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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufkaschieren einer Oberflächenstruktur gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1.
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Im heutigen Fahrzeugbau werden Oberflächen im Fahrzeuginnenraum bzw. in der Fahrgastzelle von Kraftfahrzeugen mit Dekoren versehen, um für den Fahrzeuginsassen einen ansprechenden optischen Eindruck zu erzeugen. Es hat sich dabei etabliert, auf einen Kunststoffträger Dekore, die beispielsweise in Form von Folien mit Holzoptik oder Carbonoptik vorliegen, aufzukleben. Darüber hinaus ist es auch bekannt, Häute aus Leder oder Kunstleder mit Hilfe von Presskaschierverfahren auf Trägerstrukturen zu montieren, um eine Lederoptik zu erzeugen.
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Die Lederbezüge werden aus einzelnen Teilstücken ausgebildet, wobei die Einzelteile miteinander vernäht werden. Dies erfolgt üblicherweise in einer Sattlerei und ist somit dem Montageprozess bzw. dem Kaschierprozess vorgelagert. Da diese Nähte auch die Echtheit eines Lederbezugs simulieren können, werden Schmucknähte zu dekorativen Zwecken auch in durchgehende Lederbezüge eingebracht. In beiden Fällen ist es wichtig, die Position und den Verlauf der Nähte im fertig verkleideten Produkt sicher und reproduzierbar abzubilden. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren werden ein oder mehrere Nähte des Nähkleides für den Kaschiervorgang mittels eines oder mehrerer Nahtschwerter fixiert. Aus der
DE 20 2012 005 376 U1 ist ein modulares Nahtschwert zum Fixieren von Kraftfahrzeugbauteilen bekannt. Durch solche Nahtschwerter werden die Nähte an der richtigen Position fixiert und ein Verschieben während des Kaschiervorgangs verhindert. Eine Verschiebung des Lederbezugs während des Kaschiervorgangs würde zu einem ungewollten Verlauf der Naht oder zu einer ungewollten Position der Naht führen, so dass sich eine qualitativ schlechte Optik ergeben würde. Durch das Nahtschwert wird zwar die Lage der Naht fixiert, jedoch die weitere Verarbeitung mittels Presskaschieren, Membrankaschieren oder Kompressionskaschieren erschwert. Dabei stört die Größe oder die Lage des Nahtschwerts bei der Positionierung der Kaschierwerkzeuge.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik macht es sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, ein Verfahren anzugeben, mit dem die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden. Es ist eine spezielle Aufgabe der Erfindung ein Verfahren anzugeben, mit dem besonders kurze Taktzeiten realisierbar sind.
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Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.
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Weitere Ausführungsformen sind in den hierauf rückbezogenen abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren zum Aufkaschieren einer Oberflächenstruktur mit den Schritten vor: Anordnen der Oberflächenstruktur, die eine Naht aufweist, auf einer zu kaschierenden Oberfläche einer Trägerstruktur, Vorfixieren der Oberflächenstruktur in mindestens einem Nahtbereit, mit Hilfe mindestens eines Nahtschwerts, Fixierung der Oberflächenstruktur an der Trägerstruktur mit Hilfe von mindestens einem Pin, Lösen der Vorfixierung der Oberflächenstruktur durch Entfernen des Nahtschwerts, und Verbinden der Oberflächenstruktur mit der Trägerstruktur. Dieses Verfahren bietet den Vorteil, dass durch die Fixierung der Oberflächenstruktur mit Hilfe von Pins die Naht auch ohne Nahtschwert in Position gehalten wird. Die Sicherstellung dieser Positionierung schließt ein Verschieben insbesondere der Naht aus. Durch das Entfernen des Nahtschwerts eröffnen sich große Freiheitsgrade bei der Verwendung von Kaschierwerkzeugen im nachgelagerten Kaschierprozess, beispielsweise bei der Verwendung von Presskaschierstempeln.
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Weiterhin kann eine Klebstoffschicht zumindest auf einen Teilabschnitt einer zu kaschierenden Oberfläche der Trägerstruktur oder zumindest auf einen Teilabschnitt einer Oberfläche der Oberflächenstruktur, die der Trägerstruktur zugewandt ist, aufgebracht werden. Damit wird eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Trägerstruktur und der Oberflächenstruktur realisiert.
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Weiterhin kann die Oberflächenstruktur zumindest abschnittsweise im Nahtbereich über die Klebstoffschicht mit der Trägerstruktur in berührendem Kontakt stehen.
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Der Pin kann dabei derart eingebracht werden, dass er die Oberflächenstruktur und die Trägerstruktur durchdringt. Der Pin bildet somit eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung jeweils mit der Oberflächenstruktur und mit der Trägerstruktur. Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird der mindestens eine Pin oder eine Mehrzahl von Pins in einem Nahtbereich eingebracht, der als ein Abschnitt der Oberflächenstruktur ausgebildet ist, der sich im Bereich einseitig oder beidseitig der Naht in deren Längsrichtung parallel zu dieser erstreckt und dabei einen Abstand zu der Naht einhält, wobei der Abstand in einem Bereich von 0 mm (Minimalwert) bis zur Nahtbreite (Maximalwert) liegt. Die Endwerte der Bereichsangaben sind von dem Bereich umfasst. Gemäß dieser Verfahrensvariante werden die Pins entweder einseitig oder beidseitig der Naht durch die Oberflächenstruktur in die Trägerstruktur eingedrückt.
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Dies bietet den Vorteil, dass ein verhältnismäßig langes, durchgehendes Nahtschwert verwendet werden kann, da die Pins seitlich von dem Nahtschwert in die Oberflächenstruktur eingebracht werden.
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In einer zweiten alternativen Ausführungsform der Erfindung kann der mindestens eine Pin bzw. eine Mehrzahl von Pins die Oberflächenstruktur durch die Naht hindurch durchdringen. Gemäß dieser Ausführungsform wird ein Nahtschwert verwendet, das so modifiziert ist, dass zwischen einzelnen Segmenten des Nahtschwerts jeweils ein oder mehrere Pins eingebettet sind. Diese Pins werden nach dem genauen Fixieren der zu kaschierenden Oberfläche beispielsweise über Zylinder in die Naht gedrückt, wobei sie die Oberflächenstruktur durch die Naht hindurch durchdringen und in die darunterliegende Trägerstruktur hineinfahren. In einer abgewandelten Form der Erfindung werden nicht einzelne Nahtschwertsegmente verwendet, sondern mehrere Nahtschwerter, zwischen denen ein oder mehrere Pins vorgesehen sind. Diese Verfahrensalternative bietet den Vorteil, dass eine sehr genaue Fixierung der Naht bzw. des Nahtverlaufs möglich ist.
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In beiden Verfahrensalternativen kann beim Anordnen der Oberflächenstruktur auf der Trägerstruktur die Oberflächenstruktur ortsgenau positioniert und ausgerichtet werden. Dadurch wird eine erste Ausrichtung der Oberflächenstruktur relativ zur Trägerstruktur erzielt. Bei der Vorfixierung der Oberflächenstruktur kann das Nahtschwert mit einem ersten vorbestimmten Wert auf die Oberflächenstruktur angepresst werden, während eine Lage- und/oder Ausrichtungskontrolle der Oberflächenstruktur durchgeführt wird. Ein solcher Wert des Anpressdrucks kann in der Größenordnung 0,5 Bar +/- 10% liegen. Dies bietet den Vorteil, dass eine Korrektur der Nahtposition während der Vorfixierung noch möglich ist. Mit anderen Worten, während die Oberflächenstruktur nur über das Nahtschwert an der Trägerstruktur vorfixiert ist, kann eine Verschiebung der Oberflächenstruktur relativ zur Trägerstruktur erfolgen, so dass eine Korrektur des Nahtverlaufs bzw. der Nahtposition erfolgen kann.
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Nach Durchführung der Lage- und/oder Ausrichtungskontrolle kann der Anpressdruck des Nahtschwerts auf einen zweiten vorbestimmten Wert erhöht werden. Der Wert des zweiten Anpressdrucks kann im Bereich von 2Bar bis 3Bar liegen. Dadurch wird der Verlauf der Naht bzw. die Naht selbst derart an der Trägerstruktur fixiert, dass eine Verschiebung nicht mehr möglich ist, so dass ein ungewolltes Verrutschen der Oberflächenstruktur während des Einpressens der Pins nicht möglich ist.
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Weiterhin kann die Oberflächenstruktur mit einem Presskaschierstempel auf die Trägerstruktur gepresst werden.
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Als Oberflächenstruktur eignen sich insbesondere Lederhäute aus Echt- oder Kunstleder sowie textile Bezüge aus einem Gewirke oder Gestrick, die jeweils eine Naht oder mehrere Nähte aufweisen. Die Trägerstruktur kann aus einem schäumfähigen Kunststoffmaterial ausgebildet sein, wobei der innere Bereich eine offenporige Schaumstruktur aufweist und mit der äußeren Wandung integral verbunden ist. Eine derartige Trägerstruktur kann bevorzugt in einem Spritzguss-Integralverfahren (SGI) erzeugt werden. Das SGI-Verfahren ist aus dem Stand der Technik bekannt. Zum Erzeugen sogenannter SGI-Bauteile wird zwischen zwei Werkzeughälften, die eine Kavität ausbilden, eine schäumfähige Kunststoffmasse in diese Kavität eingebracht. Die Kunststoffmasse füllt dabei die Kavität im Wesentlichen vollständig aus und erstarrt von den Außenbereichen der Kunststoffmasse zu dem Innenbereich der Kunststoffmasse hin. Sobald die Kunststoffmasse einen bestimmten Erstarrungsgrad erreicht hat, verliert sie ihre Schäumfähigkeit. Dieser Effekt wird dahingehend ausgenutzt, dass zuerst eine vorbestimmte Zeit abgewartet wird, bis die Randbereiche erstarrt sind und sich somit die äußere Wandung des Trägerteils gebildet hat. Danach wird das Werkzeug um den sogenannten SGI-Hub auseinandergefahren, so dass die Kavität eine Volumenvergrößerung erfährt. Dabei werden die äußeren Wandungen ebenfalls auseinander gefahren, so dass sich der dazwischen liegende innere Bereich der Kunststoffmasse vergrößert. In dem inneren Bereich des Trägerteils zwischen den äußeren Wandungen kann jetzt die noch nicht erstarrte Kunststoffmasse aufschäumen. Die Verwendung eines SGI-Bauteils als Trägerstruktur bei der Herstellung eines mehrschichtigen Kunststoffbauteils bietet den Vorteil, dass der innere, geschäumte Bereich Poren bzw. Alveolen bzw. Zellen aufweist, so dass sehr leichte Bauteile realisierbar sind. Solche SGI Trägerteile können als ein geschäumter Thermoplastträger ausgebildet sein, dessen Schaumstruktur mit einem Heizmedium durchströmt werden kann. In der Patentanmeldung
DE 102017206304 wird ein solcher Träger beschrieben. Dieser besteht aus einer dichten Außenfläche bzw. Außenwandung und einem zelligen Kern.
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Selbstverständlich können auch Trägerstrukturen aus anderen Materialien und mit einem anderen Aufbau ausgebildet sein. Insbesondere eignen sich Trägerstrukturen aus Metall, beispielsweise Aluminium oder Stahl, oder aus ungeschäumtem Vollkunststoffmaterial.
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Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Figurenbeschreibung näher erläutert werden. Es zeigen in schematischer Darstellung:
- 1 beispielhaft eine bekannte Trägerstruktur,
- 2 den Verfahrensschritt der Vorfixierung,
- 3 den Verfahrensschritt der Fixierung der Oberflächenstruktur,
- 4 den Verfahrensschritt nach dem Entfernen des Nahtschwerts, und
- 5 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie A-A aus 4.
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1 zeigt beispielhaft einen Instrumententafelträger 10, der als Trägerstruktur 10 zur Erläuterung des Verfahrens dienen soll. Alternativ zu dem dargestellten I-Tafelträger können als Trägerstruktur 10 auch sämtliche im Interieur befindliche Verkleidungsteile dienen, wie Handschuhkasten, Mittelarmlehnen, Blenden, Armauflagen in den Türverkleidungen, Türverkleidungen, Dachhimmel, usw. Dieser Instrumententafelträger 10 weist eine Oberfläche 10o auf, die mit Hilfe einer textilen Oberflächenstruktur kaschiert werden soll. Diese Oberfläche kann, wie in 1 dargestellt, lediglich einen Abschnitt betreffen, wie beispielsweise die obere Oberfläche der Hutze des sogenannten Kombiinstruments. Die zu kaschierende Oberfläche 10o kann jedoch auch der Teil der Oberfläche der Trägerstruktur 10 sein, der von einem Fahrzeuginsassen im Innenraum des Fahrzeugs sichtbar wäre. Weiterhin alternativ kann die Oberfläche 10o auch die gesamte Oberfläche der Trägerstruktur 10 umfassen, wobei dann auch von einem Fahrzeuginsassen nicht sichtbare Bereiche der Trägerstruktur 10 kaschiert werden würden.
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2 zeigt eine Trägerstruktur 10, auf der die Oberflächenstruktur 12 bereits aufgebracht ist. Entlang der Naht 13, die sich in der Oberflächenstruktur 12 befindet, wird die Naht 13 mit Hilfe von Nahtschwertern 14 bzw. mit Segmenten von Nahtschwertern an die Trägerstruktur 10 gedrückt. Die Nahtschwerter 14 sind über bewegbare Stempel 15 verschiebbar angeordnet, so dass die Nahtschwerter an die Oberflächenstruktur 12 herangefahren oder von der Oberflächenstruktur 12 bzw. der Naht 13 weggefahren werden können. Die Erhebung der Trägerstruktur 10, die in 2 in der linken Hälfte dargestellt ist, soll schematisch die Hutze eines Kombiinstruments aus 1 darstellen.
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3 zeigt den Zustand nach dem Verfahrensschritt des Einbringens der Pins 20. Diese Pins 20 werden in Längsrichtung der Naht 13 zwischen den Nahtschwertern 14, beispielsweise mit Hilfe von nicht dargestellten Zylindern, eingebracht. Folglich wird entlang der Nahtlängsrichtung bzw. entlang der Längsrichtung der Nahtschwerter 14, zwischen den Nahtschwertern 14 ein Pin 20 eingedrückt und die Naht 13 damit ortsfest fixiert.
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4 zeigt den Zustand, nachdem die Pins 20 eingebracht wurden. Da die Naht 13 ausreichend über die Pins 20 fixiert ist, kann das Nahtschwert 14 bzw. die Nahtschwertsegmente bzw. die Nahtschwerter 14 entfernt werden. Dieser Zustand ist in 4 dargestellt. Anschließend kann mit Hilfe eines Kaschierwerkzeugs, beispielsweise eines Presskaschierstempels, die Oberflächenstruktur 12 auf die Trägerstruktur 10 kaschiert werden. Dabei verbindet sich eine Klebstoffschicht, die zwischen der Oberflächenstruktur 12 und der Trägerstruktur 10 angeordnet ist mit den beiden Strukturen. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass die Oberflächenstruktur mehrlagig ausgebildet ist, wobei sie eine sichtbare Oberfläche mit einer Dekorschicht aufweist und eine darunterliegende Haptikzwischenschicht umfasst. Diese erlaubt eine nachgiebige Oberfläche, die für den Bediener bzw. für die Insassen eines Fahrzeugs sehr angenehm ertastbar ist. Mit der Haptikzwischenschicht ist diese mehrlagige Oberflächenstruktur auf die Trägerstruktur 10 aufgeklebt.
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Zur Erläuterung eines beispielhaften Pins 20 ist in 5 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A aus 4 dargestellt. Gemäß dieser Ausführungsform weist ein Pin 20 zwei Nadeln auf, über die der Pin 20 mit der Oberflächenstruktur 12 und der darunterliegenden Trägerstruktur 10 verbunden ist. Wie aus 5 ersichtlich ist, durchdringen die Nadeln jeweils links- bzw. rechtsseitig der Naht 13 die Oberflächenstruktur 12 und dringen in die darunterliegende Trägerstruktur 10 ein. Dies bietet den Vorteil, dass die Naht 13 nicht durchstochen wird, wodurch eine Verletzung der Naht 13 vermieden wird. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Nähte aus einem empfindlichen Material ausgebildet sind.
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In weiteren, nicht dargestellten Ausführungsformen der Erfindung kann der Pin auch nur eine einzige Nadel aufweisen, mit der der Pin die Naht 13 durchdringt und in das darunterliegende Trägerteil 10 eindringt. Diese Pins sind besonders dazu geeignet, für die Verwendung bei robusten Nähten 13, bei denen sich nach dem Entfernen des Pins die Einstichstelle soweit reversibel verschließt, dass für das menschliche Auge die Einstichstelle nicht mehr erkennbar ist. Weiterhin erlaubt diese Ausführungsform eine sehr genaue Positionierung der Naht 13 relativ zur darunterliegenden Trägerstruktur 10.
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In allen im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsformen kann nach dem Kaschiervorgang, d. h. nachdem die Klebstoffschicht eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Oberflächenstruktur 12 und der Trägerstruktur 10 gebildet hat, der mindestens eine Pin bzw. die Mehrzahl von Pins 20 wieder von der Oberflächenstruktur 12 bzw. der Trägerstruktur 10 entfernt werden. Vorteilhafterweise können die Pins 20 bei Folgebauteilen wiederverwendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202012005376 U1 [0003]
- DE 102017206304 [0016]
