DE102013222011A1

DE102013222011A1 - Verfahren zum Herstellen eines hinterschnittenen Formteils

Info

Publication number: DE102013222011A1
Application number: DE201310222011
Authority: DE
Inventors: Reinhold Schreff; Andreas Geltinger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2015-04-30
Anticipated expiration: 2033-10-31
Also published as: DE102013222011B4

Abstract

Bei einem Verfahren zum Herstellen eines hinterschnittenen Formteils (1) mit einer zumindest im Bereich der Hinterschneidung abzeichnungsfreien, insbesondere genarbten Oberflächenstruktur (7) mittels einer elastisch verformbaren Werkzeug-Negativform (3), welche in einem im Hinterschnittbereich ungeteilten Urformwerkzeug vorgefertigt und diesem unter elastischer Verformung entnommen wird, wird eine prozessbedingt elastische Verformung der äußeren, abzeichnungsfreien Formteilschicht mit geringem Fertigungs- und Werkzeugaufwand dadurch vermieden, dass die Negativform im unverformten Zustand in einem im Hinterschnittbereich geteilten Endwerkzeug (5) formfest abgestützt und die an die Negativform angrenzende Formkavität anschließend unter Abbildung der abzeichnungsfreien Oberflächenstruktur mit dem Gesamtvolumen (7, 8, 9, 10) des Formteils befüllt und die Negativform (3) nach dem Konsolidieren des Formteils (1) gemeinsam mit diesem dem nunmehr geöffneten Endwerkzeug entnommen und dann unter erneuter elastischer Verformung vom Formteil getrennt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines hinterschnittenen Formteils mit einer zumindest im Bereich der Hinterschneidung abzeichnungsfreien, insbesondere genarbten Oberflächenstruktur mittels einer elastisch verformbaren Werkzeug-Negativform, welche in einem im Hinterschnittbereich ungeteilten Urformwerkzeug vorgefertigt und diesem unter elastischer Verformung entnommen wird, nach dem Obernbegriff des Patentanspruchs 1.
Es ist bekannt, ein derartiges Formteil in der Weise herzustellen, dass in einem ungeteilten Galvanoformwerkzeug mit einer zur Oberflächenstruktur des zu fertigenden Formteils negativ gestalteten Formfläche zunächst eine Elastomerhaut aufgebracht, nämlich zumeist aufgespritzt und diese anschließend unter elastischer Verformung vorbei an den Hinterschneidungen des Galvanowerkzeugs entformt wird, woraufhin die Elastomerhaut im erneut unverformten Zustand in einem im Hinterschnittbereich geteilten Endwerkzeug formstabil abgestützt und mit der restlichen Formmasse des Formteils hinterfüllt und dem dann geöffneten Endwerkzeug entnommen wird.
Nach dem in der EP 0 342 473 B1 beschriebenen Verfahren der eingangs genannten Art hingegen wird auf eine elastische, in einem ungeteilten Urformwerkzeug vorgefertigte und dann im verformten Zustand formfest abgestützte Werkzeug–Negativform, etwa unter Zwischenlage einer trennungsmittelfreien Lackschicht, eine entsprechend deformierte Elastomerschicht aufgetragen, die nach dem Entformen auf die endgültige Raumform einschließlich der Hinterschneidungen des Formteils rückverformt und in einem geteilten Endwerkzeug mit der restlichen Formmasse hinterfüllt wird und so ebenfalls eine integrale, zuvor elastisch verformte Außenschicht des fertiggestellten Formteils bildet.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass sich die Formteile ohne prozessbedingt elastische Verformung der äußeren, abzeichnungsfreien Formteilschicht mit geringem Fertigungs- und Werkzeugaufwand herstellen lassen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Verfahren gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren muss allein die werkzeugseitige Negativform, welche den Herstellungsprozess zerstörungsfrei durchläuft, elastisch verformt werden, während das Formteil selbst im Bereich der abzeichnungsfreien Außenschicht nicht mehr prozessbedingt deformierbar ausgebildet werden muss und daher hinsichtlich Material und/oder Wandstärke in weiten Grenzen beliebig gestaltet werden kann, mit der Besonderheit, dass der Herstellungsaufwand dadurch wesentlich reduziert wird, dass sämtliche Bestandteile des Formteils ohne prozessverzögernde Entnahme eines Zwischenprodukts in einem einzigen, mit der Negativform ausgekleideten Endwerkzeug aufgebracht werden.
Im Hinblick auf eine hohe Abbildungsgenauigkeit, insbesondere von fein genarbten Formteil-Oberflächen, wird auf die Negativform im Endwerkzeug, wie bevorzugt, zunächst eine die Oberflächenstruktur bildende Lackschicht aufgebracht, welche, auch um zeitaufwändige Reinigungsvorgänge zu ersparen, zweckmäßigerweise trennmittelfrei auf die Negativform aufgesprüht wird und dann auf der Rückseite durch eine Lackträgerschicht, etwa aus Polyurethanschaum hoher Dichte, verstärkt werden kann. Zusätzlich kann das Formteil dadurch mit einer nachgiebigen Haptik ausgestattet werden, dass das Formteilinnere aus einem im Endwerkzeug aufgeschäumten Halbhartschaum hergestellt wird. Ferner empfiehlt es sich, in die Formkavität des Endwerkzeugs ein vorgefertigtes, nach dem Konsolidieren des Formteils lastfest in dieses eingebettetes Tragelement einzusetzen, um so auf fertigungstechnisch einfache Weise eine sichere Montagemöglichkeit für das Formteil zu schaffen.
Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung liegt in der ausgezeichneten Serientauglichkeit des beanspruchten Verfahrens, da sich mit ein und demselben, zumeist aus einer Galvanoform bestehenden Urmodell in kostengünstiger Weise eine Vielzahl von identischen Negativformen, vorzugsweise aus Silikon, anfertigen lässt, die dann gleichzeitig in parallelen Fertigungsabläufen eingesetzt werden können und, da problemlos wiederverwendbar, unter weiterer Reduzierung des Fertigungsmittelaufwands und vor allem eines entsprechend schonenden Einsatzes der Galvanoform erst nach einer Reihe von Fertigungszyklen erneuert werden müssen.
Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in stark schematisierter Darstellung:
1a, b die Verfahrensschritte zur Herstellung einer elastisch verformbaren Negativform; und
2a–f die schrittweise Herstellung des Formteils selbst.
Zur Herstellung eines hinterschnittenen, an der Oberfläche fein strukturierten, etwa genarbten Formteils 1 (2f) wird gemäß 1 zunächst mittels einer einteiligen Galvanoform 2, deren Außenkontur und Oberfläche mit derjenigen des herzustellenden Formteils 1 übereinstimmt, eine elastisch verformbare, wiederverwendbare Negativform 3, z: B. aus Silikon, vorgefertigt und von der Galvanoform 2 vorbei an den Hinterschneidungen 4 abgezogen.
Zu Beginn des eigentlichen Herstellungsprozesses des Formteils 1 selbst wird die Negativform 3 im unverformten Zustand in ein im Hinterschnittbereich 4 geteiltes und geöffnetes Endwerkzeug 5 (2a) eingelegt und in diesem nach dem Schließen der Werkzeugteile 6 formstabil abgestützt, woraufhin eine Lackschicht 7 auf die Negativform 3 aufgesprüht wird (2b), welche anschließend auf der Rückseite durch eine dünnwandige Lackträgerschicht 8, z. B. aus Polyurethanschaum hoher Dichte und mit einer Wandstärke von 1 mm, verstärkt wird.
Um dem Formteil 1 eine nachgiebige Haptik zu verleihen, wird in einem nächsten Fertigungsschritt eine dosierte Halbhartschaummenge 9, etwa wiederum auf der Basis von Polyurethan, in die Formkavität des Endwerkzeugs 5 eingefüllt und ein vorgefertigtes Tragelement 10 zusammen mit dem Werkzeugoberteil 11 in den Formraum eingeschoben, welches nach dem Aufschäumen der Halbhartschaumschicht 9 lastfest in das Formteil 1 eingebettet ist und so eine sichere Montagemöglichkeit bietet (2d). Anschließend wird das Endwerkzeug 5 geöffnet und das Formteil 1 gemeinsam mit der Negativform 3 entnommen (2e), woraufhin die Negativform 3 in einem letzten Fertigungsschritt vom fertiggestellten Formteil 1 abgezogen wird (2f) und erneut in den eigentlichen Fertigungsprozess des Formteils 1 (Verfahrensschritt gem. 2a) zurückgeführt werden kann.
Aus Gründen einer rationellen Serienfertigung empfiehlt es sich, mittels der Galvanoform 2 mehrere identische Negativformen 3 anzufertigen, mit denen sich eine entsprechende Vielzahl von Formteilen 1 zeitgleich in parallelen Fertigungsabläufen produzieren lässt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0342473 B1 [0003]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines hinterschnittenen Formteils (1) mit einer zumindest im Bereich der Hinterschneidung (4) abzeichnungsfreien, insbesondere genarbten Oberflächenstruktur mittels einer elastisch verformbaren Werkzeug-Negativform (3), welche in einem im Hinterschnittbereich ungeteilten Urformwerkzeug (2) vorgefertigt und diesem unter elastischer Verformung entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Negativform (3) im unverformten Zustand in einem im Hinterschnittbereich geteilten Endwerkzeug (5) formfest abgestützt und die an die Negativform angrenzende Formkavität anschließend unter Abbildung der abzeichnungsfreien Oberflächenstruktur mit dem Gesamtvolumen (7, 8, 9, 10) des Formteils befüllt und die Negativform nach dem Konsolidieren des Formteils gemeinsam mit diesem dem nunmehr geöffneten Endwerkzeug (5) entnommen und dann unter erneuter elastischer Verformung vom Formteil getrennt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Negativform (3) im Endwerkzeug (5) zunächst eine die Oberflächenstruktur des Formteils (1) bildende Lackschicht (7) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lackschicht (7) trennungsmittelfrei auf die Negativform (3) aufgesprüht wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lackschicht (7) im Endwerkzeug (5) rückseitig mit einer dünnwandigen Lackträgerschicht (8) belegt und dann das restliche Füllmaterial (9, 10) des Formteils (1) in die Formkavität des Endwerkzeugs eingebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Formteilinnere ein im Endwerkzeug (5) aufgeschäumter Halbhartschaum (9) vorgesehen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Formkavität des Endwerkzeugs (5) ein vorgefertigtes, nach dem Konsolidieren des Formteils (1) lastfest in dieses eingebettetes Tragelement (10) eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mehrfachverwendung der elastisch verformbaren Negativform (3).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Negativform (3) aus Silikon in einer Galvanoform (2) vorgefertigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (1) als Instrumententafel eines Kraftfahrzeugs gefertigt wird.