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Die Erfindung betrifft ein Kunststoffbauteil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Kunststoffbauteile sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden im Automobilbau als Interieur-Bauteile sowie Exterieur-Bauteile verwendet. Derartige, sich flächig erstreckende Bauteile, haben üblicherweise eine Dicke von ca. 2,5 mm. An moderne Fahrzeuge werden hohe Anforderungen in Bezug auf Verbrauchswerte gestellt. Um jedoch niedrige Verbrauchswerte zu erzielen, muss das Fahrzeuggesamtgewicht ebenfalls auf ein Mindestmaß reduziert werden. Ein Ansatz ist es dabei, das Gewicht der Kunststoffbauteile zu reduzieren, indem deren Dicke herabgesetzt wird.
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Im konventionellen Dünnwandspritzguss lassen sich jedoch nur Bauteile mit einer Dicke im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm realisieren, aufgrund der geringen Fließfähigkeit. Es hat sich gezeigt, dass Bauteile, deren Dicke in dieser Größenordnung liegt, eine hohe Bruchgefahr aufweisen. Dabei gilt: Je dünner die Wand, desto labiler das Bauteil. Zudem erhöht sich auch die Gefahr von Schlierenbildung an der Bauteiloberfläche aufgrund von kalten Fließfronten.
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Alternativ zu diesem Verfahren haben sich auch Thermoplast-Schaum-Spritzgießverfahren am Markt etabliert, wie beispielsweise aus der
DE 100 62 557 A1 bekannt. Bei diesem Verfahren werden Bauteile erzeugt, die nicht aus Vollmaterial bestehen, sondern deren Inneres geschäumt ist. Dadurch wird bei verhältnismäßig hoher Bauteildicke ein geringes Bauteilgewicht erzielt.
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Diese Schäumverfahren, wie auch Prägeverfahren, haben jedoch den Nachteil, dass damit keine Oberflächen erzeugt werden können, die den Anforderungen an einer Sichtoberfläche, z. B. eine Class-A-Oberfläche, genügen.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik macht es sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, ein Bauteil anzugeben, welches sich durch geringe Bauteildicke und damit ein geringes Gewicht bei hohen mechanischen Eigenschaften auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird mit einem Kunststoffbauteil gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen genannt.
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Zur Lösung der oben genannten Aufgabe schlägt die Erfindung ein Kunststoffbauteil mit mindestens einer Oberfläche vor, auf der eine Struktur vorgesehen ist, mit Vertiefungen und Erhebungen. Die Struktur kann zumindest abschnittsweise ein wiederkehrendes Muster aufweisen. Dies bietet den Vorteil, dass das Flächengewicht um ca. 30 % oder mehr reduziert werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Muster Kreisformen, Mehreckformen mit drei, vier, fünf, sechs oder acht Ecken, sowie Kombinationen dieser Formen aufweisen. Ein derartig wiederkehrendes Muster führt dazu, dass ein Bauteil realisiert werden kann, mit nahezu gleichen mechanischen Eigenschaften über die gesamte Bauteiloberfläche hinweg. Weiterhin kann das Kunststoffbauteil im Bereich der Erhebungen eine Dicke im Bereich von 1,5 mm bis 3,5 mm, bevorzugt 2 mm bis 3 mm, und besonders bevorzugt 2,5 mm aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann im Bereich der Vertiefungen das Bauteil eine Dicke von 0,5 mm bis 1,3 mm, bevorzugt 0,8 mm bis 1,1 mm, und besonders bevorzugt von 1 mm aufweisen. Die dickwandigen Bereiche, d. h. die Bereiche mit Erhebungen, dienen als Fließhilfe bei der Herstellung des Bauteils.
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Weiterhin kann eine der ersten Oberfläche gegenüberliegende zweite Oberfläche des Kunststoffbauteils im Wesentlichen eben ausgebildet sein, insbesondere musterfrei. Dies bietet den Vorteil, dass durch geeignete Auswahl der Dicke der Bereich mit Erhebungen und der Bereich mit Vertiefungen in den mechanischen Eigenschaften des Bauteils lokal sehr genau einstellbar sind.
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Alternativ dazu kann auf einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche des Kunststoffbauteils ebenfalls ein Muster ausgebildet sein. Dadurch können beidseitig Erhebungen und/oder Vertiefungen generiert werden und somit die Gesamtdicke des Bauteils vergrößert werden. Folglich können die mechanischen Eigenschaften des Bauteils in einem größeren Spektrum variiert werden.
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Weiterhin können das Muster auf der ersten Oberfläche und das zweite Muster auf der zweiten Oberfläche deckungsgleich ausgebildet sein. Mit anderen Worten sind Erhebungen des ersten Musters kongruent bzw. fluchtend zu Erhebungen des zweiten Musters und Vertiefungen des ersten Musters kongruent bzw. fluchtend zu Vertiefungen des zweiten Musters. Das Muster auf der ersten Oberfläche und das Muster auf der zweiten Oberfläche sind somit spiegelsymmetrisch zu einer Mittenebene des Kunststoffbauteils. Vorteilhafterweise kann somit ein Bauteil mit hohen mechanischen Eigenschaften erzielt werden, die darüber hinaus sehr homogen über das Bauteil hinweg verteilt sind.
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Besonders bevorzugt ist die erste Oberfläche als eine Sichtfläche des Bauteils ausgebildet.
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Nachfolgend sollen zusammenfassend die Vorteile der vorliegenden Erfindung genannt werden. Durch Vorsehen eines Oberflächenmusters auf der Sichtseite, können Oberflächenbeschädigungen minimiert werden. Zum einen wird die Kratzanfälligkeit reduziert, zum anderen sind Beschädigungen auf einer gemusterten Oberfläche von dem menschlichen Auge schwerer wahrzunehmen. Hieraus resultiert ein deutlicher Mehrwert für einen Fahrzeuginsassen bzw. einen Kunden.
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Durch Vorsehen von lokalen Versteifungen auf der Oberfläche, die dem Muster abgewandt ist, im Bereich von Erhebungen des Musters, können Versteifungen realisiert werden, ohne dass Einfallstellen auf der Sichtseite erscheinen. Mit anderen Worten: Es entstehen keine Einfallstellen beim Einsatz von Verstärkungsrippen auf der Rückseite der gemusterten Oberfläche, wenn diese Rippen in den Dickenbereichen, d. h. im Bereich der Erhebungen, platziert werden. Damit kann eine dickere Anbindung und somit eine höhere Verstärkungsrippe erzeugt werden, was zu hohen mechanischen Eigenschaften des Bauteils führt. Darüber hinaus kann gegebenenfalls ein Material mit geringerer Dichte zur Herstellung des Bauteils aus Kunststoff verwendet werden. Gegenüber Standard-Spritzgussbauteilen mit homogener Wandstärke, bieten erfindungsgemäße Bauteile den Vorteil, dass Einfallstellen durch die Musterung bzw. durch die Narbenbildung mit dem bloßen menschlichen Auge nicht erkennbar sind. Darüber hinaus können auf besonders einfache Weise Durchbrüche dargestellt werden, die beispielsweise als Luftausströmer von Belüftungsdüsen im Sinne einer Funktionsintegration ausgebildet sind. Weitere Funktionsdurchbrüche in Ausdünnungen können beispielsweise zur Realisierung von Einhängesystemen, Stifthalter, Fachbelüftungen, Fußraumbelüftungen, Beleuchtung, Notruf, Lautsprechern, Duftspendern oder für andere, variable Befestigungssysteme genutzt werden. Dies ist ein Zusatznutzen, neben dem Leichtbau, der sich aus dem Kunststoffbauteil gemäß der Erfindung ergibt. Die Ausdünnungen, beispielsweise in den Vertiefungen, können hinterleuchtet dargestellt werden, wodurch sich neue Design-Aspekte ergeben. Die strukturierte Bauteiloberfläche, mit dem Muster, kann somit zum einen als technische Tiefnarbe für Nicht-Sichtbereiche verwendet werden. Darüber hinaus bietet das strukturierte Muster neue Freiheitsgrade in Punkto Design für Sichtbauteile.
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Das erfindungsgemäße Kunststoffbauteil kann somit im Standardspritzguss bzw. im Leichtbauspritzguss mit den dabei bekannten Baumaterialien verwendet werden. Die Leichtbaunarbe mit unregelmäßiger oder regelmäßiger Narbe eignet sich für Spritzgussoberflächen im Sichtbereich, die beispielsweise bei Kunststoffdekorleisten, bei offenen Staufächern, Verkleidungen von Säulen oder Schwellern im Fahrzeuginnenraum, verwendet werden.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Figurenbeschreibung näher erläutert werden. Die Ansprüche, die Beschreibung, und die Figur zeigen eine Vielzahl von Merkmalen, die ein Fachmann auch in anderer Kombination in Betracht ziehen würde, zur Anpassung der Erfindung an entsprechende Anforderungen.
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Es zeigt in schematischer Darstellung:
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1: eine perspektivische Ansicht eines Kunststoffbauteils.
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In 1 ist ein Kunststoffbauteil 10 in perspektivischer Ansicht abgebildet. In dem in 1 unteren Bereich ist das Kunststoffbauteil 10 geschnitten abgebildet. Das Kunststoffbauteil 10 umfasst eine erste obere Fläche 11, auf der ein Muster 12 ausgebildet ist. Das Muster 12 umfasst die Vertiefungen 13 und Erhebungen 14. Diese Erhebungen 14 sind in 1 beispielhaft wabenartig, sechseckig dargestellt. In weiteren, nicht dargestellten Ausführungsformen können diese Erhebungen auch achteckig, quadratisch, rund oder Kombinationen aus geraden und runden Formen aufweisen.
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Wie aus dem geschnittenen Bereich ersichtlich ist, weist das Bauteil im Bereich der Erhebungen 14 eine Dicke E auf. Diese Dicke kann im Bereich von 1,5 mm bis 3,5 mm liegen. In den Bereichen der Vertiefungen 13 weist das Kunststoffbauteil 10 ein Dicke V im Bereich von 0,5 mm bis 1,3 mm auf.
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Die erste Oberfläche 11 des Kunststoffbauteils 10 bildet damit eine sichtbare Oberfläche, auf der eine Narbung bzw. ein Muster 12 ausgebildet ist. Die dieser Seite 11 gegenüberliegende zweite Seite 20 des Kunststoffbauteils 10 ist in 1 flach bzw. eben dargestellt. In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann auf der zweiten Oberfläche 20 ebenfalls ein Muster 12 ausgebildet sein. Dieses Muster kann spiegelsymmetrisch zu dem Muster auf der ersten Oberfläche 11 ausgebildet sein oder dazu versetzt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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