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Die Anmeldung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Formhaut gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Darüber hinaus betrifft die Anmeldung eine Formhaut und eine Airbagabdeckung.
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Bei der Herstellung von Fahrzeuginnenverkleidungsteilen kommen häufig Slush-Verfahren zum Bilden einer Formhaut zum Einsatz. In weiteren Verfahrensschritten wird die Formhaut typischerweise hinterschäumt und auf einem Kunststoff-Träger angeordnet. Zur Herstellung der Formhaut wird üblicherweise eine Formschale verwendet, die eine Formoberfläche aufweist, deren Kontur auf die zu bildende Formhaut übertragen werden soll. Die Formschale wird mit einem Pulverkasten verbunden und zunächst in dem Pulverkasten aufgenommenes gelierfähiges Kunststoffpulver (bspw. PVC- oder TPU-Pulver) wird auf die Formoberfläche der Formschale aufgebracht. Zum Verteilen des Kunststoffpulvers auf der Formoberfläche wird die Formschale rotiert. Zudem wird die Formschale geheizt, so dass das Kunststoffpulver schmilzt und an der Formoberfläche kleben bleibt. Das Kunststoffpulver geliert anschließend und bildet die Formhaut aus.
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Um Gewichts- und Materialeinsparungen des Fahrzeuginnenverkleidungsteils zu erreichen, kann es erstrebenswert sein, eine Dicke der Formhaut des Fahrzeuginnenverkleidungsteils möglichst gering zu wählen. Allerdings werden der Dicke der Formhaut in vielen Fällen untere Grenzen gesetzt. Beispielsweise kann eine Formhaut, die eine Sichtseite einer Airbagabdeckung bildet, typischerweise nicht beliebig dünn gefertigt werden. Dies liegt daran, dass gängige Prozesse zum Einbringen einer Schwächungslinie in einem Bereich der Formhaut, der sich bei einem Auslösen eines Airbags öffnen soll, aufgrund von Prozesstoleranzen eine gewisse Mindestdicke der Formhaut erforderlich machen.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung ist es, ein vergleichsweise kostengünstiges Verfahren zur Herstellung einer Formhaut vorzuschlagen, die sich zur Herstellung eines Fahrzeuginnenverkleidungsteils mit geringem Gewicht eignet. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, ein Verfahren zur Herstellung einer Formhaut vorzuschlagen, die sich zur Herstellung einer Airbagabdeckung eignet, wobei die Airbagabdeckung ein geringes Gewicht und ein zuverlässiges Öffnungsverhalten aufweist. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, eine entsprechend vorteilhafte Formhaut sowie eine entsprechend vorteilhafte Airbagabdeckung vorzuschlagen.
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Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich mit den Merkmalen der abhängigen Ansprüche und des Ausführungsbeispiels.
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Das vorgeschlagene Verfahren eignet sich zur Herstellung einer Formhaut für eine Airbagabdeckung. Bei dem Verfahren wird eine Form umfassend eine Formschale mit einer heizbaren Formoberfläche bereitgestellt. Anschließend wird die Formoberfläche geheizt. Außerdem wird ein Kunststoffmaterial auf die Formoberfläche aufgebracht. In einem weiteren Schritt wird die Formschale rotiert. Des Weiteren wird das Kunststoffmaterial in einem Bereich des Kunststoffmaterials komprimiert beziehungsweise gehalten. Weiterhin wird eine Formhaut aus dem Kunststoffmaterial derart ausgebildet, dass die Formhaut in dem Bereich des Kunststoffmaterials einen verstärkten Bereich ausbildet. In dem verstärkten Bereich weist die Formhaut eine größere Dicke auf als in weiteren Bereichen der Formhaut.
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In typischen Ausführungen wird in einem nachfolgenden Schritt eine Schwächungslinie in dem verstärkten Bereich in die Formhaut eingebracht. Hierbei können an sich bekannte Verfahren angewendet werden. Beispielweise kann die Schwächungsline mittels Kaltmesser, Heißmesser oder Fräsen eingebracht werden.
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Die Anmeldung betrifft außerdem eine Airbagabdeckung. Eine derartige Airbagabdeckung kann eine wie oben und unten beschriebene Formhaut aufweisen. Typischerweise umfasst die Airbagabdeckung einen Öffnungsbereich für ein Auslösen eines Airbags, wobei der verstärkte Bereich der Formhaut den Öffnungsbereich zumindest teilweise bildet.
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Außerdem wird die Formhaut in gängigen Ausführungen hinterschäumt. Die dadurch gebildete Schaumschicht der Airbagabdeckung kann zwischen der Formhaut und einem Träger angeordnet werden. Der Träger umfasst in dem Öffnungsbereich typischerweise zumindest eine Klappe, die eingerichtet ist, beim Auslösen des Airbags zu öffnen. Außerdem ist die Formhaut in der Regel eingerichtet, beim Auslösen des Airbags entlang der Schwächungslinie aufzureißen.
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Die Formhaut ist typischerweise eine Slush-Haut. Die Formhaut kann beispielsweise PVC und/oder TPU umfassen. Die Schaumschicht, beispielsweise eine Polyurethan-Schaumschicht, weist typischerweise eine geringere Dichte auf als die Formhaut. Der Träger kann beispielsweise ein Kunststoff-Träger sein.
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Typischerweise sind die Anforderungen an die Dicke der Formhaut nicht in allen Bereichen der Formhaut identisch. So kann beispielsweise in einem Bereich der Formhaut, der für einen Öffnungsbereich einer Airbagabdeckung vorgesehen ist, eine größere Dicke gefordert werden als in dem weiteren Bereich der Formhaut. Die Dicke der Formhaut in den weiteren Bereichen kann durch das beschriebene Verfahren geringer gewählt werden, um Gewichts-, Material- und Kosteneinsparungen zu erreichen.
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In einigen Ausführungen erfolgt das Komprimieren des Kunststoffmaterials während des Rotierens der Formschale. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass das Kunststoffmaterial zunächst komprimiert und dass die Formschale erst anschließend rotiert wird. Eine Rotation der Formschale ist bei Rotationssinterverfahren an sich bekannt. Die Formoberfläche wird typischerweise zumindest bereichsweise durch ein Metall gebildet.
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Das Kunststoffmaterial kann beim Aufbringen auf die Formoberfläche ein Pulver oder ein Granulat sein. Nach dem Aufbringen auf die geheizte Formoberfläche kann das Kunststoffmaterial an der Formoberfläche anschmelzen. Das Kunststoffmaterial ist typischerweise gelierfähig und/oder aushärtbar. Beispielsweise umfasst das Kunststoffmaterial TPU und/oder PVC. Während des Komprimierens liegt das Kunststoffmaterial typischerweise als Pulver beziehungsweise Granulat vor.
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Typischerweise geliert oder härtet das Kunststoffmaterial beim Ausbilden der Formhaut aus. Dieser Schritt kann beispielsweise nach einem Beendigen der Rotation durchgeführt werden.
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Die Form kann beispielsweise einen verschiebbaren Stempel umfassen. Der Stempel kann dann beim Komprimieren auf das Kunststoffmaterial drücken. Typischerweise wird das Kunststoffmaterial beim Rotieren verteilt. Typischerweise wird das Kunststoffmaterial während des Komprimierens durch das Rotieren der Formschale und/oder ein Rütteln der Formschale in einem Hohlraum der Form verteilt. Indem der Stempel auf das Kunststoffmaterial drückt, kann das Kunststoffmaterial jedoch in dem Bereich des Kunststoffmaterials gehalten werden, so dass eine größere Menge des Kunststoffmaterials beim Rotieren in dem Bereich verbleibt und dass anschließend in diesem Bereich eine größere Dicke der Formhaut ausgebildet wird.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Stempel eine Andrückfläche zum Drücken auf das Kunststoffmaterial aufweist. Die Andrückfläche kann eine Fläche von mindestens 200 cm2, vorzugsweise mindestens 400 cm2, und/oder höchstens 2500 cm2, vorzugsweise höchstens 800 cm2, aufweisen.
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Eine Fläche des verstärkten Bereichs der Formhaut entspricht typischerweise der Andrückfläche. Die Fläche des verstärkten Bereichs kann hinreichend groß gewählt werden, so dass die Schwächungslinie vollständig in dem verstärkten Bereich liegt.
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Ein Verschieben des Stempels kann beispielsweise elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch antreibbar sein. In anderen Ausführungen wird der Stempel zum Drücken auf das Kunststoffmaterial unter Gravitationswirkung verschoben. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass zum Erreichen der Verschiebbarkeit des Stempels nur wenige konstruktive Komponenten der Form erforderlich sind. Es kann in manchen Ausführungen auch vorgesehen sein, dass der Stempel beim Rotieren der Formschale infolge einer Zentrifugalkraftwirkung verschoben wird.
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Die Form kann außerdem einen Anschlag aufweisen. Durch den Anschlag kann ein Verschieben des Stempels in Richtung der Formoberfläche derart begrenzbar sein, dass der Stempel beim Drücken auf das Kunststoffmaterial in einem wohldefinierten Abstand von der Formoberfläche zu stehen kommt. Dieser Abstand kann, wenn kein Kunststoffmaterial zwischen dem Stempel und der Formoberfläche angeordnet ist, beispielsweise mindestens 1 mm und/oder höchstens 400 mm betragen.
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In typischen Ausführungen weist die Form einen Pulverkasten auf. Der Stempel kann in diesem Fall einen Teil des Pulverkastens bilden. Der Pulverkasten ist mit der Formschale typischerweise starr verbindbar.
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Ein Dicke der Formhaut in dem verstärkten Bereich ist typischerweise um mindestens 0,05 mm, bevorzugt mindestens 0,1 mm, und/oder höchstens 1 mm größer als eine Dicke der Formhaut in den weiteren Bereichen der Formhaut. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass eine Dicke der Formhaut in dem verstärkten Bereich mindestens 0,7 mm beträgt. Eine Dicke der Formhaut in den weiteren Bereichen kann beispielsweise höchstens 0,6 mm betragen.
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Das Aufbringen des Kunststoffmaterials kann durch eine Rotation der Form erfolgen. Beispielsweise kann zunächst in dem Pulverkasten befindliches Kunststoffmaterial auf die Formoberfläche gestreut werden, indem die Form derart rotiert wird, dass der Pulverkasten oberhalb der Formschale angeordnet wird.
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Ein Komprimieren des Kunststoffmaterials im Sinne dieser Anmeldung setzt nicht notwendigerweise voraus, dass eine Dichte des Bereichs des Kunststoffmaterials maßgeblich erhöht wird. Typischerweise weist die Formhaut nach der Herstellung eine weitgehend homogene Dichte auf.
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Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Abbildungen beschrieben. Es zeigen
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1 einen schematischen Querschnitt durch eine Form zur Herstellung einer Formhaut,
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2 bis 5 schematische Querschnitte zur Illustration verschiedener Verfahrensschritte bei der Herstellung der Formhaut,
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6 einen schematischen Querschnitt einer Airbagabdeckung und
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7 eine schematische Aufsicht auf die Airbagabdeckung.
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In 1 ist eine Form 1 zur Herstellung einer Formhaut mittels eines Rotationssinterprozesses dargestellt. Die Form 1 umfasst eine Formschale 2 aus Metall, vorzugsweise aus Nickel, mit einer heizbaren Formoberfläche 3 und einen Pulverkasten 4. Die Formschale 2 und der Pulverkasten 4 sind während der Rotation starr miteinander verbunden. Zwischen der Formschale 2 und dem Pulverkasten 4 ist ein Hohlraum 5 ausgebildet, der durch die Formoberfläche 3 und eine Innenseite 6 des Pulverkastens 4 begrenzt wird.
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Der Pulverkasten 4 weist einen Stempel 7 auf, der in der dargestellten Position einen Teil der Innenseite 6 des Pulverkastens 4 begrenzt. Der Stempel 7 ist relativ zu anderen Bestandteilen des Pulverkastens 4 entlang einer Längsrichtung 8 linear verschiebbar. Der Stempel 7 verhindert aufgrund seiner Form oder mit Hilfe von zusätzlichen nicht dargestellten Abdichtungen, dass Pulver nach unten aus dem Pulverkasten 4 heraustreten kann. Bei einem Verschieben des Stempels 7 entlang der Längsrichtung 8 wird der Stempel 7 durch ein nicht dargestelltes Führungsmittel, beispielsweise eine Führungsachse oder ein Führungszylinder, geführt. Der Stempel 7 weist an einer der Formschale 2 zugewandten Seite eine Andrückfläche 11 auf. Die Andrückfläche 11 ist beispielsweise plan. Die Andrückfläche 11 kann in anderen Ausführungen gewölbt sein und/oder einer Kontur der Formoberfläche 3 entsprechen. Die Andrückfläche 11 kann eine Fläche von zum Beispiel 600 cm2 aufweisen. Die Andrückfläche 11 ist in einigen Ausführungen beispielsweise rund oder rechteckig.
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2 bis 5 zeigen Prozessschritte bei der Herstellung der Formhaut. Wiederkehrende Merkmale sind in diesen und in den nachfolgenden Abbildungen mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die Verbindung zwischen der Formschale 2 und dem Pulverkasten 4 ist lösbar, so dass die Form 1 geöffnet und der Hohlraum 5 zugänglich gemacht werden kann. 2 zeigt die Anordnung, nachdem ein Kunststoffmaterial 9 in den Pulverkasten 4 eingefüllt wurde und nachdem der Pulverkasten 4 mit der Formschale 2 verbunden wurde. Das Kunststoffmaterial 9 bedeckt die Innenseite 6 des Pulverkastens 4. Zusätzlich wird die Formoberfläche 3 der Formschale 2 geheizt.
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Bei dem Kunststoffmaterial 9 kann es sich beispielsweise um ein Granulat und/oder um ein Pulver handeln. Typischerweise enthält das Kunststoffmaterial 9 PVC und/oder TPU. Das Kunststoffmaterial 9 kann zudem gelierfähig und/oder aushärtbar sein.
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Anschließend kann die Form 1 gedreht werden, wie in 3 dargestellt ist. Beispielsweise kann die Form 1 um eine horizontale Achse gedreht werden, die in der Abbildung das Bezugszeichen 10 trägt. Der Pulverkasten 4 ist in dieser Anordnung oberhalb der Formschale 2 angeordnet und das Kunststoffmaterial 9 fällt infolge einer Gravitationswirkung von der Innenseite 6 des Pulverkastens 4 auf die geheizte Formoberfläche 3 der Formschale 2.
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In einem weiteren Schritt wird der Stempel 7 in der Längsrichtung 8 verschoben, wie in 4 dargestellt ist. Dieses Verschieben kann beispielsweise durch hydraulisch oder pneumatisch angetriebene Zylinder erfolgen. Es kann aber auch sein, dass das Verschieben des Stempels 7 durch die Gravitationswirkung erfolgt, so dass der Stempel 7 in Richtung des Kunststoffmaterials 9 beziehungsweise der Formschale 2 nach unten fällt. Es kann aber auch sein, dass der Stempel 7 bei einem Rotieren der Formschale 2 infolge einer Zentrifugalkraftwirkung verschoben wird. Infolge des Verschiebens drückt der Stempel 7 mit der Andrückfläche 11 in einem Bereich des Kunststoffmaterials 9 auf das Kunststoffmaterial 9 und komprimiert das Kunststoffmaterial 9 in diesem Bereich.
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Die Form 1 weist einen nicht dargestellten Anschlag auf. Der Anschlag ist derart ausgebildet und angeordnet, dass der Stempel 7 bei einem Verschieben entlang der Längsrichtung 8 in Richtung der Formoberfläche 3 in einer festgelegten Position zu stehen kommt, wenn kein Kunststoffmaterial 9 auf der Formoberfläche 3 angeordnet ist. In der festgelegten Position weist die Andrückfläche 11 des Stempels 7 einen wohldefinierten Abstand von beispielsweise mehr als 1 mm von der Formoberfläche 3 auf. Wenn das Kunststoffmaterial 9 auf der Formoberfläche 3 angeordnet ist, kann es sein, dass der Stempel 7 etwas höher zu liegen kommt, wie in 4 gezeigt ist.
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Während der Stempel 7 in dem Bereich des Kunststoffmaterials 9 auf das Kunststoffmaterial 9 drückt, kann die Formschale 2 rotiert werden. Es kann aber in manchen Ausführungen auch vorgesehen sein, dass der Stempel 7 zunächst in eine Stellung verschoben wird, in der dieser nicht mehr auf das Kunststoffmaterial 9 drückt, und dass die Formschale 2 erst anschließend rotiert wird. Typischerweise wird hierbei die gesamte Form 1 rotiert. Beispielweise erfolgt die Rotation um die Achse 10, es ist aber auch eine Rotation um andere Achsen möglich.
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Durch einen Kontakt des Kunststoffmaterials 9 mit der geheizten Formoberfläche 3 schmilzt ein Teil des Kunststoffmaterials 9 an der Formoberfläche 3 an. Der Teil des Kunststoffmaterials 9, der nicht an der Formoberfläche anschmilzt, wird infolge der Rotation in dem Hohlraum 5 verteilt. Beispielsweise kann Kunststoffmaterial 9 infolge der Rotation wieder in den Pulverkasten 4 gelangen.
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Dadurch dass der Stempel 7 in dem Bereich des Kunststoffmaterials 9 auf das Kunststoffmaterial 9 drückt, wird Kunststoffmaterial 9 in dem Bereich gehalten. Infolgedessen, bildet sich in dem Bereich des Kunststoffmaterials 9 zwischen dem Stempel 7 und der Formoberfläche 3 eine größere Dicke des Kunststoffmaterials 9 aus.
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Durch das Aufschmelzen und Gelieren des Kunststoffmaterials 9 bildet sich eine Formhaut 12 aus. Eine auf die beschriebene Weise hergestellte Formhaut 12 weist einen verstärkten Bereich 13 auf, in dem die Formhaut 12 eine größere Dicke aufweist als in anderen Bereichen, wie in 5 gezeigt ist. Der verstärkte Bereich 13 der Formhaut 12 entspricht dem Bereich des Kunststoffmaterials 9, der zuvor zwischen der Formoberfläche 3 und dem Stempel 7 angeordnet war.
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Gegebenenfalls bleibt nach dem Bilden der Formhaut 12 restliches Kunststoffmaterial 14, das nicht zur Bildung der Formhaut 12 beigetragen hat, in dem Hohlraum 5 zurück. Nach einem Abkühlen der Formoberfläche 3 und einem vollständigen Ausgelieren des Kunststoffmaterials kann die fertig hergestellte Formhaut 12 aus der Form 1 entnommen werden.
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Die wie oben beschrieben hergestellte Formhaut 12 eignet sich zur Herstellung einer Airbagabdeckung 15. Eine derartige Airbagabdeckung 15 ist in 6 schematisch dargestellt. Die Formhaut 12 kann mit einer bei der Herstellung der Formhaut 12 mit der Formoberfläche 3 in Kontakt stehenden Seite eine Sichtseite 16 der Airbagabdeckung 15 bilden. Die Sichtseite 16 ist einem Fahrzeuginnenraum 17 zugewandt. Der verstärkte Bereich 13 der Formhaut 12 liegt in Form einer vom Fahrzeuginnenraum 17 weg weisenden Erhöhung 18 auf einer Rückseite 19 der Formhaut 12 vor.
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Bei der Herstellung der Airbagabdeckung 15 kann nach dem Bilden der Formhaut 12 eine Schwächungslinie 20 in Form einer Nut auf der Rückseite 19 der Formhaut 12 in dem verstärkten Bereich 13 der Formhaut 12 in die Formhaut 12 eingebracht werden. Zum Erzeugen der Schwächungslinie 20 können an sich bekannte Verfahren, wie beispielsweise eine Schwächung durch ein Kalt- oder ein Heißmesser, einen Laser oder durch Fräsen angewandt werden.
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Anschließend kann die Formhaut 12 durch Hinterspritzen über eine Schaumschicht 21, beispielsweise eine PU-Schicht, mit einem Träger 22 verbunden werden. Der Träger 22, beispielsweise ein Spritzguss-Teil aus Kunststoff, weist eine erste Klappe 23 und eine zweite Klappe 23‘ auf. Die Klappen 23, 23‘ sind schwenkbar mit restlichen Bestandteilen des Trägers 22 verbunden. Die Klappen 23, 23‘ überdecken einen Schusskanal 24 für einen Airbag. Die Klappen 23, 23‘ sind eingerichtet, bei einem Auslösen des Airbags zu öffnen, und die Formhaut 12 ist eingerichtet, bei dem Auslösen entlang der Schwächungslinie 20 aufzureißen, so dass der Airbag vom Schusskanal 24 in den Fahrzeuginnenraum 17 gelangen kann.
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Ein Dicke der Formhaut 12 im verstärkten Bereich 13 (mit Ausnahme der Schwächungslinie 20) beträgt beispielsweise mindestens 0,6 mm und höchstens 1,4 mm. Eine Dicke der Formhaut 12 in einem weiteren Bereich 25 kann beispielsweise mindestens 0,5 mm oder höchstens 1,2 mm betragen. Die Dicke der Formhaut 12 in dem verstärkten Bereich 13 ist beispielsweise um 0,5 mm größer als die Dicke in dem weiteren Bereich 25.
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7 zeigt eine schematische Aufsicht auf die Airbagabdeckung 15. Die oberste Schicht der Airbagabdeckung 15 wird durch die Formhaut 12 gebildet. Zudem ist ein Verlauf der Schwächungslinie 20 dargestellt, die in der dargestellten Ausführung eine H-förmige Schwächung der Formhaut 12 bildet. Die Schwächungslinie 20 ist oberhalb einer Umrandungslinie der Klappen 23, 23‘ des Trägers 22 angeordnet.
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Zudem sind in 7 die Positionen des verstärkten Bereichs 13 und des weiteren Bereichs 25 illustriert, indem eine Begrenzungslinie zwischen diesen Bereichen durch eine gestrichelte Linie mit dem Bezugszeichen 26 angedeutet ist. Der verstärkte Bereich 13 ist im Wesentlichen rechteckig und der verstärkte Bereich umgibt die Schwächungsline 20 vollständig. Zudem bedeckt der verstärkte Bereich 13 die Klappen 23, 23‘ des Trägers 22 vollständig. Der verstärkte Bereich 13 weist eine Fläche auf, die im Wesentlichen der Andrückfläche 11 des Stempels 7 bei der Herstellung der Formhaut 12 entspricht.
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Lediglich in den Ausführungsbeispielen offenbarte Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen können miteinander kombiniert und einzeln beansprucht werden.
