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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines einteiligen Verkleidungselements mit integriertem Funktionselement sowie das Verkleidungselement selbst, wobei es sich bei diesem vorzugsweise um eine Türinnenverkleidung eines Kraftfahrzeugs handelt.
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Im Stand der Technik sind bereits eine Vielzahl von Verkleidungselementen und Verfahren zu ihrer Herstellung bekannt. Diese sind jedoch meist nicht einteilig ausgebildet sondern werden aus mehreren Teilen zusammengesetzt. Die Einzelteile müssen also mithin zu dem Verkleidungselement montiert werden.
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Insbesondere bei der Integration von Funktionselementen und Zierelementen in Verkleidungselemente, wie beispielsweise Griffflächen, Griffschalen oder dergleichen, werden diese im Stand der Technik separat hergestellt und müssen anschließend mit den weiteren Komponenten des Verkleidungselements gefügt werden, was aufwändig und teuer ist.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu überwinden und ein einfaches sowie kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines Verkleidungselements sowie ein dadurch hergestelltes Verkleidungselement bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines einteiligen Verkleidungselements umfassend ein aus Fasern gepresstes Trägerelement und ein Funktionselement vorgeschlagen. Das Verkleidungselement weist eine einem Betrachter im bestimmungsgemäßen Gebrauch zugwandte Sichtseite und eine davon abgewandte Rückseite auf. Als bestimmungsgemäßer Gebrauch wird dabei die Verwendung als Verkleidungselement, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug verstanden, in welchem das Verkleidungselement montiert ist. Die Sichtseite des Verkleidungselements wird in einem ersten Abschnitt durch das Trägerelement und in einem zweiten Abschnitt durch das Funktionselement bestimmt. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst, vorzugsweise in der gegebenen Reihenfolge, die folgenden Schritte:
- a. Einlegen eines ersten Abschnitts des Trägerelements in ein Werkzeug. Das Werkzeug, welches vorzugweise zweiteilig ist, weist einen als Negativ des Funktionselements ausgebildeten Hohlraum zur Aufnahme eines Kunststoffes auf. Es ist vorgesehen, dass das Werkzeug bzw. die Werkzeugteile mit einem den Hohlraum umlaufenden Bereich dicht an dem Trägerelement anliegt bzw. anliegen. Dadurch ist ein innerhalb des ersten Abschnitts angeordneter Bereich des Trägerelements vollständig in dem Hohlraum angeordnet, wobei der Bereich in dem Hohlraum zumindest zu der Sichtseite hin frei ist.
- b. Einleiten eines flüssigen Kunststoffs, insbesondere Polyurethan, in den Hohlraum und Füllen des Hohlraums zur Bildung des Funktionselements an einer zu der Sichtseite gewandten Fläche des in dem Hohlraum angeordneten Bereichs des Trägerelements. Das Einleiten des Kunststoffs bzw. des Polyurethans, welches im Weiteren kurz als PU oder PUR bezeichnet wird, stellt dabei vorzugsweise ein PU- bzw. PUR-Überflutungsverfahren dar, bei welchem der Kunststoff verglichen mit einem herkömmlichen Spritzgussverfahren mit niedrigeren Drücken in den Hohlraum eingeleitet wird. Bei herkömmlichen Spritgussprozessen wird der Kunststoff mit ca. 150 bis 200 bar in den Hohlraum bzw. das dadurch gebildete Formnest eingespritzt, wohingegen das Einleiten des Kunststoffs bei einem Überfluten und insbesondere das Einleiten des PU bei einem PU-Überfluten mit einem Druck zwischen 4 und 6 bar und vorzugsweise 5 bar erfolgt. Schritt b. kann daher alternativ als PU-Überfluten der zur Sichtseite gewandten Fläche des in dem Hohlraum des Werkzeugs angeordneten Bereichs des ersten Abschnitts des Trägerelements zur Bildung des Funktionselements bezeichnet werden.
- c. Formfestes Aushärten des Funktionselements in dem Werkzeug, wobei sich das Funktionselement bei dem Aushärten in dem Werkzeug vorzugsweise stoffschlüssig mit dem Trägerelement verbindet und/oder das PU vorzugsweise zumindest abschnittsweise in das Trägerelement eindringt bzw. eingedrungen ist, so dass Trägerelement und Funktionselement eine Einheit bilden.
- d. Entnehmen des aus dem Trägerelement und dem Funktionselement gebildeten Verkleidungselements aus dem Werkzeug.
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Vorzugsweise dienen die mit dem Einleiten des Kunsttoffs bzw. des PU bzw. dem PU-Überfluten hergestellten Oberflächen des Funktionselement als Multifunktions-Oberfläche und stellen sowohl eine Zierfläche als auch eine beispielsweise als Griffbereich nutzbare Funktion bereit. Die Zierfläche kann sich hierbei über den Bereich, durch welchen die Funktion bereitgestellt wird, hinaus erstrecken. Das vorzugsweise durch das PU hergestellte Funktionselement zeichnet sich dabei insbesondere durch eine hohe kratzfestigkeit aus, wobei bei Verwendung eines transparenten PU an dem Funktionselement bzw. an den durch das PU gebildeten Abschnitten des Funktionselements ein edel und ansprechend anmutender optischer Tiefeneffekt erzeugt werden kann.
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Es kann zudem vorgesehen sein, dass das Verkleidungselement mehrere Funktionselemente aufweist, welche nacheinander oder zeitgleich ausgebildet werden können, wobei die Ausbildung durch ein Werkzeug erfolgen kann, welches mehrere Hohlräume aufweist, oder durch mehrere Werkzeuge erfolgen kann, welche seriell oder parallel die Funktionselemente eines Verkleidungselements ausbilden.
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Das Werkzeug, welches beispielsweise mit einem Oberteil und einem Unterteil, in welchen jeweils ein Teil des Hohlraums vorgesehen ist, zweigeteilt ausgebildet sein kann, wird vor dem Einspritzen des PU geschlossen, so dass sein Hohlraum nach außen hin abgedichtet ist.
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Besonders vorteilhaft ist eine Weiterbildung der Erfindung, bei welcher das Trägerelement ausschließlich mit dem ersten Abschnitt in dem Werkzeug angeordnet wird und ein zweiter Abschnitt des Trägerelements aus dem Werkzeug hervorsteht. Der aus dem Werkzeug hervorstehende zweite Abschnitt des Trägerelements kann den ersten Abschnitt insbesondere zumindest abschnittweise rahmenförmig umlaufen. Das Trägerelement wird entsprechend vorzugsweise nicht vollständig in das Werkzeug eingelegt, sondem lediglich lokal mit dem ersten Abschnitt, an welchem das Funktionselement angeformt wird, wobei das Funktionselement an einem in dem Hohlraum liegenden Bereich des ersten Abschnitts ausgebildet wird und das Werkzeug an einem außerhalb des Hohlraums liegenden Bereich des ersten Abschnitts anliegt und abdichtet. Es ist also vorgesehen, das Trägerelement selektiv mit dem Abschnitt in das Werkzeug einzulegen, an welchem das bzw. die Funktionselemente ausgebildet werden sollen.
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Dadurch, dass das Werkzeug an dem Trägerelement abdichtet, kann bei dem PU-Überfluten bzw. Einleiten des Kunststoffs kein Kunststoff aus dem Hohlraum des Werkzeugs nach außen dringen. Da für das PU-Überfluten keine hohen Prozessdrücke verwendet werden, muss die Dichtigkeit auch nicht für hohe Drücke gewährleistet werden, so dass das Werkzeug mit vergleichsweise niedriger Anpresskraft an dem Trägerelement anliegen kann ohne Beschädigungen zu verursachen.
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Zur Abdichtung bzw. als Dichtmittel können ferner eine oder mehrere elastische Dichtlippen, ein Dichtvorsprung oder weitere Dichtelemente vorgesehen sein, welche einen Vorsprung an dem Werkzeug bilden oder an einem Vorsprung zur Abdichtung angeordnet sind. Hinzukommt, dass das Trägerelement korrespondierend zu der Dichtung eine Ausnehmung ausbilden kann, in welchem der Vorsprung oder eine Dichtlippe eingreifen kann.
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Dadurch, dass das Funktionselement unmittelbar an dem Trägerelement ausgebildet wird und sich mit diesem verbindet, entfallen sowohl zusätzliche Handhabungs- wie auch Montageschritte, wodurch ein hochwertiges Verkleidungselement auf einfache und kostengünstige Weise und ohne zusätzliche Fügeschritte herstellbar ist.
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Eine vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass eine von der Sichtseite abgewandte bzw. eine der Rückseite zugewandte Fläche des vollständig in dem Hohlraum angeordneten Bereichs des Trägerelements unmittelbar an dem Werkzeug anliegt.
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Da bei dem Einleiten des Kunststoffs keine hohen Drücke verwendet werden, kann es abhängig von dem konkret verwendeten Druck und der Stabilität des Trägerelements auch nicht notwendig sein, die von der Sichtseite abgewandte Fläche des in dem Hohlraum angeordneten Bereichs durch das Werkzeug zu stützen. Daher kann die zu der Rückseite gewandte Fläche des in dem Hohlraum angeordneten Bereichs in dem Werkzeug frei sein, wodurch verschiedene Varianten von Funktionselementen bzw. von Verkleidungselementen mit einem Werkzeug herstellbar sind. Alternativ kann auch vorgesehene sein, dass das Werkzeug bzw. der Hohlraum des Werkzeugs einseitig offen ist oder das Werkzeug nur einteilig ausgebildet ist, so dass sich der ansonsten in dem Hohlraum angeordnete Bereich aus dem Werkzeug heraus erstreckt und das Negativ des Funktionselements bzw. der Hohlraum zum Einleiten des Kunststoffs zu einem ersten Teil durch das Werkzeug und zu einem zweiten Teil durch den ansonsten in dem Hohlraum liegenden Bereich des Trägerelements gebildet wird. Soll also ein nur einseitig an dem Trägerelement anliegendes Werkzeug verwendet werden oder soll das Trägerelement in dem Werkzeug nicht von dem Werkzeug abgestützt werden, wird das Trägerelement so ausgewählt, dass es den durch die Prozessdrücke beim Einleiten des Kunststoffs herrschenden Kräften standhält.
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Vorzugsweise ist bei dem Verfahren zudem vorgesehen, dass das der Kunststoff bzw. das PU transparent aushärtend ist. Der Kunststoff weist also zumindest im ausgehärteten Zustand eine hohe Transluzenz bzw. Transparenz auf, wodurch an der zu der Sichtseite weisenden Seite des Funktionselements eine optische Tiefenwirkung entsteht.
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Um unterhalb des Funktionselements neben bzw. alternativ zu der Oberfläche des Trägerelements andere Ziereffekte bereitstellen zu können, sieht eine vorteilhafte Variante des Verfahrens vor, dass vor dem Einspritzen des Kunststoffs bzw. des Polyurethans eine Dekorschicht, beispielsweise als Folie, auf der zu der Sichtseite weisenden Fläche des in dem Hohlraum des Werkzeugs angeordneten Bereichs angeordnet bzw. aufgebracht wird. Das Funktionselement wird anschließend durch das Einleiten des Kunststoffs zumindest abschnittsweise an einer zu der Sichtseite gewandten Fläche der Dekorschicht ausgebildet.
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Wie bereits angeführt, kann das Funktionselement multifunktional sein und verschiedene Flächen zur Erfüllung verschiedener Funktionen oder aber zur Bereitstellung verschiedener Oberflächendesigns vorsehen. Hierbei ist insbesondere eine Ausgestaltung des Verfahrens von Vorteil, bei welcher der in dem Hohlraum des Werkzeugs angeordnete Bereich des Trägerelements in mehrere Unterabschnitte unterteilt ist. Die zu der Sichtseite gewandten Flächen der Unterabschnitte des in dem Hohlraum aufgenommenen Bereichs verlaufen in unterschiedlichen Ebenen, welche beispielsweise zueinander parallel oder schräg angeordnet sein können. In den Unterabschnitten können zudem unterschiedliche Oberflächenformen bzw. eine unterschiedliche Oberflächengeometrie vorgesehen sein.
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Vorteilhaft ist insbesondere eine Variante, bei welcher ein erster Unterabschnitt einen umlaufenden Randabschnitt des in dem Hohlraum angeordneten Bereichs des Trägerelements bildet und der erste Unterabschnitt zumindest abschnittsweise gegenüber einem unmittelbar angrenzenden, außerhalb des Hohlraums angeordneten Bereich des ersten Abschnitts des Trägerelements zu der Rückseite hin zurückversetzt ist und/oder sich in Richtung der Rückseite erstreckt. Dadurch kann ein fließender Übergang zwischen dem Funktionselement und dem zweiten Abschnitt des Trägerelements gebildet werden. Vorzugsweise liegen der zweite Abschnitt des Trägerelements und das Funktionselement hierbei an ihrem Übergang an der Sichtseite in einer gemeinsamen Ebene.
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Wie zuvor bereits beschrieben, ist das Trägerelement vorzugsweise stoffschlüssig mit dem Funktionselement verbunden und das Verkleidungselement einstückig ausgebildet.
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Das aus Fasern gepresste Trägerelement umfasst bei einer vorteilhaften Weiterbildung eine Vielzahl von Fasern, welche miteinander und zusammen mit einem Haftvermittler zu dem Trägerelement verpresst sind. Dabei handelt es sich vorzugsweise nicht um ein faserverstärktes Kunststoffbauteil, da der Haftvermittler lediglich dazu dient, die Fasern aneinander und in der Form des Trägerelements zu fixieren. Weist das Trägerelement Fasern auf, kann das PU bzw. der Kunststoff an der Oberfläche des Trägerelements zudem zumindest abschnittsweise in Zwischenräume zwischen die Fasern bzw. in die Fasern eindringen und dadurch eine besonders stabile Verbindung herstellen.
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Die miteinander verpressten Fasern des Trägerelements weisen vorzugsweise Längen zwischen 10 und 40 cm und besonders vorzugsweise zwischen 20 und 30 cm auf. Die Fasern des Trägerelements sind somit deutlich länger als in herkömmlichen Faser-Verbund-Kunststoffen verwendete Kurz- oder Langfasern.
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Als Haftvermittler kommen bei einer vorteilhaften Variante Klebstoffe aber auch Kunststoffe, wie Thermoplaste oder Duroplaste in Frage, wobei die Fasern in Bezug auf den Haftvermittler einen Faservolumenanteil oder Gewichtsanteil zwischen 50 % und 70 % und vorzugsweise genau 50% oder genau 70% des Trägerelements aufweisen. Entsprechend stehen die Fasern zu dem Haftvermittler vorzugsweise in einem Verhältnis von 50/50 oder 70/30.
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Das Pressen des Trägerelements kann zudem im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens stattfinden, wobei das Trägerelement aus den Fasern und dem Haftvermittler in einem zweiten Werkzeug gepresst wird, bevor es in das Werkzeug, in welchem der Kunststoff zur Bildung des Funktionselements eingeleitet wird, eingelegt wird.
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Der in dem Hohlraum angeordnete Bereich des Trägerelements ist bei einer vorteilhaften Variante zudem zumindest abschnittsweise wannenförmig ausgebildet, wodurch beispielsweise eine Griffwanne oder eine Ablagewanne gebildet werden können.
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Um den Hohlraum des Werkzeugs abdichten zu können, ist vorzugsweise ferner vorgesehen, dass das Werkzeug einen Dichtabschnitt ausbildet, welcher dicht an dem ersten Abschnitt des Trägerelements anliegt bzw. zur Anlage bringbar ist und den in dem Hohlraum angeordneten Bereich des ersten Abschnitts rahmenförmig umläuft. In dem Dichtabschnitt können der Vorsprung, die Dichtlippe oder ein anderes Dichtelement oder mehrere der zuvor genannten Dichtmittel vorgesehen sein.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Verkleidungselement für ein Kraftfahrzeug, wobei das Verkleidungselement insbesondere eine Türinnenverkleidung vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug ist und das Funktionselement einen in die Türinnenverkleidung integrierten berührungsunempfindlichen Griffbereich bestimmt und/oder eine Zierfläche bereitstellt.
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Ferner betrifft ein Aspekt der Erfindung das Werkzeug zur Herstellung eines Verkleidungselements nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
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Die vorstehend offenbarten Merkmale sind beliebig kombinierbar, soweit dies technisch möglich ist und diese nicht im Widerspruch zueinander stehen.
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Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
- 1 eine erste Variante des Verkleidungselements;
- 2 eine zweite Variante des Verkleidungselements;
- 3 eine dritte Variante des Verkleidungselements.
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Die Figuren sind beispielhaft schematisch und bilden jeweils einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Verkleidungselement ab, welcher sowohl durch das Trägerelement als auch durch das Funktionselement verläuft. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hin.
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Das einteilige Verkleidungselement 1 in 1 besteht aus einem Trägerelement 10, welches eine wannenförmige Vertiefung ausbildet, wobei an der wannenförmigen Vertiefung und dem an die Vertiefung angrenzenden Bereich das Funktionselement 20 ausgebildet ist. Das Trägerelement 10 wird mit seinem ersten Abschnitt 11 in ein nicht dargestelltes Werkzeug eingelegt, so dass der zweite Abschnitt 12 des Trägerelements 10 aus dem Werkzeug herausragt. Das Werkzeug bestimmt zusammen mit zu der Sichtseite S weisenden Flächen 14 in dem Bereich 13 des ersten Abschnitts 11 einen Hohlraum in dem Werkzeug, in welchen ein Kunststoff bzw. insbesondere PU eingeleitet und die Flächen 14 dadurch überflutet werden. Die von der Sichtseite S abgewandten bzw. der Rückseite R zugewandten Flächen 15 werden vorliegend von dem Werkzeug gestützt, so dass das Trägerelement 10 auch während des Überflutens bzw. während des Einleitens des Kunststoffs in den Hohlraum seine Form beibehält. Nachdem der Kunststoff in dem Werkzeug zumindest formfest ausgehärtet ist, kann das Verkleidungselement 1 aus dem Werkzeug entnommen werden. Das Werkzeug liegt hierbei an der zu der Sichtseite S weisenden Seite des Trägerelements 10 dicht an. Zur Herstellung der Dichtigkeit wird von dem Werkzeug ein Vorsprung ausgebildet, welcher den in dem Hohlraum angeordneten Bereich 13 des Trägerelements 10 rahmenförmig umläuft und in dem ersten Bereich 11 an dem Trägerelement 10 anliegt.
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Bei der in 1 dargestellten Variante liegt das an dem Werkzeug vorgesehene Dichtmittel bzw. der dafür vorgesehene Vorsprung an einer ebenen Fläche des Trägerelements 10 auf. Davon abweichend ist bei der Variante in 2, welche ansonsten im Wesentlichen identisch ist, vorgesehen, dass an dem Übergang zwischen dem ersten Abschnitt 11 und dem zweiten Abschnitt 12 des Trägerelements 10 eine umlaufende und den Übergang zwischen den Abschnitten bestimmende Nut 16 ausgebildet ist, in welche die an dem Werkzeug vorgesehenen Dichtmittel eingreifen können, um die Abdichtung des Hohlraums in dem Werkzeug bei dem Einleiten des Kunststoffs zu verbessern.
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In 3 ist eine ebenfalls vorteilhafte Variante gezeigt, welche im Wesentlichen der Variante in 1 entspricht. Es ist jedoch vorgesehen, dass sich das Funktionselement 20 weiter außerhalb der wannenförmigen Vertiefung des Trägerelements 10 erstreckt und dadurch integral mehrere Funktionen erfüllt. Das Funktionselement bildet multifunktional in einem ersten Bereich 2 eine Griff- oder Ablageschale und in einem zweiten Bereich 3 ein Zierelement.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.
