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Die Anmeldung betrifft ein Formteil, beispielsweise ein Fahrzeuginnenverkleidungsteil, und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen.
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Aus dem Stand der Technik sind Formteile bekannt, die eine auf einem Träger angeordnete Dekorschicht aufweisen und weiterhin einen transparenten oder transluzenten Lackaufbau an einer Vorderseite der Dekorschicht.
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Die Dekorschichten sind häufig aus Textil oder Gewebe und nicht ohne Beschädigung hinreichend dehnbar. Häufig ist es gewünscht, dass die Dekorschicht nicht flach auf dem Formteil aufliegt und an den Kanten glatt abgeschnitten wird. Vielmehr soll ein optisch ansprechender, beispielsweise abgerundeter Endbereich des Formteils erreicht werden, bei dem beispielsweise unter der Dekorschicht liegende weitere Schichten zuverlässig verdeckt sind. Insbesondere bei zwei angrenzenden Formteilen, die eine Kontaktstelle aufweisen, soll ein hochwertig anmutender Übergang geschaffen werden. Das Umbiegen der Dekorschicht um einen abgerundeten Endbereich eines Formteils stellt sich in der Praxis häufig als schwierig dar. Bei Verkleidungsteilen mit komplizierten Oberflächenstrukturen besteht eine Schwierigkeit darin, die Dekorschicht so auf das Formteil aufzubringen dass keine Blasen oder Falten entstehen.
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Eine derartige Biegung ist mit herkömmlichen Methoden, insbesondere mit solchen Methoden bei denen die Dekorschicht vollflächig in das Formwerkzeug gelegt wird, nicht möglich.
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Die vorliegende Anmeldung hat die Herstellung eines optisch ansprechenden Formteils mit einer komplizierten Oberflächenstruktur zur Aufgabe.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. durch ein Formteil nach dem unabhängigen Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Zur Herstellung eines solchen Formteils wird eine zumindest geringfügig verformbare Dekorschicht bereitgestellt, vorzugsweise luftdurchlässig ausgebildet, die auf einer Sichtseite eines Formteils liegen soll, um eine ansprechende Oberfläche zu erhalten. In einer Ausführung ist die Dekorschicht als textiles Flächengebilde ausgebildet. Es kann sich beispielsweise um ein Gewebe, Gewirke oder Fleece handeln. In einer anderen Ausführung ist die Dekorschicht aus einem perforierten Material gefertigt.
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Zur Herstellung eines solchen Formteils wird weiterhin ein Presswerkzeug mit einer Kavität bereitgestellt, wobei die Kavität entsprechend der Form des zu fertigenden Formteils ausgebildet ist. Der Querschnitt der Kavität ist dafür so ausgestaltet, dass eine darin eingebrachte Dekorschicht eine angestrebte Biegung erhält. Der Verlauf der Kavität kann dabei einer komplizierten Form folgen. Die Kavität kann einfach oder mehrfach zusammenhängend sein und/oder so ausgebildet sein, dass ihre Innenfläche eine im topologischen Sinne nicht abwickelbare Fläche bildet. Solche nicht abwickelbaren Flächen zeichnen sich dadurch aus, dass ein derart geformtes flexibles aber nicht elastisches flächiges Teil sich auch nach dem Setzen beliebig vieler Schritte nicht ohne Stauchen oder Zerren flach auf eine Ebene legen lässt. Eine Kavität kann beispielsweise einen halbkreisförmigen Querschnitt besitzen und ihr Verlauf kann einen Ring beschreiben. Eine solche Kavität ist beispielsweise zweifach zusammenhängend und nicht abwickelbar. Es stellt eine besondere Schwierigkeit dar, eine Dekorschicht in eine solche oder eine ähnliche Form zu pressen. Insbesondere eine einfach zusammenhängende Dekorschicht, die über die Kavität gelegt und dann in sie hinein gepresst wird, wird bei diesem Vorgang stark gezerrt und erhält möglicherweise Falten oder Risse.
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In einem Verfahren gemäß der Anmeldung wird die Dekorschicht vorzugsweise so zurechtgeschnitten, dass ihre Form der Form der Kavität folgt. Die Dekorschicht weist also beispielsweise im Falle einer mehrfach zusammenhängenden Kavität Löcher oder Ausnehmungen auf, ist also selbst mehrfach zusammenhängend, und wird hierdurch besser verformbar.
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Die Dekorschicht ist üblicherweise derart schwer in ihrer Flächenebene verformbar, dass beim Stauchen Falten entstehen können und beim Dehnen leicht Risse entstehen können. Die Erfinder haben herausgefunden, dass durch ein spezifisches Zuschneiden der Dekorschicht zur Anpassung an die Kavität die unerwünschten Stauchungen und Risse reduziert werden können. Allerdings bedeutet dies unter Umständen ein Öffnen der Kontur der Dekorschicht (Einbringen von Löchern und/oder Ausnehmungen). Dies ist für einen Fachmann normalerweise nicht akzeptabel, da hierdurch ein nachgängiger Gieß- oder Hinterspritzprozess zu einer starken Verunreinigung des Werkzeugs oder des Formteils selber führen würde, so dass der Fachmann hierzu nicht angeregt wäre. Überraschenderweise hat sich aber gezeigt, dass durch das Einbringen einer zusätzlichen Siegelschicht nicht nur der Nachteil der oben genannten Verunreinigungen vermieden werden kann, sondern dass sogar die Dekorschicht durch die vorzugsweise vorhandene Elastizität der Siegelschicht nochmals stärker vor unerwünschten Stauchungen und Rissen geschützt wird.
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Eine wie oben beschriebene Dekorschicht kann in der Kavität angeordnet werden ohne aus der Kavität herauszuragen. Die Dekorschicht wird dabei in der Kavität so angeordnet, dass eine Sichtseite der Dekorschicht Kontakt zur Innenfläche der Kavität aufweist und diese zumindest teilweise bedeckt. Die Luftdurchlässigkeit der Dekorschicht erlaubt eine Positionierung mittels Vakuum bzw. Unterdruck, wie nachstehend beschrieben.
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Ferner wird die in dem Verfahren angedachte Siegelschicht auf einer der Sichtseite abgewandten Rückseite der Dekorschicht bereitgestellt um durch ihre abdichtende Funktion auch bei einer Dekorschicht mit Löchern oder Aussparungen einen Gieß- oder Spritzprozess derart zu ermöglichen, dass kein Gieß- oder Spritzmaterial ungewollt jenseits der von der Dekorschicht definierten Ebene treten und somit ein Werkzeug bzw. beispielsweise die Sichtseite der Dekorschicht verunreinigen kann.
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Die Siegelschicht wird vorteilhaft so in dem Presswerkzeug angeordnet, dass sie die Rückseite der Dekorschicht vollständig überdeckt und sich über die Fläche der Dekorschicht hinaus erstreckt. In einer Ausführung ist die Siegelschicht aus einem thermoplastischen Material ausgebildet. In einer Ausführung ragt die Siegelschicht aus der Kavität heraus.
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Die Siegelschicht kann als Abdichtung beim Einbringen oder Aufbringen eines Gusswerkstoffs dienen. Ferner kann die Siegelschicht als Formstütze dienen. Hierfür ist die Siegelschicht als aushärtbare Schicht ausgebildet. Die Siegelschicht kann aus einem thermoplastischen Material gefertigt sein, aber auch andere flexible Stoffe, die sich erstarren lassen, wie zum Beispiel chemisch aushärtbare Stoffe, sind möglich.
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Die Siegelschicht ist beispielsweise aus einem thermoplastischen Elastomer, zum Beispiel aus einem thermoplastischen Polyurethan (TPU) hergestellt, und beispielsweise mit einer zusätzlichen Copolyamid-Schicht versehen. So wird eine Flexibilität der Siegelschicht bei gleichzeitiger Dichtwirkung erzielt. Die Siegelschicht kann beispielsweise zwischen 20 und 200 um, vorzugsweise zwischen 40 und 80 um dick sein.
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In dem Presswerkzeug wird dann, beispielsweise durch Thermohärten, ein Zwischenprodukt geformt, welches die Dekorschicht und die Siegelschicht umfasst. Dabei wird das Abformen einer komplizierten Struktur auf die Dekorschicht dadurch ermöglicht, dass die Dekorschicht nicht über die Kavität hinausragt und, je nach Form der Kavität, nicht einfach zusammenhängend ist. Eine so zurechtgeschnittene Dekorschicht weist mehr Freiheitsgrade auf als eine über die Kavität sich erstreckende, bzw. einfach zusammenhängende Dekorschicht. Lediglich die Siegelschicht ragt über die Kavität hinaus und ist in einer Ausführungsform in dem entsprechenden Bereich einfach zusammenhängend. Die Siegelschicht weist eine gute Verformbarkeit und Elastizität auf, so dass eine gute Abformung in dem Presswerkzeug auch an den kritischen Stellen an welchen sich keine Dekorschicht befindet möglich ist.
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Die Dekorschicht kann dabei so geformt werden, dass, der Biegung der Kavität folgend, gegenüberliegende Randbereiche der Dekorschicht einen Winkel von 90 Grad oder mehr zueinander haben. Insbesondere ist es möglich, die Dekorschicht um einen Winkel von bis zu 180 Grad zueinander gebogen sein, so dass die Randbereiche parallel sind und die Rückseiten einander zugewandt sind. Um zu bewerkstelligen, dass die Dekorschicht und die Siegelschicht gut an der Kavität anliegen und der Biegung der Kavität über die ganze Oberfläche gut folgen, wird vorzugsweise Niedrigdruck bzw. Vakuum angewandt. Durch Kanäle in dem Werkzeugteil, beispielsweise innerhalb der Kavität angeordnete Kanäle, wird die Luft zwischen der luftdichten Siegelschicht und dem Werkzeugteil entzogen und damit ein Unterdruck zwischen der Siegelschicht und der Wand der Kavität erzeugt. In einer Ausführungsform ist die Dekorschicht luftdurchlässig, sodass die Siegelschicht mittels Unterdruck an die Dekorschicht und an die Wand der Kavität gedrückt wird.
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Das Zwischenprodukt kann weiterhin auf der Sichtseite der Dekorschicht mit einer transparenten oder transluzenten Schicht versehen werden.
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Hierfür kann das Zwischenprodukt in einem Gusswerkzeug positioniert werden. Die Luftundurchlässigkeit des Zwischenprodukts, insbesondere der erstarrten Siegelschicht, erlaubt eine wie oben beschriebene Positionierung im Gusswerkzeug mittels Vakuum bzw. Unterdruck.
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Das Gusswerkzeug greift bzw. klemmt dabei nur die Siegelschicht, insbesondere den Teil der Siegelschicht, der sich über die Fläche der Dekorschicht hinaus erstreckt, während der Bereich des Zwischenprodukts, der die Dekorschicht umfasst, sich in der Kavität des Gusswerkzeugs befindet und nicht eingeklemmt ist und in einer Ausführung durch den Unterdruck bzw. das Vakuum gehalten wird. Eine als thermoplastische Siegelschicht ausgebildete Siegelschicht kann durch Erwärmen des Gusswerkzeugs flexibel gehalten werden um eine Verformbarkeit des Zwischenprodukts zu gewährleisten. Die Verformbarkeit erlaubt insbesondere eine Bewegung der Bereiche in denen die Dekorschicht angeordnet in Relation zu dem Bereich der Siegelschicht, der im Werkzeug eingeklemmt ist.
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Im Folgenden wird ein transparentes oder transluzentes Material in das Gusswerkzeug, auf der Sichtseite der Dekorschicht, bzw. auf der Seite der Siegelschicht, welche die Dekorschicht aufweist, injiziert. Das transparente oder transluzente Material kann so die Sichtseite der Dekorschicht bedecken und kann in den Bereichen, in denen die Dekorschicht Aussparungen oder Löcher aufweist, durch die Siegelschicht daran gehindert werden, auf die Rückseite der Dekorschicht zu gelangen. Das transparente oder transluzente Material gelangt dabei nicht an die von der Dekorschicht abgewandte Seite der Siegelschicht in das Gusswerkzeug. Vorzugsweise gelangt das transparente oder transluzente Material auch nicht zwischen die Dekorschicht und die Siegelschicht. Durch den hydrostatischen Druck werden die Dekorschicht und die Siegelschicht weiter geformt. Die Siegelschicht fungiert dabei als Barriere für das injizierte transparente oder transluzente Material und wird dabei vorzugsweise so flexibel gehalten, dass die Fasern leicht beweglich sind, während sie, der 3D-Form folgend, parallel zueinander bleiben. Die so aufgebrachte transparente oder transluzente Schicht ist beispielsweise aus PU gefertigt. PU hat den Vorteil, dass eine transparente Schicht von hoher optischer Qualität hergestellt werden kann. Die transparente oder transluzente Schicht kann beispielsweise aus einem Zweikomponentenharz hergestellt sein. Das Werkzeug kann bei einer einfach zusammenhängenden Siegelschicht vollflächig mit dem transparenten oder transluzenten Material geflutet werden. Dadurch kann ein guter Fluss des transparenten oder transluzenten Materials gewährleistet werden und damit eine hohe Qualität der transparenten oder transluzenten Schicht erreicht werden.
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Das Zwischenprodukt mit der transparenten oder transluzenten Schicht kann in einem weiteren Schritt auf der der Dekorschicht abgewandten Seite der thermoplastischem Material hinterspritzt werden, beispielsweise mit PC-ABS, PP oder PC.
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Formteile, die ein wie oben beschriebenes Zwischenprodukt aufweisen, zeichnen sich, beispielsweise gegenüber Formteilen mit gefrästen oder geschnittenen Randbereichen, durch eine besonders hochwertig anmutende Ausgestaltung der Kanten bzw. Randbereiche aus. Vorteilhaft können solche Formteile eingesetzt werden, wenn zwei Formteile oder ein Formteil und ein weiteres Bauteil an einer sichtbaren Stelle aneinander angrenzen. Durch die Verwendung eines solchen Formteils erhält der Übergangsbereich zwischen den Formteilen oder zwischen dem Formteil und dem weiteren Bauteil eine besonders hochwertige Anmutung. Ferner können sich solche Formteile durch besondere Langlebigkeit auszeichnen, da die Randbereiche umgebogen sind und somit verhindert werden kann, dass obere Schichten, beispielsweise die Dekorschicht sich ablöst.
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Ausführungen der Erfindung sowie Erläuterungen zu der Anmeldung sind in den Figuren dargestellt.
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Es zeigen:
- 1a Draufsicht und Querschnitt der zurechtgeschnittenen Dekorschicht im Anfangsstadium;
- 1b Draufsicht und Querschnitt des Zwischenprodukts, umfassend die Dekorschicht und die Siegelschicht;
- 2a-h Schritte des Herstellungsverfahrens eines Formteils gemäß der Anmeldung;
- 3a ein System aus Formteilen mit gefrästen Randbereichen;
- 3b ein System aus Formteilen mit abgerundeten Randbereichen im Sinne der Anmeldung;
- 4a eine zusammenhängende Dekorschicht;
- 4b eine ausgeschnittene Dekorschicht mit Siegelschicht im Sinne der Anmeldung; und
- 4c eine ausgeschnittene Dekorschicht mit Siegelschicht und zusätzlichem Gewebe zur Positionierung im Sinne der Anmeldung.
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1a zeigt rechts eine Draufsicht auf ein zurechtgeschnittenes Stück einer Dekorschicht 1 mit einem Loch bzw. einer Aussparung 1.1. Links ist ein Querschnitt entlang der rechts eingezogenen Linie gezeigt. Die Dekorschicht kann auch einfach oder mehr als zweifach zusammenhängend sein, je nach Form des anvisierten Formteils.
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1b zeigt ein Zwischenprodukt, bestehend aus einer Dekorschicht 1 und einer thermoplastischen Siegelschicht 3. Wie in 1 a ist rechts eine Draufsicht gezeigt und links ein Querschnitt, entlang der rechts eingezogenen Linie. Die Siegelschicht 3 ragt über die Dekorschicht 1 hinaus. Die ausgehärtete Siegelschicht 3 gibt an den Stellen, an denen die Dekorschicht aufgebracht ist eine Form vor. Die geformte Dekorschicht 1 ist so gebogen, dass die Rückseiten der Randbereiche 1.2, 1.2' der Dekorschicht 1 einander zugewandt sind, wie dem links gezeigten Querschnitt durch das Zwischenprodukt zu entnehmen ist.
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2a zeigt einen Querschnitt durch die Dekorschicht 1 in einem Anfangsstadium wie in 1a. Die Dekorschicht ist unterbrochen bzw. weist ein Loch oder eine Aussparung 1.1 auf. Die Dekorschicht ist zurechtgeschnitten aber noch nicht geformt.
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2b zeigt die Dekorschicht 1 und ein Presswerkzeug 2 mit einer Kavität 2.1. Aufgrund der Einsparung 1.1 kann die Dekorschicht 1 vollständig in die Kavität 2.1 des Presswerkzeugs 2 eingebracht werden und eine Sichtseite der Dekorschicht 1 steht in Kontakt mit der Innenfläche des Presswerkzeugs und bedeckt diese zumindest teilweise.
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2c zeigt die Konfiguration wie in 2b mit der in die Kavität 2.1 eingebrachten Dekorschicht 1 und zusätzlich einer auf einer der Sichtseite abgewandten Rückseite der Dekorschicht 1 aufgebrachten Siegelschicht 3. Die Siegelschicht 3 liegt an der Dekorschicht 1 an und erstreckt sich über diese hinaus und aus der Kavität 2.1 des Presswerkzeugs 2. Vorzugsweise umfasst das Presswerkzeug 2 Kanäle (nicht gezeigt), wodurch die Luft zwischen der luftdichten Siegelschicht 3 und dem Presswerkzeug 2 entzogen werden kann zur Positionierung und zum Halten der in dem Presswerkzeug 2 angeordneten Schichten.
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2d zeigt das Zwischenprodukt wie in 1b. Die Dekorschicht 1 mit der thermoplastischen Siegelschicht 3 wurde aus dem Presswerkzeug 2 entnommen und die Form wird durch die erstarrte oder ausgehärtete Siegelschicht 3 gewahrt.
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In 2e ist das Zwischenprodukt aus 2d in einem Gusswerkzeug 2' gezeigt. Dabei befindet sich die Dekorschicht 1 vollständig in der Kavität 2.1 des Gusswerkzeugs 2' und nur die Siegelschicht 3 wird am Rand geklemmt. So bleiben die Freiheitsgrade der Dekorschicht 1 gewahrt und die die Dekorschicht 1 bleibt verformbar. Eine als thermoplastische Siegelschicht ausgebildete Siegelschicht 3 wird vorteilhaft durch Erwärmen des Gusswerkzeugs 2' flexibel gehalten um eine Verformbarkeit des Zwischenprodukts zu gewährleisten. Auf der Seite der Dekorschicht 1 wird PU eingebracht um eine transparente Schicht 4 zu erzeugen. Die Siegelschicht wirkt dabei dichtend gegenüber dem eingebrachten PU. Unter dem hydrostatischen Druck des PU wird das Zwischenprodukt weiter verformt.
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2f zeigt das Zwischenprodukt mit Dekorschicht 1 und Siegelschicht 3, auf welches die transparente oder transluzente Schicht 4 aufgebracht wurde.
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2g zeigt das Zwischenprodukt mit transparenter oder transluzenter Schicht 4, wie in 2f, wobei das Zwischenprodukt auf der der Dekorschicht 1 abgewandten Seite der Siegelschicht 3 mit einem thermoplastischen Material 5 hinterspritzt ist welches als Träger wirken kann zur Stabilisierung der Form.
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2h zeigt wie in einem Arbeitsschritt die über die Dekorschicht 1 und die transparente oder transluzente Schicht 4 überstehenden Bereiche der Siegelschicht zum Beispiel mittels eines Stanzwerkzeugs 6 entfernt werden.
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3a zeigt ein System aus einem ersten Formteil welches eine Dekorschicht 1 und einen Träger, beispielsweise aus thermoplastischem Material 5, umfasst. Die Enden der Dekorschicht 1 des ersten Formteils stehen dabei in einem rechten Winkel zueinander und sind beispielsweise an einer Seite abgefräst um eine Glatte Kante zu erhalten, an welcher ein weiteres Bauteil 8 anschließt. Bei einem wie in der Figur ausgestalteten Übergang vom ersten Formteil zu dem weiteren Bauteil 8 können die unterschiedlichen Schichten 1, 5 und weitere mögliche, hier nicht gezeigte Schichten, zum Beispiel eine thermoplastische Siegelschicht 3 an dem Übergang sichtbar sein.
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3b zeigt eine gegenüber der in 3a gezeigten Ausführung bevorzugtes Formteil. Die geformte Dekorschicht 1 ist so gebogen, dass die Rückseiten der Randbereiche 1.2, 1.2' der Dekorschicht 1 einander zugewandt sind. So weist das Formteil an dem Übergang zu dem weiteren Bauteil 8 eine Rundung auf. In dieser Ausführung ist sind unter der Dekorschicht 1 liegende Lagen, wie zum Beispiel der Träger aus thermoplastischem Material 5, auch im Bereich des Übergangs nicht sichtbar.
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4a zeigt eine Ausführung der Dekorschicht 1 bei der das Dekormaterial vollflächig zur Verfügung gestellt wird. Eine solche Ausführung ist unvorteilhaft, da sie in einem Presswerkzeug nur schlecht verformt werden kann. jedoch kann eine Siegelschicht zur Abdichtung in einem einfachen Rolle-zu-Rolle-Verfahren aufgebracht werden.
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4b zeigt eine Ausführung der Dekorschicht 1 mit Siegelschicht 3. Diese Ausführung lässt sich vorteilhaft in ein Presswerkzeug einfügen und verformen. Die über die Dekorschicht 1 hinausragende Siegelschicht dient zur Abdichtung gegen weitere Schichten, die beispielsweise eingespritzt oder hinterspritzt werden. In dieser Ausführung wird außerdem weniger Dekormaterial benötigt als in der Ausführung aus 4a.
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4c zeigt eine Ausführung wie in 4b bei der außerdem ein über die Siegelschicht 3 hinausragendes Gewebe 7 bereitgestellt wird. Das Gewebe weist ferner Befestigungsmöglichkeiten 7.1 zum Befestigen an beispielsweise einem Formwerkzeug auf. Hierdurch kann eine genaue Positionierung in einem Formwerkzeug ermöglicht und Siegelmaterial gespart werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dekorschicht
- 1.1
- Aussparung in der Dekorschicht
- 1.2, 1.2'
- Randbereiche der Dekorschicht
- 2
- Presswerkzeug
- 2.1
- Kavität des Presswerkzeugs
- 2'
- Gusswerkzeug
- 3
- Siegelschicht
- 4
- Transparente oder transluzente Schicht
- 5
- Thermoplastisches Material
- 6
- Stanzwerkzeug
- 7
- Gewebe
- 7.1
- Löcher zur Positionierung
- 8
- Weiteres Bauteil
