerns, die ins Fahrzeuginnere weisende Bauteilseite bildet, erfolgen. Wabenkerne aus anderen Materialien wie Metall oder Kunststoff und Schaumkerne können bereits entsprechend gekrümmt vorgefertigt sein oder ebenfalls nach Erwärmen mittels eines Presswerkzeugs vorgeformt werden.
Wie oben beschrieben, kann der Endzuschnitt über Pinch- oder Stanzkanten im Formpresswerkzeug stattfinden. Ferner kann ein auf einem Sandwichhalbzeug basierende Innenverkleidungsbauteil während der Herstellung mit einer Kantenversiegelung versehen werden, indem etwa eine der thermoplastischen Fasermateriallagen nicht nur die Fläche des Wabenkerns sondern auch dessen Randflächen überdeckt. Im Presswerkzeug können dann die überstehenden Ränder der Fasermateriallage um den Rand des Wabenkerns umgebogen werden, so dass durch die fließfähig erwärmte Thermoplastmatrix und die Fasermateriallage mit dem Wabenkernrand und/oder der zweiten Fasermateriallage verbunden wird und so die Versiegelung des Wabenkernrands bewirkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009052535 A1 [0005]
DE 10015158 A1 [0006]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines dreidimensional geformten Innenverkleidungsbauteils (1) mit integrierter Heizfunktion für ein Kraftfahrzeug, umfassend die Schritte – Konfektionieren eines Flächenheizelements (2) aus einem Gittertextilzuschnitt (3) entsprechend dem herzustellenden Innenverkleidungsbauteil und zumindest einem Heizleiter (4), der derart in den Gittertextilzuschnitt (3) eingearbeitet wird, dass eine für das Innenverkleidungsbauteil (1) vorgesehene Heizfläche von dem Heizleiter (4) durchzogen wird, – Zuschneiden einer Bauteilträgerstruktur, die zumindest eine thermoplastische Fasermateriallage (5) aufweist, entsprechend dem herzustellenden Innenverkleidungsbauteil (1), – Anordnen des Flächenheizelements (2) auf der thermoplastischen Fasermateriallage (5) der Bauteilträgerstruktur, – Erwärmen der Bauteilträgerstruktur, bis das thermoplastische Matrixmaterial der Fasermateriallage (5) zumindest zu fließen beginnt, vor oder nach dem Anordnen des Flächenheizelements (2) auf der Bauteilträgerstruktur, – Überführen der erwärmten Bauteilträgerstruktur mit dem darauf angeordneten Flächenheizelement (2) in ein unbeheiztes Formpresswerkzeug (10) mit einem Formhohlraum entsprechend dem Innenverkleidungsbauteil (1), das eine in ein Fahrzeuginneres weisende Seite bereitstellt, – Anordnen des Flächenheizelements (2) und der erwärmten Bauteilträgerstruktur in dem Formhohlraum derart, dass das Flächenheizelement (2) an der ins Fahrzeuginnere weisenden Seite des Innenverkleidungsbauteils (1) angeordnet ist, – Formpressen der erwärmten Bauteilträgerstruktur mit dem darauf angeordneten Flächenheizelement (2) zu dem Innenverkleidungsbauteil (1), dabei gleichzeitig Abkühlen und Verbinden der Bauteilträgerstruktur mit dem Flächenheizelement (2) zumindest anteilig durch das fließfähig erwärmte thermoplastische Matrixmaterial, – Entformen des Innenverkleidungsbauteils (1).
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend die Schritte – beim Einarbeiten des Heizleiters (4) in den Gittertextilzuschnitt (3), bevorzugt in einen grobmaschigen Gittertextilzuschnitt (3), herausragen Lassen zumindest der Enden (4') des Heizleiters (4) aus dem Gittertextilzuschnitt (3) und – Ausbilden der Enden (4') des Heizleiters (4) als elektrische Anschlüsse an eine Stromquelle des Kraftfahrzeugs.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, umfassend die Schritte – beim Einarbeiten des Heizleiters (4) in den Gittertextilzuschnitt (3) entsprechend der für das Innenverkleidungsbauteil (1) vorgesehenen Heizfläche Berücksichtigen einer Endzuschnittkontur des Innenverkleidungsbauteils (1) und/oder einer für das Innenverkleidungsbauteil (1) vorgesehenen Ausnehmung (8), sodass der Heizleiter (4) sich bis auf die für den elektrischen Anschluss vorgesehenen Enden (4') nicht über einen die Endkontur des Innenverkleidungsbauteils (1) begrenzenden Rand oder durch die für die Ausnehmungen (8) vorgesehenen Bereiche des Gittertextilzuschnitts (3) erstreckt, – Abtrennen eines Überstands des Gittertextilzuschnitts (3) und/oder der Bauteilträgerstruktur am Rand des Innenverkleidungsbauteils (1) (10) und/oder Erzeugen des Ausnehmungen (8) durch Abquetschkanten und/oder Stanzkanten im Formpresswerkzeug ohne Beschädigung des Heizleiters (4).
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend die Schritte – Anordnen einer Dekorschicht (6) auf dem Flächenheizelement (2) und/oder Anordnen einer thermoplastischen Klebelage zwischen der Bauteilträgerstruktur und dem Flächenheizelement (2) und/oder zwischen dem Flächenheizelement (2) und der Dekorschicht (6) vor dem Überführen in das unbeheizte Formpresswerkzeug (10), wobei die thermoplastische Klebelage vor oder nach dem Anordnen zwischen der Bauteilträgerstruktur und dem Flächenheizelement (2) und/oder zwischen dem Flächenheizelement (2) und der Dekorschicht (6) erwärmt wird, bis das thermoplastische Material zumindest zu fließen beginnt, – Formpressen der Anordnung aus der erwärmten Bauteilträgerstruktur, dem Flächenheizelement (2), der Dekorschicht (6) und/oder der erwärmten Klebelage zu dem Innenverkleidungsbauteil (1), dabei gleichzeitig Abkühlen und Verbinden der Anordnung durch das fließfähig erwärmte thermoplastische Material der Klebeschicht und/oder durch das fließfähig erwärmte thermoplastische Matrixmaterial der Fasermateriallage (5) der Bauteilträgerstruktur.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei als Bauteilträgerstruktur ein Sandwichhalbzeug eingesetzt wird, das eine zwischen zwei thermoplastischen Fasermateriallagen (5) angeordnete Kernlage (7) aufweist, die eine Wabenkernlage (7) aus einem Zellulose basierten Material, einem Kunststoff oder einem Metall oder eine Schaumkernlage aus einem thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoffschaum ist.
Flächenheizelement (2) zur Herstellung eines dreidimensional geformten Innenverkleidungsbauteils (1) für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenheizelement (2) durch ein entsprechend dem herzustellenden Innenverkleidungsbauteil (1) zugeschnittenes Gittertextil (3) bereitgestellt wird, das zumindest einen durch einige Maschen des Gittertextils (3) gefädelten Heizleiter (4) aufweist, der sich über eine für das Innenverkleidungsbauteil (1) vorgesehene Heizfläche erstreckt.
Flächenheizelement (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiter (4) sich nicht über Bereiche des Gittertextilzuschnitts (3), das bevorzugt grobmaschig ist, erstreckt, die einen zur Ausbildung der Bauteilränder abzutrennenden Überstand bilden und/oder zur Ausbildung von Ausnehmungen (8) des Innenverkleidungsbauteils (1) vorgesehen sind, und die Enden (4') des Heizleiters (4) aus dem Gittertextilzuschnitt (3) herausragen und als Anschlüsse zur elektrischen Kopplung mit einer Stromquelle des Kraftfahrzeugs ausgebildet sind.
Innenverkleidungsbauteil (1) mit integriertem Heizelement für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenverkleidungsbauteil (1) zumindest ein Flächenheizelement (2) nach Anspruch 6 oder 7 aufweist, das auf einer Bauteilträgerstruktur an einer in ein Fahrzeuginneres weisenden Seite des Innenverkleidungsbauteils (1) angeordnet und mit dieser durch ein thermoplastisches Kunststoffmaterial verbunden ist, wobei die Bauteilträgerstruktur entsprechend dem herzustellenden Innenverkleidungsbauteil (1) zugeschnitten ist und zumindest eine thermoplastische Fasermateriallage (5) aufweist, die zumindest einen Teil des thermoplastischen Kunststoffmaterials bereitstellt, das den Verbund des Flächenheizelements (2) mit der Bauteilträgerstruktur bereitstellt.
Innenverkleidungsbauteil (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenverkleidungsbauteil (1) – eine Dekorschicht (6) aufweist, die auf der von der Bauteilträgerstruktur abgewandten Seite des Flächenheizelements (2) angeordnet ist und durch das thermoplastische Kunststoffmaterial damit verbunden ist, und/oder – eine thermoplastische Kunststofflage zwischen der Bauteilträgerstruktur und dem Flächenheizelement (2) und/oder zwischen dem Flächenheizelement (2) und der Dekorschicht (6) aufweist, die zumindest einen Teil des thermoplastischen Kunststoffmaterials bereitstellt, das den Verbund des Flächenheizelements (2) mit der Bauteilträgerstruktur und/oder mit der Dekorschicht (6) bereitstellt.
Innenverkleidungsbauteil (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass – der Heizleiter (4) ein Draht, eine Faser, ein Roving oder eine Litze aus einem elektrisch leitenden Material aus einer Gruppe, umfassend Carbon, Edelstahl und Kupfer ist, wobei der Heizleiter (4) blank, beschichtet oder ummantelt vorliegt, – das grobmaschige Gittertextil (3) ein Netz, ein Gewebe, ein Geflecht, ein Gestrick, ein Gelege oder ein Gewirk aus Kunststofffasern, umfassend PA, PP, PC, PE, PET, PAN, PVC, PVA, PS, PI, und/oder ABS, und/oder aus Verstärkungsfasern, umfassend Glasfasern, Naturfasern, Carbonfasern, Polymerfasern, bevorzugt Aramidfasern, Metallfasern, Basaltfasern oder eine Kombination davon, ist, – die thermoplastische Faserlage (5) der Bauteilträgerstruktur ein Vlies oder eine Matte, ein Netz, ein Gewebe, ein Geflecht, ein Gestrick, ein Gelege, ein Gewirke oder eine Kombination davon aus einem Glasfasern, Naturfasern, Carbonfasern, Polymerfasern, bevorzugt Aramidfasern, Metallfasern, Basaltfasern oder eine Kombination davon in einer thermoplastischen Matrix aus PP, PC, PE, PA, PET, PAN, PVC, PVA, PS, PI, und/oder ABS ist, wobei die thermoplastische Faserlage (5) bevorzugt eine von zwei thermoplastischen Fasermateriallagen (5) einer Sandwichanordnung mit einer dazwischen angeordnete Kernlage (7) ist, die eine Wabenkernlage (7) aus einem Zellulose basierten Material, einem Kunststoff oder einem Metall oder eine Schaumkernlage aus einem thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoffschaum ist.
Kraftfahrzeug mit einer Stromquelle und einer Vorrichtung zur Temperatursteuerung und/oder Regelung, dadurch gekennzeichnet, dass es zumindest ein Innenverkleidungsbauteil (1) nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 10 aufweist, wobei das Flächenheizelement (2) des Innenverkleidungsbauteils (1) über die Vorrichtung zur Temperatursteuerung und/oder Regelung mit der Stromquelle verbunden ist.