DE102015006574A1

DE102015006574A1 - Verfahren zum Herstellen eines Bauteils für eine Bedieneinrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einer teilweise strukturierten Oberfläche

Info

Publication number: DE102015006574A1
Application number: DE102015006574.2A
Authority: DE
Inventors: Michael Wachinger
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2015-05-21
Filing date: 2015-05-21
Publication date: 2016-11-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils (22) für eine Bedieneinrichtung (20) eines Kraftfahrzeugs (28) mit einer teilweise strukturierten Oberfläche (O). Das Verfahren umfasst die Schritte: Bereitstellen eines Werkstücks (10), das vollständig oder teilweise aus einem nichtmetallischen Material besteht (S1), Aufbringen einer glänzenden Metallschicht (12) auf die teilweise zu strukturierende Oberfläche (O) des Werkstücks (10, S2), Abdecken eines Teilbereichs der glänzenden Metallschicht (12) mit einer Schutzschicht (14, S3), Aufbringen einer Mattierungsschicht (16) auf eine durch die glänzende Metallschicht (12) und die Schutzschicht (14) gebildete Oberfläche des Werkstücks (10, S4), und Entfernen der Schutzschicht (14, S5). Es kann optional eine Versiegelungsschicht (18), beispielsweise durch Galvanisieren mit Chrom, erfolgen. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Bedieneinrichtung (20), die ein so hergestelltes Bauteil (22) aufweist, und ein Kraftfahrzeug (28), das eine derartige Bedieneinrichtung (20) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils für eine Bedieneinrichtung eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise für einen Schalter oder eine Taste des Kraftfahrzeugs. Das Bauteil weist dabei eine teilweise strukturierte Oberfläche auf.
In Kraftfahrzeugen spielt die Komfortelektronik eine immer größer werdende Rolle. Mit der Komfortelektronik wird eine steigende Vielzahl von Komfortsystemen, wie beispielsweise eine Standheizung, eine Klimaanlage oder ein Navigationssystem, gesteuert. Um einem Benutzer zu ermöglichen, diese Komfortelektronik zu steuern, müssen in dem Kraftfahrzeug entsprechende Bedieneinrichtungen, also beispielsweise Taster, Schalter oder Dreh-/Drücksteller, vorgesehen werden. Diese Bedieneinrichtungen unterliegen einer sehr starken Beanspruchung und haben zudem auch einen dekorativen Effekt.
Im Kraftfahrzeug-Interieur sollen deswegen aus designtechnischen und aus materialbedingten Gründen oft Oberflächen direkt nebeneinander in verschiedenen Strukturen und Glanzgraden dargestellt werden.
Verfahren zum Verchromen oder Vernickeln eines Dekorelements sind beispielsweise aus der DE 10 2013 107 73 A1 und der EP 2 108 716 A2 bekannt, auf die spezielle Beanspruchung einer Bedieneinrichtung in einem Kraftfahrzeug gehen diese jedoch nicht ein.
Die DE 102 08 674 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines vorderseitig galvanisch beschichteten Bedien- oder Dekor- oder Anzeigeelements aus einem Kunststoff.
Der Stand der Technik ermöglicht jedoch nicht das Fertigen eines einstückigen Bauteils, das auf ein und derselben Oberfläche verschiedene Strukturen aufweist. Hierzu sind immer noch unterschiedliche Bauteile nötig, die unabhängig voneinander gefertigt, unterschiedlich strukturiert und anschließend zusammengesetzt werden müssen. Bei einer hohen Beanspruchung durch beispielsweise eine sehr starke Nutzung einer Bedieneinrichtung kann ein aus zwei Teilen zusammengestecktes Bauteil an der Kontaktstelle der beiden Teile nach einer gewissen Zeit brechen.
Eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist das Verbessern einer Beständigkeit einer Bedieneinrichtung eines Kraftfahrzeugs.
Die Aufgabe wird von dem erfindungsgemäßen Verfahren und den erfindungsgemäßen Vorrichtungen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben.
Die Erfindung basiert auf der Idee, unterschiedlich strukturierte Bereiche auf ein und derselben Oberfläche eines einzigen Bauteils darzustellen. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht das Darstellen beispielsweise verschiedener Glanzgrade einer Oberfläche, sodass es nicht mehr notwendig ist, aus Design- und Beständigkeitsgründen zwei verschiedene Bauteile mit unterschiedlichen Strukturen herzustellen und zusammenzusetzen.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Herstellen eines Bauteils für eine Bedieneinrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einer teilweise strukturierten Oberfläche. Im Folgenden wird unter einer teilweise strukturierten Oberfläche verstanden, dass die Oberfläche teilweise eine Struktur aufweist oder teilweise texturiert oder mattiert ist. Mit anderen Worten kann die teilweise strukturierte Oberfläche auch als teilweise mattierte oder texturierte Oberfläche bezeichnet werden. Das Bauteil kann dabei beispielsweise als Abdeckung für einen Taster ausgestaltet sein. Zunächst erfolgt das Bereitstellen eines Werkstücks, das vollständig oder teilweise aus einem nicht-metallischen Material besteht. Dies kann beispielsweise ein einstückiges Werkstück aus einem Kunststoff sein. Es erfolgt das Aufbringen einer glänzenden Metallschicht auf die teilweise zu strukturierende Oberfläche des Werkstücks. Nach einem Abdecken eines Teilbereichs der glänzenden Metallschicht mit einer Schutzschicht erfolgt das Aufbringen einer Mattierungsschicht auf eine durch die glänzende Metallschicht und die Schutzschicht gebildete Oberfläche des Werkstücks. Danach wird die Schutzschicht entfernt.
Das Abdecken des Teilbereichs bewirkt, dass nur ein Teil der Oberfläche der glänzenden Metallschicht mattiert wird. Eine solche Mattierungsschicht kann beispielsweise durch Aufsprühen eines Schutzlackes erfolgen. Auf dem einstückigen Werkstück können so Teilbereiche der Oberfläche mit unterschiedlichen Strukturen oder Glanzgraden vorbestimmt werden. Eine solche Mattierungsschicht verbessert den Korrosionsschutz des Bauteils. Es entfällt also das Herstellen von zwei separaten Teilstücken der beispielhaften Abdeckung und deren Montieren zum Bauteil. Dadurch, dass das Bauteil einstückig, also aus einem Stück, gefertigt werden kann, wird die Beständigkeit des Bauteils bei einer hohen Beanspruchung deutlich erhöht. Die mattierten Bereiche sind beispielsweise beständiger gegenüber einer Beanspruchung durch Verkratzen oder gegenüber einer Beanspruchung durch Druck bei regelmäßiger Benutzung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann nach dem Entfernen der Schutzschicht ein Aufbringen einer Versiegelungsschicht auf eine von der Mattierungsschicht und der glänzenden Metallschicht gebildeten Oberfläche des Werkstücks erfolgen. Eine Versiegelungsschicht ist dabei eine Schicht aus einem Material, das vorzugsweise eine sehr harte Schicht bildet und nach dem Aufbringen einen zusätzlichen Schutz vor beispielsweise Verkratzen bietet. In einer Weiterbildung kann als die Versiegelungsschicht eine Chrom enthaltende oder eine durch Chrom gebildete Schicht aufgebracht werden. Eine solche Schicht aus Chrom hat sich als besonders beständig gegenüber einer starken Beanspruchung erwiesen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Aufbringen der glänzenden Metallschicht durch Galvanisieren der teilweise zu strukturierenden Oberfläche mit einem Metall erfolgen. Dadurch kann in einem besonders effizienten Prozess die glänzende Metallschicht aufgebracht werden.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann als glänzende Metallschicht eine Chrom enthaltende oder eine durch Chrom gebildete Schicht aufgebracht werden. Somit ist bereits die glänzende Metallschicht besonders beständig und ermöglicht zudem einen vorteilhaften designtechnischen Effekt.
Die teilweise auf der glänzenden Metallschicht liegende Mattierungsschicht entscheidet also, wie glänzend oder matt die Oberfläche des fertigen Bauteils erscheint. Um verschiedene Mattierungsgrade, und damit verschiedene Strukturierungsgrade, zu ermöglichen, hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Aufbringen der Mattierungsschicht durch Vernickeln der durch die glänzende Metallschicht und die Schutzschicht gebildeten Oberfläche des Werkstücks mit Mattnickel und/oder Halbglanznickel erfolgt.
Die oben gestellte Aufgabe wird ebenfalls gelöst von einer Bedieneinrichtung, die ein Bauteil mit einer teilweise strukturierten Oberfläche aufweist, wobei das Bauteil durch ein Verfahren gemäß einem der oben beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt ist. Es ergeben sich die oben genannten Vorteile.
Die oben gestellte Aufgabe wird ebenfalls gelöst von einem Kraftfahrzeug, beispielsweise einem Kraftwagen wie einem Personenkraftwagen, wobei das Kraftfahrzeug eine erfindungsgemäße Bedieneinrichtung aufweist. Auch hier ergeben sich die oben genannten Vorteile.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen noch einmal durch konkrete Ausführungsbeispiele näher erläutert. Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen aber die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar. Funktionsgleiche Elemente weisen in den Figuren dieselben Bezugszeichen auf. Es zeigt:
1 eine schematische Skizze zu einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 eine schematische Skizze zu einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung, und
3 eine schematische Skizze zu einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung.
1 veranschaulicht das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Bauteils für eine Bedieneinrichtung eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise zum Herstellen eines Spiegelverstellschalters für beispielsweise einen Personenkraftwagen. Das Werkstück 10 kann beispielsweise aus einem galvanisierbaren Kunststoff wie beispielsweise Polykarbonat (PC) oder einem galvanisierbaren Kunststoffgemisch, wie beispielsweise einem Gemisch aus Polykarbonat und Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) bestehen und durch ein dem Fachmann geläufiges und geeignetes Formverfahren bereitgestellt werden (Verfahrensschritt S1), beispielsweise durch ein Spritzgussverfahren.
Das Aufbringen der glänzenden Metallschicht 12 (S2) kann vorzugsweise durch Galvanisieren der teilweise zu strukturierenden Oberfläche O mit einem Metall erzeugen. Idealerweise wird dabei in bekannter Weise ein Chromaufbau durchgeführt. Entsprechende Verfahren hierzu sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt. Alternativ kann jedoch auch ein anderes Metall auf die zu strukturierende Oberfläche O aufgebracht werden, beispielsweise durch Aufsprühen oder Lackieren.
Das Werkstück 10 aus dem beispielhaften Kunststoffgemisch kann beispielsweise in einem Säurebad mit Chromsäure vorbehandelt werden. Nach einem Impfen mit beispielsweise Palladium und einem anschließenden Säurebad zum Auslösen von beispielsweise Zinnionen, die für den Impfvorgang verwendet werden können, kann eine mechanische Haftung von Nickel an die Palladiumionen, die sich nach dem Impfen in Kavernen der ABS-Komponente befinden, gebunden werden. Eine solche mechanische Haftung kann beispielsweise durch ein Chemisch-Nickel-Verfahren erreicht werden. Daraufhin kann eine Chemisch-Kupfer-Behandlung zum Grundieren der späteren beispielhaften Chromschicht durchgeführt werden. In dem eigentlichen galvanischen Prozess kann zunächst eine Kupferschicht galvanisch auf die Kupfergrundierung für eine Duktilität von beispielsweise 30 Mikrometern aufgebracht werden. Nach einer Galvanisierung mit Nickel, beispielsweise mit einem Glanzgrad von 10 Mikrometern, kann beispielsweise eine 0,3 Mikrometer dicke Chromschicht durch erneutes Galvanisieren mit Chrom erfolgen. Im Anschluß kann eine Kaskadenspülung für eine Zwischenreinigung und/oder ein Säurebad mit beispielsweise Salpetersäure erfolgen.
Im Verfahrensschritt S3 erfolgt das Abdecken eines Teilbereichs der glänzenden Metallschicht 12 mit einer Schutzschicht 14. Dazu kann auf solche Teilbereiche der Oberfläche der glänzenden Metallschicht 12, die später unstrukturiert oder unmattiert erscheinen sollen, beispielsweise unter Verwenden einer Schablone und durch Sprühen eines dem Fachmann bekannten Schutzlackes oder durch Lackieren aufgebracht werden. Dabei ist es unerheblich, ob der Schutzlack selbst an der später aufgebrachten Mattierungsschicht 16 haftet oder nicht.
Diese Mattierungsschicht 16 kann vorzugsweise durch Vernickeln aufgebracht werden (S4). Eine entsprechende Technik zum Mattvernickeln ist dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt. Hierzu kann ein Glanznickel-Elektrolyt ohne Glanzzusätze verwendet werden. Um eine gleichmäßig matte Oberfläche zu erzeugen, können spezielle Mattnickel-Elektrolyte, die dem Fachmann bekannt sind in bekannter Weise mit feindispersen Lösungen oder suspendierten Feststoffen verwendet werden. Alternativ kann ein Halbglanzvernickeln erfolgen, wobei in einer dem Fachmann bekannten Weise Halbglanz-Elektrolyte verwendet werden.
Die nicht durch den beispielhaft angeführten Schutzlack abgedeckten Teilbereiche erscheinen nach dem beispielhaften Galvanikprozess matt, und die abgedeckten Teilbereiche erscheinen nach Entfernen des Schutzlacks glänzend. Die Schutzschicht 14 wird im Verfahrensschritt S5 entfernt, beispielsweise durch Ablösen der Schutzschicht 14 mit einem geeigneten Lösungsmittel oder durch mechanisches Entfernen der Schutzschicht 14 durch beispielsweise Abziehen oder Abstrahlen.
Es kann gemäß einem Ausführungsbeispiel vorgesehen sein, dass in einem weiteren Verfahrensschritt S6 eine Versiegelungsschicht 18 aufgebracht wird, beispielsweise durch Lackieren oder durch Aufbringen einer finalen Chromschicht durch beispielsweise einen dem Fachmann geläufigen Galvanisierungsprozess. Die unter der Versiegelungsschicht 18 liegende Mattierungsschicht 16 entscheidet dabei, wie glänzend oder wie matt die Oberfläche des fertiggestellten Bauteils aussieht.
Die 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer beispielhaften Bedieneinrichtung 20, die beispielsweise als Spiegelverstellschalter ausgestaltet sein kann. Das durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Bauteil 22 kann beispielsweise als Abdeckung für einen Drehknopf ausgestaltet sein. Der mattierte Bereich 24 ist dabei schraffiert dargestellt, während der glänzende Bereich 26 ohne Schraffur gezeichnet ist. Prinzipiell kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch jedes beliebige Bauteil 22 für jede beliebige Bedieneinrichtung 20 hergestellt werden, beispielsweise als Abdeckung für einen Taster zum Bedienen eines Infotainmentsystems oder als Rahmen für einen Bildschirm.
Die 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 28, das beispielsweise als Personenkraftwagen ausgestaltet sein kann. Gezeigt ist ein Blick in einen Innenraum des Kraftfahrzeugs 28, wobei beispielsweise ein Lenkrad 30 und eine Mittelkonsole 32 zu sehen sind. In der Mittelkonsole 32 kann beispielsweise ein Schalthebel 34 eines Schaltgetriebes und ein Bildschirm 36 eines Infotainmentsystems angeordnet sein. Der Bildschirm als beispielhafte Bedieneinrichtung 20 kann dabei beispielsweise einen Rahmen 38 aufweisen, der als Bauteil 22 gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden kann. Der Rahmen 38 kann beispielsweise mattiert ausgeführte Abdeckungen für einen Taster aufweisen.
In der 3 ist ebenfalls der beispielhafte Spiegelverstellschalter als Bedieneinrichtung 20 mit einem Bauteil 22 dargestellt. Das Bauteil 22 kann dabei beispielsweise als eine in der 2 dargestellte Abdeckung des Drehknopfes ausgestaltet und an einer Oberfläche mattiert ausgeführt sein (in der 3 doppelt schraffiert dargestellt).
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele veranschaulichen das Prinzip der Erfindung, glänzende und matte Bereiche, also unterschiedlich strukturierte Bereiche, auf einer Oberfläche, also auf einer ununterbrochenen, zusammenhängenden Oberfläche, darzustellen. Die Oberfläche kann dazu vorzugsweise als Chromoberfläche ausgestaltet sein.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich verschiedene Glanzgrade einer Oberfläche darstellen. Um verschiedene Glanzgrade (glänzend, matt) nebeneinander darstellen zu können, sind so nicht mehr unterschiedliche Bauteile 22 nötig, sondern das gewünschte Bauteil kann einstückig gefertigt werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann auf beispielsweise einer Kunststoffoberfläche (zum Beispiel aus ABS) in bekannter Weise ein Chromaufbau durchgeführt werden (zum Beispiel durch Beizen, Bekeimen, Beschleunigen, chemisch Nickel, Vorkupfer, Glanzkupfer und Glanznickel). Anschließend werden bestimmte Bereiche mit einer Schutzschicht 14, beispielsweise mit einem Schutzlack, beziehungsweise mit einer Beschichtung versehen, die verhindert, dass an diesen beschichteten Stellen die folgende Mattierungsschicht 16, beispielsweise eine Matt- oder Halbglanz-Nickelschicht, aufgebracht werden kann. Die nicht abgedeckten Bereiche erscheinen nach dem beispielhaften Galvanikprozess matt, und die abgedeckten Bereiche werden glänzend. Die Schutzschicht 14, also der beispielhafte Schutzlack, oder die Beschichtung wird nun entfernt (S5). Es kann optional eine Versiegelungsschicht 18, beispielsweise eine finale Chromschicht, aufgebracht werden, zum Beispiel mit Glanzchrom. Dabei entscheidet die darunterliegende Mattierungsschicht 14, also die beispielhafte Nickelschicht, wie glänzend oder matt die Oberfläche erscheint.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10201310773 A1 [0004]
EP 2108716 A2 [0004]
DE 10208674 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Bauteils (22) für eine Bedieneinrichtung (20) eines Kraftfahrzeugs (28) mit einer teilweise strukturierten Oberfläche (O), umfassend die Schritte: – Bereitstellen eines Werkstücks (10), das vollständig oder teilweise aus einem nicht-metallischen Material besteht (S1), – Aufbringen einer glänzenden Metallschicht (12) auf die teilweise zu strukturierende Oberfläche (O) des Werkstücks (10, S2), – Abdecken eines Teilbereichs der glänzenden Metallschicht (12) mit einer Schutzschicht (14, S3), – Aufbringen einer Mattierungsschicht (16) auf eine durch die glänzende Metallschicht (12) und die Schutzschicht (14) gebildete Oberfläche des Werkstücks (10, S4), und – Entfernen der Schutzschicht (14, S5).
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch – Aufbringen einer Versiegelungsschicht (18) auf eine von der Mattierungsschicht (16) und der glänzenden Metallschicht (12) gebildete Oberfläche des Werkstücks (10, S6).
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als die Versiegelungsschicht (18) eine Chrom enthaltende oder eine durch Chrom gebildete Schicht aufgebracht wird (S6).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der glänzenden Metallschicht (12) durch Galvanisieren der teilweise zu strukturierenden Oberfläche (O) mit einem Metall erfolgt (S2).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als glänzende Metallschicht (12) eine Chrom enthaltende oder eine durch Chrom gebildete Schicht aufgebracht wird (S2).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Mattierungsschicht (16, S4) durch Vernickeln der durch die glänzende Metallschicht (12) und die Schutzschicht (14) gebildete Oberfläche mit Mattnickel und/oder Halbglanznickel erfolgt.
Bedieneinrichtung (20), aufweisend ein Bauteil (22) mit einer teilweise strukturierten Oberfläche (O), das durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt ist.
Kraftfahrzeug (28), aufweisend eine Bedieneinrichtung (20) nach Anspruch 7.