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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Dekorschicht, bei der eine Form geheizt wird, wobei anschließend ein Kunststoffmaterial in einen Formhohlraum der Form gegeben wird, so dass eine Dekorschicht gebildet wird.
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Für die Beheizung der Form sind aus dem Stand der Technik verschiedene Verfahren bekannt. Gemäß einer ersten aus dem Stand der Technik bekannten Variante wird die Form in einen Ofen eingebracht und dort erwärmt. Hierdurch wird die Form gleichmäßig beheizt. Anschließend wird ein Kunststoffmaterial in die Form gegeben und eine Dekorschicht mit über die Schicht nahezu konstanter Dicke erzeugt.
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Dieses Verfahren weist jedoch einige Nachteile auf. Zum einen wird das gesamte Ofenvolumen mit beheizt, so dass insgesamt relativ viel Energie notwendig ist. Außerdem kühlt die Form zwischen der Beheizung durch den Ofen bis zum Einbringen des Kunststoffmaterials ab, da es üblicherweise erforderlich ist, die Form vom Ofen zu einer Sprüh- oder Rotationssintereinrichtung zu transportieren. Um sicherzustellen, dass die Form beim Einbringen des Kunststoffmaterials eine hinreichend hohe Temperatur hat, muss sie zuvor deutlich überhitzt werden, wobei dies eine weitere Erhöhung des Energiebedarfs verursacht. Des Weiteren ist mit dem Transport eine Erhöhung der Zykluszeit verbunden. Ein weiterer Nachteil dieser Variante der Beheizung ist, dass sich Dekorschichten mit dickenreduzierten Bereichen und/oder Öffnungen nur schwierig realisieren lassen. Möchte man die Dicke der erzeugten Dekorschicht lokal reduzieren, ist eine gezielte Kühlung der Form in diesem Bereich erforderlich.
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Eine weitere, aus dem Stand der Technik bekannte Beheizungsmethode ist das Anströmen der Form mittels Heißluft. Insgesamt geht jedoch nur ein relativ geringer Teil der in der Heißluft enthaltenen Wärme auf die Form über, so dass eine relativ starke Beheizung der Heißluft und somit ein hoher Energieaufwand erforderlich ist. Sollen Öffnungen und/oder dickenreduzierte Bereich realisiert werden, ist entweder ein relativ kompliziertes System mehrerer Ausströmöffnungen oder eine Bewegungssteuerung einer Luftausströmöffnung erforderlich. Beide Varianten bringen den Nachteil mit sich, dass erhebliche Anschaffungskosten für die Heizvorrichtungen entstehen. Stand der Technik verwandter Art ist in der Druckschrift
US 3 082 479 A beschrieben.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Dekorschicht vorzuschlagen, das möglichst energieeffizient ist und kurze Zykluszeiten ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Optionale Merkmale sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Dekorschicht aus einem Kunststoffmaterial wird zunächst eine Form bereitgestellt, die zumindest bereichsweise porös ist und die einen Formhohlraum aufweist. Diese Form wird beheizt, indem sie mit einem Gas durchströmt wird, das heißer ist als die poröse Form. Beispielsweise kann das Gas zumindest zeitweise um mindestens 20 K, vorzugsweise mindestens 50 K oder mindestens 80 K wärmer sein als die Form. Durch das Durchströmen wird ein besonders effizienter Wärmeübergang vom heißen Gas auf die zu beheizende Form ermöglicht. Hierdurch ist das Verfahren energieeffizienter. Zusätzlich wird durch den effizienten Wärmeübergang auch eine verhältnismäßig zügige Beheizung der porösen Form ermöglicht, was wiederum einer Reduzierung der Zykluszeit zugutekommt. Unter den Begriff „Gas“ sollen auch Gasgemische fallen. Insbesondere kann es sich bei dem Gas um Luft handeln.
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In einem weiteren Verfahrensschritt wird Kunststoffmaterial in den Formhohlraum eingebracht, derart, dass das Kunststoffmaterial im Formhohlraum verteilt wird, so dass zumindest auf den porösen Bereichen die Dekorschicht gebildet wird. Bei dem Kunststoffmaterial kann es sich beispielsweise um ein thermoplastisches Material wie PVC oder TPU handeln. Um das Kunststoffmaterial in den Formhohlraum einzubringen, kann beispielsweise ein Kasten mit Kunststoffpulver oder Plastisol auf die Form aufgesetzt werden, wobei die Form zusammen mit dem Kasten rotiert wird, wodurch sich das Kunststoffmaterial im Formhohlraum der porösen Form verteilt. Stattdessen kann jedoch auch Kunststoffmaterial lokalisiert in die Form eingesprüht werden.
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In einem weiteren Verfahrensschritt wird die so gebildete Dekorschicht (diese wird auch als Formhaut bezeichnet) aus der Form entnommen.
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Durch das vorangehend beschriebene Verfahren wird eine Dekorschicht gebildet, die beispielsweise eine Dicke zwischen 0,5 mm und 2 mm aufweisen kann. Ein Härtegrad der Dekorschicht kann beispielsweise zwischen 50 und 90 Shore-A betragen.
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In einer ersten Ausführungsform der Erfindung weist die Form lediglich einen porösen Bereich auf, wobei dieser einfach zusammenhängend ist. Diese Ausführungsform kann verwendet werden, um unterbrechungsfreie Dekorschichten ohne Öffnungen auszubilden.
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In einer weiteren Ausführungsform umschließt ein poröser Bereich der Form zumindest einen Bereich reduzierter Porosität. Die reduzierte Porosität kann dadurch erzielt werden, dass in diesem Bereich weniger Poren pro Flächen angeordnet sind, oder dadurch, dass die Poren einen verringerten Querschnitt aufweisen. Auch eine Kombination aus verringerter Anzahl an Poren pro Fläche und verringertem Querschnitt der Poren ist möglich. Durch die Bereiche reduzierter Porosität wird eine Beheizung der Gießform lokal reduziert. Insbesondere dann, wenn das Kunststoffmaterial durch Rotieren der Form in dieser verteilt wird, wird hierdurch eine Dickenreduzierung der erzeugten Dekorschicht in dem Bereich der reduzierten Porosität der Form erzielt.
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In einer speziellen Ausgestaltung dieser Ausführungsform weist die Form in dem Bereich reduzierter Porosität keine Poren auf. Diese Variante ist insbesondere dann sinnvoll, wenn eine Dekorschicht ausgebildet werden soll, die Löcher aufweist. Da das zum Beheizen verwendete Gas die Form somit nur im porösen Bereich und nicht im Bereich reduzierter Porosität durchströmt, wird die Form im Bereich reduzierter Porosität nicht oder nur sehr wenig beheizt, so dass kein Kunststoffmaterial oder nur sehr wenig Kunststoffmaterial im Bereich reduzierter Porosität an der Form anschmilzt.
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Die poröse Form wird ausgehend von einer dem Formhohlraum abgewandten Rückseite zum Formhohlraum hin durchströmt. Diese Strömungsrichtung hat mehrere Vorteile. Eine Strömung über die Rückseite der porösen Form führt bei den meisten Formgeometrien zu einer turbulenteren Strömung, als wenn dieselbe Form von der Seite des Formhohlraums ausgehend zur Rückseite hin durchströmt würde. Durch die erhöhte Turbulenz der Strömung wird ein Wärmeübergang verbessert, was wiederum der Energieeffizienz und der Reduzierung der Zykluszeit zugutekommt.
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Weitere Vorteile durch das Durchströmen der porösen Form ausgehend von der Rückseite zum Formhohlraum hin ergeben sich bei Ausführungsformen, bei denen die Form einen Bereich reduzierter Porosität (insbesondere ohne Poren) aufweist. Bei derartigen Ausführungsformen wird durch das Durchströmen ausgehend von der Rückseite erreicht, dass die dem Formhohlraum zugewandte Seite der Bereiche reduzierter Porosität nicht direkt mit dem heißen Gas in Kontakt tritt oder dass die Menge des mit diesen Bereichen in Kontakt tretenden heißen Gases zumindest reduziert wird. Hierdurch wird die Oberflächentemperatur beim Einbringen des thermoplastischen Materials in den Bereichen reduzierter Porosität weiter reduziert. Dies führt dazu, dass dickenreduzierte Bereiche oder Öffnungen in der Dekorschicht besonders effizient ausgebildet werden können. Dieser Effekt kann verstärkt werden, wenn die Form in den Bereichen reduzierter Porosität ein Material aufweist, das eine geringere Wärmeleitung hat als das Material, aus dem die porösen Bereiche der Form ausgebildet sind. Insbesondere können die Bereiche reduzierter Porosität zumindest bereichsweise ein nicht metallisches Material aufweisen. Das Material geringerer Wärmeleitfähigkeit kann beispielsweise als Einsatz ausgebildet sein, der mit den umgebenden porösen Bereichen beispielsweise fest verbunden sein kann.
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Es kann vorgesehen sein, dass zusätzlich zu der porösen Form eine nichtporöse weitere Form bereitgestellt wird. Diese kann mit der porösen Form derart verbunden werden, dass auf der dem Formhohlraum abgewandten Rückseite der porösen Form ein Aufnahmehohlraum für das Gas zwischen der porösen Form und der nichtporösen Form gebildet wird. Beim Durchströmen der porösen Form wird das Gas in derartigen Ausführungsformen zunächst in den Aufnahmehohlraum eingebracht. Durch den Aufnahmehohlraum wird erreicht, dass sich das heiße Gas gleichmäßig über die Rückseite der porösen Form verteilt. Hierdurch wird eine Reproduzierbarkeit der Beheizung verbessert. Außerdem wird zumindest weitestgehend verhindert, dass unkontrolliert heißes Gas entweicht, ohne zuvor die poröse Form zu durchströmen. Hierdurch wird somit die Energieeffizienz des Verfahrens weiter verbessert.
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Die nichtporöse Form kann zumindest teilweise aus einem Material bestehen, das eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit als das Material der porösen Bereiche der porösen Form aufweist. Hierdurch wird der Wärmeverlust durch Wärmeleitung über die nichtporöse weitere Form verringert. Auch lässt sich über den Aufnahmehohlraum besonders effizient eine Druckdifferenz über die Form erzeugen, wobei eine höhere Druckdifferenz eine verbesserte Durchströmung der porösen Form ermöglicht.
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Der Formhohlraum kann beim Beheizen der porösen Form mittels eines Deckels verschlossen sein. Dieser kann Öffnungen aufweisen, durch die das Gas kontrolliert entweichen kann.
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Insbesondere dann, wenn auf der Rückseite der porösen Form ein Aufnahmehohlraum gebildet wird und der Formhohlraum durch einen Deckel abgedeckt wird, kann eine Druckdifferenz über die poröse Form besonders zuverlässig eingestellt werden. Entsprechend lässt sich die Gasströmung genau steuern.
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Während des Beheizens, kann eine Druckdifferenz über die Formhaut beispielsweise zwischen 0,9 bar und 12 bar oder zwischen 1 bar und 10 bar betragen. In den meisten Ausführungsformen des Verfahrens liegt die Druckdifferenz zwischen 1 bar und 2 bar. Die zum Heizen verwendete Gasmenge kann beispielsweise zwischen 100 und 1000 Kubikmeter Gas, vorzugsweise zwischen 100 und 500 Kubikmeter Gas, (Das Gasvolumen ist jeweils bezogen auf das Gas bei Normaldruck und eine Temperatur von 20°C) pro Quadratmeter Fläche der porösen Form betragen. Für eine Galvanoschale zur Herstellung einer Dekorschicht einer Instrumententafel kann beispielsweise ein Gasvolumen zwischen 800 und 1000 Kubikmeter Gas verwendet werden, wobei die Fläche der Form beispielsweise 2 Quadratmeter betragen kann. Der Heizvorgang kann zwischen 1 und 10 Minuten, vorzugsweise zwischen 3 und 7 Minuten dauern. Eine Temperatur des Gases vor dem Durchströmen der porösen Form kann beispielsweise zwischen 250°C und 500°C liegen. Dieser Temperaturbereich ist bevorzugt, da höhere Temperaturen zu stärkeren mechanischen Spannungen in der Form beim Beheizen führen, und da bei niedrigeren Temperaturen die Beheizung zu lange dauert.
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Es ist nicht zwingend erforderlich, dass die zum Heizen verwendete Gasmenge vollständig durch die poröse Form fließt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Anteil von 0,05% bis 50%, vorzugsweise 0,1 % bis 10% und besonders vorzugsweise 1 % bis 9 % der verwendeten Gasmenge durch die poröse Form fließt. Die restliche Gasmenge kann beispielsweise lediglich an der Form vorbeigeführt werden ohne die Öffnungen der porösen Form zu durchlaufen.
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Es können Strömungserzeugungsmittel vorgesehen sein, die das erwärmte Gas gegen die Rückseite der porösen Form blasen. Das Gas kann also mittels eines Überdrucks zur Rückseite der porösen Form transportiert werden. Eine durch die Strömungserzeugungsmittel erzeugte Gasströmung kann beispielsweise zwischen 2000 und 50000 Kubikmeter Gas pro Stunde betragen. Vorzugsweise liegt die Gasströmung zwischen 10000 und 30000 Kubikmeter Gas pro Stunde.
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Der Formhohlraum kann mit einem Unterdruckerzeugungsmittel in Verbindung stehen, das das Gas aus dem Formhohlraum transportiert. Ein besonders effizientes Durchströmen wird erzielt, wenn die Rückseite der porösen Form mittels eines Strömungserzeugungsmittels angeströmt wird, während zugleich das Gas, welches die poröse Form bereits durchströmt hat, über mit dem Formhohlraum in Verbindung stehende Unterdruckerzeugungsmittel abtransportiert wird. Das Strömungserzeugungsmittel und das Unterdruckerzeugungsmittel können auch als eine einzige Pumpe ausgebildet sein, wobei eine Ansaugseite der Pumpe mit dem Formhohlraum und eine Ausströmseite der Pumpe mit der Rückseite der porösen Form bzw. mit dem Aufnahmehohlraum verbunden sind.
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Als poröse Form kann insbesondere eine porös ausgebildete Form aus einem Metall, insbesondere Nickel, bereitgestellt werden. Die poröse Form kann hierbei teilweise oder vollständig aus dem Metall bestehen. Zur Erzeugung der Form kann ein elektrochemisches Verfahren verwendet werden. Im Rahmen des elektrochemischen Verfahrens kann die Form direkt als poröse Form, d.h. mit die Form durchdringenden Perforationsöffnungen, ausgebildet werden. Ebenso kann zunächst eine nichtporöse Form galvanisch hergestellt werden, die nachfolgend mit Öffnungen versehen wird und somit die poröse Form bildet. Beispielsweise kann die Porosität der Form erzielt werden, indem eine galvanisch hergestellte Form mittels Laserperforation bearbeitet wird. Die Form kann vorzugsweise zum Rotationssintern geeignet ausgebildet sein.
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Die poröse Form kann beispielsweise zwischen 1000 und 20000 Öffnungen pro m2 und/oder insgesamt zwischen 2000 und 40000 Öffnungen aufweisen. Der Median des Durchmessers der Öffnungen kann beispielsweise zwischen 100 µm und 200 um betragen, wobei sich ein Median des Durchmessers der Öffnungen zwischen 100 µm und 150 µm als besonders geeignet erwiesen hat. Die Öffnungen sind hinreichend klein, damit durch Sie das verwendete Kunststoffmaterial nicht oder nur schwierig hindurchtreten kann. Das Kunststoffmaterial kann beispielsweise als Pulver mit einer Körnungsgröße zwischen 50 µm und 500 µm vorliegen. Eine mittlere Korngröße kann vorzugsweise zwischen 150 und 200 µm betragen.
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Nach der Bildung der Dekorschicht kann ein weiteres Gas durch die poröse Form geleitet werden. Das weitere Gas weist eine Temperatur auf, die geringer ist als eine Temperatur der porösen Form zu diesem Zeitpunkt des Verfahrens. Bei dem weiteren Gas kann es sich beispielsweise um Luft handeln, die beispielsweise eine Temperatur zwischen 10°C und 50°C aufweisen kann. Vorzugsweise kann das weitere Gas die Raumtemperatur aufweisen, die am Ort der Verfahrensdurchführung vorliegt.
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Das weitere Gas kann die poröse Form insbesondere zumindest teilweise ausgehend von der dem Formhohlraum abgewandten Rückseite zum Formhohlraum hin durchströmen. Hierdurch wird durch die Strömung des weiteren Gases die Dekorschicht von der Form gelöst, oder ein Ablösen der Dekorschicht von der Form wird zumindest erleichtert. Zusätzlich (oder auch stattdessen) kann eine Strömung kalter Luft innerhalb des Formhohlraums verwendet werden. Hierzu kann ein den Formhohlraum abdeckender Deckel mehrere Öffnungen aufweisen, wobei durch zumindest eine erste Öffnung die kalte Luft zugeführt, und durch mindestens eine zweite Öffnung die durch die abtransportierte Wärme der porösen Form erwärme Luft abgeführt wird.
Eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst zumindest eine poröse Form mit einem Formhohlraum, eine Gaszuführanordnung, eine Gasabführanordnung und eine Heizvorrichtung. Die Gaszuführanordnung und die Gasabführanordnung sind mit der porösen Form verbunden, um eine Gasströmung von einer dem Formhohlraum abgewandten Rückseite der porösen Form durch die poröse Form in Richtung des Formhohlraums zu erzeugen. Die Heizvorrichtung ist dazu angeordnet, ein über die Gaszuführanordnung zugeführtes Gas vor dem Durchströmen der porösen Form zu erwärmen.
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Bei der Gaszuführanordnung kann es sich beispielsweise um Strömungserzeugungsmittel handeln. Bei der Gasabführanordnung kann es sich um Unterdruckerzeugungsmittel handeln. Es ist jedoch auch möglich, dass nur die Gaszuführanordnung oder die Gasabführanordnung dazu ausgebildet ist, aktiv eine Strömung zu erzeugen, während die jeweils andere Anordnung lediglich eine Durchleitung des Gases ermöglicht.
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Die Komponenten der Anordnung zur Herstellung einer Dekorschicht, insbesondere die poröse Form sowie gegebenenfalls eine nicht poröse weitere Form, ein Deckel und ein Aufnahmehohlraum können derart ausgebildet sein, wie im Rahmen der Beschreibung des Verfahrens zur Herstellung einer Dekorschicht erläutert.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen
- 1 eine Schnittansicht durch eine poröse Form, die bei einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden kann;
- 2a - 2d Aufsichten auf und Schnittansicht durch einen vergrößerten Teilbereich der porösen Form aus 1;
- 3 eine Schnittansicht durch eine Anordnung umfassend die poröse Form aus 1 sowie eine nichtporöse Form;
- 4a und 4b Schnittansichten durch zwei verschiedene Ausführungsformen von Anordnungen zur Herstellung einer Dekorschicht;
- 5 die Anordnung aus 3 mit zusätzlich aufgesetztem Pulverkasten nach der Bildung der Dekorschicht; und
- 6 die Anordnung aus 4b nach der Bildung der Dekorschicht beim Entformen der Dekorschicht.
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In 1 ist eine Form 1 dargestellt, die einen Formhohlraum 2 aufweist. Die Form 1 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Nickel ausgebildet und ist porös, d. h., ausgehend von einer Rückseite 3 der Form 1 kann Luft durch die Form 1 hindurch in den Formhohlraum 2 strömen. Hierzu weist die Form 1 Perforationsöffnungen 4, 5 auf, wie nachfolgend anhand der 2a bis 2c beschrieben wird.
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In den 2a bis 2c wird jeweils ein Ausschnitt einer Form 1 dargestellt. Der dargestellte Ausschnitt wird bei 2a durch die gestrichelten Linien 6 verdeutlicht, die den in 2a dargestellten Bereich der Form 1 aus 1 mit 2a verbinden. Die 2b und 2c stellen einen entsprechenden Ausschnitt einer Form der 1, jedoch für eine andere Ausführungsform einer Form, dar.
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In der in 2a dargestellten Ausführungsform der Form 1 sind die Perforationsöffnungen 4 in einer regelmäßigen Anordnung gleichmäßig über die Form 1 verteilt. Die Perforationsöffnungen 4 weisen im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Durchmesser von 180 µm auf. In der Ausführungsform der 2b weist die Form 1 hingegen zumindest einen Bereich 7 auf, in dem die Form keine Perforationsöffnungen 4 hat. Der Bereich 7 ist vollständig vom porösen Bereich der Form 1 umschlossen.
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In dem in 2c dargestellten Ausführungsbeispiel weist zwar die gesamte Fläche der Form 1 Perforationsöffnungen auf, jedoch sind in einem Bereich 8 reduzierter Porosität Perforationsöffnungen 5 mit einem verringerten Querschnitt vorgesehen. In alternativen, nicht dargestellten Ausführungsformen können die Perforationsöffnungen auch gleichmäßig, jedoch in einer unregelmäßigen, zufälligen Anordnung über die Form 1 verteilt sein. Ebenso kann der Bereich 8 reduzierter Porosität auch durch eine verringerte Zahl von Perforationsöffnungen in diesem Bereich 8 realisiert werden.
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In 2d ist ein Querschnitt durch den in 2b dargestellten Ausschnitt einer Form entlang der Linie 9 dargestellt. Da die Linie 9 nicht durch Perforationsöffnungen hindurch verläuft, sind auch im Querschnitt keine Perforationsöffnungen zu erkennen. In dem Querschnitt ist jedoch dargestellt, dass die Form 1 im Bereich 7 einen Einsatz 10 aufweist, wobei dieser Einsatz 10 aus einem anderen Material als der poröse Bereich der Form 1 ausgebildet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Einsatz 10 aus Silikon ausgebildet und ist somit einerseits hitzeresistent und weist andererseits eine deutlich geringere Wärmeleitfähigkeit als der umgebende poröse Bereich auf.
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Alle dargestellten Ausführungsformen der porösen Form 1 lassen sich beispielsweise mittels eines Galvanikverfahrens herstellen. Auch die Perforationsöffnungen 4, 5 können während des Galvanikverfahrens realisiert werden. Alternativ ist es jedoch auch möglich, eine nichtporöse Form mittels eines Galvanikverfahrens herzustellen und diese nachträglich, beispielsweise mittels eines Lasers, nachzubearbeiten, um die poröse Form 1 zu bilden.
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In 3 ist eine Anordnung dargestellt, die die poröse Form 1 aus 1 sowie eine nichtporöse Form 11 darstellt. Die poröse Form 1 und die nichtporöse Form 11 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel permanent miteinander verbunden. Beispielsweise können die beiden Formen über eine Schweißverbindung miteinander verbunden sein. Zwischen der porösen Form 1 und der nichtporösen Form 11 ist ein Aufnahmehohlraum 12 eingeschlossen. Die nichtporöse Form 11 weist eine Öffnung 13 auf, die einen Zugang zum Aufnahmehohlraum 12 bildet. Alternativ oder zusätzlich kann ein Zugang zum Aufnahmehohlraum 12 auch durch Öffnungen am Rand 14 der Anordnung gebildet werden (vgl. 4b).
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In den 4a und 4b sind zwei verschiedene Ausführungsformen von Anordnungen zur Herstellung einer Dekorschicht dargestellt. Die Anordnungen weisen jeweils eine poröse Form 1 und eine nichtporöse Form 11 auf, die wie im Zusammenhang mit 3 diskutiert miteinander verbunden sind. Der Formhohlraum 2 wird durch einen Deckel 15 abgedeckt, der, wie in 4a dargestellt, eine Öffnung 16 oder, wie in 4b dargestellt, mehrere Öffnungen 16, 29 aufweist. Mit der Öffnung 16 bzw. den Öffnungen 16, 29 steht jeweils ein Unterdruckerzeugungsmittel in Form einer Vakuumpumpe 17 in Verbindung. Selbstverständlich können auch mehrere Öffnungen 16, 29 mit derselben Vakuumpumpe 17 verbunden sein.
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Über die eine oder mehreren Vakuumpumpen 17 kann ein Unterdruck im Formhohlraum 2 erzeugt werden. In der Ausführungsform der 4a steht der Aufnahmehohlraum 12 zwischen der porösen Form 1 und der nichtporösen Form 11 über die Öffnung 13 und eine Heizvorrichtung 18 mit einem als Pumpe ausgebildeten Strömungserzeugungsmittel 19 in Verbindung. Über die Pumpe 19 kann ein Gas, beispielsweise Luft, in den Aufnahmehohlraum 12 gepumpt werden. Beim Durchströmen der Heizvorrichtung 18 kann das Gas erwärmt werden, bevor es in den Aufnahmehohlraum 12 gelangt. Aus dem Aufnahmehohlraum 12 fließt das erwärmte Gas durch die poröse Form 1 in den mit Unterdruck beaufschlagten Formhohlraum 12. Der Verlauf der Gasströmung ist in den Figuren mittels Pfeilen 20 verdeutlicht.
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Beim Durchströmen der porösen Form 1 findet ein besonders effizienter Wärmeübergang auf die poröse Form 1 statt. Aufgrund der Geometrie der Rückseite und der porösen Form 1 und somit des Aufnahmehohlraums ergibt sich über die Rückseite 3 des Aufnahmehohlraums eine stark turbulente Strömung, die zu einer weiteren Verbesserung des Wärmeübergangs vom beheizten Gas auf die poröse Form 1 führt. Weist die poröse Form 1 regelmäßig angeordnete Perforationsöffnungen 4 auf, wie dies in 2a dargestellt ist, wird die poröse Form 1 über ihre Fläche gleichmäßig beheizt. Weist die poröse Form 1 jedoch einen Bereich 7 ohne Perforationsöffnung oder einen Bereich 8 reduzierter Porosität auf, erwärmt sich die poröse Form 1 im Bereich 7 ohne Perforationsöffnungen bzw. im Bereich 8 reduzierter Porosität nur im reduzierten Maße.
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Besonders stark lässt sich eine Erwärmung in dem Bereich 7 oder 8 reduzieren, wenn die Form 1 in dem Bereich 7 oder 8 einen Einsatz 10 wie in 2d dargestellt aufweist.
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Die in 4b dargestellte Ausführungsform der Anordnung zur Herstellung einer Dekorschicht unterscheidet sich von der in 4a dargestellten Ausführungsform lediglich dahingehend, dass der Formhohlraum 2 über mehrere Öffnungen 16, 29 mit Vakuumpumpen 17 in Verbindung steht, und dadurch, dass der Aufnahmehohlraum 12 statt über eine mittig angeordnete Öffnung 13 über eine am Rand angeordnete Öffnung 21 mit der Heizvorrichtung 18 und der Pumpe 19 in Verbindung steht. Außerdem ist der Aufnahmehohlraum über eine weitere Öffnung 22 am gegenüberliegenden Rand mit einer Drossel 23 verbunden, über die das im Aufnahmehohlraum enthaltene Gas entweichen kann. Hierdurch findet zusätzlich zu der Strömung durch die poröse Form 1 hindurch noch eine Strömung innerhalb des Aufnahmehohlraums 12 parallel zur Oberfläche der porösen Form 1 statt, die zu einer zusätzlichen Beheizung der porösen Form 1 führt. Insbesondere sorgt die zusätzliche Strömung auch dafür, dass die Gastemperatur in einem in der Nähe der Heizvorrichtung 18 angeordneten Bereich 24 des Aufnahmehohlraums 12 ähnlich hoch ist wie in einem in der Nähe der Drossel 23 angeordneten Bereich 25 des Aufnahmehohlraums 12. Die zusätzliche Strömung von der Pumpe 19 zur Drossel 23 führt also zu einer besonders gleichmäßigen Beheizung. Beispielsweise kann die zusätzliche Strömung etwa 95% der insgesamt über die Heizvorrichtung 18 zugeführten Gasmenge betragen. In diesem Fall fließt nur 5% des zugeführten Gases durch die poröse Form 1.
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In einem Verfahren zur Herstellung einer Dekorschicht wird, nachdem die poröse Form 1 bereitgestellt und mittels heißem Gas, wie anhand der 4 erläutert, beheizt wurde, ein Pulverkasten 26 auf die poröse Form aufgesetzt, wobei der Pulverkasten 26 ein nicht dargestelltes Kunststoffmaterial, beispielsweise in Form eines Kunststoffgranulats, enthält. Das Kunststoffgranulat weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Körnungsgröße von 200 µm auf, d.h. die Kunststoffpartikel haben einen größeren Durchmesser als die Perforationsöffnungen und können diese somit nicht durchqueren. Das Kunststoffmaterial fällt auf die poröse Form 1 und schmilzt an dieser an. Um das Kunststoffmaterial gleichmäßig in dem Formhohlraum 2 der porösen Form 1 zu verteilen, wird diese zusammen mit dem Pulverkasten 26 rotiert. Insgesamt wird somit eine Dekorhaut 27 ausgebildet. Diese kann beispielsweise aus PVC ausgebildet sein, eine Dicke von 1,2 mm und einen Härtegrad von 75 Shore-A aufweisen. Die poröse Form 1 mit dem darauf angeordneten Pulverkasten 26 und der erzeugten Dekorschicht 27 ist in 5 dargestellt. Die nichtporöse Form 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel zu diesem Zeitpunkt weiterhin mit der porösen Form 1 verbunden.
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Die Ausgestaltung der ausgebildeten Dekorschicht 27 ist davon abhängig, welche Bereiche der porösen Form 1 zuvor in welchem Maße beheizt wurden. Wurde die poröse Form gleichmäßig beheizt, wird eine Dekorschicht 27 mit konstanter Dicke ausgebildet. Beispielsweise kann eine Dekorschicht mit einer Dicke zwischen 0,5 mm und 2 mm ausgebildet werden. Weist die poröse Form 1 hingegen einen Bereich reduzierter Porosität 8 oder einen Bereich 7 ohne Perforationsöffnungen auf, wird in dem Bereich 7 oder 8 die Dekorschicht 27 mit verringerter Dicke ausgebildet, oder die Dekorschicht 27 weist in diesem Bereich eine Öffnung auf. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Dekorschicht die Oberfläche eines Fahrzeuginnenverkleidungsteils bilden soll, welches einen Einsatz oder eine Öffnung aufweisen soll. Beispielsweise kann durch die Öffnung in der Dekorschicht ein Luft Ausströmer einer Klimaanlage eines Fahrzeugs hindurchgesteckt werden.
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Beim Herstellen der Dekorschicht 27 ist bei der dargestellten Anordnung außerdem von Vorteil, dass die nichtporöse Form 11 eine hervorragende thermische Isolation bewirkt, so dass die in der porösen Form 1 gespeicherte Wärme überwiegend nicht verloren geht und so zu einem großen Teil zum Anschmelzen der Dekorschicht 27 beitragen kann. Weiterhin dient das noch im offenen Hohlraum 12 enthaltene heiße Restgas als Wärmespeicher, der einem schnellen Abkühlen der porösen Form 1 während des Anschmelzens entgegenwirkt.
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Nach dem Bilden der Formhaut 27 wird wieder der Deckel 15 anstatt des Pulverkastens 26 auf die poröse Form aufgesetzt. Die Anordnung der 4b nach dem Bilden der Dekorschicht 27 und dem erneuten Aufsetzen des Deckels 15 ist in 6 dargestellt.
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Im nachfolgenden Verfahrensschritt wird Kaltluft zum Kühlen der Dekorschicht 27 verwendet. Hierzu wird über die Pumpe 19 durch die deaktivierte Heizvorrichtung 18 hindurch kalte Luft in den Aufnahmehohlraum 12 eingebracht. In diesem wird ein leichter Überdruck gebildet, der eine Kraft 28 auf die Dekorschicht 27 ausübt und somit diese von der porösen Form 1 löst. Zusätzlich wird über die mittlere Öffnung 16 im Deckel 15 Kaltluft eingebracht, die durch die äußeren Öffnungen 29 wieder aus dem Formhohlraum 2 entweichen kann. Insgesamt ergibt sich somit sowohl eine Kaltluftströmung über die Rückseite der porösen Form 1 als auch eine Kaltluftströmung durch den Formhohlraum 2. Zusätzlich kann ein Teil des in den Aufnahmehohlraum 12 eingebrachten kalten Gases durch die poröse Form 1 migrieren, wobei aufgrund der luftundurchlässigen Ausbildung der Dekorschicht 27 hauptsächlich am Rand der Dekorschicht 27 kaltes Gas durch die poröse Form 1 hindurchströmt.
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Je nach Ausführungsform kann der Deckel 15 auch zugleich den Pulverkasten 26 bilden. In diesem Fall sind die Öffnungen, die zur Anbindung an die Vakuumpumpen 17 dienen, verschließbar oder dienen als Öffnungen zum Einbringen des Kunststoffmaterials.
