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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils bereitzustellen, mittels welchem ein Zusatzmaterial einfach, zuverlässig und kostengünstig mit einem Grundkörper des Bauteils verbindbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Das Verfahren umfasst vorzugsweise Folgendes:
- Bereitstellen eines Formgebungswerkzeugs, welches eine erste Formhälfte und eine zweite Formhälfte umfasst, wobei die Formhälften in einem geschlossenen Zustand des Formgebungswerkzeugs eine Kavität begrenzen;
- Einbringen eines Kunststoffmaterials in die Kavität des Formgebungswerkzeugs zum Herstellen eines Grundkörpers;
- Bewegen der ersten Formhälfte relativ zu der zweiten Formhälfte, so dass eine Zusatzkavität zwischen dem Grundkörper und der ersten Formhälfte gebildet wird;
- Einbringen eines Zusatzmaterials in die Zusatzkavität zum Verbinden des Zusatzmaterials mit dem Grundkörper.
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Die oben angegebenen Verfahrensschritte werden vorzugsweise in der oben angegebenen Reihenfolge durchgeführt.
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Die erste Formhälfte wird zum Bilden der Zusatzkavität vorzugsweise von einer Oberfläche des Grundkörpers entfernt, insbesondere von dieser abgehoben.
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Günstig kann es sein, wenn eine Werkzeugwandung der ersten Formhälfte, welche die Spritzkavität begrenzt, nach dem Herstellen des Grundkörpers an einer Oberfläche des Grundkörpers anliegt und zur Bildung der Zusatzkavität vollständig von der Oberfläche des Grundkörpers entfernt wird.
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Die erste Formhälfte wird zum Bilden der Zusatzkavität vorzugsweise in einer Entformungsrichtung bewegt.
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Günstig kann es sein, wenn die Zusatzkavität beim Einbringen des Zusatzmaterials zumindest näherungsweise vollständig gefüllt wird.
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Die Zusatzkavität wird vorzugsweise von einer Werkzeugwandung der ersten Formhälfte und dem Grundkörper begrenzt.
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Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Formgebungswerkzeug ein Spritzwerkzeug ist, wobei die Formhälften des Formgebungswerkzeugs eine Spritzkavität begrenzen, wobei zum Herstellen des Grundkörpers ein spritzbares Kunststoffmaterial in einem Spritzprozess in die Spritzkavität eingespritzt wird.
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Das Spritzwerkzeug ist vorzugsweise ein Spritzgusswerkzeug.
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Günstig kann es beispielsweise sein, wenn das spritzbare Kunststoffmaterial ein spritzgießbares Kunststoffmaterial ist.
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Günstig kann es sein, wenn das spritzbare Kunststoffmaterial ein thermoplastisches Kunststoffmaterial oder ein duroplastisches Kunststoffmaterial umfasst oder durch dieses gebildet wird.
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Das spritzbare Kunststoffmaterial ist beispielsweise Polycarbonat (PC) oder Polymethylmethacrylat (PMMA). Ferner ist es denkbar, dass das spritzbare Kunststoffmaterial ein faserverstärktes Kunststoffmaterial ist.
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Das faserverstärkte Kunststoffmaterial umfasst vorzugsweise ein Matrixmaterial und Verstärkungsfasern.
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Die Verstärkungsfasern des faserverstärkten Kunststoffmaterials sind vorzugsweise Kurzfasern und/ Langfasern.
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Unter Kurzfasern werden im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche vorzugsweise Verstärkungsfasern mit einer Länge von höchstens ungefähr 10 mm verstanden.
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Unter Langfasern werden im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche vorzugsweise Verstärkungsfasern mit einer Länge im Bereich von ungefähr 10 mm bis ungefähr 50 mm verstanden.
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Das spritzbare Kunststoffmaterial ist vorzugsweise ein transparentes oder intransparentes Kunststoffmaterial.
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Wenn das spritzbare Kunststoffmaterial ein intransparentes Kunststoffmaterial ist, ist das spritzbare Kunststoffmaterial vorzugsweise gefärbt, beispielsweise schwarz.
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Die Spritzkavität des Spritwerkzeugs wird beim Herstellen des Grundkörpers durch Einspritzen des spritzbaren Kunststoffmaterials vorzugsweise vollständig gefüllt.
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Die Spritzkavität wird vorzugsweise von einer Werkzeugwandung der ersten Formhälfte und von einer Werkzeugwandung der zweiten Formhälfte begrenzt.
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Das spritzbare Kunststoffmaterial wird vorzugsweise mit einem Spritzdruck von mindestens ungefähr 30 bar in die Spritzkavität des Spritzwerkzeugs eingespritzt.
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Günstig kann es sein, wenn das spritzbare Kunststoffmaterial mit einem Spritzdruck von höchstens ungefähr 1500 bar, beispielsweise von ungefähr 700 bar, in die Spritzkavität des Spritzwerkzeugs eingespritzt wird.
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Das spritzbare Kunststoffmaterial wird vorzugsweise mit einem Spritzdruck im Bereich von ungefähr 100 bar bis ungefähr 1500 bar in die Spritzkavität des Spritzgusswerkzeugs eingespritzt.
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Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die erste Formhälfte und die zweite Formhälfte nach dem Einspritzen des spritzbaren Kunststoffmaterials in die Spritzkavität des Spritzwerkzeugs zusammengeführt werden.
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Günstig kann es sein, wenn die Spritzkavität nach dem Einspritzen des spritzbaren Kunststoffmaterials in die Spritzkavität des Spritzwerkzeugs verkleinert wird.
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Insbesondere wird das spritzbare Kunststoffmaterial durch Verkleinern der Spritzkavität komprimiert.
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Vorzugsweise kann somit ein sogenannter „Prägehub“ realisiert werden, so dass insbesondere auch ein Grundkörper aus einem transparenten Kunststoffmaterial schlierenfrei und/oder mit vergleichsweise hoher Qualität herstellbar ist.
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Alternativ zu einem Spritzprozess ist es denkbar, dass ein Rohling aus einem Kunststoffmaterial in die Kavität des Formgebungswerkzeugs eingebracht wird, wobei der Rohling in der Kavität des Formgebungswerkzeugs durch Prägen und/oder Pressen umgeformt wird.
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Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass vor dem Herstellen des Grundkörpers ein Funktionselement bereitgestellt und in das Spritzwerkzeug eingelegt wird und dass der Grundkörper beim Herstellen desselben an das Funktionselement angespritzt wird.
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Das Funktionselement wird beim Herstellen des Grundkörpers vorzugsweise mit dem spritzbaren Kunststoffmaterial überspritzt wird.
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Das Funktionselement wird vorzugsweise durch Überspritzen des Funktionselements formanpassend an eine Werkzeugwandung der zweiten Formhälfte angelegt.
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Das Funktionselement wird durch Überspritzen des Funktionselements insbesondere zumindest bereichsweise umgeformt.
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Günstig kann es sein, wenn das Funktionselement eine Folie umfasst oder durch diese gebildet wird. Günstig kann es ferner sein, wenn das Funktionselement ein Solarmodul oder ein Heizelement umfasst oder durch dieses gebildet wird.
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Die Folie umfasst vorzugsweise eine Markierung, beispielsweise ein Markenzeichen oder ein Muster.
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Alternativ zu einer Folie ist es denkbar, dass das Funktionselement eine Anzeigeeinrichtung, beispielsweise einen OLED-Bildschirm, umfasst oder durch diese gebildet wird.
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Günstig kann es sein, wenn das Funktionselement mit einem transparenten Kunststoffmaterial überspritzt wird.
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Vorzugsweise kann durch Einlegen eines Funktionselements und anschließendes Überspritzen des Funktionselements mit einem transparenten Kunststoffmaterial ein Bauteil bereitgestellt werden, bei welchem das Funktionselement von einer dem Funktionselement abgewandten Seite des Grundkörpers sichtbar ist.
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Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass als Zusatzmaterial ein Beschichtungsmaterial, insbesondere ein Lackmaterial, zum Aufbringen einer Beschichtung auf den Grundkörper in die Zusatzkavität eingebracht wird.
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Vorzugsweise bildet die Zusatzkavität dabei eine Beschichtungskavität.
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Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Beschichtungsmaterial mit einem Druck von mindestens ungefähr 1 bar und/oder höchstens ungefähr 1000 bar, insbesondere von höchstens ungefähr 150 bar, in die Beschichtungskavität eingebracht wird. Vorzugsweise ist somit entweder ein sehr dünnflüssiges Beschichtungsmaterial oder ein vergleichsweise dickflüssiges Beschichtungsmaterial, beispielsweise in Form eines Hochdruckbeschichtungslacks, in die Zusatzkavität einbringbar.
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Das Beschichtungsmaterial wird beispielsweise mit einem Druck von ungefähr 3 bar in die Beschichtungskavität eingebracht.
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Günstig kann es sein, wenn die Beschichtungskavität mit dem Beschichtungsmaterial geflutet wird.
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Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Beschichtungsmaterial einen Polyurethan (PU)-Lack, einen Polyharnstoff (PUA)-Lack und/oder ein Epoxidharz umfasst oder durch diese gebildet wird.
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Das Beschichtungsmaterial ist insbesondere ein Zwei-Komponenten-Kunststoffmaterial.
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Das Beschichtungsmaterial umfasst insbesondere einen sogenannten In-Mould-Lack oder wird durch diesen gebildet.
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Nach dem Einbringen des Beschichtungsmaterials in die Beschichtungskavität wird das Beschichtungsmaterial vorzugsweise ausgehärtet, beispielsweise durch Vernetzung.
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Das Aushärten des Beschichtungsmaterials kann beispielsweise thermisch aktiviert werden.
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Günstig kann es dabei sein, wenn das Beschichtungsmaterial ein transparentes Beschichtungsmaterial ist.
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Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Beschichtungsmaterial bei einer Verarbeitungstemperatur im Bereich von ungefähr 50 °C bis ungefähr 150 °C, beispielsweise von ungefähr 80 °C, in die Beschichtungskavität eingebracht wird.
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Es ist denkbar, dass das Beschichtungsmaterial bei einer Verarbeitungstemperatur im Bereich von ungefähr 50 °C bis ungefähr 150 °C, beispielsweise von ungefähr 80 °C, eine Viskosität von mindestens ungefähr 1 mPas und/oder von höchstens ungefähr 10000 mPas, insbesondere von höchstens 1000 mPas, aufweist.
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Beispielsweise weist das Beschichtungsmaterial bei einer Verarbeitungstemperatur im Bereich von ungefähr 50 °C bis ungefähr 150 °C, beispielsweise von ungefähr 80 °C, eine Viskosität im Bereich von ungefähr 1 mPas bis ungefähr 1000 mPas, beispielsweise von ungefähr 350 mPas, auf.
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Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass als Zusatzmaterial ein spritzbares Kunststoffmaterial in einem Spritzprozess in die Zusatzkavität eingebracht wird.
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Günstig kann es beispielsweise sein, wenn das Zusatzmaterial ein spritzgießbares Kunststoffmaterial ist.
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Das Zusatzmaterial ist beispielsweise ein thermoplastisches Kunststoffmaterial.
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Ferner ist es denkbar, dass das spritzbare Kunststoffmaterial ein expandierbares und/oder ein schäumbares Kunststoffmaterial, beispielsweise ein Schaummaterial, ist.
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Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Grundkörper und/oder ein Teil der zweiten Formhälfte bewegt werden und dass der Grundkörper zum Abdichten der Zusatzkavität in einem oder mehreren Dichtbereichen zwischen der ersten Formhälfte und der zweiten Formhälfte eingeklemmt wird.
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Die Zusatzkavität wird in einer Umfangsrichtung vorzugsweise von dem einen oder den mehreren Dichtbereichen begrenzt. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Zusatzkavität durch einen bezogen auf eine Entformungsrichtung radial äußeren Dichtbereich und einen bezogen auf die Entformungsrichtung radial inneren Dichtbereich begrenzt wird.
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Der Grundkörper wird vorzugsweise in einem umlaufenden und/oder ringförmig geschlossenen Dichtbereich zwischen der ersten Formhälfte und der zweiten Formhälfte eingeklemmt.
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Der Grundkörper wird insbesondere durch Zusammenführen der ersten Formhälfte und der zweiten Formhälfte eingeklemmt.
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Günstig kann es sein, wenn der Grundkörper beim Einklemmen zumindest bereichsweise verformt wird.
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Unter einem Zusammenführen der ersten Formhälfte und der zweiten Formhälfte wird im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche insbesondere verstanden, dass ein Abstand der ersten Formhälfte oder eines Teils der ersten Formhälfte zur zweiten Formhälfte oder eines Teils der zweiten Formhälfte verringert wird, zumindest in einem Dichtbereich.
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Der Grundkörper wird durch Zusammenführen der ersten Formhälfte und der zweiten Formhälfte im Dichtbereich vorzugsweise gegen die erste Formhälfte gedrückt.
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Vorzugsweise kann durch Einklemmen des Grundkörpers zwischen der ersten Formhälfte und der zweiten Formhälfte in einem Dichtbereich eine besonders zuverlässige Abdichtung der Zusatzkavität für das Einbringen des Zusatzmaterials ermöglicht werden.
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Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Grundkörper zum Abdichten der Zusatzkavität in einem oder mehreren Dichtbereichen mittels der zweiten Formhälfte oder mittels eines Teils der zweiten Formhälfte gegen die erste Formhälfte gedrückt wird.
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Beispielsweise ist es denkbar, dass nur ein Teil der zweiten Formhälfte, insbesondere ein Schieberelement der zweiten Formhälfte, zum Einklemmen des Grundkörpers im Dichtbereich relativ zu der ersten Formhälfte und/oder der zweiten Formhälfte bewegt wird.
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Alternativ dazu ist es denkbar, dass die erste Formhälfte und/oder die zweite Formhälfte zum Einklemmen des Grundkörpers im Dichtbereich jeweils komplett bewegt werden.
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Der Grundkörper wird insbesondere an einem ringförmig geschlossenen und/oder umlaufenden Dichtbereich durch Zusammenführen der ersten Formhälfte und der zweiten Formhälfte eingeklemmt.
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Vorzugsweise wird ein umlaufender und/oder ringförmig geschlossener Teil der zweiten Formhälfte, insbesondere ein Schieberelement der zweiten Formhälfte, zum Einklemmen des Grundkörpers im Dichtbereich relativ zu der ersten Formhälfte und/oder der zweiten Formhälfte bewegt.
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Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die erste Formhälfte in einem Bereich, in welchem die Zusatzkavität gebildet wird, keine Trennkanten aufweist, insbesondere wenn die Zusatzkavität eine Beschichtungskavität zum Einbringen eines Beschichtungsmaterials bildet.
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Günstig kann es sein, wenn die Zusatzkavität zwischen dem Grundkörper und einer Werkzeugwandung der ersten Formhälfte gebildet wird, wobei die Werkzeugwandung der ersten Formhälfte keine Trennkanten aufweist, insbesondere innerhalb eines ringförmig geschlossenen Dichtbereichs, in welchem der Grundkörper an die Werkzeugwandung der ersten Formhälfte angelegt wird.
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Die erste Formhälfte und/oder die Werkzeugwandung der ersten Formhälfte weisen in dem Bereich, in welchem die Zusatzkavität gebildet wird, vorzugsweise keine Trennkanten aufgrund relativ zueinander beweglicher Formteile der ersten Formhälfte, beispielsweise aufgrund von Schieberelementen der ersten Formhälfte, auf. Es ist jedoch beispielsweise denkbar, dass in der ersten Formhälfte und/oder in der Werkzeugwandung der ersten Formhälfte in dem Bereich, in welchem die Zusatzkavität gebildet wird, Entlüftungsstifte, Auswerfer oder eingeschweißte Einsätze angeordnet sind. Entlüftungsstifte und/oder Auswerfer sind vorzugsweise mittels eines insbesondere konischen Dichtsitzes an der ersten Formhälfte befestigt. Ein Spaltmaß im Bereich eines Entlüftungsstifts und/oder eines Auswerfers beträgt vorzugsweise höchstens ungefähr 4/1000 mm, insbesondere höchstens ungefähr 2/1000.
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Vorzugsweise wird verhindert, dass innerhalb der Zusatzkavität Trennkanten der ersten Formhälfte angeordnet sind, so dass insbesondere verhindert werden kann, dass Zusatzmaterial, insbesondere Beschichtungsmaterial, in Trennkanten der ersten Formhälfte eindringt.
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Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Verfahren Folgendes umfasst:
- - vollständiges oder teilweise Entformen des Grundkörpers aus der ersten Formhälfte nach dem Herstellen des Grundkörpers; und/oder
- - Bewegen des Grundkörpers quer zu einer Entformungsrichtung, insbesondere nach Entformen des Grundkörpers aus der ersten Formhälfte; und/oder
- - Zusammenführen der ersten Formhälfte und der zweiten Formhälfte zum Einklemmen des Grundkörpers zwischen der ersten Formhälfte und der zweiten Formhälfte.
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Der Grundkörper wird vorzugsweise durch Schwinden des Grundkörpers quer zu der Entformungsrichtung bewegt.
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Günstig kann es sein, wenn der Grundkörper mittels eines Teils der ersten Formhälfte, insbesondere mittels eines Schieberelements, und/oder mit einem Druckgas aus der ersten Formhälfte entformt wird.
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Ein Teil der ersten Formhälfte, insbesondere ein Schieberelement, wird beim Entformen des Grundkörpers vorzugsweise in einer Entformungsrichtung relativ zu der ersten Formhälfte bewegt.
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Wenn der Grundkörper mittels eines Teils der ersten Formhälfte, insbesondere mittels eines Schieberelements, aus der ersten Formhälfte entformt wird, kann vorgesehen sein, dass der Teil der ersten Formhälfte den Grundkörper quer zu einer Entformungsrichtung umgreift und/oder dass der Grundkörper quer zu einer Entformungsrichtung in dem Teil der ersten Formhälfte geführt ist.
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Der Grundkörper wird in dem Teil der ersten Formhälfte vorzugsweise derart geführt, dass der Grundkörper durch Schwinden des Grundkörpers quer zur Entformungsrichtung bewegbar ist, insbesondere in einer Ausnehmung des Teils der ersten Formhälfte. Die Ausnehmung, durch welche der Grundkörper in dem Teil der ersten Formhälfte geführt wird, verläuft vorzugsweise quer zu der Entformungsrichtung. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Ausnehmung eine quer zu der Entformungsrichtung verlaufende Nut ist.
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Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass beim Herstellen des Grundkörpers ein Dichtabschnitt hergestellt, insbesondere an den Grundkörper angespritzt, wird, wobei der Dichtabschnitt zum Abdichten der Zusatzkavität gegen die erste Formhälfte gedrückt wird.
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Der Dichtabschnitt wird beim Aufbringen der Beschichtung insbesondere höchstens teilweise oder nur teilweise mit dem Beschichtungsmaterial beschichtet.
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Vorzugsweise wird beim Herstellen des Grundkörpers ein ringförmig geschlossener und/oder umlaufender Dichtabschnitt an dem Grundkörper angespritzt.
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Günstig kann es sein, wenn der Dichtabschnitt an einem Randbereich des Grundkörpers an den Grundkörper angespritzt wird.
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Günstig kann es ferner sein, wenn der Grundkörper mittels eines Teils der ersten Formhälfte, insbesondere mittels eines Schieberelements, aus der ersten Formhälfte teilweise entformt wird und der Dichtabschnitt nach dem Entformen des Grundkörpers aus der ersten Formhälfte zumindest teilweise quer zu einer Entformungsrichtung in der ersten Formhälfte geführt ist.
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Der Dichtabschnitt umfasst vorzugsweise eine oder mehrere Dichtlippen.
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Die eine oder die mehreren Dichtlippen sind vorzugsweise umlaufend und/oder ringförmig geschlossen ausgebildet.
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Günstig kann es sein, wenn die eine oder die mehreren Dichtlippen in einer Entformungsrichtung von dem Grundkörper weg ragen.
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Vorzugsweise werden zumindest zwei Dichtlippen an den Grundkörper angespritzt, welche zumindest näherungsweise parallel zueinander angeordnet sind.
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Die eine oder die mehreren Dichtlippen werden zum Abdichten der Zusatzkavität vorzugsweise an die erste Formhälfte angelegt oder angedrückt.
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Günstig kann es sein, wenn die eine oder die mehreren Dichtlippen zum Abdichten der Zusatzkavität derart an die erste Formhälfte angedrückt werden, dass sie verformt werden.
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Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass beim Herstellen des Grundkörpers und beim Einbringen des Zusatzmaterials dieselben Formhälften verwendet werden.
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Die Formhälften werden für das Einbringen des Zusatzmaterials nach dem Herstellen des Grundkörpers insbesondere nicht gewechselt.
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Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Grundkörper nach dem Herstellen des Grundkörpers für das Einbringen des Zusatzmaterials in die Zusatzkavität nicht oder nur teilweise aus der zweiten Formhälfte des Formgebungswerkzeugs entformt wird.
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Insbesondere wird der Grundkörper nach dem Einspritzen des spritzbaren Kunststoffmaterials in die Spritzkavität für das Einbringen des Zusatzmaterials in die Zusatzkavität nicht oder nur teilweise aus der zweiten Formhälfte des Formgebungswerkzeugs entformt.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass nur ein an den Grundkörper angespritzter Dichtabschnitt für das Einbringen des Zusatzmaterials in die Zusatzkavität, insbesondere zum Abdichten der Zusatzkavität, aus der zweiten Formhälfte entformt wird.
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Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die erste Formhälfte und die zweite Formhälfte nach dem Einbringen des Zusatzmaterials in die Zusatzkavität des Formgebungswerkzeugs zusammengeführt oder auseinander bewegt werden.
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Vorzugsweise wird die Zusatzkavität nach dem Einbringen des Zusatzmaterials in die Zusatzkavität verkleinert oder vergrößert.
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Insbesondere wird das Zusatzmaterial durch Verkleinern der Zusatzkavität komprimiert. Durch Vergrößern der Zusatzkavität wird das Zusatzmaterial vorzugsweise expandiert.
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Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass als Formgebungswerkzeug ein Tauchkantenwerkzeug verwendet wird.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Bauteil.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein Bauteil bereitzustellen, welches einfach, zuverlässig und kostengünstig herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 19 gelöst.
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Das Bauteil ist insbesondere nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt und umfasst vorzugsweise Folgendes:
- einen Grundkörper aus einem Kunststoffmaterial;
- ein auf den Grundkörper aufgebrachtes Zusatzmaterial.
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Insbesondere ist es denkbar, dass der Grundkörper durch Spritzen aus einem spritzbaren Kunststoffmaterial hergestellt ist.
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Günstig kann es ferner sein, wenn auf den Grundkörper eine Beschichtung aus einem Beschichtungsmaterial aufgebracht ist.
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Das erfindungsgemäße Bauteil weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
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Das Beschichtungsmaterial umfasst vorzugsweise einen Polyurethan (PU)-Lack, einen Polyharnstoff (PUA)-Lack und/oder ein Epoxidharz oder wird durch diese gebildet.
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Das Beschichtungsmaterial ist beispielsweise ein Zwei-Komponenten-Kunststoffmaterial.
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Das Bauteil umfasst vorzugsweise einen an den Grundkörper angespritzten Dichtabschnitt, welcher höchstens teilweise oder nur teilweise mit dem Beschichtungsmaterial beschichtet ist. Der Dichtabschnitt ist in einem Einbauzustand des Bauteils vorzugsweise nicht sichtbar.
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Das Bauteil ist vorzugsweise ein Fahrzeugbauteil, beispielsweise ein Innenverkleidungsbauteil, ein Außenverkleidungsbauteil oder ein Karosseriebauteil.
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Vorzugsweise ist es ferner denkbar, dass das Bauteil ein Möbelbauteil ist.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Formgebungswerkzeug.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein Formgebungswerkzeug bereitzustellen, mittels welchem Zusatzmaterial einfach, zuverlässig und kostengünstig mit einem Grundkörper des Bauteils verbindbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Formgebungswerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 20 gelöst.
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Das Formgebungswerkzeug ist insbesondere ein Formgebungswerkzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und umfasst vorzugsweise Folgendes:
- eine erste und eine zweite Formhälfte, welche in einem geschlossenen Zustand des Formgebungswerkzeugs eine Kavität begrenzen.
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Das Formgebungswerkzeug ist vorzugsweise ein Tauchkantenwerkzeug.
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Tauchkantenwerkzeuge umfassen vorzugsweise mehrere Tauchkanten, welche insbesondere in einer Entformungsrichtung des Tauchkantenwerkzeugs verlaufend angeordnet sind.
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Günstig kann es dabei sein, wenn die Formhälften eines Tauchkantenwerkzeugs miteinander korrespondierende Tauchkanten umfassen, welche sich vorzugsweise bereits bei einem zumindest teilweise geschlossenen Tauchkantenwerkzeug derart überdecken, dass Kunststoffmaterial nicht zwischen den Tauchkanten aus dem Tauchkantenwerkzeug entweichen kann.
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Tauchkantenwerkzeuge eignen sich daher bevorzugt für Prozesse, bei welchen die Formhälften während und/oder nach dem Einbringen eines Kunststoffmaterials in das Tauchkantenwerkzeug bewegt werden.
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Das erfindungsgemäße Formgebungswerkzeug weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem erfindungsgemäßen Bauteil beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
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Günstig kann es sein, wenn das Formgebungswerkzeug ein Spritzwerkzeug, insbesondere ein Spritzgusswerkzeug, ist.
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Das Formgebungswerkzeug umfasst vorzugsweise ein oder mehrere Schieberelemente.
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Die erste und/oder die zweite Formhälfte sind vorzugsweise ein- oder mehrteilig ausgebildet.
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Günstig kann es sein, wenn Teile der ersten Formhälfte und/oder der zweiten Formhälfte als Schieberelemente ausgebildet sind.
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Ein Teil der zweiten Formhälfte, insbesondere ein Schieberelement der zweiten Formhälfte, ist vorzugsweise umlaufend und/oder ringförmig geschlossen ausgebildet.
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Vorzugsweise kann somit der Grundkörper in einem Dichtbereich ringförmig geschlossen zwischen der ersten Formhälfte und der zweiten Formhälfte eingeklemmt werden.
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Die erste und/oder die zweite Formhälfte und/oder Teile der ersten und/oder der zweiten Formhälfte sind vorzugsweise relativ zueinander bewegbar.
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Günstig kann es sein, wenn die zweite Formhälfte in einer Entformungsrichtung einen Hinterschnitt und/oder einen parallel zu der Entformungsrichtung verlaufenden Wandungsabschnitt umfasst.
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Ein Hinterschnitt der zweiten Formhälfte wird vorzugsweise durch eine Ausnehmung in der zweiten Formhälfte gebildet, welche insbesondere quer zu der Entformungsrichtung verläuft.
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Ein Hinterschnitt der zweiten Formhälfte ist insbesondere umlaufend und/oder ringförmig geschlossen ausgebildet.
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Ein Hinterschnitt der zweiten Formhälfte wird beispielsweise durch eine ringförmig geschlossene Ausnehmung, insbesondere durch eine ringförmig geschlossene Nut, gebildet.
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Günstig kann es ferner sein, wenn die zweite Formhälfte in einer Umfangsrichtung nur bereichsweise einen Hinterschnitt, beispielsweise eine Ausnehmung, insbesondere eine Nut, umfasst. Insbesondere ist es denkbar, dass die Ausnehmung, insbesondere die Nut, in der Umfangsrichtung bereichsweise unterbrochen ist.
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Günstig kann es sein, wenn der Hinterschnitt in einem durch die zweite Formhälfte genommenen Längsschnitt konkav ausgebildet ist.
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Vorzugsweise kann durch Vorsehen eines Hinterschnitts an der zweiten Formhälfte und/oder einen parallel zur Entformungsrichtung verlaufenden Wandungsabschnitt der zweiten Formhälfte zumindest teilweise verhindert werden, dass der Grundkörper nach dem Herstellen des Grundkörpers und insbesondere vor dem Einbringen des Beschichtungsmaterials schwindet, insbesondere quer zu der Entformungsrichtung.
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Vorzugsweise kann der Grundkörper durch Vorsehen des Hinterschnitts beim Einklemmen des Grundkörpers zwischen der ersten Formhälfte und der zweiten Formhälfte zumindest teilweise formschlüssig an der zweiten Formhälfte festgelegt werden.
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Weitere Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
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In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine schematische Schnittdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiels eines Formgebungswerkzeugs in einem ersten Verfahrensschritt, wobei das Formgebungswerkzeug in einem geöffneten Zustand ist und ein Funktionselement in das Formgebungswerkzeug eingelegt ist;
- 2 eine schematische Schnittdarstellung durch das Formgebungswerkzeug aus 1 in einem an den Verfahrensschritt aus 1 anschließenden Verfahrensschritt, wobei die zwei Formhälften des Formgebungswerkzeugs eine Kavität begrenzen;
- 3 eine schematische Schnittdarstellung des Formgebungswerkzeugs aus 1 in einem an den Verfahrensschritt aus 2 anschließenden Verfahrensschritt, wobei ein spritzbares Kunststoffmaterial zur Herstellung eines Grundkörpers in die Kavität eingespritzt ist;
- 4 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs IV in 3;
- 5 eine schematische Schnittdarstellung des Formgebungswerkzeugs aus 1 in einem an den Verfahrensschritt aus 3 anschließenden Verfahrensschritt, wobei die erste Formhälfte des Formgebungswerkzeugs und der Grundkörper eine Zusatzkavität begrenzen;
- 6 eine schematische Schnittdarstellung des Formgebungswerkzeugs aus 1 in einem an den Verfahrensschritt aus 5 anschließenden Verfahrensschritt, wobei ein Dichtabschnitt des Grundkörpers zum Abdichten der Zusatzkavität mittels eines Teils der zweiten Formhälfte gegen die erste Formhälfte gedrückt wird;
- 7 eine schematische Schnittdarstellung des Formgebungswerkzeugs aus 1 in einem an den Verfahrensschritt aus 6 anschließenden Verfahrensschritt, wobei ein Zusatzmaterial zum Verbinden des Zusatzmaterials mit dem Grundkörper in die Zusatzkavität eingebracht wird;
- 8 eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Formgebungswerkzeugs in einem ersten Verfahrensschritt, wobei das Formgebungswerkzeug in einem geöffneten Zustand ist und ein Funktionselement in das Formgebungswerkzeug eingelegt ist;
- 9 eine schematische Schnittdarstellung des Formgebungswerkzeugs aus 8 in einem an den Verfahrensschritt aus 8 anschließenden Verfahrensschritt, wobei eine erste Formhälfte und eine zweite Formhälfte des Formgebungswerkzeugs eine Kavität begrenzen;
- 10 eine schematische Schnittdarstellung des Formgebungswerkzeugs aus 8 in einem an den Verfahrensschritt aus 9 anschließenden Verfahrensschritt, wobei ein spritzbares Kunststoffmaterial zum Herstellen eines Grundkörpers in die Kavität des Formgebungswerkzeugs eingespritzt ist;
- 11 eine schematische Schnittdarstellung des Formgebungswerkzeugs aus 8 in einem an den Verfahrensschritt aus 10 anschließenden Verfahrensschritt, wobei die erste Formhälfte und der Grundkörper eine Zusatzkavität begrenzen;
- 12 eine schematische Schnittdarstellung des Formgebungswerkzeugs aus 8 in einem an den Verfahrensschritt aus 11 anschließenden Verfahrensschritt, wobei ein Dichtabschnitt des Grundkörpers mittels eines Teils der zweiten Formhälfte zum Abdichten der Zusatzkavität gegen die erste Formhälfte gedrückt wird;
- 13 eine schematische Schnittdarstellung des Formgebungswerkzeugs aus 8 in einem an den Verfahrensschritt aus 12 anschließenden Verfahrensschritt, wobei ein Zusatzmaterial zum Verbinden des Zusatzmaterials mit dem Grundkörper in die Zusatzkavität eingebracht ist;
- 14 eine schematische Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Formgebungswerkzeugs in einem ersten Verfahrensschritt, wobei das Formgebungswerkzeug in einem geöffneten Zustand ist und ein Funktionselement in das Formgebungswerkzeug eingelegt ist;
- 15 eine schematische Schnittdarstellung des Formgebungswerkzeug aus 14 in einem an den Verfahrensschritt aus 14 anschließenden Verfahrensschritt, wobei eine erste und eine zweite Formhälfte des Formgebungswerkzeugs eine Kavität begrenzen;
- 16 eine schematische Schnittdarstellung des Formgebungswerkzeugs aus 14 in einem an den Verfahrensschritt aus 15 anschließenden Verfahrensschritt, wobei ein spritzbares Kunststoffmaterial zum Herstellen eines Grundkörpers in die Kavität eingespritzt ist;
- 17 eine schematische Schnittdarstellung des Formgebungswerkzeugs aus 14 in einem an den Verfahrensschritt aus 16 anschließenden Verfahrensschritt, wobei eine Zusatzkavität zwischen dem Grundkörper und der ersten Formhälfte gebildet wird;
- 18 eine schematische Schnittdarstellung des Formgebungswerkzeugs aus 14 in einem an den Verfahrensschritt aus 17 anschließenden Verfahrensschritt, wobei der Grundkörper quer zu einer Entformungsrichtung bewegt wurde;
- 19 eine schematische Schnittdarstellung des Formgebungswerkzeugs aus 14 in einem an den Verfahrensschritt aus 18 anschließenden Verfahrensschritt, wobei der Grundkörper mittels der zweiten Formhälfte zum Abdichten der Zusatzkavität gegen die erste Formhälfte gedrückt wird;
- 20 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs XX in 19;
- 21 eine schematische Schnittdarstellung des Formgebungswerkzeugs aus 14 in einem an den Verfahrensschritt aus 19 anschließenden Verfahrensschritt, wobei ein Zusatzmaterial zum Verbinden des Zusatzmaterials mit dem Grundkörper in die Zusatzkavität eingebracht ist;
- 22 eine schematische Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines Formgebungswerkzeugs in einem ersten Verfahrensschritt, wobei das Formgebungswerkzeug in einem geöffneten Zustand ist und ein Funktionselement in das Formgebungswerkzeug eingelegt ist;
- 23 eine schematische Schnittdarstellung des Formgebungswerkzeug aus 22 in einem an den Verfahrensschritt aus 22 anschließenden Verfahrensschritt, wobei zwei Formhälften des Formgebungswerkzeugs eine Kavität begrenzen;
- 24 eine schematische Schnittdarstellung des Formgebungswerkzeugs aus 22 in einem an den Verfahrensschritt aus 23 anschließenden Verfahrensschritt, wobei ein spritzbares Kunststoffmaterial zum Herstellen eines Grundkörpers in die Kavität des Formgebungswerkzeugs eingespritzt ist;
- 25 eine schematische Schnittdarstellung des Formgebungswerkzeugs aus 22 in einem an den Verfahrensschritt aus 24 anschließenden Verfahrensschritt, wobei eine Zusatzkavität zwischen der ersten Formhälfte und dem Grundkörper gebildet ist;
- 26 eine schematische Schnittdarstellung des Formgebungswerkzeugs aus 22 in einem an den Verfahrensschritt aus 25 anschließenden Verfahrensschritt, wobei der Grundkörper durch Schwinden des Grundkörpers bewegt wurde und bereichsweise verformt ist;
- 27 eine schematische Schnittdarstellung des Formgebungswerkzeugs aus 22 in einem an den Verfahrensschritt aus 26 anschließenden Verfahrensschritt, wobei eine Zusatzkavität zwischen dem Grundkörper und der ersten Formhälfte gebildet ist und der Grundkörper zum Abdichten der Zusatzkavität in einem Dichtbereich gegen die erste Formhälfte gedrückt ist;
- 28 eine schematische Schnittdarstellung des Formgebungswerkzeugs aus 22 in einem an den Verfahrensschritt aus 27 anschließenden Verfahrensschritt, wobei ein Zusatzmaterial zum Verbinden des Zusatzmaterials mit dem Grundkörper in die Zusatzkavität eingebracht ist;
- 29 eine schematische Schnittdarstellung des Formgebungswerkzeugs aus 22 in einer geöffneten Stellung mit einem Bauteil, welches einen Grundkörper aus einem spritzbaren Kunststoffmaterial umfasst, wobei ein Zusatzmaterial mit dem Grundkörper verbunden ist;
- 30 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs XXX in 24;
- 31 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs XXXI in 25;
- 32 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs XXXII in 26;
- 33 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs XXXIII in 27;
- 34 eine der 30 entsprechende Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels eines Formgebungswerkzeugs;
- 35 eine der 31 entsprechende Darstellung des fünften Ausführungsbeispiels eines Formgebungswerkzeugs;
- 36 eine der 32 entsprechende Darstellung des fünften Ausführungsbeispiels eines Formgebungswerkzeugs; und
- 37 eine der 33 entsprechende Darstellung des fünften Ausführungsbeispiels eines Formgebungswerkzeugs.
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Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines als Ganzes mit 100 bezeichneten Formgebu ngswerkzeugs.
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Das Formgebungswerkzeug 100 ist vorzugsweise ein Spritzwerkzeug 101, insbesondere ein Spritzgusswerkzeug 103.
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Das Formgebungswerkzeug 100 ist in den 1 bis 7 in verschiedenen Verfahrensschritten dargestellt.
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Das Formgebungswerkzeug 100 umfasst vorzugsweise eine erste Formhälfte 102 und eine zweite Formhälfte 104.
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Die erste Formhälfte 102 und die zweite Formhälfte 104 begrenzen in einem geschlossenen Zustand des Formgebungswerkzeug 100 vorzugsweise eine Kavität 106, insbesondere eine Spritzkavität 107 (vgl. 2 und 3).
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Die zweite Formhälfte 104 des Formgebungswerkzeugs 100 ist vorzugsweise mehrteilig ausgebildet und umfasst vorzugsweise einen Teil 108, welcher insbesondere als Schieberelement 110 ausgebildet ist.
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Der Teil 108 der zweiten Formhälfte 104, insbesondere das Schieberelement 110, ist vorzugsweise relativ zu der zweiten Formhälfte 104 und/oder relativ zu der ersten Formhälfte 102 bewegbar.
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Der Teil 108 der zweiten Formhälfte 104 umgibt einen inneren Teil 112 der zweiten Formhälfte 104 vorzugsweise umlaufend, insbesondere ringförmig geschlossen.
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Die erste Formhälfte 102 umfasst vorzugsweise eine Werkzeugwandung 114.
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Die zweite Formhälfte 104 umfasst vorzugsweise eine Werkzeugwandung 116.
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Die erste Formhälfte 102 und die zweite Formhälfte 104 und/oder der Teil 108 der zweiten Formhälfte 104 sind vorzugsweise relativ zueinander entlang einer Entformungsrichtung 118 bewegbar.
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Das Formgebungswerkzeug 100 ist vorzugsweise ein Tauchkantenwerkzeug 120.
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Das Tauchkantenwerkzeug 120 umfasst vorzugsweise mehrere insbesondere umlaufende Tauchkanten 120, welche in Entformungsrichtung 118 des Tauchkantenwerkzeugs 120 verlaufend angeordnet sind.
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Vorzugsweise korrespondieren die Tauchkanten 122 der ersten Formhälfte 102 mit den Tauchkanten 122 der zweiten Formhälfte 104.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass sich die Tauchkanten 122 der ersten Formhälfte 102 und der zweiten Formhälfte 104 bereits bei zumindest teilweise geschlossenem Tauchkantenwerkzeug 120 derart überdecken, dass ein in die Kavität 106 eingespritztes Kunststoffmaterial nicht zwischen den Tauchkanten 122 aus dem Tauchkantenwerkzeug 120 entweichen kann.
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Die zweite Formhälfte 104 des Formgebungswerkzeugs 100 umfasst vorzugsweise einen Hinterschnitt 124 und/oder einen parallel zu der Entformungsrichtung 118 verlaufenden Wandungsabschnitt 125.
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Der Wandungsabschnitt 125 ist lediglich in 4 gestrichelt dargestellt und kann alternativ oder ergänzend zu dem Hinterschnitt 124 vorgesehen sein.
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Der Hinterschnitt 124 ist insbesondere an einem parallel zu der Entformungsrichtung 118 verlaufenden Abschnitt der zweiten Formhälfte 104 angeordnet.
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Der Hinterschnitt 124 der zweiten Formhälfte 104 wird insbesondere durch eine Ausnehmung 126 in der zweiten Formhälfte 104 gebildet.
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Die Ausnehmung 126 verläuft insbesondere quer, vorzugsweise zumindest näherungsweise senkrecht, zu der Entformungsrichtung 118.
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Der Hinterschnitt 124 der zweiten Formhälfte 104 ist insbesondere umlaufend und/oder ringförmig geschlossen ausgebildet.
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Günstig kann es sein, wenn der Hinterschnitt 124 der zweiten Formhälfte 104 durch eine ringförmig geschlossene Nut 128 gebildet wird.
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Ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils ist mit dem in den 1 bis 7 dargestellten Formgebungswerkzeug 100 insbesondere wir folgt durchführbar:
- In der in 1 dargestellten geöffneten Stellung des Formgebungswerkzeugs 100 sind die erste Formhälfte 102 und die zweite Formhälfte 104 vorzugsweise in Entformungsrichtung 118 auseinander gefahren.
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Vorzugsweise kann in das geöffnete Formgebungswerkzeug 100 ein Funktionselement 130 eingelegt werden.
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Das Funktionselement 130 umfasst beispielsweise eine Folie 132 oder wird durch diese gebildet. Günstig kann es ferner sein, wenn das Funktionselement 130 ein Solarmodul oder ein Heizelement umfasst oder durch dieses gebildet wird.
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Die Folie 132 umfasst vorzugsweise eine Markierung, beispielsweise ein Markenzeichen oder ein Muster.
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Alternativ zu einer Folie 132 ist es denkbar, dass das Funktionselement 130 eine Anzeigeeinrichtung 134, beispielsweise einen OLED-Bildschirm, umfasst oder durch diesen gebildet wird.
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Nach dem Einlegen des Funktionselements 130 in das Formgebungswerkzeug 100 wird das Formgebungswerkzeug 100 vorzugsweise geschlossen, indem die erste Formhälfte 102 und die zweite Formhälfte 104 in Entformungsrichtung 118 zusammengefahren werden und dabei die Kavität 106 begrenzen (vgl. 2).
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Mittels der sich dabei überlagernden Tauchkanten 122 des als Tauchkantenwerkzeug 120 ausgebildeten Formgebungswerkzeugs 100 kann die Kavität 106 abgedichtet werden.
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Anschließend wird ein spritzbares Kunststoffmaterial 136, insbesondere ein spritzgießbares Kunststoffmaterial 137, in einem Spritzprozess, insbesondere in einem Spritzgussprozess, zum Herstellen eines Grundkörpers 138 aus einem spritzbaren Kunststoffmaterial 136 in die Kavität 106 des Formgebungswerkzeugs 100 eingespritzt.
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Die Kavität 106 des Formgebungswerkzeugs 100 wird beim Herstellen des Grundkörpers 138 durch Einspritzen des spritzbaren Kunststoffmaterials 136 in die Kavität 106 vorzugsweise vollständig gefüllt.
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Das spritzbare Kunststoffmaterial 136 wird vorzugsweise mit einem Spritzdruck im Bereich von ungefähr 100 bar bis ungefähr 1500 bar, beispielsweise mit einem Druck von ungefähr 700 bar, in die Kavität 106 des Formgebungswerkzeugs 100 eingespritzt.
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Das spritzbare Kunststoffmaterial 136 umfasst vorzugsweise ein thermoplastisches Kunststoffmaterial oder ein duroplastisches Kunststoffmaterial oder wird durch dieses gebildet.
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Das spritzbare Kunststoffmaterial 136 ist beispielsweise Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA) oder ein faserverstärktes Kunststoffmaterial.
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Beispielsweise ist denkbar, dass das spritzbare Kunststoffmaterial 136 ein transparentes oder intransparentes Kunststoffmaterial ist.
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Bei einem intransparenten Kunststoffmaterial kann vorgesehen sein, dass das spritzbare Kunststoffmaterial 136 gefärbt ist, beispielsweise schwarz.
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Wenn das Funktionselement 130 in die zweite Formhälfte 104 eingelegt wird, wird das Funktionselement 130 beim Einspritzen des spritzbaren Kunststoffmaterials 136 in die Kavität 106 vorzugsweise mit dem spritzbaren Kunststoffmaterial 136 überspritzt. Wenn das Funktionselement 130 in die erste Formhälfte 102 eingelegt wird, wird das Funktionselement 130 beim Einspritzen des spritzbaren Kunststoffmaterials 136 in die Kavität 106 vorzugsweise mit dem spritzbaren Kunststoffmaterial hinterspritzt.
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Vorzugsweise kann durch Überspritzen des Funktionselements 130 mit einem transparenten Kunststoffmaterial ein Bauteil bereitgestellt werden, bei welchem das Funktionselement 130 von einer dem Funktionselement 130 abgewandten Seite des Grundkörpers 138 sichtbar ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Kavität 106 nach dem Einspritzen des spritzbaren Kunststoffmaterials 136 in die Kavität 106 verkleinert wird, beispielsweise durch Zusammenführen der ersten Formhälfte 102 und der zweiten Formhälfte 104.
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Somit kann vorzugsweise ein „Prägehub“ realisiert werden, durch welchen ein vorzugsweise schlierenfreier Grundkörper 138 aus einem spritzbaren Kunststoffmaterial 136, insbesondere aus einem transparenten Kunststoffmaterial, herstellbar ist.
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Nach dem Herstellen des Grundkörpers 138 aus dem spritzbaren Kunststoffmaterial 136 liegt der Grundkörper 138 und/oder das Funktionselement 130, an welches der Grundkörper 138 angespritzt ist, vorzugsweise an der Werkzeugwandung 116 der zweiten Formhälfte 104 an.
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Wie insbesondere in den 3 und 4 deutlich zu erkennen ist, wird der Grundkörper 138 dabei mittels des Hinterschnitts 124 und/oder mittels des parallel zu der Entformungsrichtung verlaufenden Wandungsabschnitts 125 formschlüssig an der zweiten Formhälfte 104 gehalten.
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Nach dem Herstellen des Grundkörpers 138 wird vorzugsweise ein Abstand der ersten Formhälfte 102 zu der zweiten Formhälfte 104 vergrößert, beispielsweise indem die erste Formhälfte 102 relativ zu der zweiten Formhälfte 104 in Entformungsrichtung 118 von der zweiten Formhälfte 104 weg bewegt wird.
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Vorzugsweise wird dabei eine Zusatzkavität 140 zwischen dem Grundköper 138 und der ersten Formhälfte 102, insbesondere zwischen einer Oberfläche des Grundkörpers 138 und der Werkzeugwandung 114 der ersten Formhälfte 102, gebildet.
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Der Grundkörper 138 wird beim Bilden der Zusatzkavität vorzugsweise aus der ersten Formhälfte 102 zumindest teilweise entformt.
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Vorzugsweise umfasst der Grundkörper 138 einen Dichtabschnitt 142, welcher beim Herstellen des Grundkörpers 138 an den Grundkörper 138 angespritzt wird.
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Aufgrund des Hinterschnitts 124 und/oder des parallel zu der Entformungsrichtung verlaufenden Wandungsabschnitts 125 kann ein Schwinden des Grundkörpers 138 vorzugsweise verhindert werden, zumindest solange der Grundkörper 138 nicht vollständig aus der zweiten Formhälfte 104 ausgeformt wird.
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Wie in 6 deutlich zu erkennen ist, wird der Dichtabschnitt 142 des Grundkörpers 138 vorzugsweise mittels eines Teils 108 der zweiten Formhälfte 104, insbesondere mittels eines Schieberelements 110, gegen die erste Formhälfte 102 gedrückt.
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Durch Andrücken des Dichtabschnitts 142 an die erste Formhälfte 102 wird der Grundkörper 138 vorzugsweise nur teilweise aus der zweiten Formhälfte 104 des Formgebungswerkzeugs 100 entformt.
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Vorzugsweise wird der Grundkörper 138 zum Abdichten der Zusatzkavität 140 in einem Dichtbereich 144 zwischen der ersten Formhälfte 102 und der zweiten Formhälfte 104 eingeklemmt.
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Die Zusatzkavität 140 wird vorzugsweise von dem Dichtbereich 144 begrenzt, insbesondere in einer Umfangsrichtung der Beschichtungskavität 140.
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Wenn der Teil 108 der zweiten Formhälfte 104, insbesondere das Schieberelement 110, den inneren Teil 112 der zweiten Formhälfte 104 umlaufend und/oder ringförmig geschlossen umgibt, kann vorzugsweise der Dichtabschnitt 142 in einem umlaufenden und/oder ringförmig geschlossenen Dichtbereich 144 an die Werkzeugwandung 114 der ersten Formhälfte 102 angedrückt werden.
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Vorzugsweise weist die erste Formhälfte 102 in dem Bereich, in welchem die Zusatzkavität 140 gebildet wird, keine Trennkanten 145 auf.
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Insbesondere weist die Werkzeugwandung 114 der ersten Formhälfte 102 im Bereich der Beschichtungskavität 140 keine Trennkanten 145 auf.
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Die erste Formhälfte 102 und/oder die Werkzeugwandung 114 der ersten Formhälfte 102 weisen in dem Bereich, in welchem die Zusatzkavität 140 gebildet wird, vorzugsweise keine Trennkanten 145 aufgrund relativ zueinander beweglicher Formteile der ersten Formhälfte 102, beispielsweise aufgrund von Schieberelementen 110 der ersten Formhälfte 102, auf.
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Es ist jedoch beispielsweise denkbar, dass in der ersten Formhälfte 102 und/oder in der Werkzeugwandung 114 der ersten Formhälfte 102 in dem Bereich, in welchem die Beschichtungskavität 140 gebildet wird, in den Figuren zeichnerisch nicht dargestellte Entlüftungsstifte, Auswerfer oder eingeschweißte Einsätze angeordnet sind. Entlüftungsstifte und/oder Auswerfer sind vorzugsweise mittels eines insbesondere konischen Dichtsitzes an der ersten Formhälfte 102 befestigt. Ein Spaltmaß im Bereich eines Entlüftungsstifts und/oder eines Auswerfers beträgt vorzugsweise höchstens ungefähr 4/1000 mm, insbesondere höchstens ungefähr 2/1000.
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Vorzugsweise wird dabei verhindert, dass ein Zusatzmaterial 146, insbesondere ein Beschichtungsmaterial 147, in Trennkanten der ersten Formhälfte 102 eindringt.
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Wie in 7 deutlich zu erkennen ist, wird ein Zusatzmaterial, insbesondere ein Beschichtungsmaterial 147, in die Zusatzkavität 140 eingebracht, so dass eine Beschichtung 148 aus dem Zusatzmaterial 146 auf den Grundkörper 138 aufgebracht wird.
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Die Zusatzkavität 140 bildet dabei insbesondere eine Beschichtungskavität 141.
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Der Dichtabschnitt 142 des Grundkörpers 138 wird beim Aufbringen der Beschichtung 148 insbesondere höchstens teilweise oder nur teilweise mit dem Zusatzmaterial 146 beschichtet.
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Das Zusatzmaterial 146, insbesondere das Beschichtungsmaterial 147, wird vorzugsweise mit einer mittleren Dicke 152 von höchstens ungefähr 1,5 mm, insbesondere von höchstens ungefähr 1 mm, auf den Grundkörper 138 aufgebracht. Beispielsweise wird das Zusatzmaterial 146, insbesondere das Beschichtungsmaterial 147, mit einer mittleren Dicke 152 im Bereich von ungefähr 0,3 mm bis ungefähr 1 mm auf den Grundkörper 138 aufgebracht.
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Günstig kann es sein, wenn das Beschichtungsmaterial 147 ein Lackmaterial ist.
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Das Beschichtungsmaterial 147 umfasst beispielsweise einen Polyurethan (PU)-Lack und/oder einen Polyharnstoff (PUA)-Lack oder wird durch diese gebildet.
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Das Beschichtungsmaterial 147 ist beispielsweise ein Zwei-Komponenten-Kunststoffmaterial.
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Das Beschichtungsmaterial 147 umfasst insbesondere einen sogenannten In-Mould-Lack oder wird durch diesen gebildet.
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Günstig kann es sein, wenn das Beschichtungsmaterial 147 mit einem Druck im Bereich von ungefähr 1 bar bis ungefähr 1000 bar, insbesondere in einem Bereich von ungefähr 1 bar bis ungefähr 150 bar, beispielsweise mit einem Druck von ungefähr 3 bar, in die Zusatzkavität, insbesondere in die Beschichtungskavität 141, eingebracht wird. Vorzugsweise ist somit entweder ein sehr dünnflüssiges Beschichtungsmaterial oder ein vergleichsweise dickflüssiges Beschichtungsmaterial, beispielsweise in Form eines Hochdruckbeschichtungslacks, in die Zusatzkavität einbringbar.
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Die Zusatzkavität 140, insbesondere die Beschichtungskavität 141, wird dabei mit dem Beschichtungsmaterial 147 vorzugsweise „geflutet“.
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Günstig kann es sein, wenn das Beschichtungsmaterial 147 bei einer Verarbeitungstemperatur im Bereich von ungefähr 50 °C bis ungefähr 150 °C, beispielsweise von ungefähr 80 °C, in die Zusatzkavität 140, insbesondere in die Beschichtungskavität 141, eingebracht wird.
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Bei einer derartigen Verarbeitungstemperatur weist das Beschichtungsmaterial 147 beispielsweise eine Viskosität von mindestens ungefähr 1 mPas und/oder von höchstens ungefähr 10000 mPas, insbesondere von höchstens ungefähr 1000 mPas, auf.
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Das Beschichtungsmaterial 147 weist bei einer derartigen Verarbeitungstemperatur beispielsweise eine Viskosität von ungefähr 350 mPas auf.
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Da die erste Formhälfte 102, insbesondere die Werkzeugwandung 114 der ersten Formhälfte 102, im Bereich der Zusatzkavität 140, insbesondere im Bereich der Beschichtungskavität 141, vorzugsweise keine Trennkanten aufweist, kann vorzugsweise verhindert werden, dass dünnflüssiges Zusatzmaterial 146, insbesondere Beschichtungsmaterial 147, an Trennkanten 145 der ersten Formhälfte 102 eindringen kann.
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Insbesondere kann eine Verschmutzung der ersten Formhälfte 102 somit verhindert werden.
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Nach dem Einbringen des Zusatzmaterials 146, insbesondere des Beschichtungsmaterials 147, in die Zusatzkavität 140 kann vorgesehen sein, dass die Zusatzkavität 140 verkleinert oder vergrößert wird, beispielsweise durch Zusammenführen der ersten Formhälfte 102 und der zweiten Formhälfte 104 oder durch Auseinanderbewegen der ersten Formhälfte 102 und der zweiten Formhälfte 104.
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Vorzugsweise wird das Zusatzmaterial 146, insbesondere das Beschichtungsmaterial 147, durch Verkleinern der Zusatzkavität 140 komprimiert oder durch Vergrößern der Zusatzkavität 140 expandiert.
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Das Zusatzmaterial 146, insbesondere das Beschichtungsmaterial 147, wird vorzugsweise ausgehärtet, beispielsweise durch Vernetzung.
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Ein Aushärten des Zusatzmaterials 146, insbesondere des Beschichtungsmaterials 147, kann vorzugsweise thermisch aktiviert werden.
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Nach dem Aufbringen der Beschichtung 148 auf den Grundkörper 138 wird das fertige Bauteil 150 vorzugsweise aus dem Formgebungswerkzeug 100 entformt.
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Das Bauteil 150 wird dabei aufgrund des Hinterschnitts 124 insbesondere zwangsentformt, beispielsweise mittels des Teils 108 der zweiten Formhälfte 104.
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Ein in den 8 bis 13 dargestelltes weiteres Ausführungsbeispiel eines Formgebungswerkzeugs 100 unterscheidet sich von dem in den 1 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiel des Formgebungswerkzeugs 100 im Wesentlichen dadurch, dass die zweite Formhälfte 104 keinen Hinterschnitt 124 umfasst.
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Beim Abdichten der Zusatzkavität 140 wird der Dichtabschnitt 142 des Grundkörpers 138 mittels des Teils 108 der zweiten Formhälfte 104 gegen die erste Formhälfte 102, insbesondere gegen die Werkzeugwandung 114 der ersten Formhälfte 102, gedrückt.
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Da der Grundkörper 138 nicht formschlüssig mittels eines Hinterschnitts 124 an der zweiten Formhälfte 104 gehalten ist, wird der Grundkörper 138 in einem größeren Bereich aus der zweiten Formhälfte 104 entformt (vgl. 12), insbesondere aufgrund des Andrückens des Dichtabschnitts 142 an die erste Formhälfte 102.
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Beim Einbringen des Zusatzmaterials 146, insbesondere des Beschichtungsmaterials 147, in die Zusatzkavität 140 wird der Grundkörper 138 vorzugsweise wieder mittels des in die Zusatzkavität 140 eingebrachten Zusatzmaterials 146 an die Werkzeugwandung 116 der zweiten Formhälfte 104 angedrückt, so dass das Zusatzmaterial 146 mit einer vergleichsweise konstanten Dicke 152 auf den Grundkörper 138 aufgebracht werden kann.
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Da die zweite Formhälfte 104 keinen Hinterschnitt 124 umfasst, kann ein Schwinden des Grundkörpers 138 nach dem Einspritzen des spritzbaren Kunststoffmaterials 136 in die Kavität 106 vorzugsweise nicht verhindert werden, so dass der Grundkörper 138 nach dem Herstellen desselben in einer Richtung quer zur Entformungsrichtung 118 schwindet (vgl. 10 und 11).
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Im Übrigen stimmt das in den 8 bis 13 dargestellte Ausführungsbeispiel des Formgebungswerkzeugs 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit dem in den 1 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiel des Formgebungswerkzeugs 100 überein, so dass auf dessen vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Ein in den 14 bis 21 dargestelltes Ausführungsbeispiel eines Formgebungswerkzeugs 100 unterscheidet sich von dem in den 8 bis 13 dargestellten Ausführungsbeispiel des Formgebungswerkzeugs 100 im Wesentlichen dadurch, dass der Dichtabschnitt 142 des Grundkörpers 138 mehrere Dichtlippen 154 umfasst, welche insbesondere beim Einspritzen des spritzbaren Kunststoffmaterials 136 in die Kavität 106 an den Grundkörper 138, insbesondere an den Dichtabschnitt 142, angespritzt werden (vgl. 16 bis 18).
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Die Dichtlippen 144 sind vorzugsweise umlaufend und/oder ringförmig geschlossen ausgebildet.
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Die Dichtlippen 154 ragen vorzugsweise in Entformungsrichtung 118 von dem Grundkörper 138, insbesondere von dem Dichtabschnitt 142, weg.
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Die Dichtlippen 154 sind vorzugsweise zumindest näherungsweise parallel zueinander angeordnet.
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Das in den 14 bis 21 dargestellte Ausführungsbeispiel des Formgebungswerkzeugs 100 umfasst vorzugsweise lediglich die erste Formhälfte 102 und die zweite Formhälfte 104, jedoch insbesondere keine Schieberelemente 110.
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Ein Entformen des Grundkörpers 138 aus der ersten Formhälfte 102 erfolgt beispielsweise mittels eines Druckgases.
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Wie in 17 deutlich zu erkennen ist, wird der Grundkörper 138 beim Bilden der Zusatzkavität 140 vorzugsweise vollständig aus der ersten Formhälfte 102 entformt, wobei die Dichtlippen 154 durch Schwinden des Grundkörpers 138 quer zur Entformungsrichtung 118 bewegt werden.
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In einer senkrecht zur Entformungsrichtung 118 verlaufenden Richtung 156 (vgl. 20) werden die Dichtlippen 154 vorzugsweise relativ zu der ersten Formhälfte 102, insbesondere relativ zu Ausnehmungen 158 in der ersten Formhälfte 102, bewegt.
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Die Ausnehmungen 158 in der ersten Formhälfte 102 sind insbesondere Ausnehmungen 158, welche eine Negativform der Dichtlippen 154 aufweisen und mittels welcher die Dichtlippen 154 gespritzt sind.
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Da die Dichtlippen 154 in der senkrecht zur Entformungsrichtung 118 verlaufenden Richtung 156 zu den Ausnehmungen 158 verschoben sind, können die Dichtlippen 154 durch Zusammenführen der ersten Formhälfte 102 und der zweiten Formhälfte 104 in Entformungsrichtung 118 zum Abdichten der Zusatzkavität 140 an die Werkzeugwandung 114 der ersten Formhälfte 102 angedrückt werden.
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Die Dichtlippen 154 werden dabei insbesondere verformt.
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Nach dem Abdichten der Zusatzkavität 140 mittels der Dichtlippen 154 kann anschließend das Zusatzmaterial 146, insbesondere das Beschichtungsmaterial 147, in die Zusatzkavität 140 eingebracht werden.
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Im Übrigen stimmt das in den 14 bis 21 dargestellte Ausführungsbeispiel des Formgebungswerkzeugs 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit dem in den 8 bis 13 dargestellten Ausführungsbeispiel des Formgebungswerkzeugs 100 überein, so dass auf dessen vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Ein in den 22 bis 33 dargestelltes Ausführungsbeispiel eines Formgebungswerkzeugs 100 unterscheidet sich von dem in den 14 bis 21 dargestellten Ausführungsbeispiel des Formgebungswerkzeugs 100 im Wesentlichen dadurch, dass der Grundkörper 138 beim Bilden der Zusatzkavität 140 nicht vollständig aus der ersten Formhälfte 102 entformt wird.
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Der Grundkörper 138 wird vorzugsweise mittels eines Teils 108 der ersten Formhälfte 102, insbesondere mittels eines Schieberelements 110, aus der ersten Formhälfte 102 entformt.
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Der Teil 108 der ersten Formhälfte 102 umgreift dabei den Grundkörper 138 mit einer Ausnehmung 160.
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Der Grundkörper 138 ist insbesondere quer zur Entformungsrichtung 118 in der Ausnehmung 160 des Teils 108 der ersten Formhälfte 102 geführt
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Der Grundkörper 138 ist in dem Teil 108, insbesondere in der Ausnehmung 160, der ersten Formhälfte 102 vorzugsweise derart geführt, dass der Grundkörper 138 durch Schwinden des Grundkörpers 138 quer zur Entformungsrichtung 118 bewegbar ist.
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Wie in den 24 bis 29 deutlich zu erkennen ist, wird an den Dichtabschnitt 142 vorzugsweise nur eine einzelne Dichtlippe 154 angespritzt.
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Die Dichtlippe 154 ist vorzugsweise umlaufend und/oder ringförmig geschlossen ausgebildet.
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Die Dichtlippe 154 wird beim Bilden der Zusatzkavität 140 vorzugsweise nicht vollständig aus dem inneren Teil 112 der ersten Formhälfte 102 entformt.
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Vielmehr kann vorgesehen sein, dass die Dichtlippe 154 in einer parallel zur Entformungsrichtung 118 verlaufenden Ausnehmung 162 in der ersten Formhälfte 102 geführt ist (vgl. 30 bis 33).
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Die Ausnehmung 162 ist bei dem in den 22 bis 33 dargestellten Ausführungsbeispiel des Formgebungswerkzeugs 100 vorzugsweise als ringförmig geschlossene Nut mit einem beispielsweise rechteckigen Querschnitt ausgebildet.
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Ein Schwinden des Grundkörpers 138 führt dabei zu einer Verformung der Dichtlippe 154, da der Grundkörper 138 einerseits durch Schwinden quer zur Entformungsrichtung 118 bewegt wird und die Dichtlippe 154 andererseits in der Ausnehmung 162 geführt ist.
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Der Grundkörper 138 kann dann durch Zusammenführen der ersten Formhälfte 102 und der zweiten Formhälfte 104 im Dichtbereich 144 zwischen der ersten Formhälfte 102 und der zweiten Formhälfte 104 eingeklemmt werden (vgl. 33), so dass die Zusatzkavität 140 abgedichtet werden kann, insbesondere indem die verformte Dichtlippe 154 zwischen der ersten Formhälfte 102 und der zweiten Formhälfte 104 eingeklemmt wird.
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Im Übrigen stimmt das in den 22 bis 33 dargestellte Ausführungsbeispiel des Formgebungswerkzeugs 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit dem in den 14 bis 21 dargestellten Ausführungsbeispiel des Formgebungswerkzeugs 100 überein, so dass auf dessen vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Ein in den 34 bis 37 dargestelltes Ausführungsbeispiel eines Formgebungswerkzeugs 100 unterscheidet sich von dem in den 22 bis 33 dargestellten Ausführungsbeispiel des Formgebungswerkzeugs 100 im Wesentlichen dadurch, dass die Ausnehmung 162 keine Nut mit rechteckigem Querschnitt ist.
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Vielmehr ist die Ausnehmung 162 als gestufte Nut ausgebildet.
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Vorzugsweise umfasst die Dichtlippe 154 dabei zwei oder mehr als zwei gestufte Abschnitte, mittels welcher eine Dichtwirkung beim Abdichten der Zusatzkavität 140 durch Einklemmen der Dichtlippe 154 zwischen der ersten Formhälfte 102 und der zweiten Formhälfte 104 (vgl. 37) verbessert werden kann.
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Im Übrigen stimmt das in den 34 bis 37 dargestellte Ausführungsbeispiel des Formgebungswerkzeugs 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit dem in den 22 bis 33 dargestellten Ausführungsbeispiel des Formgebungswerkzeugs 100 überein, so dass auf dessen vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Insgesamt kann ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils 150 bereitgestellt werden, mittels welchem ein Zusatzmaterial 146 einfach, zuverlässig und kostengünstig mit dem Grundkörper 138 des Bauteils 150 verbindbar ist.
