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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen wenigstens eines Kunststoffbauteils, welches als mehrschichtiger Verbundwerkstoff ausgestaltet wird.
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Derartige Verbundwerkstoffe wurden lange Zeit vor allem im Technologiesektor der Luft- und Raumfahrt eingesetzt und zeichnen sich vor allem durch ihr besonders geringes Gewicht und ihre richtungsabhängige Steifigkeit aus. So kann beispielsweise ein als sogenanntes Sandwichbauteil gestaltetes Kunststoffbauteil (Verbundwerkstoff) in einer zu den einzelnen Lagen des Kunststoffbauteils parallelen Richtung besonders großen Belastungen (zum Beispiel Zugbeanspruchung) widerstehen, wohingegen für eine Belastung in senkrechter Richtung zu den Lagen des Kunststoffbauteils wiederum andere Belastungsgrenzen gelten. Mit anderen Worten wird also durch gezielten Einsatz verschiedener Werkstoffe (z. B. Wabenkern, laminierte Faserschicht) eine richtungsabhängige Bauteilsteifigkeit eingestellt und dabei in besonderem Maße an Gewicht gespart.
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Aufgrund der immer strengeren Abgasgesetzgebung, zu welcher auch die Limitierung der Kohlendioxid-Emissionen und damit eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs zählen, erlangt der Einsatz derartiger Kunststoffbauteile aufgrund ihres geringen Gewichts auch in der Kraftfahrzeugtechnik immer größere Bedeutung.
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Aus der
DE 10 2012 006 609 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei welchem eine Dekorlage auf zumindest eine Seite eines erwärmten Sandwichhalbzeugs sowie eine Schaumlage zwischen der Dekorlage und dem Sandwichhalbzeug vorgesehen ist. Das erwärmte Sandwichhalbzeug wird in eine gegebenenfalls vorgewärmte Formpresse überführt und derart in eine Formkavität eingelegt, dass die Seite des Sandwichhalbzeugs mit der Schaumlage und der Dekorlage die Sichtseite des Sandwichbauteils ausbildet. Mit anderen Worten wird also zur Herstellung dieses Sandwichbauteils zunächst das Sandwichhalbzeug (hier bestehend aus: Deckschichten und Papierwabenkern, sowie PP-Folien (Polypropylen-Folien) als Zwischenlage zur Deckschichtanbindung) in einer Heizpresse aufgeheizt, bis jeweilige thermoplastische Fasern der Deckschichten aufgeschmolzen sind. Im Anschluss daran wird die Schaumschicht und die Dekorlage auf dem Sandwichhalbzeug angeordnet, wobei eine gemeinsame Formgebung der Dekorlage, der Schaumschicht und des Sandwichhalbzeugs in einer Formpresse erfolgt. Während der Abkühlung der Sandwichmaterialien findet dabei die Verbindungsherstellung zwischen den Materialschichten statt. Das dortige Verfahren ermöglicht die kostengünstige Herstellung eines sogenannten kaschierten Sandwichbauteils, bei welchem etwaige Oberflächenfehler des Sandwichbauteils besonders wirksam vermieden werden, jedoch ein erhöhter Fertigungsaufwand betrieben werden muss.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, bei welchem ein Kunststoffbauteil unter besonders geringem Aufwand hergestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einem der Verfahrensschritte wenigstens eine Kernschicht sowie wenigstens eine Deckschicht zu einem Bauteilhalbzeug unter einer ersten Wärmezufuhr in einer Vorfertigungsvorrichtung verbunden. Vorteilhafterweise ist zusätzlich mindestens eine Folienschicht zur Anbindung der Kernschicht an die Deckschicht vorgesehen. In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt ein Aufrollen des Bauteilhalbzeugs zu wenigstens einer Halbzeugrolle und/oder ein Konfektionieren des Bauteilhalbzeugs in mehrere Einzelteile sowie die Bildung wenigstens eines Einzelteilstapels aus den Einzelteilen. In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt ein Verteilen des Bauteilhalbzeugs an eine Endfertigungsvorrichtung unter Abrollen der wenigstens einen Halbzeugrolle und Unterteilen des abgerollten Bauteilhalbzeugs in mehrere Abrollteile und/oder Entstapeln der Einzelteile des wenigstens einen Einzelteilstapels. Schließlich erfolgt ein einem weiteren Verfahrensschritt ein Herstellen des wenigstens einen Kunststoffbauteils aus wenigstens einem Abrollteil und/oder aus wenigstens einem Einzelteil durch die Endfertigungsvorrichtung unter einer zumindest bereichsweisen zweiten Wärmezufuhr an das wenigstens eine Abrollteil und/oder das wenigstens eine Einzelteil.
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Das aus der Kernschicht sowie der wenigstens einen Deckschicht (und vorteilhafterweise mindestens einer zwischen Kernschicht und Deckschicht angeordneten Folienschicht) unter der ersten Wärmezufuhr, also durch Erhitzen, hergestellte Bauteilhalbzeug wird also nach dem Abkühlen des Bauteilhalbzeugs entweder zu der Halbzeugrolle aufgerollt und zusätzlich oder alternativ in die Einzelteile, welche aus als Platinen bezeichnet werden, zerteilt und zu dem Einzelteilstapel aufgestapelt. Im Unterschied zu aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren umfasst das derart hergestellte Bauteilhalbzeug bereits alle gewünschten Schichten des Kunststoffbauteils, wobei zusätzlich zum Beispiel wenigstens eine Dekorschicht vorgesehen sein kann, welche dem Bauteilhalbzeug und damit dem daraus gebildeten Kunststoffbauteil eine besonders hohe Wertanmutung verleiht. Je nachdem, ob das Bauteilhalbzeug zu der Halbzeugrolle aufgerollt wird, oder bereits in die mehreren Einzelteile mit gewünschter Länge unterteilt und somit konfektioniert ist, wird das Bauteilhalbzeug in der Endfertigungsvorrichtung nur noch abgerollt und das abgerollte Bauteilhalbzeug in die Abrollteile mit wunschgemäßer Länge unterteilt bzw. die Einzelteile, welche bereits durch das Konfektionieren eine wunschgemäße Länge aufweisen von dem Einzelteilstapel entstapelt. Dementsprechend werden dem Bauteilhalbzeug in der Endfertigungsvorrichtung keine weiteren Schichten hinzugefügt, sondern das wenigstens eine Abrollteil (der Halbzeugrolle) bzw. das wenigstens eine Einzelteil (des Einzelteilstapels) lediglich der zumindest bereichsweisen zweiten Wärmezufuhr und – sofem dies gewünscht ist – z. B. einer zusätzlichen plastischen Verformung unterzogen, um das Kunststoffbauteil aus dem Bauteilhalbzeug herzustellen.
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Das Sortieren der einzelnen Lagen (hier: Kernschicht, evtl. Folienschicht, Deckschicht und zum Beispiel Dekorschicht) des Kunststoffbauteils ist somit – im Gegensatz zum Stand der Technik – nicht an den weiteren Verarbeitungsprozess gekoppelt. Mit anderen Worten kann also die Herstellung des Bauteilhalbzeugs in der Vorfertigungsvorrichtung erfolgen und das Bauteilhalbzeug dementsprechend als Halbzeugrolle bzw. Einzelteilstapel zu der Endfertigungsvorrichtung transportiert werden. Die Endfertigungsvorrichtung kann dementsprechend besonders einfach ausgebildet sein, da keine weiteren Werkzeuge zum zusätzlichen Anbringen weiterer Schichten auf das Bauteilhalbzeug vorzusehen sind. Die einzelnen Sandwichlagen (Kernschicht, Folienschicht, Deckschicht und z. B. Dekorschicht, sofern gewünscht) können also im Vorfeld, also in der Vorfertigungsvorrichtung, zu dem Bauteilhalbzeug verarbeitet werden, wobei in der Endfertigungsvorrichtung lediglich die zweite Wärmezufuhr und gegebenenfalls die plastische Verformung des Bauteilhalbzeugs erfolgt. Als Deckschicht kann ein z. B. ein unkonsolidiertes oder konsolidiertes thermoplastisches faserverstärktes textiles Gebilde (Hybridtextil), z. B. Vliesstoffe, Gewebe, Gelege mit Verstärkungsfasern aus z. B. Glas, Carbon, Aramid, oder Naturfasern verwendet werden.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Pressbauteile bestehen im Wesentlichen aus kompakten, gepressten Schichten und weisen dadurch geringe Steifigkeiten bei relativ hohem Flächengewicht auf. Werden Pressbauteile aus einem Sandwichverbund hergestellt, so muss im Vorfeld der Lagenaufbau des Sandwiches vorbereitet werden. Dieser Vorgang ist an den Pressprozess gekoppelt und erhöht den technischen Aufwand sowie die Fertigungskosten zur Herstellung eines Sandwichelementes erheblich.
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Im Unterschied zum Stand der Technik wird in dem hier vorgestellten Verfahren eine Herstellung des Kunststoffbauteils beschrieben, welches im Vergleich zu gepressten Bauteilen ein geringeres Gewicht besitzt. Des Weiteren sind Kosteneinsparungen im Vergleich zu herkömmlichen Sandwichbauteilen möglich, da die Halbzeugherstellung von der Herstellung des Kunststoffbauteils entkoppelt werden kann.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das wenigstens eine Abrollteil und/oder das wenigstens eine Einzelteil zum Umformen erwärmt (und dabei zumindest bereichsweise in einen plastischen Zustand überführt) und anschließend in einem konturierten Werkzeug umgeformt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das wenigstens eine Abrollteil und/oder das wenigstens eine Einzelteil bei der Bildung des Kunststoffbauteils durch ein Werkzeug der Endfertigungsvorrichtung beschnitten und/oder umgeformt.
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Mit anderen Worten können also vorzugsweise die Erwärmung (zweite Wärmezufuhr) sowie die Umformung das Abrollteils und zusätzlich oder alternativ des Einzelteils durch das eine Werkzeug der Endfertigungsvorrichtung erfolgen, wobei zusätzlich oder alternativ auch ein Beschneiden jeweiliger Bauteilkanten des Kunststoffbauteils erfolgen kann. Somit können also auf besonders platzsparende Art und Weise mehrere Fertigungsschritte durch das Werkzeug der Endfertigungsvorrichtung zusammengefasst werden.
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Von Vorteil ist weiterhin, wenn an dem Kunststoffbauteil wenigstens ein Versteifungselement durch ein Versteifungswerkzeug der Endfertigungsvorrichtung fixiert wird.
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Derartige Versteifungselemente können beispielsweise durch angespritzte bzw. angeklebte Rippen, sowie durch andere Materialanhäufungen oder Sicken bzw. Einsenkungen an dem Kunststoffbauteil realisiert werden. Somit besteht die Möglichkeit einer zusätzlichen und besonders anforderungsgerechten, lokalen Versteifung des Kunststoffbauteils mittels derartiger Versteifungselemente.
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Von Vorteil ist weiterhin, wenn die Kernschicht aus einem Kunststoffschaum, insbesondere aus einem PET-Schaum und/oder aus einem PP-Schaum hergestellt wird.
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Durch den Einsatz von Kunststoffschaum als die Kernschicht kann bei besonders geringem Gewicht die Flächenträgheit des Kunststoffbauteils erhöht werden, womit dementsprechend ein Anstieg der Biegesteifigkeit des Kunststoffbauteils einhergeht.
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Von Vorteil ist weiterhin, wenn bei der Herstellung des Bauteilhalbzeugs zusätzlich wenigstens eine Dekorschicht mit der wenigstens einen Kernschicht, der wenigstens einen Folienschicht, sowie der wenigstens einen Deckschicht durch die erste Wärmezufuhr verbunden wird.
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Das zusätzliche Anbringen einer Dekorschicht führt zu einer besonders großen Wertanmutung, wobei das Bauteilhalbzeug dann nicht nur alle zum Erzielen der gewünschten Materialeigenschaften des Kunststoffbauteils erforderlichen Schichten aufweist, sondern sogar die besonders anmutende Dekorschicht vorgesehen ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird als die wenigstens eine Deckschicht ein thermoplastisches, faserverstärktes, textiles Gewirke, insbesondere ein Vliesstoff, ein Gewebe oder ein Gelege aus Verstärkungsfasern verwendet.
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Durch den Einsatz derartiger Materialien wird die Festigkeit des Kunststoffbauteils unter besonders geringem Gewichtszuwachs in wesentlichem Maße erhöht. Während also durch die Kernschicht insbesondere die Flächenträgheit des Kunststoffbauteils erhöht werden kann, trägt die Deckschicht zur Erhöhung der Festigkeit (z. B. hinsichtlich Zugbeanspruchung) bei.
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Von Vorteil ist weiterhin, wenn wenigstens eine Folienschicht zwischen der wenigstens einen Kernschicht und der wenigstens einen Deckschicht zur Verbindung dieser beiden Schichten vorgesehen ist. Die Folienschicht besteht vorzugsweise aus einer thermoplastischen Folie.
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Mittels dieser als thermoplastische Folie gebildeten Folienschicht kann einerseits eine besonders solide und sichere Verbindung zwischen der Kernschicht und der wenigstens einen Deckschicht hergestellt werden und andererseits die thermoplastische Folie nach dem Abkühlen erneut erwärmt (z. B. erneute zweite Wärmezufuhr) und plastisch verformt werden. Somit kann dem Kunststoffbauteil dementsprechend jederzeit eine andere Form gegeben werden. Des Weiteren sind Thermoplasten, also auch die thermoplastische Folie, schweißbar, wodurch eine höhere Gestaltungsfreiheit bei der Herstellung des Kunststoffbauteils geschaffen wird.
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Schließlich ist es von Vorteil, wenn als die Endfertigungsvorrichtung eine Spritzgussmaschine verwendet wird.
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In einer derartigen Spritzgussmaschine kann sowohl die zweite Wärmezufuhr als auch das Umformen des Bauteilhalbzeugs zu dem Kunststoffbauteil sowie zusätzlich das Anbringen der Versteifungselemente erfolgen. Somit kann unter besonders geringem baulichem Aufwand aus dem Bauteilhalbzeug das besonders bedarfsgerecht lokal versteifte Kunststoffbauteil hergestellt werden.
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Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnungen zeigen in:
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1 eine schematische Darstellung mehrerer Verfahrensschritte, welche in einer Vorfertigungsvorrichtung zur Herstellung einer Halbzeugrolle aus einem Bauteilhalbzeug in einem kontinuierlichen Herstellungsprozess durchgeführt werden;
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2 eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte zur Herstellung eines mehrere Einzelteile des Bauteilhalbzeugs umfassenden Einzelteilstapels mittels der Vorfertigungsvorrichtung;
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3 eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte zur Herstellung eines Kunststoffbauteils aus dem Bauteilhalbzeug, wobei die Verfahrensschritte der Vorfertigungsvorrichtung und einer Endfertigungsvorrichtung aufeinander abgestimmt sind;
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4 eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte, welche zur Herstellung des im dort vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweilige Versteifungselemente umfassenden Kunststoffbauteils aus dem Bauteilhalbzeug mittels der hier als Spritzgussmaschine ausgebildeten Endfertigungsvorrichtung durchgeführt werden;
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5 eine Schnittansicht durch das lokal mittels eines vorliegend als Rippe ausgebildeten Versteifungselements versteiften Kunststoffbauteils; und in
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6 eine schematische Darstellung mehrerer Ausführungsformen des lokal versteiften Kunststoffbauteils.
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1 und 2 zeigen in jeweils schematischer Darstellung das Verbinden wenigstens einer Kernschicht 22, wenigstens einer Folienschicht 24, sowie wenigstens einer Deckschicht 26 und wenigstens einer Dekorschicht 28 zu einem Bauteilhalbzeug 20 unter einer ersten Wärmezufuhr 62 an einem Walzband 64 einer Vorfertigungsvorrichtung 60. Die Anhaftung der Dekorschicht 28 wird durch das Erweichen eines Thermoplastanteils der Deckschicht 26 gewährleistet und kann optional durch eine Schmelzfolie (hier nicht dargestellt) zwischen der Deckschicht 26 und der Dekorschicht 28 verbessert werden. Alternativ kann auf die Dekorschicht 28 verzichtet werden, da in klassischer Weise bei hochwertigen/wärmeempfindlichen Dekoren wie z. B. Leder die Kaschierung nachträglich auf das fertige Bauteil aufgebracht wird.
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Im vorliegenden Fall wird an die Kernschicht 22 beidseitig jeweils die Folienschicht 24, auf diese beidseitig die Deckschicht 26 und auf diese wiederum auch beidseitig die Dekorschicht 28 angelegt, wodurch sich mit anderen Worten die Kernschicht 22 in der Mitte des Bauteilhalbzeugs 20 befindet und die jeweiligen Außenseiten des Bauteilhalbzeugs 20 durch die Dekorschichten 28 gebildet werden. Mittels des Walzbands 64, welches auch als Rollpresse ausgebildet sein kann, werden diese Schichten einerseits aufeinander gepresst und andererseits unter der ersten Wärmezufuhr 62, also durch Erwärmung der einzelnen Schichten, miteinander verbunden. Im in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird im Anschluss an das Verbinden der einzelnen Schichten zu dem Bauteilhalbzeug 20 das Bauteilhalbzeug 20 zu wenigstens einer Halbzeugrolle 40 in der Vorfertigungsvorrichtung 60 aufgerollt.
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Im in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Halbzeug mittels einer Schneidvorrichtung 66 der Vorfertigungsvorrichtung 60 in mehrere Einzelteile 52 des Bauteilhalbzeugs 20 konfektioniert und aus diesen Einzelteilen 52 wenigstens ein Einzelteilstapel 50 gebildet.
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Bei der Herstellung des Bauteilhalbzeugs 20 (Sandwichbauteil) nach den in 1 und 2 dargestellten Verfahren erfolgt das Verbinden der Einzelschichten (Verbinden der Kernschicht 22, der Folienschicht 24, der Deckschicht 26 und gegebenenfalls der Dekorschicht 28) mittels dünner Schmelzfolien, wobei sich der Vorteil ergibt, dass die einzelnen Schichten des Bauteilhalbzeugs 20 nicht – wie in 3 gezeigt – an weitere Verarbeitungsschritte gekoppelt werden müssen. Die einzelnen Schichten können im Vorfeld zu dem Bauteilhalbzeug 20 verarbeitet (und aufgerollt, bzw. in gewünschte Längen abgeschnitten und aufgestapelt werden) und später dem in 4 gezeigten Prozess zugeführt werden. Das Bauteilhalbzeug 20 unterscheidet sich in seinem Handling nicht von einem einschichtigen Werkstoff (z. B. von einer Schaumplatte oder einem Vlies) und besitzt sehr gute Umformeigenschaften. Somit müssen Hersteller von gepressten oder gespritzten Bauteilen nicht mehr über teils sehr aufwendige Sortiereinrichtungen verfügen, um Sandwichbauteile herstellen zu können.
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3 zeigt in einer schematischen Darstellung einen alternativen Fertigungsablauf mit höherer Komplexität (ideal für höhere Stückzahlen), bei welchem einzelne Verfahrensschritte der Vorfertigungsvorrichtung 60 und einer Endfertigungsvorrichtung 70 aufeinander abgestimmt werden müssen. Hierbei wird zunächst das Bauteilhalbzeug 20 durch aufeinanderlegen der Kernschicht 22, der Folienschichten 24 sowie der Deckschichten 26 zunächst ohne die Dekorschichten 28 gebildet. Mittels der Schneidvorrichtung 66 wird das Bauteilhalbzeug 20 sukzessive in die Einzelteile 52 konfektioniert, wobei die Einzelteile 52 in der an die Vorfertigungsvorrichtung 60 anschließenden Endfertigungsvorrichtung 70 unter einer zweiten Wärmezufuhr 72 erwärmt, die jeweiligen Schichten in einen plastischen Zustand 74 überführt werden und dadurch ein Kunststoffbauteil 10 gebildet wird. Das Kunststoffbauteil 10 kann beispielsweise als Interieurbauteil, bzw. Verkleidungsteil für einen Fahrzeuginnenraum verwendet werden.
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Im Anschluss daran wird das Kunststoffbauteil 10 mittels eines Werkzeugs 76 der Endfertigungsvorrichtung 70 umgeformt und beschnitten, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel unter erhöhtem Fertigungsaufwand die Dekorschicht 28 mit dem Kunststoffbauteil 10 verbunden wird. Es ist klar, dass der Bauteilbeschnitt dabei nach dem Aufbringen der Dekormaterialien bzw. nach dem Umformen oder Abkühlen erfolgt.
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Im Unterschied zu dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel, bei welchem die Vorfertigungsvorrichtung 60 und die Endfertigungsvorrichtung 70 aufeinander abzustimmen sind und zusammen einen besonders hohen Platzbedarf und Steuerungs- bzw. Sortieraufwand erfordern, zeigt 4 die Herstellung des Kunststoffbauteils 10 aus dem Einzelteil 52 bzw. aus einem bedarfsgerecht konfektionierten Abrollteil 42 der Halbzeugrolle 40. Das Bauteilhalbzeug 20 bzw. dessen Abrollteil 42 bzw. Einzelteil 52 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel bereits aus der Kernschicht 22, den zwei Folienschichten 42, den zwei Deckschichten 26 sowie den zwei Dekorschichten 28 aufgebaut. Die Kernschicht 22 dient der Erhöhung der Flächenträgheit des späteren Kunststoffbauteils 10, wobei die Kernschicht 22 aus einem Kunststoffschaum, insbesondere aus einem PET-Schaum oder alternativ dazu aus einem PP-Schaum, also Polypropylen-Schaum hergestellt ist. An einander gegenüberliegenden Oberflächen der Kernschicht 22 ist jeweils die Folienschicht 24 und darauf die Deckschicht 26 gefolgt von der Dekorschicht 28 angeordnet. Die Folienschicht 24 ist im vorliegenden Fall als eine thermoplastische Folie zur Verbindung zwischen der Kernschicht 22 und der Deckschicht 26 ausgebildet. Die Deckschicht 26 ist als thermoplastisches, faserverstärktes, textiles Gewirke (Vliesstoff) ausgebildet. Als die Deckschicht 26 kann jedoch alternativ dazu auch ein thermoplastisches, faserverstärktes Gewebe oder Gelege aus Verstärkungsfasern verwendet werden. Die Dekorschicht 28 wurde bereits bei der Herstellung des Bauteilhalbzeug 20 auf die beidseitig des Bauteilhalbzeugs aufgebrachte Deckschicht 26 aufgebracht. Mit anderen Worten besteht das Bauteilhalbzeug 20 somit aus der Kernschicht 22, an deren beiden gegenüberliegenden Oberflächen jeweils die eine Folienschicht 24 fixiert ist und wobei an die beidseitig angebrachte Folienschicht 24 ebenfalls zu beiden Seiten die Deckschicht 26 sowie ebenfalls zu beiden Seiten die Dekorschicht 28 angebracht ist. Die einzelnen Schichten sind in Folge der ersten Wärmezufuhr 62 in der in 4 nicht gezeigten Vorfertigungsvorrichtung 60 bereits miteinander verbunden. Somit ist es überflüssig, noch weitere Schichten mittels der Endfertigungsvorrichtung 70 hinzuzufügen. Mit anderen Worten enthält das Bauteilhalbzeug bzw. dessen Einzelteil 52 bzw. Abrollteil 42 bereits alle benötigten Schichten, wodurch die einzelnen Schichten lediglich unter der zweiten Wärmezufuhr 42 durch die Endfertigungsvorrichtung 70 in den plastischen Zustand 74 überführt werden und das dadurch entstehende Kunststoffbauteil 10 mittels des Werkzeugs 76 bedarfsgerecht verformt wird. – Alternativ ist es allerdings auch möglich, die kalte Dekorschicht 28 gemeinsam mit dem aufgeheizten (restlichen) Halbzeug in das konturierte Werkzeug 76 einzulegen.
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Bei der zweiten Wärmezufuhr 42 wird also das Bauteilhalbzeug 20, bzw. das Abrollteil 42 oder das Einzelteil 52 konvektiv, konduktiv oder z. B. durch Wärmestrahlung erhitzt und die Schichten in den plastischen Zustand 74 überführt. Anschließend wird das erweichte Bauteilhalbzeug 20 (bzw. das Abrollteil 42 oder das Einzelteil 52) in dem als Thermoformpresse ausgestalteten Werkzeug 76 umgeformt, abgekühlt und gegebenenfalls beschnitten, wobei hier optional weitere Dekorlagen aufgebracht werden können.
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In das Werkzeug ist im in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel des Weiteren ein Anbindungswerkzeug 78 integriert, welches nach dem Spritzgussverfahren arbeitet. Dementsprechend ist die in 4 gezeigte Endfertigungsvorrichtung 70 als sogenannte Spritzgussmaschine ausgebildet, wobei nach dem Umformen, dem Abkühlen und dem Beschnitt des Kunststoffbauteils 10 ein Anspritzen von Versteifungselementen 80 erfolgt. Hierbei werden an dem Kunststoffbauteil 10 die vorliegend als Rippen ausgebildeten Versteifungselemente 80 durch das Anbindungswerkzeug 78 der Endfertigungsvorrichtung 70 fixiert. Das Fixieren der Versteifungselemente 80 kann beispielsweise durch ein Anspritzen in der sogenannten KIS-Technologie (KIS: Konsolidierung im Spritzgusswerkzeug) erfolgen.
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5 zeigt in einer Schnittdarstellung eine mögliche Ausführungsform des Kunststoffbauteils 10, welches vorliegend eine als PET-Schaumkern ausgebildete Kernschicht 22 aufweist. An die Kernschicht 22 schließt eine als PP-Folie ausgebildete Folienschicht 24 und an diese wiederum eine als PP/GF-Vliesstoff ausgebildete Deckschicht 26 an. Des Weiteren weist das Kunststoffbauteil 10 eine Dichtnut 12 auf.
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6 zeigt eine schematische Darstellung verschiedener Ausführungsformen des Kunststoffbauteils 10 und dient vorliegend lediglich der Veranschaulichung. In den in 6 gezeigten Ausführungsbeispielen umfassen die Kunststoffbauteile 10 neben den Halbzeugen 20 und den an einem Anspritzpunkt der dortigen Kunststoffbauteile 10 fixierten Versteifungselementen 80, welche vorliegend als Rippen bzw. Einsenkungen ausgebildet sind, auch jeweilige Deckschichten 14, welche als Verstärkungslagen der Kunststoffbauteile 10 dienen.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Pressbauteile bestehen im Wesentlichen aus kompakten, gepressten Schichten und weisen dadurch geringe Steifigkeiten bei relativ hohem Flächengewicht auf. Werden Pressbauteile aus einem Sandwichverbund hergestellt, so muss im Vorfeld der Lagenaufbau des Sandwiches vorbereitet werden. Dieser Vorgang ist an den Pressprozess gekoppelt und erhöht den technischen Aufwand sowie die Fertigungskosten zur Herstellung eines Sandwichelementes erheblich. Im automobilen Interieur wird eine Vielzahl dieser ein hohes Flächengewicht aufweisenden, gepressten oder gespritzten Pressbauteile als Verkleidungsteile eingesetzt. Diese Pressteile sind häufig auch als Sandwichbauteile aus PU-Materialen gebildet, welche jedoch teuer sind und hohe Taktzeiten besitzen.
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Im Gegensatz zum Stand der Technik wird in dem hier vorgestellten Verfahren eine Herstellung des Kunststoffbauteils 10 beschrieben, welches im Vergleich zu gepressten Bauteilen ein geringeres Gewicht besitzt. Des Weiteren sind Kosteneinsparungen im Vergleich zu herkömmlichen Sandwichbauteilen möglich. Durch die Verwendung von Recyclingmaterialen als die jeweiligen Schichten des Bauteilhalbzeugs 20 bzw. des Kunststoffbauteils 10 kann eine gute Ökobilanz des Kunststoffbauteils 10 erzielt werden. Ein Sortieren der einzelnen Lagen (der Kernschicht 22, der Folienschicht 24, der Deckschicht 26 und gegebenenfalls der Dekorschicht 28) ist nicht mehr an den weiteren Verarbeitungsprozess (zweite Wärmezufuhr 72 und Bearbeitung im Werkzeug 76, bzw. im Anbindungswerkzeug 78) gekoppelt. Stattdessen können die einzelnen Schichten bereits im Vorfeld (wie in 1 und 2 gezeigt) zu dem Bauteilhalbzeug 20 verarbeitet werden. Das Bauteilhalbzeug 20 weist im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Sandwichbauteilen eine besonders gute Umformeigenschaft und ein geringeres Gewicht auf.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012006609 A1 [0004]
