DE102020127015A1

DE102020127015A1 - Eingabevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, Verfahren und Werkzeug zum Herstellen eines Kunststoffteils für eine Eingabevorrichtung eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102020127015A1
Application number: DE102020127015.1A
Authority: DE
Inventors: Joachim Hentschel
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2020-10-14
Filing date: 2020-10-14
Publication date: 2022-04-14

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffteils (1, 11) für eine Eingabevorrichtung eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Trägerelement (7) als eine erste Komponente des Kunststoffteils (1, 11) in ein Werkzeug eingebracht wird, eine zweite Komponente (8) des Kunststoffteils (1, 11) an zumindest einen ersten Bereich (7a) des Trägerelements (7) angespritzt wird das Trägerelement (7) tiefgezogen wird. Dabei wird das Tiefziehen des Trägerelements (7) mittels des Werkzeugs (2, 20, 22) nach dem Anspritzen der zweiten Komponente (8) im Werkzeug (2, 20, 22) durchgeführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffteils für eine Eingabevorrichtung eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Trägerelement als eine erste Komponente des Kunststoffteils in ein Werkzeug eingebracht wird, tiefgezogen wird, und eine zweite Komponente an zumindest einen ersten Bereich des Trägerelements angespritzt wird. Die Erfindung betrifft auch eine Eingabevorrichtung für ein Kraftfahrzeug und ein Werkzeug zum Herstellen eines Kunststoffteils für eine Eingabevorrichtung eines Kraftfahrzeugs.
Spritzguss- und Tiefziehverfahren sind aus dem Stand der Technik bekannt und dienen der Herstellung verschiedenster Bauteile und Gegenstände.
Beispielsweise beschreibt die DE 101 08 253 C1 ein Verfahren zur Herstellung von aus fließfähigem Material bestehenden Gegenständen. Dabei wird insbesondere eine tiefgezogene Verbundfolie als Trennmittel bei der Herstellung von Gegenständen aus fließfähigen und aushärtbaren Materialien verwendet. Dazu wird die Verbundfolie zunächst tiefzogen, sodass die Geometrie der Innenwand der tiefgezogenen Verbundfolie der Oberflächengeometrie des zu erzeugenden Gegenstands entspricht. Die tiefgezogene Folie beziehungsweise Folienteile, die aneinander fügbar sind und so einen Hohlraum bilden, werden in eine Negativform für den zu erzeugenden Gegenstand eingelegt und dann das fließfähige Material in den Hohlraum eingefüllt. Die Folie verhindert ein Anhaften des fertigen Gegenstands an der Negativform. Die Verbundfolie wird anschließend entfernt.
Die DE 10 2015 209 797 B3 beschreibt die Herstellung eines Panels für einen Fußball, das aus mehreren Schichten aufgebaut ist. Dazu wird zunächst ein Trägermaterial, zum Beispiel in Form einer Folie, bereitgestellt. Dieser Träger kann in einem Werkzeug mit Oberteil und Unterteil zunächst dreidimensional geformt werden, zum Beispiel durch Ansaugen oder Andrücken an das Oberteil des Werkzeugs. Durch das Unterteil des Werkzeugs kann dann ein Material eingespritzt werden. Das Oberteil des Werkzeugs wird dann entfernt und durch ein anderes ersetzt. sodass sich zwischen dem anderen Werkzeugoberteil und dem Träger ein Hohlraum bildet, der dann mit Material durch Einspritzen durch das neue Werkzeugoberteil befüllt wird.
Die DE 3630211 A1 beschreibt ein Verfahren zum Vergießen von Gießharzen, insbesondere Epoxidmischungen, in Gießformen, hergestellt im Folientiefziehverfahren zur Herstellung insbesondere von Kunststoffgläsern und Brillenrohlingen. Hierzu werden Blisters aus PVC-Folien mit bekannten Folientiefziehverfahren tiefgezogen und anschließend vergossen.
Weiterhin beschreibt die DE 3834637 A1 ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen oder Gegenständen unter Verwendung eines Extrusions-Gießverfahrens. Dabei tritt aus einem Breitschlitzextruder Material aus, welches in eine Negativform gegossen wird, während sich die Negativform relativ zum Extruder bewegt. Die Negativform wird sozusagen mit dem extrudierten Material überzogen. Dann wird ein Unterdruck an die Negativform angelegt und so das Material in die Negativform gesaugt und dadurch tiefgezogen.
Darüber hinaus beschreibt die EP 1 950 095 A2 ein Halbzeug zur Herstellung von Oberflächenüberzügen und Verfahren zu seiner Herstellung. Dabei wird ein Halbzeug aus einer Dekorschicht und einer Beschichtung hergestellt. Die Dekorschicht kann eine Folie sein. Die Beschichtung kann ein Kunststoff sein und durch Spritzguss auf die Folie aufgebracht werden. Das so hergestellte Halbzeug kann anschließend auf einen dreidimensional geformten Körper aufgebracht werden. Zu diesem Zweck kann das Halbzeug entsprechend dem zu überziehenden Gegenstand geformt werden, zum Beispiel durch Tiefziehen oder Heißpressen.
In den meisten Fällen, wenn ein Kunststoffteil aus einer hinterspritzten Folie gefertigt werden soll und dieses Kunststoffteil zudem eine nicht ebene Oberfläche, sondern zweidimensional oder dreidimensional gekrümmte Oberfläche haben soll, werden in der Regel die verwendeten Folien zunächst vorgeformt, zum Beispiel tiefgezogen, in ein Werkzeug eingelegt und dann umspritzt oder hinterspritzt. Prinzipiell ist es auch möglich, eine ebene Folie zumindest zum Teil während des Umspritzens oder Hinterspritzens zu verformen, hierdurch sind in der Regel jedoch nur sehr geringe Formänderungen der Folien möglich. Soll eine bereits hinterspritzte Folie tiefgezogen werden, so hat dies den großen Nachteil, dass die hinterspritzte Komponente nur extrem dünn ausgebildet sein kann, denn andernfalls ist der Verbund aus Folie und der hinterspritzten Komponente zu dick, um durch einen Tiefziehprozess noch eine Verformung zu ermöglichen. Dies schränkt die Verwendungsmöglichkeiten des so entstandenen Kunststoffteils enorm ein. Ein weiterer Nachteil bei den beschriebenen Verfahren besteht zudem darin, dass diese aufgrund der zahlreichen durchzuführenden Verfahrensschritte und der hierfür benötigten Werkzeuge relativ aufwendig und teuer sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren, eine Eingabevorrichtung und ein Werkzeug zum Herstellen eines Kunststoffteils bereitzustellen, die eine möglichst effiziente Herstellung eines solchen Kunststoffteils ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, durch eine Eingabevorrichtung und durch ein Werkzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffteils für eine Eingabevorrichtung eines Kraftfahrzeugs wird ein Trägerelement als eine erste Komponente des Kunststoffteils in ein Werkzeug eingebracht, eine zweite Komponente des Kunststoffteils an zumindest einen ersten Bereich des Trägerelements angespritzt und das Trägerelement tiefgezogen. Dabei wird das Tiefziehen des Trägerelements mittels des Werkzeugs nach dem Anspritzen der zweiten Komponente im Werkzeug durchgeführt.
Zum einen erfolgt erfindungsgemäß das Tiefziehen des Trägerelements nach dem Anspritzen der zweiten Komponente, und zum anderen werden beide Verfahrensschritte, nämlich das Tiefziehen und das Anspritzen, im gleichen Werkzeug ausgeführt. Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass es viele Anwendungsfälle gibt, in denen Bauteile vorteilhaft sind, bei denen eine Verformung eines relativ dünnen Trägerelements, wie beispielsweise einer Folie, nicht notwendigerweise im hinterspritzten Bereich, oder zumindest nicht in diesem Ausmaß, erfolgen muss, sondern bei welchem eine Verformung vor allem in einem Bereich eines solchen Trägerelements vorteilhaft ist, welcher nicht umspritzt oder hinterspritzt wurde. Mit anderen Worten beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, dass ein nachträgliches Tiefziehen eines Trägerelements, das heißt nach einem Spritzvorgang, besonders einfach und effektiv durchgeführt werden kann, wenn das Trägerelement nicht vollständig von der zweiten Komponente umspritzt oder hinterspritzt wurde, und das Trägerelement dann entsprechend in einem nicht hinterspritzten oder umspritzten Bereich tiefgezogen wird. Dadurch ergeben sich vielzählige neue Gestaltungsmöglichkeiten, die sich auf besonders effiziente, zeitsparende und kostensparende Weise umsetzen lassen, zumal nunmehr auf einfache Weise ein Ausführen dieser beiden Verfahrensschritte, nämlich dem Anspritzen und dem Tiefziehen, in einem gleichen Werkzeug möglich sind. Dies hat nicht nur den Vorteil, dass kein Werkzeugwechsel mehr erforderlich ist und kein zusätzliches Werkzeug bereitgestellt werden muss, was Zeit und Kosten spart, sondern vor allem auch, dass die durch den Anspritzvorgang im Werkzeug bereits enthaltene Wärme genutzt werden kann, um den Tiefziehprozess durchzuführen. Damit muss keine zusätzliche Beheizung des Werkzeugs durchgeführt werden oder zumindest in deutlich geringerem Ausmaß, was das beschriebene Verfahren zudem deutlich energieeffizienter gestaltet.
Das Kunststoffteil kann entsprechend ein Mehrkomponentenkunststoffteil, zum Beispiel ein Zweikomponentenkunststoffteil, darstellen. Denkbar ist es auch, dass noch weitere Komponenten in nachfolgenden Verfahrensschritten zu diesem Kunststoffteil hinzugefügt werden, zum Beispiel ebenfalls angespritzt werden. Weiterhin ist unter einem Kunststoffteil ein Bauteil zu verstehen, welches einen Kunststoff umfasst. Dabei muss das Bauteil nicht notwendigerweise vollständig aus Kunststoff gefertigt sein. Nichtsdestoweniger ist es bevorzugt, dass das Trägerelement, sowie auch die zweite Komponente, jeweils einen Kunststoff darstellen, wie zum Beispiel PC, PET, PMMA oder ähnliches. Des Weiteren sind die Materialien für das Trägerelement und die zweite Komponente vorzugsweise derart beschaffen, dass das aus diesen beiden Komponenten gebildete Kunststoffteil transluzent oder transparent ist. Dies ermöglicht es vorteilhafterweise, das bereitgestellte Kunststoffteil zu hinterleuchten, um zum Beispiel eine Such- und/oder Funktionsbeleuchtung eines Bedienelements bereitzustellen, von welchem das Kunststoffteil umfasst ist. Weiterhin kann das Trägerelement, vorzugsweise in einem zentralen Bereich, auch bedruckt sein. Dadurch kann durch das Trägerelement zusätzlich auch ein Dekor, zum Beispiel eine Beschriftung und/oder ein Symbol, bereitgestellt werden.
Unter einem Tiefziehen des Trägerelements soll dabei insbesondere auch ein Thermoformen des Trägerelements verstanden werden können. Weiterhin kann beim Anspritzen der zweiten Komponente das Trägerelement hinterspritzt werden, vorderspritzt werden oder umspritzt werden. Dabei ist unter einem Hinterspritzen und Vorderspritzen jeweils das einseitige Aufbringen einer Komponente, hier der zweiten Komponente, auf das Trägerelement mittels eines Spritzgussverfahrens zu verstehen, und unter einem Umspritzen ein beidseitiges oder allseitiges Aufbringen einer Komponente, hier wieder der zweiten Komponente, auf das Trägerelement mittels eines Spritzgussverfahrens zu verstehen. Bevorzugt für den Anwendungsfall zur Herstellung eines Kunststoffteils für eine Eingabevorrichtung ist es, dass das Trägerelement lediglich einseitig hinterspritzt oder vorderspritzt wird. Für andere Anwendungsfälle ist jedoch ein Umspritzen des Trägerelements, das heißt ein beidseitiges Anspritzen einer zweiten Komponente, ebenso denkbar.
Wenngleich auch die meisten Ausführungsbeispiele der Erfindung im Zusammenhang mit einem Hinterspritzen des Trägerelements erläutert werden, so lassen sich diese Beispiele ganz analog auch auf ein Umspritzen übertragen und sollen entsprechend ebenso als zur Erfindung gehörend angesehen werden. Mit anderen Worten soll, wenn gleich im Folgenden der Anschaulichkeit und Einfachheit halber stellenweise nur von einem Hinterspritzen die Rede ist, dieser Begriff immer als auf ein Anspritzen der Komponente verallgemeinerbar angesehen werden.
Weiterhin ist das Trägerelement vorzugsweise sehr flach ausgebildet, zum Beispiel als Folie oder Platte. Mit anderen Worten soll das Trägerelement derart ausgebildet sein, dass eine Dicke des Trägerelements kleiner ist als dessen andere Abmessungen, wie zum Beispiel Länge, Breite oder Durchmesser. Vorzugsweise ist dessen Dicke sogar um mindestens eine, vorzugsweise aber mehrere Größenordnungen geringer. Besonders bevorzugt ist es daher, wenn beim Einbringen des Trägerelements als Trägerelement eine Folie, insbesondere eine Kunststofffolie, in das Werkzeug eingelegt wird. Eine solche Folie hat vorzugsweise eine Dicke kleiner als 1 Millimeter. Bevorzugt liegt die Dicke der Folie in einem Bereich zwischen einschließlich 0,2 Millimetern und 0,125 Millimetern, besonders bevorzugt in einem Bereich von einschließlich 0,2 Millimetern bis einschließlich 0,5 Millimetern. Je dünner die Folie ausgebildet ist, umso tiefer kann diese im Tiefziehprozess tiefgezogen werden. Für den vorliegenden Anwendungsfall ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Folie um mehrere Millimeter bis hin zum Zentimeterbereich tiefgezogen wird. Gerade wenn das Tiefziehen des Trägerelements in einem nicht hinterspritzten Bereich des Trägerelements stattfindet, so lässt sich im Prinzip jede gewünschte Tiefziehtiefe entsprechend der Ausbildung der Größe dieses nicht hinterspritzten Bereichs des Trägerelements erreichen. Damit sind den Anwendungsmöglichkeiten keine Grenzen gesetzt.
Entsprechend stellt es eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn beim Anspritzen der zweiten Komponente diese nicht in einem zweiten Bereich des Trägerelements angespritzt wird, wobei beim Tiefziehen der zweite Bereich des Trägerelements tiefgezogen wird. Mit anderen Worten kann der Tiefziehprozess, der nach dem Anspritzen erfolgt, auf einen zweiten Bereich des Trägerelements beschränkt sein, in welchem das Trägerelement nicht hinterspritzt wurde oder umspritzt wurde. Dies ermöglicht es vorteilhafterweise, die zweite Komponente an den ersten Bereich mit einer gewünschten Dicke anzuspritzen, um das resultierende Kunststoffteil in diesem Bereich mit einer gewünschten Dicke auszubilden, ohne dass dies einen negativen Einfluss auf das Tiefziehverhalten des Trägerelements hat, da dieses ohnehin in einem nicht angespritzten Bereich tiefgezogen wird. Dabei muss es nicht notwendigerweise der Fall sein, dass das Trägerelement in allen nicht umspritzten oder hinterspritzten Bereichen auch tiefgezogen wird. Beispielsweise kann das Trägerelement auch nur in manchen nicht hinterspritzten oder umspritzten Bereichen tiefgezogen werden, auch dies erlaubt wiederum vorteilhafterweise vielzählige Ausgestaltungsmöglichkeiten, die je nach Anwendungsfall gewählt werden können.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Werkzeug einen zentralen und einen äußeren Werkzeugteil auf, wobei zumindest ein erster Teil des zentralen Werkzeugteils gegenüber dem äußeren Werkzeugteil bewegbar ausgebildet ist und beim Tiefziehen gegenüber dem äußeren Werkzeugteil bewegt wird. Hierdurch lässt sich vorteilhafterweise der Tiefziehvorgang auf besonders einfache und effiziente Weise im gleichen Werkzeug, in welchem auch das Anspritzen der zweiten Komponente erfolgt ist, durchführen. Durch das Bewegen des zumindest einen beweglichen Teils des zentralen Werkzeugteils lässt es sich vorteilhafterweise bewerkstelligen, dass damit einhergehend auch ein Teil des Trägerelements bewegt wird, was ein Tiefziehen des Trägerelements bewirkt.
Dabei sind weiterhin der zentrale und der äußere Werkzeugteil derart ausgebildet, dass sich der äußere Werkzeugteil an den zentralen Werkzeugteil in zumindest einer ersten Richtung anschließt. Dabei kann es auch vorgesehen sein, dass sich der äußere Werkzeugteil auch nur in eine Richtung an den zentralen Werkzeugteil anschließt. Bevorzugt ist das Werkzeug jedoch so ausgebildet, dass sich der äußere Werkzeugteil sowohl in der ersten Richtung an den zentralen Werkzeugteil anschließt, und zudem auch in einer der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung. Mit anderen Worten kann sich der zentrale Werkzeugteil zwischen zwei äußeren Werkzeugteilen, die im Übrigen auch einstückig ausgebildet sein können, angeordnet sein. Das äußere Werkzeugteil kann sich aber auch radial um den zentralen Werkzeugteil erstrecken. So kann der zentrale Werkzeugteil beispielsweise in der Mitte des ihn umgebenden äußeren Werkzeugteils angeordnet sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Trägerelement zumindest einen vom ersten Bereich verschiedenen Randbereich auf, insbesondere welcher den zweiten Bereich darstellt, wobei das Trägerelement derart in das Werkzeug eingebracht wird, dass der erste, insbesondere zentrale, Bereich des Trägerelements in eine durch das zentrale Werkzeugteil bereitgestellten Kavität angeordnet ist und der zumindest eine Randbereich des Trägerelements in einer Aussparung des äußeren Werkzeugteils angeordnet ist. Dadurch lässt es sich auf einfache Weise bewerkstelligen, dass das Trägerelement zum Beispiel nur im zentralen Bereich hinterspritzt beziehungsweise umspritzt wird, während der sich in der Aussparung des äußeren Werkzeugteils befindliche Randbereich des Trägerelements nicht hinterspritzt beziehungsweise umspritzt wird. Entsprechend kann das Trägerelement nachträglich im Randbereich, welcher also dann den oben genannten zweiten Bereich des Trägerelements darstellt, tiefgezogen werden, insbesondere durch das vorteilhafte Bewegen des zumindest einen Teils des zentralen Werkzeugteils.
Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der Randbereich des Trägerelements nach dem Einbringen in das Werkzeug in der Aussparung des äußeren Werkzeugteils fixiert wird. Diese Fixierung des Randbereichs überdauert dann vorzugsweise den Anspritzvorgang, sodass hierdurch vorteilhafterweise sichergestellt werden kann, dass der Randbereich des Trägerelements während des gesamten Anspritzvorgangs auch in der Aussparung verbleibt und damit nicht in Kontakt mit der zweiten angespritzten Komponente kommt. So kann dieser Randbereich des Trägerelements besonders effizient freigehalten werden.
Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, wie dies gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist, wenn das äußere Werkzeugteil eine die Aussparung bereitstellende Klemmeinrichtung aufweist, wobei das Trägerelement im zumindest einen Randbereich eine Aussparung mittels der Klemmeinrichtung unter Ausübung einer Klemmkraft auf den zumindest einen Randbereich des Trägerelements eingeklemmt wird, insbesondere vor dem Anspritzen der zweiten Komponenten. Um diese Klemmeinrichtung bereitzustellen, kann das äußere Werkzeugteil beispielsweise ebenfalls mehrteilig, zum Beispiel zweiteilig, ausgeführt sein und einen oberen und unteren Teil aufweisen, zwischen welchen die Aussparung, in welche der Randbereich der Folie beziehungsweise im Allgemeinen des Trägerelements, eingelegt wird, bereitgestellt ist. Diese Teile des äußeren Werkzeugteils können ebenfalls relativ zueinander bewegbar ausgebildet sein. Dabei können die beiden Teile auch vollkommen voneinander separierbar sein. Alternativ können die beiden Teile auch miteinander verbunden und beispielsweise um nur eine sehr geringfügige Höhe relativ zueinander bewegbar sein, die vollkommen ausreichend ist, um die dünne Folie einlegen und festklemmen zu können. Die Klemmkraft auf die Folie kann entsprechend durch geeignetes Anpressen dieser beiden Teile des äußeren Werkzeugteils gegeneinander und damit auf den Randbereich des Trägerelements bereitgestellt werden. Durch die Klemmeinrichtung beziehungsweise im Allgemeinen durch das Einklemmen des Randbereichs des Trägerelements lässt sich eine besonders einfache reversible Fixierung des Trägerelements bereitstellen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Klemmkraft durch eine Vergrößerung einer Breite der Aussparung verringert, insbesondere nach dem Einspritzen der zweiten Komponente, sodass die Klemmkraft während zumindest eines Teils des Tiefziehens, vorzugsweise während des gesamten Tiefziehens, verringert ist. Dadurch wird es ermöglicht, dass während des Tiefziehvorgangs das Trägerelement durch Bewegen des Teils des zentralen Werkzeugteils aus der Aussparung herausrutscht beziehungsweise herausgezogen wird, wodurch das Tiefziehen des Trägerelements erfolgt. Die Klemmkraft kann dabei auf Null verringert werden, das heißt das Trägerelement ist entsprechend im Randbereich dann gar nicht mehr fixiert. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Klemmkraft auf einen von Null verschiedenen Wert verringert wird, sodass dennoch eine gewisse Reibung zwischen dem Randbereich des Trägerelements und dem äußeren Werkzeugteil, insbesondere der Klemmeinrichtung, während des Tiefziehens bereitgestellt ist.
Die Vergrößerung der Breite der Aussparung zur Verringerung der Klemmkraft kann insbesondere dadurch erfolgen, indem die oben genannten Teile des äußeren Werkzeugteils zum Beispiel ein kleines Stück auseinanderbewegt werden. Soll sich dabei die Klemmkraft nicht auf Null verringern, so darf die Vergrößerung der Breite auch nicht größer sein als die Dicke des Trägerelements. Mit anderen Worten beträgt dann die Vergrößerung der Breite einen Bruchteil der Dicke des Trägerelements.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Trägerelement zusätzlich im zumindest einen ersten Bereich durch das Anpressen der zweiten Komponente tiefgezogen. Dies ermöglicht vorteilhafterweise auch eine zum Beispiel gekrümmte Ausbildung des resultierenden Kunststoffteils im hinterspritzten oder umspritzten Bereich des Trägerelements. Ein solches Tiefziehen während des Anspritzens, und insbesondere durch das Anspritzen der zweite Komponente, kann beispielsweise dadurch erfolgen, indem die Kavität, die durch das zentrale Werkzeugteil bereitgestellt wird, keine vollkommen ebene Oberfläche bereitstellt, sondern beispielsweise eine zumindest leicht gekrümmte Oberfläche. Die in das Werkzeug eingelegte flache Folie, oder im Allgemeinen das flache Trägerelement, wird dann, wenn dieses im Randbereich fixiert ist, im zentralen Bereich durch das Anspritzen der zweiten Komponente an die Wandung der Kavität gedrückt und somit tiefgezogen. Damit lassen sich vor allem auch im zentralen Bereich des Trägerelements und des dadurch bereitgestellten Kunststoffteils zumindest leichte 2D- oder 3D-Formen ausbilden, was wiederum gerade für die Verwendung des Kunststoffteils als Teil einer Eingabevorrichtung für ein Kraftfahrzeug besonders vorteilhaft ist, da zum Beispiel leichte Rundungen die Haptik verbessern.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird während des Tiefziehens durch Bewegen des zumindest einen ersten, insbesondere zentralen, Bereichs des Trägerelements im zentralen Werkzeugteil relativ zum äußeren Werkzeugteil der zumindest eine Randbereich des Trägerelements zumindest zum Teil, insbesondere vollständig, aus der Aussparung in Richtung des zentralen Werkzeugteils bewegt und dabei tiefgezogen. Mit anderen Worten verlässt der Randbereich des Trägerelements während des Tiefziehens die Aussparung vorzugsweise vollständig. Dieser Randbereich des Trägerelements kann dann beispielsweise in die Kavität hineingezogen werden oder in einen Zwischenraum zwischen dem zentralen Werkzeugteil und dem äußeren Werkzeugteil. Dies hängt insbesondere davon ab, ob während des Tiefziehvorgangs nur ein Teil des zentralen Werkzeugteils bewegt wird, oder der gesamte zentrale Werkzeugteil.
Entsprechend stellt es eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn das zentrale Werkzeugteil einen zweiten Teil aufweist, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Teil die Kavität gebildet ist, und wobei sowohl der erste Teil als auch der zweite Teil des zentralen Werkzeugteils relativ zum äußeren Werkzeugteil bewegbar ausgebildet sind und beim Tiefziehen gegenüber dem äußeren Werkzeugteil bewegt werden. Mit anderen Worten kann also das zentrale Werkzeugteil, welches das hinterspritzte oder umspritzte Trägerelement in der Kavität umfasst, als Ganzes relativ zum äußeren Werkzeugteil bewegt werden, wodurch dann entsprechend durch die Verringerung der Klemmkraft ermöglicht der Randbereich des Trägerelements automatisch aus der Aussparung gezogen wird und in einen Zwischenraum zwischen dem äußeren Werkzeugteil und dem bewegten zentralen Werkzeugteil rutscht beziehungsweise gezogen wird, wodurch das nachträgliche Tiefziehen des Trägerelements im Randbereich erfolgt. Während des Tiefziehens kann der zentrale Bereich des Trägerelements mit der angespritzten zweiten Komponente besonders einfach in der Kavität gehalten werden, indem der zentrale Werkzeugteil insgesamt bewegt wird.
Alternativ kann es aber auch vorgesehen sein, dass das zentrale Werkzeugteil einen zweiten Teil aufweist, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Teil die Kavität gebildet ist, und wobei nur der erste Teil des zentralen Werkzeugteils beim Tiefziehen gegenüber dem äußeren Werkzeugteil bewegt wird und der zweite Werkzeugteil nicht bewegt wird, wobei zumindest der zentrale Bereich des Trägerelements zusammen mit dem ersten Teil des zentralen Werkzeugteils bewegt wird. Mit anderen Worten bleibt der zweite Teil des zentralen Werkzeugteils während des Tiefziehvorgangs da, wo er ist und wird nicht relativ zum äußeren Werkzeugteil bewegt. Es muss also nur der erste Teil des zentralen Werkzeugteils bewegt werden. Dies vereinfacht die Ausbildung des Werkzeugs und stellt zudem eine einfache Entnahmemöglichkeit des Werkzeugs bereit. Auch muss in diesem Fall nicht extra ein kleiner Zwischenraum zwischen dem äußeren Werkzeugteil und dem zentralen Werkzeugteil bereitgestellt werden, in welchem der Randbereich des Trägerelements gezogen werden kann, da dieser Randbereich in diesem Fall einfach in die sich vergrößernde Kavität beim Bewegen des ersten Teils des zentralen Werkzeugteils rutscht beziehungsweise gezogen wird.
Um zu bewerkstelligen, dass der hinterspritzte Bereich des Trägerelements am sich bewegenden Teil des zentralen Werkzeugteils, das heißt am ersten Teil des zentralen Werkzeugteils beim Bewegen haften bleibt, kann es vorgesehen sein, dass der sich bewegende Teil, das heißt der erste Teil des zentralen Werkzeugteils, einen unteren Teil des zentralen Werkzeugteils darstellt, der nach unten bewegt wird, sodass ein schwerkraftbedingtes Mitbewegen des hinterspritzten Bereichs des Trägerelements erreicht werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann es aber auch vorgesehen sein, dass eine solche Haftung durch einen erzeugten Unterdruck, zum Beispiel mithilfe eines Unterdruckkanals im ersten Teil des zentralen Werkzeugteils, bereitgestellt wird. Durch solche aktive Maßnahmen kann es zusätzlich ermöglicht werden, das erste Teil in jeder beliebigen Raumrichtung relativ zum äußeren Werkzeugteil zu bewegen, zum Beispiel auch nach oben, und dennoch ein Anhaften des zentralen Bereichs des hinterspritzten Trägerelements zu erreichen.
Des Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Eingabevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Eingabevorrichtung ein Kunststoffteil aufweist, welches mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer seiner Ausgestaltungen hergestellt wurde. Durch das Kunststoffteil kann dabei beispielsweise eine Blende für die Eingabevorrichtung bereitgestellt werden. Diese Blende kann dabei die Bedienseite eines Bedienelements der Eingabevorrichtung bereitstellen. Wie bereits erwähnt, ist es in diesem Zusammenhang bevorzugt, dass das Kunststoffteil transparent oder transluzent ausgebildet ist, da so zusätzlich eine Hinterleuchtung des Kunststoffteils bereitgestellt werden kann, welche zum Beispiel eine Such- und/oder Funktionsbeleuchtung des Bedienelements der Eingabevorrichtung bereitstellen kann. Zusätzlich kann das Trägerelement bedruckt sein, um ein Dekor für das Bedienelement der Eingabevorrichtung bereitzustellen, wie zum Beispiel ein Symbol und/oder eine Beschriftung.
Wenngleich die Verwendung des hergestellten Kunststoffteils in einer Eingabevorrichtung für ein Kraftfahrzeug besonders vorteilhaft ist, so lässt sich ein gemäß dem beschriebenen Verfahren hergestelltes Kunststoffteil auch für beliebig andere Einrichtungen und Vorrichtungen, insbesondere auch außerhalb des Kraftfahrzeugsektors, verwenden.
Des Weiteren soll auch ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung oder zumindest mit einem erfindungsgemäß hergestellten Kunststoffteil als zur Erfindung gehörig angesehen werden. Die für das erfindungsgemäße Verfahren und seine Ausgestaltungen genannten Vorteile gelten damit in entsprechender Weise für die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung und das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Werkzeug zum Herstellen eines Kunststoffteils für eine Eingabevorrichtung eines Kraftfahrzeugs, wobei das Werkzeug eine Kavität aufweist, in welche zumindest ein Teil des Trägerelements als eine erste Komponente des Kunststoffteils einbringbar ist und mit einer zweiten Komponente des Kunststoffteils zumindest hinterspritzbar ist. Dabei ist das Werkzeug zum Tiefziehen des zumindest hinterspritzten Trägerelements ausgebildet.
Auch hier gelten die für das erfindungsgemäße Verfahren und seine Ausgestaltungen beschriebenen Vorteile in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Werkzeugt. Darüber hinaus ermöglichen die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und seinen Ausgestaltungen beschriebenen Merkmale, insbesondere auch die beschriebenen Verfahrensschritte, die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Werkzeugs durch weitere korrespondierende gegenständliche Merkmale. Insbesondere weist das Werkzeugt, wie bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und seinen Ausgestaltungen beschrieben, einen zentralen und einen äußeren Werkzeugteil auf, wobei zumindest ein erster Teil des zentralen Werkzeugteils gegenüber dem äußeren Werkzeugteil zum Tiefziehen des Trägerelements bewegbar ausgebildet ist.
Gerade durch ein solches Werkzeug kann nunmehr ein Spritzgussverfahren mit einem nachträglichen Tiefziehvorgang im gleichen Werkzeug auf besonders effiziente und vorteilhafte Weise vereint werden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.
Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen eines Kunststoffteils mittels eines Werkzeugs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen eines Kunststoffteils mittels eines Werkzeugs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
3 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen eines Kunststoffteils mittels eines Werkzeugs gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen eines Kunststoffteils 1 mittels eines Werkzeugs 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Werkzeug 2 umfasst dabei einen ersten Werkzeugteil, der einen zentralen Werkzeugteil 3 darstellt, und einen zweiten Werkzeugteil, der einen äußeren Werkzeugteil 4 darstellt. Der zentrale Werkzeugteil 3 umfasst dabei wiederum einen ersten Teil 3a, sowie einen zweiten Teil 3b. Auch der äußere Werkzeugteil 4 umfasst dabei einen ersten Teil 4a, sowie einen zweiten Teil 4b. Dabei impliziert der Begriff „Teil“ nicht notwendigerweise, dass es sich dabei um separate Bauteile handeln muss. Insbesondere wird zur Durchführung des nachfolgend noch näher beschriebenen Verfahrens vorliegend ein Werkzeug 2 verwendet, bei welchem der zweite Teil 3b des zentralen Werkzeugteils 3 einstückig mit den beiden zweiten Teilen 4b des äußeren Werkzeugteils ausgebildet ist. Mit anderen Worten kann die untere Werkzeughälfte, die in 1 zu den jeweiligen Schritten S1, S2, S3, S4 illustriert ist, einstückig ausgebildet sein, das heißt als ein Bauteil gefertigt sein. Dagegen stellen der erste Teil 3a des zentralen Werkzeugteils 3 und der erste Teil des äußeren Werkzeugteils 4a separate Bauteile dar, die jedoch dennoch mechanisch gekoppelt sein können. Weiterhin können die beiden ersten Teile 4a des äußeren Werkzeugteils 4 zusammenhängend ausgebildet sein und zum Beispiel den zentralen Werkzeugteil 3 umgeben oder ebenfalls voneinander separiert ausgebildet sein, und insbesondere den zentralen Werkzeugteil 3 in radialer Richtung nicht vollständig umschließen. Weiterhin ist das Werkzeug 2 derart ausgebildet, dass zumindest ein Teil, in diesem Beispiel der erste Teil 3a, des ersten zentralen Werkzeugteils 3 beweglich gegenüber dem äußeren Werkzeugteil 4 ausgebildet ist. Insbesondere ist dieser erste Teil 3a des zentralen Werkzeugteils 3 translatorisch bewegbar gegenüber dem äußeren Werkzeugteil 4 ausgebildet, insbesondere in einer vom zweiten Teil 4b des zentralen Werkzeugteils 4 weg weisenden Richtung bewegbar. Zudem ist zwischen dem ersten und zweiten Teil 3a, 3b des zentralen Werkzeugteils 3 eine Kavität 5 gebildet. Des Weiteren schließen der erste und zweite Teil 4a, 4b des äußeren Werkzeugteils 4 jeweils eine Aussparung 6 miteinander ein, insbesondere im geschlossenen Zustand des Werkzeugs 2, wie dieser in 1 im ersten Schritt S1 dargestellt ist. Auch diese Aussparung 6 kann beispielsweise den zentralen Werkzeugteil 3 vollständig in radialer Richtung umlaufend ausgebildet sein, oder sich nur bereichsweise umlaufend erstrecken. Die Aussparung kann sich auch lediglich geradlinig in die Tiefe bezogen auf die dargestellte Bildebene erstrecken. Auch hier gibt es zahlreiche Ausgestaltungsmöglichkeiten, die je nach Anwendungsfall und Erfordernis umgesetzt werden können.
Das Verfahren beginnt nun in Schritt S1, in welchem ein Trägerelement, welches in diesem Beispiel als Kunststofffolie 7 ausgebildet ist, in das Werkzeug 2 eingelegt wird. Die Folie 7 kann dabei vollständig eben ausgebildet sein. Auch die Folie 7 kann dabei in einen zentralen Bereich 7a und einen äußeren Randbereich 7b gegliedert werden. Nichtsdestoweniger sind diese Bereiche, das heißt der zentrale Bereich 7a, sowie die Randbereiche 7b zusammenhängend und einstückig ausgebildet. Die Folie 7 wird dabei derart in das Werkzeug 2 eingelegt, dass sich der zentrale Bereich 7a zwischen den beiden Teilen 3a, 3b des zentralen Werkzeugteils 3 befindet, insbesondere in der Kavität 5, und der Randbereich 7b sich zwischen den beiden Teilen 4a, 4b des äußeren Werkzeugteils 4 befindet, insbesondere in der Aussparung 6. Diese Aussparung 6 kann im Übrigen als Vertiefung in einer oder beider Teile 4a, 4b des äußeren Werkzeugteils 4 bereitgestellt sein oder lediglich durch eine Lücke oder einen Abstand zwischen dem ersten Teil 4a und dem zweiten Teil 4b des äußeren Werkzeugteils 4 bereitgestellt sein. In beiden Fällen weist die Aussparung eine sehr geringe Höhe auf, die in Richtung einer Dicke der Folie 7 definiert ist. Durch eine geringe Höhe, die insbesondere im geschlossenen Zustand des Werkzeugs 2 kleiner ist als die Dicke der Folie 7, lässt sich ein Einklemmen der Folie7 im Randbereich 7b ermöglichen. Zum Einlegen der Folie 7 kann im Übrigen der erste Teil 3a des zentralen Werkzeugteils 3, sowie auch die ersten Teile 4a des äußeren Werkzeugteils 4 von den korrespondierenden zweiten Teilen 3b, 4b des Werkzeugs 2 entfernbar, zum Beispiel abnehmbar, sein oder zumindest ein Stück weit distanzierbar sein, sodass die Folie 7 eingelegt werden kann. Durch das Schließen des Werkzeugs 2 kann die ursprünglich ebene Folie 7 etwas deformiert werden, wie dies in Schritt S1 illustriert ist.
Weiterhin wird, wie dies ebenfalls in Schritt S1 veranschaulicht ist, die Folie 7 im Randbereich 7b fixiert. Dieses Fixieren erfolgt, wie bereits erwähnt, vorzugsweise durch Einklemmen der Folie mittels des äußeren Werkzeugteils 4. Insbesondere wird dabei der Randbereich 7b der Folie 7 zwischen den beiden Teilen 4a, 4b des äußeren Werkzeugteils eingeklemmt. Dies kann dadurch erfolgen, dass die beiden Teile 4a, 4b des äußeren Werkzeugteils 4 aneinandergepresst werden, wodurch eine entsprechende Klemmkraft auf die Folie 7, insbesondere auf den Randbereich 7b, ausgeübt wird. Wenn also die Folie im Randbereich 7b fixiert ist, wird die Folie 7 im nächsten Schritt S2 mit einer Kunststoffkomponente hinterspritzt. Diese Kunststoffkomponente 8 ist im Schritt S2 im bereits hinterspritzten Zustand gezeigt. Zu diesem Zweck kann ein entsprechender Kunststoff durch einen hier nicht näher dargestellten Einspritzkanal der Kavität 5 zugeführt werden, beispielsweise durch den zweiten Teil 3b des zentralen Werkzeugteils 3. Durch das Einspritzen dieser Kunststoffkomponente 8 wird der zentrale Bereich 7a der Folie 7 gegen die Innenwandung der Kavität 5 gedrückt. Dadurch erfolgt bereits während des Anspritzvorgangs ein Tiefziehen der Folie 7, und zwar im zentralen Bereich 7a der Folie. Dies muss aber nicht notwendigerweise der Fall sein. Ebenso ist es denkbar, dass die Folie 7 vollkommen eben in das Werkzeug 2 eingelegt wird und auch beim Hinterspritzen vollkommen eben bleibt. Dies lässt sich dadurch erreichen, indem die korrespondierenden Innenwände der Kavität 5 ebenso eben ausgebildet sind und nicht, wie hier dargestellt, mit einer zweidimensional oder dreidimensional gekrümmten beziehungsweise geformten Geometrie. Die Geometrie der Kavität 5 kann entsprechend wiederum gemäß dem Anwendungsfall gewählt werden.
Auf vorteilhafte Weise wird es nun ermöglicht, nach diesem Anspritzvorgang noch ein nachträgliches Tiefziehen der Folie 7 durchzuführen. Dazu wird zunächst, wie dies in Schritt S3 illustriert ist, die Fixierung der Folie 7 im Randbereich 7b gelockert oder vollständig gelöst. Zu diesem Zweck kann der Abstand durch Bewegen des ersten Teils 4a des äußeren Werkzeugteils 4 zum zweiten Teil 4b des äußeren Werkzeugteils 4 vergrößert werden. Hierdurch wird die Klemmkraft auf die Folie 7 reduziert, bis diese zum Beispiel gleich Null ist. Das Bewegen des ersten Teils 4a des äußeren Werkzeugteils 4 ist in Schritt S3 durch die Pfeile 9 veranschaulicht.
Anschließend wird in Schritt S4 der erste Teil 3a des zentralen Werkzeugteils 3 vom zweiten Teil 3b des zentralen Werkzeugteils 3 wegbewegt, das heißt in diesem Beispiel nach oben. Zusammen mit diesem ersten Teil 3a des zentralen Werkzeugteils 3 wird auch der hinterspritzte Bereich 7b der Folie 7 mitbewegt, sodass dadurch der Randbereich 7b der Folie 7 aus der Aussparung 6 des äußeren Werkzeugteils 4 herausgezogen wird und in die Kavität 5, die sich durch die Bewegung des ersten Teils 3a des zentralen Werkzeugteils 3 vergrößert, gleitet. Insbesondere schmiegt sich der Randbereich 7b der Folie 7 dabei den Wänden der Kavität 5 an, die durch Begrenzungen des äußeren Werkzeugteils 4 bereitgestellt werden, die dem zentralen Werkzeugteil 3 zugewandt sind. Hierdurch wird die Folie 7 im Randbereich 7b tiefgezogen. Wie weit diese Folie 7 dabei tiefgezogen wird, hängt von den Abmessungen des Randbereichs 7b ab. Auch hierdurch sind wiederum vielzählige Anpassungsmöglichkeiten, die je nach Anwendungsfall gewählt werden können, gegeben. Letztendlich entsteht so das Kunststoffteil 1, insbesondere das Zweikomponentenkunststoffteil 1, das nun weiteren Verarbeitungsschritten unterzogen werden kann.
Um zu erreichen, dass der hinterspritzte Teil beziehungsweise Bereich 7b der Folie 7 zusammen mit der hinterspritzten Komponente 8 beim Bewegen des ersten Teils 3a des zentralen Werkzeugteils 3 an diesem anhaften bleibt, kann beispielsweise ein Unterdruck durch zum Beispiel geeignete durch dieses erste Teil 3a in die Kavität 5 führende Unterdruckkanäle erzeugt werden. Auch diese sind hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Weiterhin ist das Bewegen des ersten Teils 3a des zentralen Werkzeugteils 3 in Schritt S4 durch den Pfeil 10 veranschaulicht.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen eines Kunststoffteils 1 mit einem Werkzeug 20 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Insbesondere kann gemäß diesem Verfahren das gleiche Kunststoffteil 1 wie zu 1 beschrieben hergestellt werden, es wird hierbei lediglich ein etwas anderes Werkzeug 20 verwendet. Auch in diesem Fall weist das Werkzeug 20 einen zentralen Werkzeugteil 30 und einen äußeren Werkzeugteil 40 auf. Der zentrale Werkzeugteil 30 umfasst wiederum einen ersten Teil 30a, sowie einen zweiten Teil 30b. Ebenso umfasst der äußere Werkzeugteil 40 einen ersten Teil 40a sowie einen zweiten Teil 40b. Der zentrale Werkzeugteil 30 grenzt dabei an den äußeren Werkzeugteil 40 an. Insbesondere kann der äußere Werkzeugteil 40 beidseitig an dem zentralen Werkzeugteil 30 angrenzen, oder diesen auch teilweise oder vollständig in radialer Richtung umgeben, wie dies bereits zu 1 beschrieben wurde. Im Unterschied zu dem gemäß 1 verwendeten Werkzeug 2 sind im vorliegenden Beispiel der zweite Teil 30b des zentralen Werkzeugteils 30 und der zweite Teil 40b des äußeren Werkzeugteils 40 nunmehr nicht einstückig ausgebildet, sondern stellen voneinander separate Bauteile dar, die sogar relativ zueinander, insbesondere translatorisch, bewegbar sind. Insbesondere ist in diesem Fall der zentrale Werkzeugteil 30, das heißt sowohl der erste Teil 30a als auch der zweite Teil 30b, relativ zum äußeren Werkzeugteil 40 bewegbar. Bei dieser Bewegung findet insbesondere keine Relativbewegung zwischen dem ersten Teil 30a und dem zweiten Teil 30b des ersten zentralen Werkzeugteils 30 statt. Im Übrigen kann aber das Werkzeug 20 wie zu 1 bereits beschrieben ausgebildet sein. Auch in diesem Fall ist wiederum zwischen dem ersten und zweiten Teil 30a, 30b des zentralen Werkzeugteils 30 eine Kavität 50 gebildet. Auch kann sich wiederum zwischen dem ersten und zweiten Teil 40a, 40b des äußeren Werkzeugteils 40 eine Aussparung 60 befinden. Auch hierbei kann eine solche Aussparung 60 wiederum zum Beispiel als eine Vertiefung in einer Oberfläche des ersten und/oder zweiten Teils 40a, 40b des äußeren Werkzeugteils 40 ausgebildet sein oder lediglich durch einen Spalt zwischen dem ersten und zweiten Teil 40a, 40b des äußeren Werkzeugteils 40 gebildet sein.
In diesem Beispiel beginnt das Verfahren nunmehr in Schritt S5, in welchem ebenfalls eine Folie 7 als Trägerelement in das Werkzeug 20 eingebracht wird, insbesondere eingelegt wird. Zu diesem Zweck können wiederum die obere und untere Werkzeughälfte des Werkzeugs 20 voneinander separierbar sein. Die oberste Darstellung in 2, die den Schritt S5 illustriert, zeigt die Folie 7 bereits im eingelegten Zustand. Die Folie weist wiederum einen zentralen Bereich 7a und einen Randbereich 7b auf. Der zentrale Bereich 7a befindet sich zwischen dem ersten und zweiten Teil 30a, 30b des zentralen Werkzeugteils 30 und damit in der Kavität 50. Der Randbereich 7b befindet sich in der Aussparung 60 zwischen dem ersten und zweiten Teil 40a, 40b des äußeren Werkzeugteils 40. Weiterhin wird die Folie 7 im Randbereich 7b wieder fixiert. Auch hierbei erfolgt die Fixierung durch Einklemmen des Randbereichs 7b zwischen den beiden Teilen 40a, 40b des äußeren Werkzeugteils 40.
Im nächsten Schritt S6 wird nun wiederum eine Kunststoffkomponente 8 an den zentralen Folienbereich 7b angespritzt. Die Randbereiche 7b der Folie 7, die sich in der Aussparung 60 befinden, bleiben davon unberührt. Auch hierbei wird die Folie 7 im zentralen Bereich 7a exemplarisch wiederum während dieses Spritzgussverfahrens, das heißt während des Anspritzens der Kunststoffkomponente 8, tiefgezogen, indem der zentrale Bereich 7 mit der Folie gegen die Innenwand der Kavität 5 gepresst wird.
Nach diesem Anspritzvorgang erfolgt ein nachträgliches Tiefziehen der Folie 7, und zwar wiederum im Randbereich 7b der Folie. Zu diesem Zweck wird auch in diesem Fall wiederum in Schritt S7 zunächst die Fixierung der Folie 7 im Randbereich 7b gelockert, insbesondere gelöst. Zu diesem Zweck werden die beiden Teile 40a, 40b des äußeren Werkzeugteils 40 wiederum voneinander weg bewegt. In diesem Beispiel wird der erste Teil 40a des äußeren Werkzeugteils 40 vom unteren Teil 40b des äußeren Werkzeugteils 40 weg bewegt, was durch die Pfeile 9 illustriert ist. Dadurch wird die Anpresskraft auf die Folie 7, insbesondere im Randbereich 7b, verringert, insbesondere bis diese gar nicht mehr vorhanden ist. Nachfolgend wird in Schritt S8 der zentrale Werkzeugteil 30 relativ zum äußeren Werkzeugteil bewegt, was wiederum durch die Pfeile 10 veranschaulicht ist. In diesem Fall wird also nicht nur ein Teil 30a des zentralen Werkzeugteils 30, sondern beide Teile 30a, 30b des zentralen Werkzeugteils synchron bewegt, in diesem Beispiel nach oben, wodurch der nicht mehr fixierte Randbereich 7b der Folie 7 aus der Aussparung 60 gezogen wird und sich wiederum einer Wand anschmiegt, die durch den ersten Teil 40a des äußeren Werkzeugteils 40 in Richtung des zentralen Werkzeugteils 30 bereitgestellt ist. Hierdurch wird die Folie im Randbereich 7b tiefgezogen. Zum Entnehmen des so gefertigten Kunststoffteils 1 können beispielsweise wiederum obere und untere Werkzeughälften voneinander gelöst werden, das heißt zumindest der erste Teil 30a vom zweiten Teil 30b des zentralen Werkzeugteils 30, sowie optional auch der erste Teil 40a vom zweiten Teil 40b des äußeren Werkzeugteils. Dies gilt analog für das zu 1 beschriebene Verfahren und Werkzeug 2.
3 zeigt ein weiteres Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffteils 11 mittels eines Werkzeugs 22 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Werkzeug 22 ist hierbei ähnlich zu dem zu 1 Beschriebenen ausgebildet und weist einen zentralen Werkzeugteil 33 und einen äußeren Werkzeugteil 44 auf, wobei der zentrale Werkzeugteil 33 wiederum einen ersten Teil 33a und einen zweiten Teil 33b umfasst und das äußere Werkzeugteil 44 ebenfalls einen ersten Teil 44a und einen zweiten Teil 44b umfasst. Die zweiten Teile 33a, 44a des zentralen und äußeren Werkzeugteils 33, 44 können wieder ein einstückig ausgebildetes Werkzeugunterteil bilden. Der erste Teil 33a des zentralen Werkzeugteils 33 ist wiederum relativ zum äußeren Werkzeugteil 44 bewegbar, insbesondere translatorisch bewegbar, ausgebildet. Insbesondere kann das Werkzeug 22 bis auf die geometrische Form der Kavität 55, die zwischen dem ersten und zweiten Teil 33a, 33b des zentralen Werkzeugteils 33 gebildet ist, wie das Werkzeug 2 zu 1 beschreiben ausgebildet sein.
Das Verfahren beginnt hier nun in Schritt S9, in dem eine Folie 7, insbesondere eine ebene Folie 7, in das Werkzeug 22 eingelegt wird. Anschließend wird das Werkzeug 22 geschlossen, was durch den Pfeil 13 veranschaulicht ist, und was zum Beispiel erfolgen kann, indem die untere Werkzeughälfte, die die zweiten Teile 44b, 33b des zentralen und äußeren Werkzeughälfte, d.h. den ersten Teilen 33a, 44a des zentralen und äußeren Werkzeugteils 33, 44 bewegt wird. Genauso könnte aber auch die obere Werkzeughälfte in Richtung der Unteren bewegt werden.
Anschließend wird in Schritt S10 in den zentralen Bereich 7a der Folie 7 eine zweite Komponente 8 angespritzt. In Schritt S10 ist diese im bereits angespritzten Zustand dargestellt. Während des Anspritzens war die Folie 7 wieder durch Einklemmen des Randbereichs 7b der Folie 7 mittels des äußeren Werkzeugteils fixiert. Weiterhin wird in diesem Beispiel die zweite Komponente 8 zwischen den zentralen Bereich 7a der Folie 7 und dem ersten Teil 33a des zentralen Werkzeugteils 33 eingebracht, und nicht wie in den Beispielen zu 1 und 2 zwischen die Folie 7 und dem zweiten Teil 33b des zentralen Werkzeugteils 33.
Anschließen wird die Folie 7, insbesondere wieder im Randbereich 7b, in Schritt S11 tiefgezogen. Dazu wird die Fixierung wieder gelockert oder gelöst und der erste Teil 33a des zentralen Werkzeugteils 33 vom zweiten Teil 33b des zentralen Werkzeugteils 33 wegbewegt, was wieder durch den Pfeil 10 veranschaulicht ist. Danach wird, wie ebenfalls zu Schritt S11 dargestellt, eine weitere dritte Komponente 12, vorzugsweise ebenfalls ein Kunststoff, an die Folie 7 angespritzt, und zwar auf der der zweiten Komponente 8 gegenüberliegenden Seite der Folie 7. Hierbei kann diese dritte Komponente 12 in den Hohlraum eingebracht werden, der sich durch das Bewegen des ersten Teils 33a des zentralen Werkzeugteils 33 weg vom zweiten Teil 33b des zentralen Werkzeugteils 33 beim Tiefziehen bildet. Das so gefertigte Kunststoffteil 11 kann dann dem Werkzeug 22 entnommen werden.
Durch das Einlegen der Folie 7 ins Werkzeug 2, 20,22 und durch die beweglichen Kavitäten im Werkzeug 2, 20, 22 kann der Tiefzieh- beziehungsweise Verformvorgang direkt im Werkzeug 2, 20, 22 stattfinden. Durch die verschiedenen Möglichkeiten, die Folie 7 im Werkzeug 2, 20, 22 festzuhalten, kann das Tiefziehen beziehungsweise Verformen der Folie 7 besonders einfach erfolgen. Je nach Anwendungsfall kann die Folie 7 nach dem Prozess im oder außerhalb vom Werkzeug 2, 20, 22 abgeschnitten werden oder auch nicht. Die Folie 7 kann flach eingelegt werden, umspritzt und dann tiefgezogen oder verformt werden. Des Weiteren kann die Folie 7 ins Werkzeug 2, 20, 22 eingelegt und beim Umspritzen oder Hinterspritzen leicht tiefgezogen oder verformt werden, das heißt durch den Spritzvorgang selbst, um dann nochmal zusätzlich weiter tiefgezogen oder verformt zu werden, und zwar immer noch im gleichen Werkzeug 2, 20, 22.
Auf diese Weise wird es ermöglicht, einen Spritzgussvorgang und einen Tiefziehvorgang im gleichen Werkzeug durchzuführen, insbesondere einen nachträglichen Tiefziehvorgang nach einem Spritzgussvorgang erfolgen zu lassen. Hierdurch kann vorteilhafterweise die beim Spritzgussvorgang ohnehin vorhandene Wärme gleichzeitig auch für das Thermoumformen, das heißt das Tiefziehen, der Folie im Nachgang verwendet werden. Dadurch, dass zudem kein Werkzeugwechsel erforderlich ist, können sowohl durch das erfindungsgemäße Verfahren oder seine Ausführungsformen, sowie auch durch das erfindungsgemäße Werkzeug oder seine Ausführungsformen, Zeit und Kosten eingespart werden und die Herstellung des Kunststoffteils kann deutlich schneller, kostengünstiger und effizienter erfolgen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10108253 C1 [0003]
DE 102015209797 B3 [0004]
DE 3630211 A1 [0005]
DE 3834637 A1 [0006]
EP 1950095 A2 [0007]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffteils (1, 11) für eine Eingabevorrichtung eines Kraftfahrzeugs, aufweisend die Schritte: - Einbringen eines Trägerelements (7) als eine erste Komponente des Kunststoffteils (1, 11) in ein Werkzeug; - Anspritzen einer zweiten Komponente (8) des Kunststoffteils (1, 11) an zumindest einen ersten Bereich (7a) des Trägerelements (7); und - Tiefziehen des Trägerelements (7); dadurch gekennzeichnet, dass das Tiefziehen des Trägerelements (7) mittels des Werkzeugs (2, 20, 22) nach dem Anspritzen der zweiten Komponente (8) im Werkzeug (2, 20, 22) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einbringen des Trägerelements (7) als Trägerelement (7) eine Folie (7), insbesondere eine Kunststofffolie (7), in das Werkzeug (2, 20, 22) eingelegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Anspritzen der zweiten Komponente (8) diese nicht in einem zweiten Bereich (7b) des Trägerelements (7) angespritzt wird, wobei beim Tiefziehen der zweite Bereich (7b) des Trägerelements (7) tiefgezogen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (2, 20, 22) einen zentralen Werkzeugteil (3, 30, 33) und einen äußeren Werkzeugteil (4, 40, 44) aufweist, wobei zumindest ein erster Teil (3a, 30a, 33a) des zentralen Werkzeugteils (3, 30, 33) gegenüber dem äußeren Werkzeugteil (4, 40, 44) bewegbar ausgebildet ist und beim Tiefziehen gegenüber dem äußeren Werkzeugteil (4, 40, 44) bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (7) zumindest einen vom ersten Bereich (7a) verschiedenen Randbereich (7b) aufweist, insbesondere welcher den zweiten Bereich (7b) darstellt, wobei das Trägerelement (7) derart in das Werkzeug (2, 20, 22) eingebracht wird, dass der erste, insbesondere zentrale, Bereich (7a) des Trägerelements (7) in einer durch das zentrale Werkzeugteil (3, 30, 33) bereitgestellten Kavität (5, 50, 55) angeordnet ist und der zumindest eine Randbereich (7b) des Trägerelements (7) in einer Aussparung (6, 60, 66) des äußeren Werkzeugteils (4, 40, 44) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich (7b) des Trägerelements (7) nach dem Einbringen in das Werkzeug (2, 20, 22) in der Aussparung (6, 60, 66) des äußeren Werkzeugteils (4, 40, 44) fixiert wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Werkzeugteil (4, 40, 44) eine die Aussparung (6, 60, 66) bereitstellende Klemmeinrichtung aufweist, wobei das Trägerelement (7) im zumindest einen Randbereich (7b) in der Aussparung (6, 60, 66) mittels der Klemmeinrichtung unter Ausübung einer Klemmkraft auf den zumindest einen Randbereich (7b) des Trägerelements (7) eingeklemmt wird, insbesondere vor dem Anspritzen der zweiten Komponente (8).
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkraft durch eine Vergrößerung einer Breite der Aussparung (6, 60, 66) verringert wird, insbesondere nach dem Anspritzen der zweiten Komponente (8), so dass die Klemmkraft während zumindest eines Teils des Tiefziehens, vorzugsweise während des gesamten Tiefzeihens, verringert ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (7) zusätzlich im zumindest einen ersten Bereich (7a) durch das Anspritzen der zweiten Komponente (8) tiefgezogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass während des Tiefziehens durch Bewegen des zumindest einen ersten, insbesondere zentralen, Bereichs (7a) des Trägerelements (7) im zentralen Werkzeugteil (3, 30, 33) relativ zum äußeren Werkzeugteil (4, 40, 44) der zumindest eine Randbereich (7b) des Trägerelements (7) zumindest zum Teil, insbesondere vollständig, aus der Aussparung (6, 60, 66) in Richtung des zentralen Werkzeugteils (3, 30, 33) bewegt und dabei tiefgezogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zentrale Werkzeugteil (3, 30, 33) einen zweiten Teil (3b, 30b, 33b) aufweist, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Teil (3a, 30a, 33a, 3b, 30b, 33b) die Kavität (5, 50, 55) gebildet ist, wobei sowohl der erste Teil (3a, 30a, 33a) als auch der zweite Teil (3b, 30b, 33b) des zentralen Werkzeugteils (3, 30, 33) relativ zum äußeren Werkzeugteil (4, 40, 44) bewegbar ausgebildet sind und beim Tiefziehen gegenüber dem äußeren Werkzeugteil (4, 40, 44) bewegt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zentrale Werkzeugteil (3, 30, 33) einen zweiten Teil (3b, 30b, 33b) aufweist, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Teil (3a, 30a, 33a, 3b, 30b, 33b) die Kavität (5, 50, 55) gebildet ist, wobei nur der erste Teil (3a, 30a, 33a) des zentralen Werkzeugteils (3, 30, 33) beim Tiefziehen gegenüber dem äußeren Werkzeugteil (4, 40, 44) bewegt wird und der zweite Teil (3b, 30b, 33b) nicht bewegt wird, wobei zumindest der zentrale Bereich (7a) des Trägerelements (7) zusammen mit dem ersten Teil (3a, 30a, 33a) des zentralen Werkezugteils (3, 30, 33)bewegt wird.
Eingabevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Eingabevorrichtung ein Kunststoffteil (1, 11) aufweist, welches mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt wurde.
Werkzeug (2, 20, 22) zum Herstellen eines Kunststoffteils (1, 11) für eine Eingabevorrichtung eines Kraftfahrzeugs, wobei das Werkzeug (2, 20, 22) eine Kavität (5, 50, 55) aufweist, in welche zumindest ein Teil eines Trägerelements (7) als eine erste Komponente des Kunststoffteils (1, 11) einbringbar ist und mit einer zweiten Komponente (8) zumindest hinterspritzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (2, 20, 22) zum Tiefziehen des zumindest hinterspritzten Trägerelements (7) ausgebildet ist.
Werkzeug (2, 20, 22) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (2, 20, 22) einen zentralen Werkzeugteil (3, 30, 33) und einen äußeren Werkzeugteil (4, 40, 44) aufweist, wobei zumindest ein erster Teil (3a, 30a, 33a) des zentralen Werkzeugteils (3, 30, 33) gegenüber dem äußeren Werkzeugteil (4, 40, 44) zum Tiefzeihen des Trägerelements (7) bewegbar ausgebildet ist.