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Technischer Hintergrund
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststoff-Formteils mit integralen Haltekomponenten, sowie ein derart hergestelltes Formteil.
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Im Automobilbereich findet eine große Vielfalt von großflächigen, lackierten Außenteilen aus Kunststoff Verwendung, beispielsweise als Stoßfängerverkleidungen, Heckklappenabdeckungen, Seitenverkleidungen und ähnliches, welche als Formteile im Kunststoff-Spritzgussverfahren hergestellt werden.
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Es besteht dabei häufig die Anforderung, dass weitere Elemente, wie beispielsweise Kabelstränge, an die Rückseite derartiger Formteile befestigt werden müssen, und/oder dass Funktionselemente wie SRA (Scheinwerferreinigungsanlage), PDC-Sensoren (Park-Distance-Control), Blinkleuchten seitlich, Sidemarker und andere in entsprechend dafür vorgesehene Durchbrüche in den Formteilen eingesetzt und an den Formteilen befestigt werden müssen.
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Eine Möglichkeit, derartige Elemente zu befestigen, besteht darin, Halterstrukturen vorzusehen, die integral mit dem Formteil ausgebildet sind und von der Rückseite des Formteils vorstehen, um durch entsprechende Formgebung der Halterstrukturen eine Befestigungsmöglichkeit für die zu befestigenden Elemente zu schaffen. Dies stellt eine sehr kostengünstige Lösung dar, welche keine oder nur wenige, einfach gestaltete weitere Befestigungselemente erfordert.
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Diese Lösung kann jedoch oftmals nicht eingesetzt werden, wenn eine Halterstruktur auf der Rückseite eines Formteils an einer Stelle vorgesehen werden soll, an der das Formteil auf der Sichtseite in einer gut einsehbaren, flächigen Form verläuft. Dies liegt darin begründet, dass wenn bei einem großflächigen, häufig dünnwandigen Kunststoff-Formteil angespritzte Elemente vorgesehen werden, wie Halterelemente, Vorsprünge, etc., sich auf Grund der für das Ausbilden der angespritzten Elemente erforderlichen lokalen Materialanhäufungen ein lokal verändertes Abkühl- und Schrumpfungsverhalten ergibt, so dass sich an der Oberfläche kleine lokale Unebenheiten bilden. Auch wenn diese Unebenheiten meist von sehr kleinem Ausmaß sind, so lassen sich insbesondere bei großflächigen Formteilen mit lackierten Oberflächen derartige Unebenheiten dennoch meist leicht visuell wahrnehmen, was die Qualität des Formteils erheblich beeinträchtigen kann. Aus diesem Grund werden für derartige Einsatzzwecke meist separate Halter verwendet, welche flächig an die Rückseite des Formteils angesetzt und mit diesem beispielsweise durch Verkleben oder Ultraschallschweißen verbunden werden. Dies erlaubt ein rückseitiges Befestigen von Kabelsträngen, SRA oder PDC-Sensoren am Formelement, ohne visuell störende Unregelmäßigkeiten auf der lackierten Sichtseite des Formteils hervorzurufen, allerdings verbunden mit einem erhöhten Aufwand, der zur Herstellung, Handhabung und Befestigung der zusätzlichen, separaten Halter erforderlich ist.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen anzugeben, welches die vorgenannten Nachteile überwindet.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen anzugeben, mit Hilfe dessen Formteile ohne störende, visuell wahrnehmbare Unregelmäßigkeiten auf der Sichtseite hergestellt werden können, welche gleichzeitig eine einfache und kostengünstige Befestigung von Elementen an den Formteilen erlauben.
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Die vorstehenden und andere Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststoff-Formteils, und ein Kunststoff-Formteil wie in den Ansprüchen 1 und 7 dargelegt. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
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Als eine Lösung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststoff-Formteils angegeben, umfassend die Schritte: Bereitstellen einer Spritzgussform, welche zumindest ein erstes Formwerkzeug und ein zweites Formwerkzeug umfasst, welche zusammen eine Kavität für das Formteil definieren, wobei das erste Formwerkzeug eine Rückseite des Formteils definiert, wobei in dem ersten Formwerkzeug (10) zumindest eine Teilkavität ausgebildet ist, um ein Halterelement des Formteils auszubilden, wobei das zweite Formwerkzeug eine Sichtseite des Formteils definiert, wobei das zweite Formwerkzeug einen Konturierungsabschnitt aufweist, welcher so angeordnet ist, die Teilkavität zumindest teilweise zu überdecken, und welcher so ausgebildet ist, an das Formteil auf dessen Sichtseite einen konturierten Bereich anzuformen, mit einer Kontur, welche durch zumindest einen Radius definiert ist.
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Es wird somit vorgeschlagen, an Stellen des Formelements, an denen Halterelemente auf der Rückseite des Formteils ausgebildet werden, auf der Sichtseite des Formelements jeweils einen zugeordneten konturierten Bereich anzuformen, so dass der konturierte Bereich das Halterelement zumindest teilweise überdeckt. Der konturierte Bereich definiert dabei eine Vertiefung, die sich von der Sichtseite des Formteils aus in dieses hinein erstreckt, mit einer Kontur, die - je nach Ausgestaltung - durch einen Radius, oder durch zwei oder mehr ineinander übergehende Radien definiert ist. Etwaige Unebenheiten, die auf Grund der Ausbildung des Halterelements entstehen können, wirken sich daher nur im Bereich des konturierten Bereichs aus, das heißt, an einer Stelle, an der die bewusst eingebrachte Form der durch die Radien definierte Kontur den visuellen Eindruck dominiert und keine flächigen, ebenen Flächen vorliegen, so dass in diesem konturierten Bereich etwaige entstehende Unebenheiten nicht oder nur unmerklich wahrgenommen werden können. Der konturierte Bereich „versteckt“ sozusagen die darunter liegenden angespritzen Halterelemente. Auf diese Weise wird es ermöglicht, ein Formteil mit angespritzten Halteelementen herzustellen, ohne dass dadurch das optische Erscheinungsbild der (insbesondere lackierten) Sichtseite negativ beeinträchtigt wird.
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Das Halterelement kann eine Materialstärke im Bereich von 0,5 bis 2,5 mm, bevorzugt 0,8 bis 2,0 mm, besonders bevorzugt 1,0 bis 1,5 mm aufweisen.
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Das Formteil kann eine Materialdicke im Bereich von 2,0 bis 4,0 mm, bevorzugt im Bereich von 2,5 bis 3,2 mm aufweisen.
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Der konturierte Bereich kann eine Weite aufweisen, die im Bereich des 0,5-fachen bis 2,0-fachen, bevorzugt dem 0,7-fachen bis 1,5-fachen, besonders bevorzugt dem 0,8-fachen bis 1,2-fachen der Materialstärke des Halteelements ist.
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In dem zweiten Formwerkzeug kann eine Durchbruchformungseinrichtung mit einem Stanzmesser zur Ausbildung eines Durchbruchs vorgesehen sein, der Konturierungsabschnitt kann konzentrisch mit dem Stanzmesser ausgebildet sein und dieses ringförmig umgeben, zur Anformung eines Radius an das Formteil als dem konturierten Bereich; und das Verfahren kann weiter umfassen: Füllen der Kavität mit Kunststoffmaterial; und nachdem die Kavität gefüllt ist, Betätigen der Durchbruchformungseinrichtung zur Ausbildung des Durchbruchs in dem Formteil.
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Die Durchbruchformungseinrichtung kann bevorzugt als ein Lochformer ausgebildet sein, der das Stanzmesser umfasst, wobei der Lochformer weiter ein Betätigungselement umfasst, welches die Betätigung des Stanzmessers auslöst, wenn ein Druck des Kunststoffmaterials in der Kavität einen vorgegebenen Wert überschreitet.
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Alternativ kann die Durchbruchformungseinrichtung als ein Hydraulikzylinder ausgebildet sein, welcher das Stanzmesser betätigt, wobei der Hydraulikzylinder durch eine Steuereinrichtung angesteuert wird.
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Vorzugsweise kann das erste Formwerkzeug im Bereich zur Ausbildung des Durchbruchs eine Geometrie aufweist, welche im Wesentlichen der Geometrie des zweiten Formwerkzeugs in diesem Bereich entspricht.
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Als eine weitere Lösung wird ein Kunststoff-Formteil angegeben, das nach einem der hierin beschriebenen Verfahren hergestellt ist.
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Das Formteil kann ein an einem Kraftfahrzeug anzubringendes Verkleidungselement, insbesondere eine Stoßfängerverkleidung, eine Heckklappenabdeckung, oder eine Seitenverkleidung sein.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand beispielhafter Ausführungsformen beschrieben werden, mit Bezug auf die Zeichnungen:
- 1A und 1B zeigen schematisch ein Formteil gemäß einer ersten Ausführungsform, wobei 1A das Formteil in einer Schnittdarstellung und 1B das Formteil in einer Draufsicht auf die Sichtseite zeigt;
- 2A bis 2C zeigen ein Formteil gemäß einer zweiten Ausführungsform, wobei 2A das Formteil in einer Schnittdarstellung, 2B das Formteil in einer Draufsicht auf die Sichtseite und 2C Komponenten einer Spritzgussform zur Herstellung des Formteils zeigt;
- 3A bis 3C zeigen ein Formteil gemäß einer dritten Ausführungsform, wobei 3A das Formteil in einer Schnittdarstellung, 3B das Formteil in einer Draufsicht auf die Rückseite und 3C das Formteil in einer Draufsicht auf die Sichtseite zeigt;
- 4A bis 4Dzeigen ein Formteil gemäß einer vierten Ausführungsform in einer Schnittdarstellung (4A) und Komponenten einer Spritzgussform zur Herstellung des Formteils (4B), und erläutern ein Verfahren zu dessen Herstellung (4C, 4D).
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Detaillierte Beschreibung
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In 1A und 1B ist ein Formteil 1 gemäß einer ersten Ausführungsform dargestellt. Wie in der Schnittansicht der 1A schematisch gezeigt, weist das Formteil 1 einen Hauptkörper auf, an dessen Rückseite 3 ein Halterelement 4 ausgebildet ist, beispielsweise in Form eines zur rückwärtigen Seite hin vorstehenden, geraden Steges mit einer Materialstärke s, beispielsweise im Bereich von 0,5 bis 2,5 mm, bevorzugt 0,8 bis 2,0 mm, besonders bevorzugt 1,0 bis 1,5 mm. Im Vergleich dazu dann das Formteil 1, im Bereich des Hauptkörpers, beispielsweise eine Materialdicke d im Bereich von 2,0 bis 4,0 mm, bevorzugt im Bereich von 2,5 bis 3,2 mm aufweisen.
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Wie in 1A weiter dargestellt, weist das Formteil 1 auf seiner Sichtseite 2 einen konturierten Bereich 5 auf, der sich über eine Weite w erstreckt und so positioniert ist, dass er den Bereich, in welchem das Halterelement 4 in den Hauptkörper des Formteils 1 mündet, zumindest teilweise überdeckt. Beispielsweise kann die Weite w des konturierten Bereichs 5 im Bereich des 0,5-fachen bis 2,0-fachen, bevorzugt dem 0,7-fachen bis 1,5-fachen, besonders bevorzugt dem 0,8-fachen bis 1,2-fachen der Materialstärke s des Halteelements 4 sein.
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In 1A und 1B ist der konturierte Bereich 5 durch drei Radien 6 gebildet, die kontinuierlich ineinander übergehen, und so eine Vertiefung in das Formteil 1 hinein ausbilden. Der diese Vertiefung ausbildende konturierte Bereich 5 erstreckt sich in seiner Längenerstreckung im Wesentlichen entlang der Längenerstreckung (in der Ebene des Formteils 1) des Halterelements 4, wie in der Draufsicht der 1B angedeutet.
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Die 2A bis 2B zeigen eine Ausführungsform, bei der das Halterelement 4 als ein ringförmiges Halterelement 4 ausgebildet ist. Entsprechend ist auch der konturierte Bereich 6 ringförmig ausgebildet, derart, der Ringform des Halterelements 4 zu entsprechen. Entsprechend zeigt auch die Draufsicht der 2B, dass der konturierte Bereich 5 eine ringförmige Vertiefung in das Formteil 1 ausbildet.
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In 2C ist schematisch eine Spritzgussform dargestellt, welche zur Herstellung des Formteils 1 dieser Ausführungsform verwendet werden kann. Wie dargestellt, kann die Spritzgussform durch ein erstes Formwerkzeug 10 und ein zweites Formwerkzeug 20 gebildet werden. Das erste Formwerkzeug 10 wird beispielsweise durch einen Kern gebildet, während das zweite Formwerkzeug 20 beispielsweise durch eine Formplatte gebildet wird. Gemeinsam definieren das erste Formwerkzeug 10 und das zweite Formwerkzeug 20 eine Kavität 15, welche die Form des herzustellenden Formteils 1 hat. Das erste Formwerkzeug 10 definiert hier die Rückseite 2 des Formteils 1, und das zweite Formwerkzeug 20 definiert die Vorderseite bzw. Sichtseite 2 des Formteils 1. In dem ersten Formwerkzeug 10 ist weiter zumindest eine Teilkavität 14 zur Formung des zumindest einen Halterelements 4 ausgebildet. In positioneller Entsprechung hierzu weist das zweite Formwerkzeug 20 einen Konturierungsabschnitt 26 auf, welcher so geformt ist, den konturierten Bereich 5 an das Formteil 1 anzuformen. Eine nochmals weitere Ausführungsform ist in den 3A bis 3C dargestellt. In dieser Ausführungsform ist der konturierte Bereich 5 durch zwei ineinander übergehende Radien 6 definiert. Der konturierte Bereich 5 bildet so eine Art Stufe, welche die Ebene der Sichtseite 2 des Formteils 1 außerhalb des ringförmigen konturierten Bereichs 5 verbindet mit der zurückgesetzten Ebene innerhalb des ringförmigen konturierten Bereichs 5, so dass eine ringförmige Vertiefung 7 ausgebildet wird.
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Weiter sind, wie insbesondere in 3B dargestellt, zwei Halterelemente 4 vorgesehen, die jeweils ein Ringsegment definieren. Mit anderen Worten sind in dieser Ausführungsform die Halterelemente 4 nur in Abschnitten eines Rings ausgebildet, während sich der konturierte Bereich 5 über den gesamten Ringbereich erstreckt.
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Das erste Formwerkzeug 10 ist vorzugsweise mit einer dem zweiten Formwerkzeug 20 entsprechenden Geometrie ausgebildet. Mit anderen Worten ist die Kavität 15 so ausgebildet, ein Formteil 1 mit im Wesentlichen gleichbleibender Dicke d zu definieren. Die Kavität 15 passiert daher den Bereich zur Ausbildung des konturierten Bereichs 5 und der Halterelemente 4 mit einem gleichbleibenden Querschnitt, mithin ohne Verengungen oder Einschnürungen, so dass eingespritztes Kunststoffmaterial ungehindert fließen und passieren kann.
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Die 4A bis 4D zeigen eine nochmals weitere Ausführungsform, in welcher das Formteil 1 mit einem Durchbruch 8 ausgebildet ist, der vorzugsweise ringförmig ausgebildet ist und einen Durchmesser D aufweist. Der Durchbruch 8 wird von dem Halteelement 4 begrenzt, das als ein Ring ausgebildet ist, welcher den Durchbruch 8 unmittelbar umgibt. Alternativ können mehrere Halteelemente 4 ausgebildet werden, welche beispielsweise einzelne Segmente darstellen, welche zusammen den Durchbruch 8 ganz oder teilweise umgeben.
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Zur Ausbildung des Durchbruchs
8 ist, wie insbesondere in
4B gezeigt, in dem zweiten Formwerkzeug
20 eine Durchbruchformungseinrichtung vorgesehen, die als ein Lochformer
30 ausgebildet sein kann. Der Lochformer
30 umfasst ein Stanzmesser
31, welches ringförmig ausgebildet und entsprechend den Abmessungen des auszubildenden Durchbruchs
8 bemessen ist. Innerhalb des Stanzmessers
31 ist ein Betätigungselement
32 des Lochformers
30 angeordnet, wobei das Betätigungselement
32 und das Stanzmesser
31 derart gekoppelt sind, dass bei einem Eindrücken des Betätigungselements
31, hervorgerufen durch den Druckanstieg des Kunststoffmaterials in der Spritzgussform, sich das Stanzmesser
31 aus dem Gehäuse heraus verlagert, um so den Durchbruch
8 zu schaffen. Ein entsprechender Lochformer ist beispielsweise in dem Dokument
WO 2016/050931 A1 beschrieben.
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Direkt an das Stanzmesser 31 angrenzend und dieses ringförmig umgebend ist in dem zweiten Formwerkzeug 20 der Konturierungsabschnitt 26 ausgebildet, der hier so ausgebildet ist, einen Radius 6 zu definieren.
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Zur Herstellung des Formteils 1 befindet sich zunächst das Stanzmesser 31 in einer zurückgezogenen Position, wie in 4C gezeigt. Es wird nun Kunststoffmaterial 40 in die Kavität 15 eingespritzt, bis diese gefüllt ist und es auf Grund der Füllung zu einem deutlichen Druckanstieg in der Kavität kommt.
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Das Betätigungselement 32 betätigt nun den Lochformer 30, so dass das Stanzmesser 31 nach vorne gedrückt wird und das Kunststoffmaterial 40 in der Kavität 15 schneidet, wie in 4D gezeigt, um den Durchbruch 8 zu schneiden.
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Nach einer nachfolgenden Nachdruckphase kann die Spritzgussform geöffnet und das fertig gestellte Formteil 1 (siehe 4A) entnommen werden.
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Anstelle eines Lochformers 30 kann auch eine Durchbruchformungseinrichtung eingesetzt werden, die beispielsweise als ein Hydraulikzylinder ausgebildet ist, der das Stanzmesser 31 betätigt. Die Ansteuerung des Hydraulikzylinders erfolgt dabei vorzugsweise durch eine Steuereinrichtung, beispielsweise gemäß einem Pressensteuerungsprogramm, um die Betätigung des Stanzmessers 31 zur geeigneten Zeit nach der Befüllung der Kavität 15 zu steuern.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Formteil
- 2
- Sichtseite
- 3
- Rückseite
- 4
- Halterelement
- 5
- konturierter Bereich
- 6
- Radius
- 7
- Vertiefung
- 8
- Durchbruch
- 10
- Formwerkzeug
- 14
- Teilkavität für Halterelement
- 15
- Kavität
- 26
- Konturierungsabschnitt
- 20
- Formwerkzeug
- 30
- Lochformer
- 31
- Stanzmesser
- 32
- Betätigungselement
- 40
- Kunststoffmaterial
- d
- Dicke Formteil
- s
- Materialstärke Halterelement
- w
- Weite konturierter Bereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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