-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Halbzeugs für ein Sandwichbauteil, insbesondere für ein Innenverkleidungsbauteil für einen Kraftwagen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Sandwichbauteils, insbesondere eines Innenverkleidungsbauteils für einen Kraftwagen. Schließlich betrifft die Erfindung noch ein Sandwichbauteil, insbesondere ein Innenverkleidungsbauteil für einen Kraftwagen.
-
Im Automobilbereich werden vielfach gepresste oder gespritzte Verkleidungsteile verwendet, welche jedoch ein relativ hohes Flächengewicht aufweisen. Verkleidungsteile aus Pressteilen, zum Beispiel für Türinnenverkleidungen, bestehen beispielsweise aus Polypropylen-Naturfaservliesstoffen und weisen relativ niedrige Steifigkeiten auf. Des Weiteren gibt es auch Sandwichbauteile, beispielsweise aus Polyurethan-Materialien, welche jedoch relativ teuer sind und hohe Taktzeiten bei ihrer Herstellung aufweisen.
-
Werden Pressbauteile aus einem Sandwichverbund hergestellt, so muss üblicherweise im Vorfeld der Herstellung derartiger Pressbauteile ein gewisser Lagenaufbau vorbereitet werden. Dieser ist üblicherweise an den zugehörigen Pressprozess gekoppelt und erhöht den technischen Aufwand sowie die Fertigungskosten bei der Herstellung eines derartigen Sandwichbauteils.
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine vereinfachte Herstellung von Halbzeugen für Sandwichbauteile und eine vereinfachte Herstellung von Sandwichbauteilen zu ermöglichen sowie ein besonders einfach herstellbares Sandwichbauteil bereitzustellen.
-
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines Halbzeugs, ein Verfahren zum Herstellen eines Sandwichbauteils sowie durch ein Sandwichbauteil mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Halbzeugs für ein Sandwichbauteil, insbesondere für ein Innenverkleidungsbauteil für einen Kraftwagen, umfasst die folgenden Schritte:
- – Bereitstellen eines Thermoplastfasern und Verstärkungsfasern umfassenden Faserflors und/oder Faservlieses;
- – zumindest mittelbares Anordnen einer einen geschäumten Kunststoff umfassenden Kernlage an dem Faserflor und/oder Faservlies; wobei der geschäumte Kunststoff der Kernlage eine höhere Schmelztemperatur als die Thermoplastfasern des Faserflors und/oder Faservlieses hat;
- – Einstechen zumindest einer einen Widerhaken (26) aufweisenden Nadel (24) in die Kernlage (20) und den Faserflor (18) und anschließendes Herausführen der Nadel (24) aus der Kernlage (20) und dem Faserflor (18), wobei beim Einstechen und/oder Herausziehen der Nadel (24) einzelne oder mehrere Fasern des Faserflors (18) und/oder Faservlies mit dem Widerhaken (26) verhakt und beim Einstechen und/oder Herausziehen der Nadel (24) mechanisch mit der Kernlage (20) verankert werden,
- – nachfolgendes Aufheizen des vernadelten Halbzeuges mit einer Temperatur, die zwischen der Schmelztemperatur der thermoplastischen Fasern und der Schmelztemperatur des Schaumkerns liegt und bei der der Schaumkern plastisch formbar ist und die thermoplastischen Fasern aufgeschmolzen sind,
- – Umlegen der aufgeheizten Halbzeuge in ein Formwerkzeug, in dem das Halbzeug umgeformt, die Lagen miteinander verbunden und abgekühlt werden.
-
Diese Verankerung kann also in einer solchen Weise erfolgen, dass die einen Widerhaken aufweisende Nadel zunächst durch die Kernlage und dann durch den Faserflor bzw. Faservlies eingestochen und anschließend aus dem Faserflor bzw. Faservlies und der Kernlage herausgezogen wird, wodurch einzelne oder mehrere Fasern des Faserflors bzw. Faservlies mit dem Widerhaken verhakt und beim Herausziehen der Nadel mechanisch mit der Kernlage verankert werden. Alternativ bzw. zusätzlich kann die Nadel zuerst den Faserflor/Faservlies und erst dann die Kernlage durchstechen, so dass die Nadel bereits beim Einstechen Fasern durch die Kernlage schiebt, was eine mechanische Verankerung der Kernlage mit dem Faserflor/Faservlies bewirkt.
-
In einem vorgelagerten Verfahrensschritt kann zunächst auch ein Fasergemisch bereitgestellt werden, welches die Thermoplastfasern und die Verstärkungsfasern umfasst. Anschließend kann dieses, üblicherweise noch unsortierte Fasern aufweisende Fasergemisch durch Krempeln zu dem Faserflor verarbeitet werden. Bei dem geschäumten Kunststoff kann es sich bevorzugt um einen PET-(Polyethylenterephthalat)Schaumkern handeln.
-
Mit anderen Worten ist es also erfindungsgemäß vorgesehen, dass die einzelnen Lagen des Halbzeugs durch Vernadeln des Faserflors und/oder Faservliesstoffes mit dem geschäumten Kunststoff mechanisch miteinander verbunden werden. Eine Sortierung der einzelnen Lagen des sandwichartig aufgebauten Halbzeugs ist somit nicht mehr an einen weiteren Verarbeitungsprozess, beispielsweise an einen Pressprozess des Halbzeugs zur Herstellung eines Sandwichbauteils, gekoppelt. Jeweilige Sandwichlagen, aus welchen das Halbzeug hergestellt wird, können somit im Vorfeld der eigentlichen Herstellung des Sandwichbauteils zu einem Halbzeug verarbeitet werden. Das Handling des so hergestellten Halbzeugs unterscheidet sich dabei kaum von einem einschichtigen Werkstoff, zum Beispiel von einem herkömmlichen Vlies, und besitzt eine hohe Flexibilität. Ferner weist das derart hergestellte Halbzeug besonders gute Umformeigenschaften auf. Hersteller von gepressten oder auch hinterspritzten Sandwichbauteilen aus derartigen Halbzeugen müssen somit nicht mehr über teils sehr aufwendige Sortiereinrichtungen verfügen, um die Sandwichbauteile mittels des erfindungsgemäß hergestellten Halbzeugs herstellen zu können.
-
Durch die erfindungsgemäße Vernadelung werden Teile der Deckschicht in der Kernschicht verankert, was zu einem einfach handhabbaren Halbzeug führt. Darüber hinaus erhöht sich die Anbindung der Deckschichten an den Schaumkern im fertigen Bauteil. Zudem ist es möglich, auch geschlossene, also geschlossenporige Kernschäume einzusetzen, welche ansonsten keine Verbindung zu den Deckschichten hätten. Insbesondere Kernlagen aus Integralschaum mit geschlossenen Oberflächen kann mechanisch mit den Deckschichten verbunden werden.
-
Diese Halbzeuge werden zur endgültigen Formgebung einem thermoplastischen Weiterverarbeitungsprozess unterzogen. Hierbei wird das Halbzeug mit einer Temperatur beaufschlagt, die höher ist als die Schmelztemperatur der thermoplastischen Fasern in der Deckschicht. Das z. B. konduktiv oder konvektiv oder über Strahlung aufgeheizte Halbzeug wird anschließend in einem Formwerkzeug umgeformt, und abgekühlt ggf. beschnitten.
-
Vorzugsweise wird als Kunststoff der Deckschicht ein Thermoplast verwendet, welcher besonders bevorzugt Polypropylen (PP) sein kann. Ferner hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der thermoplastische Kunststoffschaum aus Polyethylenterephtelat (PET) gebildet ist, so dass die Kernschicht als PET-Schaumkern ausgebildet ist. PET ist bei Temperaturen über 140°C in einem erweichten Zustand und kann damit plastisch verformt werden. Erst bei Erreichen des Schmelzpunktes über 250°C beginnt das Aufschmelzen von PET, während PP bereits bei 160°C schmilzt. Diese Materialkombination ist damit besonders vorteilhaft, da zwischen 160°C und 250°C der Thermoplast der Deckschicht geschmolzen ist und der Kern plastisch verformbar ist, ohne dass die Schaumstruktur zerstört wird. Damit ergibt sich für den Herstellprozess ein großer nutzbarer Temperaturbereich.
-
Verstärkungsfasern der Deckschicht können bevorzugt Glasfasern, Naturfasern, Carbon-Fasern, Aramidfasern oder Kunststofffasern sein. Es kann auch ein Fasergemisch aus den vorgenannten Fasern vorliegen.
-
Es ist ebenfalls möglich, die erstellten Halbzeuge in einem thermischen Prozess zu vorkonsolidierten Halbzeugen weiterzuverarbeiten, was z. B. das Volumen beim Transport reduziert.
-
Es sein an dieser Stelle besonders betont, dass das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Sandwichbauteils sich dadurch aus zeichnet, dass das Halbzeug auf die Schmelztemperatur oder über die Schmelztemperatur, beispielsweise konvektiv, konduktiv oder durch Wärmestrahlung, der thermoplastischen Schmelzschicht und/oder der Deckschicht hinaus erwärmt und anschließend in dem Werkzeug, vorzugsweise einem Presswerkzeug, angeordnet sowie mittels des Werkzeugs zu dem Sandwichbauteil umgeformt wird. Anschließend wird das Sandwichbauteil abgekühlt und gegebenenfalls beschnitten, wobei optional noch entsprechende Webvorlagen auf dem Sandwichbauteil aufgebracht werden können.
-
Durch das Aufheizen des Sandwichverbundes werden ebenfalls die thermoplastischen Fasern, die sich im Schaumkern befinden, aufgeschmolzen. Dies ist dadurch zu erkennen, dass beim Abschälen der Deckschicht eines fertigen Verbundes die thermoplastischen Fasern und die Glasfasern, die in dem Schaum waren, zu einem Verbund verschmolzen sind und noch an der abgeschälten Deckschicht angebunden sind. Hieraus ist nachvollziehbar, dass neben der gesteigerten Deckschichtanbindung. durch das Vernadeln, ebenfalls die Drucksteifigkeit des Sandwichverbundes erhöht wird.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass vor dem Durchführen der Nadel durch die Kernlage und den Faserflor bzw. Faservlies zwischen dem Faserflor/Faservlies und der Kernlage eine thermoplastische Schmelzschicht, beispielsweise aus Polypropylen in Form einer Folie, eines Vlieses oder durch Aufpudern, angeordnet bzw. aufgebracht wird. Dabei können auch mehrere Schmelzschichten zwischen dem Faserflor/Faservliesstoff und der Kernlage zur späteren Verbindungsherstellung zwischen der Kernlage und dem Faserflor/Faservlies vorgesehen werden. Dies verbessert die Anbindung der einzelnen Lagen des sandwichartig aufgebauten Halbzeugs bei der Weiterverarbeitung zu dem Sandwichbauteil.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Deckschicht, also eine Oberlage, aus einem Werkstoff, insbesondere aus einem Polyester, Polyamid oder aus einem Glaswerkstoff, vorzugsweise in Form eines Vlieses oder eines Faserflors, mit einer höheren Schmelztemperatur als die der Thermoplastfasern an dem Faserflor angeordnet wird. Hierdurch können insbesondere Anhaftungen an einer Oberfläche einer zum Aufheizen des Halbzeugs dienenden Aufheizanlage vermieden werden. Derartige Aufheizanlagen werden verwendet, um das fertige Halbzeug über dessen Schmelzpunkt hinaus zu erhitzen, bevor dieses beispielsweise innerhalb eines Presswerkzeugs zu dem Sandwichbauteil weiterverarbeitet wird.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Faserflor, welches auch als Fasergemisch zu verstehen ist, die Kernlage, die Schmelzschicht und/oder die Zusatzschicht in Form eines Endlosmaterials bereitgestellt wird. Vorzugsweise wird das Halbzeug auch in Form eines Endlosmaterials hergestellt und in Rollenform oder zu Halbzeugeinzelteilen konfektioniert wird. Dadurch, dass die betreffenden Materialien als Endlosmaterial bereitgestellt werden, kann ein kontinuierlicher Herstellprozess des Halbzeugs realisiert werden, so dass dieses besonders schnell und kostengünstig hergestellt werden kann.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Sandwichbauteils, insbesondere eines Innenverkleidungsbauteils für einen Kraftwagen, wird ein Halbzeug verwendet, welches gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen des Halbzeugs oder einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen des Halbzeugs hergestellt worden ist. Mit anderen Worten ist dem Herstellungsprozess des Sandwichbauteils der Herstellungsprozess des Halbzeugs vorgelagert.
-
Das Halbzeug kann zunächst in Halbzeugeinzelteile vorkonfektioniert und vor einer Zuführung zu einem Herstellungsprozess, mittels welchem das Sandwichbauteil hergestellt wird, zwischengelagert werden. In diesem Fall sind die Herstellung des Halbzeugs und die Herstellung des Sandwichbauteils voneinander entkoppelt. Die Taktzeiten der jeweiligen Herstellverfahren beeinflussen sich somit nicht unmittelbar. Außerdem ist es bei einer derartigen Vorgehensweise möglich, die Herstellung des Halbzeugs von der Herstellung des Sandwichbauteils derart zu entkoppeln, dass jeweilige Verfahrensschritte beispielsweise auch bei unterschiedlichen Herstellern durchgeführt werden können.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Sandwichbauteils zeichnet sich dadurch aus, dass das Halbzeug über die Schmelztemperatur, beispielsweise konvektiv, konduktiv oder durch Wärmestrahlung, der thermoplastischen Schmelzschicht und/oder der Deckschicht erwärmt und anschließend in dem Werkzeug, vorzugsweise einem Presswerkzeug, angeordnet sowie mittels des Werkzeugs zu dem Sandwichbauteil umgeformt wird. Anschließend wird das Sandwichbauteil abgekühlt und gegebenenfalls beschnitte, wobei optional noch entsprechende Webvorlagen auf dem Sandwichbauteil aufgebracht werden können.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens zum Herstellen eines Sandwichbauteils ist es vorgesehen, dass mittels desselben Werkzeugs, in einem derartigen Fall mittels eines kombinierten Spritzpresswerkzeugs, nach dem Umformen des Halbzeugs zumindest ein Element an dieses angespritzt wird. Mit anderen Worten können optional also eine oder mehrere als Verstärkungselemente dienende Kunststoffbauteile bzw. -elemente noch an das Halbzeug angespritzt werden. Hierbei wird der Thermoformprozess in einem Spritzpresswerkzeug durchgeführt. Nach dem Umformen bzw. nach dem Schließen des Werkzeugs können Spritzgusselemente an das Halbzeug angespritzt werden. Das Spritzgussmaterial kann dabei Füll- oder auch Verstärkungsmaterialien enthalten. Dadurch kann auf einfache Weise ein Pressvorgang mit einem Spritzvorgang bei der Herstellung des Sandwichbauteils kombiniert werden. Während der Herstellung des Sandwichbauteils kann dieses somit bis zu seiner Fertigstellung in ein und demselben Werkzeug verbleiben. Aufwendige Handlingaufgaben während der Herstellung des Sandwichbauteils können infolgedessen unterbleiben, sodass das Sandwichbauteil besonders aufwandsarm und schnell hergestellt werden kann.
-
Das erfindungsgemäße Sandwichbauteil, insbesondere Innenverkleidungsbauteil für einen Kraftwagen, ist mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen des Sandwichbauteils oder einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen des Sandwichbauteils hergestellt. Im Vergleich zu gepressten Bauteilen weist das erfindungsgemäße Sandwichbauteil ein besonders geringes spezifisches Gewicht auf. Des Weiteren kann dieses besonders kostengünstig und effizient hergestellt werden, da das besagte Halbzeug zur Herstellung des Sandwichbauteils genutzt wird. Darüber hinaus kann das Sandwichbauteil zu einem gewissen Anteil Recyclingmaterialien umfassen, wodurch eine besonders gute Ökobilanz realisierbar ist.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. 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.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Verfahrensabfolge zum Herstellen eines Halbzeugs für ein Sandwichbauteil, wobei mittels eines Thermoplastfasern und Verstärkungsfasern umfassenden Faserflors sowie mittels eines einen geschäumten Kunststoff umfassenden Schaumkerns sowie einer thermoplastischen Schmelzschicht das Halbzeug in Form eines Endlosmaterials hergestellt und auf einer Rolle aufgerollt wird;
-
2 eine schematische Darstellung einer alternativen Verfahrensabfolge zur Herstellung des Halbzeugs, bei welcher das als Endlosmaterial hergestellte Halbzeug zu Halbzeugeinzelteilen konfektioniert wird;
-
3 eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen Verfahrensabfolge zur Herstellung des Halbzeugs;
-
4 eine schematische Detailansicht des Halbzeugs während dessen Herstellung, wobei eine Mehrzahl von mit Widerhaken versehenen Nadeln durch jeweilige Lagen des Halbzeugs hindurchgeführt und aus diesen wieder herausgezogen werden;
-
5 eine weitere schematische Detailansicht des Halbzeugs, wobei dieses einen anderen Lagenaufbau als in der in 4 gezeigten Ausführungsform aufweist;
-
6 eine schematische Darstellung einer Verfahrensabfolge zur Herstellung eines Sandwichbauteils, wobei eine Aufheizanlage zum Aufheizen des Halbzeugs und ein Werkzeug zum Herstellen eines Sandwichbauteils aus dem aufgeheizten Halbzeug gezeigt sind;
-
7 eine schematische Darstellung einer alternativen Verfahrensabfolge zur Herstellung eines Sandwichbauteils, wobei während der Herstellung des Sandwichbauteils an das Halbzeug mehrere Elemente aus Kunststoff angespritzt werden; und
-
8 eine schematische Darstellung unterschiedlicher Ausführungsformen des Sandwichbauteils.
-
In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Eine insgesamt mit 10 bezeichnete Vorrichtung zum Herstellen eines Halbzeugs 12 ist in einer schematischen Seitenansicht in 1 gezeigt. An der Vorrichtung 10 wird ein Fasergemisch 14 aus Thermoplastfasern und Verstärkungsfasern bereitgestellt. Das Fasergemisch 14 wird durch eine sogenannte Krempelmaschine 16 hindurchgeführt. Mittels der zur Vorrichtung 10 gehörenden Krempelmaschine 16 wird das Fasergemisch parallelisiert und gereinigt, so dass die Krempelmaschine 16 ein Faserflor 18 in Form eines Endlosmaterials verlässt.
-
Eine einen geschäumten Kunststoff, beispielsweise aus PET oder dergleichen, umfassende Kernlage 20 sowie eine beispielsweise aus Polypropylen hergestellte thermoplastische Schmelzschicht 22 werden ebenfalls in Form von Endlosmaterialen bereitgestellt. Das Faserflor 18, die thermoplastische Schmelzschicht 22 und die Kernlage 20 werden aneinander angeordnet und zu einer Mehrzahl von Nadeln 24 weiterbefördert. Die Nadeln 24 weisen jeweils Widerhaken 26 auf. Die mit den Widerhaken 26 besetzten Nadeln 24 werden durch den aus dem Faserflor 18, der thermoplastischen Schmelzschicht 22 und der Kernlage ausgebildeten Mehrlagenverbund hindurchgeführt bzw. hindurchgestochen. Anschließend werden die hindurch geführten Nadeln 24 wiederum aus der Kernlage 20, dem Faserflor 18 und der thermoplastischen Schmelzschicht 22 herausgezogen, wodurch einzelne oder mehrere Fasern des Faserflors 18 mit dem Widerhaken 26 verhakt und beim Herausziehen der Nadeln 24 mechanisch mit der Kernlage 20 und der thermoplastischen Schmelzschicht 22 verankert werden. Die Schmelzschicht 22 kann in bestimmten Anwendungsfällen auch als duroplastischer Kunststoff vorliegen.
-
Mit anderen Worten erfolgt also eine Vernadlung des Faserflors 18 mit der thermoplastischen Schmelzschicht 22 und der Kernschicht 20. Anschließend werden die miteinander vernadelten Schichten, welche das Halbzeug 12 ausbilden, in Form einer Rolle 28 aufgerollt, welche besonders einfach transportierbar und lagerbar ist.
-
In 2 ist in einer schematischen Seitenansicht eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung 10 sowie ein alternatives Verfahren zum Herstellen des Halbzeugs 12 gezeigt. Das hier gezeigte Verfahren unterscheidet sich von dem im Zusammenhang mit der 1 erläuterten Verfahren dadurch, dass nach der Vernadlung des Faserflors 18 mit der Schmelzschicht 22 und der Kernschicht 20 mittels einer Schneidanlage 30 eine Vorkonfektionierung des Halbzeugs 12 zu jeweiligen Halbzeugeinzelteilen 32, beispielsweise in Platinenform, vorgenommen wird. Die Halbzeugeinzelteile 32 können anschließend beispielsweise aufeinander gestapelt und in ein Zwischenlager gebracht werden.
-
In 3 ist eine weitere alternative Abfolge von Verfahrensschritten zur Herstellung des Halbzeugs 12 gezeigt. Der hier gezeigte Verfahrensablauf unterscheidet sich von dem in 2 gezeigten Verfahrensablauf lediglich dadurch, dass die Kernlagen 20 in Form von vorkonfektionierten Einzelteilen und nicht als Endlosware bereitgestellt werden.
-
In 4 ist in einer schematischen Detailansicht der Vernadelungsprozess zu dem Halbzeug 12 nochmals im Detail dargestellt. Wie zu erkennen, tauchen die einzelnen Nadeln 24 mit ihren jeweiligen Widerhaken 26 durch die Kernlage 20, durch die Schmelzschicht 22 und das Faserflor 18 vollständig hindurch. Anschließend werden die Nadeln 24 wieder in entgegengesetzter Richtung aus den einzelnen Lagen 18, 20, 22 herausgezogen, wobei einzelne oder auch mehrere Fasern des Faserflors 18 sich in den jeweiligen Widerhaken 26 verhaken und beim Herausziehen der Nadeln 24 durch die thermoplastische Schmelzschicht 22 und die Kernlage 20 hindurchgeführt werden. Dadurch werden die einzelnen Fasern mechanisch mit der thermoplastischen Schmelzschicht 22 und der Kernschicht 20 verbunden. Mit anderen Worten werden einzelnen Fasern des Faserflors 18 durch eine mechanische Verankerung mit der Kernlage 20 und der Schmelzschicht 22 verbunden, so dass die einzelnen Lagen 18, 20, 22 mechanisch miteinander verbunden werden.
-
In 5 ist eine alternative Anordnung der einzelnen Lagen 18, 20, 22 während ihrer Vernadelung gezeigt. Hier wird der gesamte Sandwichverbund, bestehend aus den jeweils außenseitig angeordneten Faserflorlagen 18 und den dazwischen angeordneten thermoplastischen Schmelzschichten 22 sowie der Kernlage 20 miteinander verbunden. Die einzelnen Nadeln 24 tauchen dabei wiederum durch sämtliche Lagen 18, 20, 22 hindurch und werden anschließend wieder in entgegengesetzter Richtung herausgezogen, wobei sich wiederum einzelne oder mehrere Fasern des Faserflors 18 mit den jeweiligen Widerhaken 26 verhaken und beim Herausziehen der Nadeln 24 mechanisch mit den thermoplastischen Schmelzschichten 22 und der Kernlage 20 verbunden werden.
-
In 6 ist eine Verfahrensabfolge zum Herstellen eines Sandwichbauteils 34 aus dem Halbzeug 12 dargestellt. Zur Herstellung des Sandwichbauteils 34 wird zum einen eine Aufheizanlage 36 sowie ein als Presse ausgebildetes Werkzeug 38 verwendet. Das Halbzeug 12 kann dabei wahlweise in Form der Rolle 28 oder auch in Form der vorkonfektionierten Halbzeugeinzelteile 32 an der Aufheizstation 36 bereitgestellt werden. Wahlweise kann dabei eine zusätzliche als Oberlage dienende Deckschicht 40 an dem Halbzeug 12 angebracht werden. Die Deckschicht 40 kann beispielweise aus PES, Polyamid, Glas oder dergleichen ausgebildet sein, wobei die Deckschicht 40 ebenfalls in Form eines Vlieses bzw. eines Faserflors bereitgestellt wird. Die Deckschicht 40 weist dabei eine höhere Schmelztemperatur als die Thermoplastfasern des Faserflors 18 auf.
-
Das Halbzeug 12 mitsamt der Deckschicht 40 wird anschließend in der Aufheizanlage 36 über die Schmelztemperatur der thermoplastischen Schmelzschicht 22 und/oder der Deckschicht 40 erwärmt. Die Erwärmung kann dabei konvektiv, konduktiv oder durch Wärmestrahlung erfolgen. Das so erwärmte Halbzeug 12 wird anschließend in dem Werkzeug 38 angeordnet. Dabei können optional auch noch weitere Deckschichten oder auch optionale Schmelzschichten auf dem Halbzeug 12 angebracht werden.
-
Anschließend wird das durch die Erhitzung erweichte Halbzeug 12 in dem als Thermoformpresse dienenden Werkzeug 38 umgeformt, abgekühlt und gegebenenfalls beschnitten, wobei hier optional noch weitere Dekorlagen 42 an dem Halbzeug 12 angebracht werden können, bevor das fertige Sandwichbauteil 34 aus dem Werkzeug 38 entnommen wird.
-
In 7 ist eine alternative Verfahrensabfolge zum Herstellen des Sandwichbauteils 34 gezeigt. Das Halbzeug 12 wird wiederum mit einer oder mehrerer Deckschichten 40 versehen und in der Aufheizanlage 36 erwärmt, bevor es dem Werkzeug 38 zugeführt wird. Das Werkzeug 38 ist vorliegend als Spritzpresswerkzeug ausgebildet, wobei das Werkzeug 38 ein oder mehrere Kanäle 44 zur Zuführung eines Spritzgussmaterials 46 aufweist. Das Spritzgussmaterial 46 kann dabei Füll- oder auch Verstärkungsmaterialien enthalten.
-
Das erwärmte Halbzeug 12 mitsamt der Deckschicht 40 wird ebenfalls mittels des Werkzeugs 38 umgeformt und anschließend abgekühlt, wobei nach dem Abkühlen gegebenenfalls schon ein Bauteilbeschnitt erfolgen kann. Während oder nach dem Abkühlen werden mehrere rippenartige Elemente 48 oder partielle Bauteilbereiche an das Sandwichbauteil 34 angespritzt. Die Elemente 48 können beispielsweise als zusätzliche Versteifungen oder als Anbindungselemente zum Verbinden des Sandwichbauteils 34 mit anderen Bauteilen dienen. Schließlich wird das fertige Sandwichbauteil 34 mitsamt den Elementen 48 entformt und kann aus dem Werkzeug 38 entnommen werden.
-
In 8 sind fünf unterschiedliche Ausführungsformen des Sandwichbauteils 34 schematisch dargestellt. Beispielsweise kann das Sandwichbauteil 34 derart ausgebildet sein, dass das Halbzeug 12, bzw. genauer das Halbzeugeinzelteil 32, nur einseitig mit der zusätzlichen Deckschicht bedeckt ist. Alternativ ist es auch möglich, dass das Halbzeug 12 bzw. das Halbzeugeinzelteil 32, ober- und unterseitig mit den Deckschichten 40 versehen ist. Das aus dem Spritzgussmaterial angespritzte Element 48 kann wiederum entweder direkt an dem Halbzeug 12 bzw. das Halbzeugeinzelteil 32 oder auch direkt an der betreffenden Deckschicht 40 angespritzt sein.
-
Das Sandwichbauteil 34 kann beispielsweise als Innenverkleidungsbauteil in einem Kraftwagen dienen. Zum Beispiel kann das Sandwichbauteil 34 als Türinnenverkleidungsteil oder dergleichen verwendet werden. Durch den sandwichartigen Aufbau weist das Sandwichbauteil 34 ein besonders geringes spezifisches Gewicht bei gleichzeitig guten mechanischen Eigenschaften auf.
