DE102019131503A1 - Bauteil für ein Fahrzeug und Verfahren zum Herstellen eines solchen Bauteils - Google Patents

Bauteil für ein Fahrzeug und Verfahren zum Herstellen eines solchen Bauteils Download PDF

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Thomas Baranowski
Maik Broda
Markus FRANZEN
Pascal Rebmann
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Ford Global Technologies LLC
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bauteil (1) für ein Fahrzeug, aufweisend wenigstens einen formstabilen Bauteilgrundkörper (2) und wenigstens eine stoffschlüssig und flächig mit zumindest einem Teilbereich des Bauteilgrundkörpers (2) verbundene, einen Oberflächenabschnitt des Bauteils (1) bildende Kunststoffschicht (3). Um ein zeit- und kostengünstig herstellbares Bauteil (1) mit wenigstens einem individuell gestaltbaren Oberflächenabschnitt bereitzustellen, weist die Kunststoffschicht (3) anteilig einen thermisch aktivierbaren Schaumbildner auf, der derart ausgebildet ist, dass eine Temperatur zum Herstellen der Kunststoffschicht (3) niedriger als eine Temperatur zum Aktivieren des Schaumbildners ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Bauteil für ein Fahrzeug, aufweisend wenigstens einen formstabilen Bauteilgrundkörper und wenigstens eine stoffschlüssig und flächig mit zumindest einem Teilbereich des Bauteilgrundkörpers verbundene, einen Oberflächenabschnitt des Bauteils bildende Kunststoffschicht. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils für ein Fahrzeug, wobei ein formstabiler Bauteilgrundkörper hergestellt wird.
  • Heutzutage möchten Käufer von Personenkraftwagen eine Einzigartigkeit durch eine optische Individualisierung ihrer Fahrzeuge in verschiedenen Bereichen ausdrücken. Der Trend geht dabei weg von einem klassischen optischen Tuning unter Verwendung spezieller Nachrüstbauteile und hin zu Individualisierungslösungen, die von Erstausrüstern zur Verfügung gestellt werden, wie beispielsweise Räder, Scheinwerfer, Graphiken, Body-Kits, Zierteile und dergleichen. Insbesondere ist eine Personalisierung von Fahrzeugen ein neuer Trend in der Automobilindustrie.
  • Die US 2006 / 0 284 330 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundverkleidungsbauteils für ein Kraftfahrzeug, wobei ein fließfähiges Außenhautmaterial auf eine erste Formfläche aufgebracht wird, ein fließfähiges Trägermaterial auf eine zweite Formfläche aufgebracht wird, ein Formwerkzeug geschlossen wird und ein aufschäumbares Material in einen Spalt zwischen der flexiblen Außenhautschicht und der starren Substratschicht eingebracht wird.
  • Die US 2003 / 0 180 498 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer Außenhaut zum Bilden einer sichtbaren Vorderfläche eines Innenverkleidungsteils, das mindestens einen vorgefertigten Einsatz aufweist, der eine in einem Abstand hinter der sichtbaren Vorderfläche liegende Rückseite aufweist. Die Außenhaut wird hergestellt, indem mindestens ein fließfähiges Außenhautmaterial zur Herstellung einer elastomeren, nicht zellulären oder mikrozellulären Kunststoffhaut auf mindestens eine Oberfläche einer Form aufgebracht und dieses fließfähige Außenhautmaterial ausgehärtet wird. Vor dem Verbinden einer strukturellen Trägerschicht oder einer Zwischenschaumschicht mit der Rückseite der Außenhaut wird der vorgefertigte Einsatz mit dem Außenhautmaterial verklebt. Als fließfähiges Außenhautmaterial wird vorzugsweise eine reaktive Polyurethanmischung verwendet. Der vorgefertigte Einsatz wird vorzugsweise zumindest teilweise durch das Anhaften des fließfähigen Außenhautmaterials selbst, bevor es vollständig ausgehärtet ist, klebend fixiert.
  • Die US 5 476 618 A offenbart ein Harzlaminat, das ein im Wesentlichen aus einem ersten Harzmaterial bestehendes Harzelement, eine thermoplastische, aus einem zweiten Harzmaterial, das aus der mit dem genannten ersten Harzmaterial verschmelzbaren Gruppe stammt und das einen Glasübergangspunkt hat, der niedriger als derjenige des genannten ersten Harzmaterials ist, gefertigte Harzfolie und eine geschäumte, im Wesentlichen aus dem genannten ersten Harzmaterial bestehende Perlbasis aufweist. Die geschäumte, aus einer Vielzahl von Harzschaumbildungsperlen gefertigte Perlbasis ist zu dem Harzelement gegenüberliegend angeordnet. Die thermoplastische Harzfolie verbindet das Harzelement haftend mit der geschäumten Perlbasis, indem sie geschmolzen und wieder erhärtet wird.
  • Die US 6 713 522 B2 offenbart eine wasserbeständige, abziehbare Schaumbeschichtungszusammensetzung, die eine schützende und/oder dekorative Beschichtung bildet und entfernbar an einer Vielzahl von Substraten anhaften kann. Die Beschichtung weist eine dreidimensionale expandierbare Schaumbeschichtung auf.
  • Die unter dem Link https-//wardsauto.informa.com/wp-content/uploads/Eller-ELLER-ASSOCIATES-Panel2.pdf abrufbare Veröffentlichung „Innovation In Automotive Interior Materials and Processes“ offenbart eine Folie, die durch eine Kombination von Spritzguss mit IMG (In-Mould-Graining) hergestellt wird.
  • Die unter dem Link http://www.themoldingblog.com/2018/04/11/npe-no-3-composites-foaming-hybrid-structures-get-traction/ abrufbare Veröffentlichung „NPE No. 3: Composites, Foaming, Hybrid Structures Get Traction“ offenbart verschieden hergestellte Fahrzeugbauteile.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zeit- und kostengünstig herstellbares Bauteil mit wenigstens einem individuell gestaltbaren Oberflächenabschnitt bereitzustellen.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, dessen Kunststoffschicht anteilig einen thermisch aktivierbaren Schaumbildner aufweist, der derart ausgebildet ist, dass eine Temperatur zum Herstellen der Kunststoffschicht niedriger als eine Temperatur zum Aktivieren des Schaumbildners ist.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit der Figur zusätzlich.
  • Ein erfindungsgemäßes Bauteil für ein Fahrzeug, insbesondere Fahrzeugbauteil, kann sehr individuell gestaltet, beispielsweise personalisiert, werden. Hierzu muss die Kunststoffschicht des erfindungsgemäßen Bauteils lediglich lokal mit Wärme behandelt werden, wodurch eine lokale chemische Reaktion des Schaumbildners in der Kunststoffschicht hervorgerufen wird, durch die der Schaumbildner lokal thermisch aktiviert wird und aufschäumt. Das lokale Aufschäumen des Schaumbildners führt zu einer lokalen Volumenvergrößerung an der Kunststoffschicht. Da der Bauteilgrundkörper formstabiler als die Kunststoffschicht ausgebildet ist, wölbt sich während der lokalen Aufschäumung des Schaumbildners eine dem Bauteilgrundkörper abgewandte Oberfläche der Kunststoffschicht im Bereich der lokalen Volumenvergrößerung lokal von dem Bauteilgrundkörper weg, wodurch die Kunststoffschicht eine sichtbare, dreidimensionale Oberflächengestaltung erhält, die einer herkömmlichen Oberfläche mit aufgenähtem Motiv ähneln kann.
  • Die Kunststoffschicht ist aus wenigstens einer Kunststoffkomponente und dem Schaumbildner hergestellt, weist also neben dem Anteil des Schaumbildners noch einen Anteil von wenigstens einer Kunststoffkomponente auf. Die Kunststoffschicht kann flexibel bzw. elastisch ausgebildet sein und ist weniger formstabil als der Bauteilgrundkörper. Die Kunststoffschicht kann beispielsweise als Kunststofffolie ausgebildet sein. Die Kunststoffschicht kann beispielsweise einen Oberflächenabschnitt des erfindungsgemäßen Bauteils bilden, der bei bestimmungsgemäßer Anordnung des Bauteils einem Fahrgastinnenraum des Fahrzeugs zugewandt angeordnet ist.
  • Dadurch, dass die Temperatur zum Herstellen der Kunststoffschicht niedriger als die Temperatur zum Aktivieren des Schaumbildners ist, wird der Schaumbildner nicht bereits bei der Herstellung der Kunststoffschicht aufgeschäumt, so dass eine nachträgliche individuelle Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bauteils durch eine Wärmebehandlung möglich ist. Hierdurch ist eine zeit- und kosteneffektive Herstellung eines individuell ausgestalteten erfindungsgemäßen Bauteils möglich. Zudem ist das Aufschäumen des Schaumbildners bei einer großen Vielfalt an erfindungsgemäßen Bauteilen möglich, beispielsweise bei Bauteilen in Form von Auskleidungsbauteilen zum Auskleiden eines Fahrgastinnenraums des Fahrzeugs. Ferner sind bei dem Aufschäumen des Schaumbildners keine Einschränkungen bezüglich der jeweilig gewünschten Individualisierung des erfindungsgemäßen Bauteils gegeben. Die lokale Wärmebehandlung der Kunststoffschicht kann beispielsweise mittels Laserstrahlung oder anderweitig erfolgen. Durch die lokale Wärmebehandlung der Kunststoffschicht kann beispielsweise ein Name, ein Symbol, ein Bild oder dergleichen dreidimensional an der Oberfläche der Kunststoffschicht ausgebildet werden.
  • Der Bauteilgrundkörper bestimmt die wesentliche Formgebung des erfindungsgemäßen Bauteils und gibt diesem eine Formstabilität. Dabei dient der Bauteilgrundkörper der Herstellung einer robusten Verbindung des erfindungsgemäßen Bauteils mit einem anderen Fahrzeugbauteil. Der Bauteilgrundkörper kann aus einem Kunststoff oder einem leichtgewichtigen Verbundwerkstoff hergestellt sein. Der Bauteilgrundkörper kann beispielsweise aus einem thermoplastischen Werkstoff hergestellt sein. Der Bauteilgrundkörper kann beispielsweise unter Verwendung eines Spritzgießverfahrens hergestellt sein.
  • Das erfindungsgemäße Bauteil kann ein Auskleidungsbauteil zum Auskleiden eines Fahrzeuginnenraums, insbesondere Fahrgastraums, des Fahrzeugs sein. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Bauteil als Armaturenbrett, Türzierleiste, Armlehne, Säulenzierleiste, Handschuhfachklappe oder dergleichen ausgebildet sein.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Kunststoffschicht ein Polyvinylchlorid (PVC) oder ein thermoplastisches Elastomer auf Olefinbasis (TPO) auf. Hierdurch lässt sich das Bauteil mit einer gewünschten Oberflächenbeschaffenheit versehen.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Kunststoffschicht auf den Bauteilgrundkörper aufgeklebt ist. Hierdurch ist keine Wärmebehandlung zum Anbringen der Kunststoffschicht an dem Bauteilgrundkörper erforderlich, so dass der Schaumbildner der Kunststoffschicht durch das Anbringen derselben an dem Bauteilgrundkörper nicht thermisch aktiviert wird. Die Individualisierung des Bauteils erfolgt also erst nachdem die Kunststoffschicht an dem Bauteilgrundkörper angebracht worden ist.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Schaumbildner zur Ausbildung wenigstens einer alphanumerischen Struktur oder wenigstens einer Graphik bereichsweise aufgeschäumt. Die alphanumerische Struktur kann beispielsweise ein Name, ein Wort oder dergleichen sein. Die Graphik kann beispielsweise ein Symbol, ein Bild oder dergleichen sein.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Bauteil ein Auskleidungsbauteil für einen Innenraum des Fahrzeugs. Hierdurch lässt sich der Innenraum, insbesondere Fahrgastraum, des Fahrzeugs mittels des Bauteils individualisieren bzw. personalisieren.
  • Die obige Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst, gemäß dem wenigstens eine einen Oberflächenabschnitt des Bauteils bildende Kunststoffschicht stoffschlüssig und flächig an zumindest einem Teilbereich des Bauteilgrundkörpers angeordnet wird, die anteilig einen thermisch aktivierbaren Schaumbildner aufweist, der derart ausgebildet ist, dass eine Temperatur zum Herstellen der Kunststoffschicht niedriger als eine Temperatur zum Aktivieren des Schaumbildners ist.
  • Mit dem Verfahren sind die oben mit Bezug auf das Bauteil genannten Vorteile entsprechend verbunden. Insbesondere kann das Bauteil gemäß einer der oben genannten Ausgestaltungen oder einer Kombination von wenigstens zwei dieser Ausgestaltungen miteinander unter Verwendung des Verfahrens hergestellt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Kunststoffschicht teilweise aus einem Polyvinylchlorid oder einem thermoplastischen Elastomer auf Olefinbasis hergestellt. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des Bauteils genannten Vorteile entsprechend verbunden.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Kunststoffschicht auf den Bauteilgrundkörper aufgeklebt wird. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des Bauteils genannten Vorteile entsprechend verbunden.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Schaumbildner zur Ausbildung wenigstens einer alphanumerischen Struktur oder wenigstens einer Graphik bereichsweise aufgeschäumt. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des Bauteils genannten Vorteile entsprechend verbunden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Schaumbildner unter Verwendung von Laserstrahlen aufgeschäumt. Hierdurch ist eine sehr genaue bzw. lokale thermische Behandlung der Kunststoffschicht möglich.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigt
    • 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Bauteil und für ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen des Bauteils.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Bauteil 1 und für ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen des Bauteils 1.
  • Das Bauteil 1 weist einen formstabilen Bauteilgrundkörper 2 auf, der unter Verwendung eines Thermoplasten und eines Spritzgießverfahrens hergestellt worden ist.
  • Des Weiteren weist das Bauteil 1 eine Kunststoffschicht 3 auf, die teilweise aus einem Polyvinylchlorid oder einem thermoplastischen Elastomer auf Olefinbasis hergestellt worden ist. Die Kunststoffschicht 3 bildet einen Oberflächenabschnitt des Bauteils 1. Die Kunststoffschicht 3 ist stoffschlüssig und flächig an einem Teilbereich des Bauteilgrundkörpers 2 angeordnet worden. Insbesondere ist die Kunststoffschicht 3 auf den Bauteilgrundkörper 2 aufgeklebt worden. Die Kunststoffschicht 3 weist anteilig einen thermisch aktivierbaren, nicht gezeigten Schaumbildner auf, der derart ausgebildet ist, dass eine Temperatur zum Herstellen der Kunststoffschicht 3 niedriger als eine Temperatur zum Aktivieren des Schaumbildners ist.
  • In dem rechten Teil von 1 wird der Schaumbildner zur Ausbildung einer alphanumerischen Struktur in Form eines Namens bereichsweise aufgeschäumt, indem der Schaumbildner unter Verwendung von Laserstrahlen 4 eines bewegbaren Lasers 5 aufgeschäumt wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Bauteil
    2
    Bauteilgrundkörper
    3
    Kunststoffschicht
    4
    Laserstrahl
    5
    Laser
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 5476618 A [0005]
    • US 6713522 B2 [0006]

Claims (10)

  1. Bauteil (1) für ein Fahrzeug, aufweisend wenigstens einen formstabilen Bauteilgrundkörper (2) und wenigstens eine stoffschlüssig und flächig mit zumindest einem Teilbereich des Bauteilgrundkörpers (2) verbundene, einen Oberflächenabschnitt des Bauteils (1) bildende Kunststoffschicht (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht (3) anteilig einen thermisch aktivierbaren Schaumbildner aufweist, der derart ausgebildet ist, dass eine Temperatur zum Herstellen der Kunststoffschicht (3) niedriger als eine Temperatur zum Aktivieren des Schaumbildners ist.
  2. Bauteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht (3) ein Polyvinylchlorid oder ein thermoplastisches Elastomer auf Olefinbasis aufweist.
  3. Bauteil (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht (3) auf den Bauteilgrundkörper (2) aufgeklebt ist.
  4. Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumbildner zur Ausbildung wenigstens einer alphanumerischen Struktur oder wenigstens einer Graphik bereichsweise aufgeschäumt ist.
  5. Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) ein Auskleidungsbauteil für einen Innenraum des Fahrzeugs ist.
  6. Verfahren zum Herstellen eines Bauteils (1) für ein Fahrzeug, wobei ein formstabiler Bauteilgrundkörper (2) hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine einen Oberflächenabschnitt des Bauteils (1) bildende Kunststoffschicht (3) stoffschlüssig und flächig an zumindest einem Teilbereich des Bauteilgrundkörpers (2) angeordnet wird, die anteilig einen thermisch aktivierbaren Schaumbildner aufweist, der derart ausgebildet ist, dass eine Temperatur zum Herstellen der Kunststoffschicht (3) niedriger als eine Temperatur zum Aktivieren des Schaumbildners ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht (3) teilweise aus einem Polyvinylchlorid oder einem thermoplastischen Elastomer auf Olefinbasis hergestellt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht (3) auf den Bauteilgrundkörper (2) aufgeklebt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumbildner zur Ausbildung wenigstens einer alphanumerischen Struktur oder wenigstens einer Graphik bereichsweise aufgeschäumt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumbildner unter Verwendung von Laserstrahlen aufgeschäumt wird.
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