DE102014207019A1 - Kunststoff-Formteil und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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Abstract

Ein Kunststoff-Formteil (10) umfasst einen ersten Abschnitt (12) aus faserverstärktem Kunststoff, der eine Sichtseite (16) und eine Rückseite (18) aufweist. Das Kunststoff-Formteil (10) umfasst ferner einen auf der Rückseite (18) mit dem ersten Abschnitt (12) verbundenen zweiten Abschnitt (20) aus einem Spritzgussmaterial. Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kunststoff-Formteils (10) umfasst folgende Schritte: Bereitstellen eines Halbzeugs (12) aus faserverstärktem Kunststoff; Zuschneiden des Halbzeugs (12) zu einem Formteil; Erwärmen und Vorformen des Halbzeugs (12); und Aufspritzen einer Spritzgussmasse auf die Rückseite (18) des Formteils.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kunststoff-Formteil. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kunststoff-Formteils.
  • Insbesondere im Automobilbau werden Formteile benötigt, die möglichst leicht und stabil sind und mit begrenztem Fertigungsaufwand herstellbar sind. Als Material für solche Formteile gewinnen kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) immer mehr an Bedeutung. Bislang werden z. B. Abdeckleisten oder andere Leisten aus diesem und anderen Faserwerkstoffen als Spritzgussteil oder RTM-Bauteil (Resin Transfer Molding, Spritzpressen) gefertigt.
  • Aus der EP 1 743 805 A1 ist eine Kunststoffleiste für eine Fahrzeugkarosserie (Stoßleiste, Schmutzleiste, Scheuerleiste, Zierleiste oder Übergangsleiste) bekannt, die aus einer karosserieseitigen Grundleiste und einer sichtseitigen Abdeckleiste besteht. Die Grundleiste und die Abdeckleiste sind über ein Filmscharnier werkstoffeinstückig miteinander verbunden und derart zueinander verschwenkbar, dass sie miteinander verrasten können.
  • Die DE 102 34 947 A1 zeigt ein Kunststoff-Spritzguss-Formteil in Form einer Seitenschutzleiste eines Kraftfahrzeugs. Das Formteil hat Bereiche unterschiedlicher Wandstärke. Der Formteilbereich mit vergleichsweise großer Wandstärke ist mit Riefen versehen, die im nicht sichtbaren Bereich ausmünden, und bildet einen Befestigungsbereich zur Anbindung des Formteils an einen Träger.
  • Die DE 199 05 547 betrifft eine Leiste (Zierleiste, Seitenschutzleiste oder dergleichen) für ein Kraftfahrzeug, die im Kunststoffspritzverfahren erzeugt wird. An die Leiste ist im Spritzzustand ein Rastbefestigungsmittel oder ein Halterungsträger für ein Rastbefestigungsmittel angeformt, das bzw. der umgeklappt und an der Leiste rastbefestigt werden kann.
  • In der EP 0 658 422 A1 ist ein Formteil mit resistenter Oberfläche beschrieben, das aus einem tragenden Kernteil und einer das Kernteil umgebenden Schutzschicht besteht. Die Komponenten sind jeweils aus einem thermoplastischen Polymer auf Polyamid-Basis gebildet. Das Formteil soll beispielsweise als Rückspiegelgehäuse, Türgriff, Profil, Abdeckleiste, Türabdeckung oder Türbeschlag Anwendung finden.
  • Die aus dem Stand der Technik bekannten Spritzgussteile haben den Nachteil, dass sie keine Kohlefaser-Optik (Sichtcarbon) bieten und grundsätzlich nur ein begrenztes Gewichtseinsparungspotential haben.
  • RTM-Bauteile sind aufgrund der vielen notwendigen Prozessschritte für die Herstellung relativ teuer und haben in der Regel empfindliche Oberflächen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und ein leichtes, stabiles und anmutig wirkendes Formteil zu schaffen, dessen Herstellungsaufwand sich in Grenzen hält.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Kunststoff-Formteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kunststoff-Formteils und des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den zugehörigen Unteransprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße Kunststoff-Formteil umfasst einen ersten Abschnitt aus faserverstärktem Kunststoff, der eine Sichtseite und eine Rückseite aufweist. Das Kunststoff-Formteil umfasst ferner einen auf der Rückseite mit dem ersten Abschnitt verbundenen zweiten Abschnitt aus einem Spritzgussmaterial.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Vorteile eines faserverstärkten Kunststoffteils bezüglich Gewicht, Stabilität und Optik mit den Vorteilen von Spritzgussteilen bezüglich flexibler Formgebung und bewährter Herstellungstechnik kombinierbar sind. Das erfindungsgemäße Kunststoff-Formteil ist so konzipiert, dass der nach dem Einbau sichtbare Bereich eine ansprechende Carbon- oder vergleichbare Optik erhält, während der nicht sichtbare Bereich funktional und geometrisch an die jeweiligen Erfordernisse (Einbausituation etc.) angepasst ist. Dank der Stabilität des ersten Abschnitts aus dem faserverstärktem Kunststoff kann insbesondere die Wandstärke des Formteils insgesamt gering gehalten werden, was Gewichtsvorteile bringt. Unter Berücksichtigung dieser Eigenschaften ist die Herstellung des erfindungsgemäßen Kunststoff-Formteils mit verhältnismäßig geringem Aufwand verbunden, da nur wenige Prozessschritte erforderlich sind.
  • Der erste Abschnitt ist vorzugsweise aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff gebildet, um die Carbon-Optik (Sichtcarbon) zu gewährleisten.
  • Der kohlenstofffaserverstärkte Kunststoff kann ein Kohlenstofffasergewebe (CF-Fasermatten) oder ein Kohlefaservlies enthalten, das in eine thermoplastische Matrix eingebettet ist.
  • Gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung ist auf der Sichtseite des ersten Abschnitts eine Folie aufgebracht. Die Folie sollte soweit transparent sein, dass die Carbon-Optik des darunter befindlichen ersten Abschnitts nicht verloren geht. Die Folie kann mehrere Funktionen erfüllen. Primär kann sie als Schutzschicht dienen, um das Formteil vor Kratzern, Medien oder anderen Beschädigungen bzw. Umwelteinflüssen zu bewahren. Die Folie kann aber auch gezielt als Designelement genutzt werden, um die Optik des Formteils zu beeinflussen oder zu ergänzen.
  • Bevorzugte Materialien für die Folie sind Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET) und Polymethylmethacrylat (PMMA). Diese Materialien sind widerstandsfähig und lassen sich gut auf einen faserverstärkten Kunststoff aufbringen.
  • Um besondere optische Effekte zu erzielen kann die Folie bedruckt sein und/oder einen Glanzeffekt darstellen. Beispielsweise kann ein Logo eines Automobilherstellers oder einer bestimmten Designlinie aufgedruckt sein.
  • Der auf die Rückseite des ersten Abschnitts aufgespritzte zweite Abschnitt des Kunststoff-Formteils kann aus Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) gebildet sein. Dieses Material hat eine hohe Schlagzähigkeit und hat sich bereits in vielen anspruchsvollen Anwendungsbereichen bewährt. Auch Polyamid (PA) 66 mit Glasfaserzusatz, Polycarbonat (PC) und ähnliche Materialien sind geeignet.
  • Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kunststoff-Bauteils, bei dem der zweite Abschnitt Anbindungselemente aufweist, insbesondere Rast- oder Clipelemente. Aufgrund der Flexibilität bei der Formgestaltung im Spritzguss können die Anbindungselemente direkt angeformt werden, d. h. werkstoffeinstückig mit dem zweiten Abschnitt. Es müssen also keine Befestigungsmittel für die Montage des Kunststoff-Formteils nachträglich angebracht werden, sodass entsprechende Prozessschritte entfallen.
  • Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Formteils der oben beschriebenen Art, mit folgenden Schritten:
    • – Bereitstellen eines Halbzeugs aus faserverstärktem Kunststoff;
    • – Zuschneiden des Halbzeugs zu einem Formteil;
    • – Erwärmen und Vorformen des Halbzeugs; und
    • – Aufspritzen einer Spritzgussmasse auf die Rückseite des Formteils.
  • Die Reihenfolge der Verfahrensschritte, insbesondere des Zuschneidens und Erwärmens, kann je nach Anforderung des Bauteils variieren.
  • Zu den Vorteilen des auf diese Weise hergestellten Kunststoff-Formteils wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
  • Gemäß dem bereits erwähnten besonderen Aspekt der Erfindung wird eine Folie auf das Halbzeug oder auf das zugeschnittene Formteil aufgebracht, vorzugsweise vor dem Aufspritzen der Spritzgussmasse. Es besteht aber auch die Möglichkeit, auch die Folie im Spritzgussprozess aufzubringen.
  • Beim Aufspritzen der Spritzgussmasse können in vorteilhafter Weise gleichzeitig die Anbindungselemente, die für die spätere Montage des Kunststoff-Formteils vorgesehen sind, Versteifungen, Abstützungen und/oder weitere Funktionselemente geformt werden.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus der beigefügten Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigt die einzige Figur schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen Formteils.
  • In der Figur ist der grundlegende Aufbau eines Kunststoff-Formteils 10 dargestellt, das wie folgt hergestellt wird:
    Ein Halbzeug 12, bestehend aus einem in eine thermoplastische Matrix eingebetteten Kohlenstofffasergewebe (CF-Fasermatten), wird in einem ersten Verfahrensabschnitt erwärmt, vorgeformt und zugeschnitten.
  • Optional kann eine dünne, transparente Folie 14 auf der Sichtseite 16 des Formteils aufgebracht werden. Diese wird in der Regel mit einer Trägerfolie aufgebracht. Die Folie 14 kann aus Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Polymethylmethacrylat (PMMA) oder einem vergleichbaren Material bestehen, wobei das Folienmaterial spezifisch, d. h. je nach Anforderung, ausgewählt wird. die Folie 14 dient insbesondere als Kratzschutz und/oder als Designelement. Die Farbe der Folie 14 kann vorgegeben werden, und sie ist bedruckbar, beispielsweise mit einem Logo. Außerdem kann die Folie 14 Glanzeffekte darstellen.
  • In einem zweiten Verfahrensabschnitt wird das Halbzeug 12, gegebenenfalls mit der aufgebrachten Folie 14, in einer Spritzgussanlage auf der Rückseite 18 mit einer Spritzgussmasse hinterspritzt, z. B. mit Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS). Der so gebildete Spritzgussabschnitt 20 des Kunststoff-Formteils 10 weist Anbindungselemente 22 wie etwa Rast- oder Clipelemente auf. Mithilfe der Anbindungselemente 22 wird das Kunststoff-Formteil später montiert.
  • Das Kunststoff-Formteil 10 kann insbesondere als Abdeckleiste in einem Kraftfahrzeug Einsatz finden. Die Erfindung ist aber nicht auf diese Anwendung beschränkt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1743805 A1 [0003]
    • DE 10234947 A1 [0004]
    • DE 19905547 [0005]
    • EP 0658422 A1 [0006]

Claims (11)

  1. Kunststoff-Formteil (10), mit einem ersten Abschnitt (12) aus faserverstärktem Kunststoff, wobei der erste Abschnitt eine Sichtseite (16) und eine Rückseite (18) aufweist, einem auf der Rückseite (18) mit dem ersten Abschnitt (12) verbundenen zweiten Abschnitt (20) aus einem Spritzgussmaterial.
  2. Kunststoff-Formteil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (12) aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff gebildet ist.
  3. Kunststoff-Formteil (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der kohlenstofffaserverstärkte Kunststoff ein Kohlenstofffasergewebe oder ein Kohlefaservlies enthält, das in eine thermoplastische Matrix eingebettet ist.
  4. Kunststoff-Formteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine auf der Sichtseite (16) des ersten Abschnitts aufgebrachte Folie (14).
  5. Kunststoff-Formteil (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (14) aus Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET) oder Polymethylmethacrylat (PMMA) gebildet ist.
  6. Kunststoff-Formteil (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (14) bedruckt ist und/oder einen Glanzeffekt darstellt.
  7. Kunststoff-Formteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (20) aus Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) gebildet ist.
  8. Kunststoff-Formteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (20) Anbindungselemente (22) aufweist, insbesondere Rast- oder Clipelemente.
  9. Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Formteils gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Halbzeugs aus faserverstärktem Kunststoff; – Zuschneiden des Halbzeugs zu einem Formteil; – Erwärmen und Vorformen des Halbzeugs; und – Aufspritzen einer Spritzgussmasse auf die Rückseite des Formteils.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Folie auf das Halbzeug oder auf das zugeschnittene Formteil aufgebracht wird, vorzugsweise vor dem Aufspritzen der Spritzgussmasse.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass beim Aufspritzen der Spritzgussmasse gleichzeitig Anbindungselemente, Versteifungen, Abstützungen und/oder weitere Funktionselemente geformt werden.
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