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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses eines Kraftfahrzeugscheinwerfers. Ferner betrifft die Erfindung einen Kraftfahrzeugscheinwerfer sowie ein Kraftfahrzeug.
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Dass Kunststoffteile, insbesondere auch Gehäuse von Scheinwerfern für Kraftfahrzeuge, durch Spritzgießen hergestellt werden können, ist im Stand der Technik bekannt. Hierbei ist es üblich, dass Gehäuse von Kraftfahrzeugscheinwerfern aus einer einzigen Kunststoffkomponente hergestellt werden.
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Dies hat sich jedoch als problematisch erwiesen, da die Anforderungen an die Materialeigenschaften in unterschiedlichen Bereichen des Scheinwerfergehäuses voneinander abweichen können. So ist insbesondere in Bereichen, welche im Rahmen eines Unfalls einem direkten Personenkontakt ausgesetzt sein können, die Verwendung von Materialien wünschenswert, welche sich zur Aufnahme der Aufprallenergie eignen und so einer potentiellen Verletzung von Verkehrsteilnehmern bestmöglich entgegenwirken. In diesen Bereichen kann es beispielsweise von Vorteil sein, wenn das Material unter der Krafteinwirkung eines Aufpralls gezielt deformiert wird bzw. zerbricht. Andere Bereiche des Scheinwerfergehäuses sind einem direkten Personenkontakt jedoch aufgrund ihrer Einbaulage im Kraftfahrzeug nicht unmittelbar ausgesetzt. Entsprechend stehen in diesen Bereichen andere Materialeigenschaften wie Temperaturbeständigkeit und Festigkeit im Vordergrund. Der Begriff Festigkeit steht im Rahmen der vorliegenden Anmeldung stellvertretend für einen oder mehrere aus der Gruppe Zugfestigkeit, Druckfestigkeit, Biegefestigkeit, Scherfestigkeit. In Bezug auf weitere Bereiche des Scheinwerfergehäuses kann es weiterhin wünschenswert sein, einen besonders leichten Werkstoff zu verwenden, um Gewicht einzusparen. Die Verwendung mehrerer unterschiedlicher Kunststoffkomponenten zur Herstellung eines Scheinwerfergehäuses führt jedoch zu einem ungleich komplexeren Fertigungsprozess im Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren.
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Im Hinblick auf das Mehrkomponenten-Spritzgießen sollen stets bestimmte geometrische Bereiche des herzustellenden Kunststoffteils durch eine spezifische Kunststoffkomponente und andere geometrische Bereiche desselben Kunststoffteils durch wenigstens eine andere spezifische Kunststoffkomponente gebildet werden. Bei den verschiedenen Kunststoffkomponenten muss es sich jedoch nicht zwangsläufig um verschiedene Kunststofftypen handeln. So können hiermit beispielsweise auch gleiche Kunststofftypen verschiedener Farbe gemeint sein.
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Hierzu werden beim Mehrkomponenten-Spritzgießen die unterschiedlichen Kunststoffkomponenten durch eine Spritzgießmaschine üblicherweise nacheinander unter Druck in ein Spritzgießwerkzeug eingebracht, welches die Form des herzustellenden Kunststoffteils als Negativ abbildet. Damit die nacheinander in das Spritzgießwerkzeug eingebrachten Kunststoffkomponenten stets nur den jeweils gewünschten geometrischen Bereich im Spritzgießwerkzeug ausfüllen, werden räumliche Abtrennungen wie Formkonturen oder Trennriegel innerhalb des Spritzgießwerkzeugs vorgesehen, welche einen ungewollten Eintritt der jeweiligen Kunststoffkomponente in bestimmte geometrische Bereiche des Spritzgießwerkzeugs verhindern. Diese räumlichen Abtrennungen sind für die aktuell einzubringende Kunststoffkomponente jeweils spezifisch und müssen somit zwischen den einzelnen Spritzgießvorgängen der unterschiedlichen Kunststoffkomponenten ausgetauscht oder gänzlich aus dem Spritzgießwerkzeug entfernt werden. Eine Entfernung der räumlichen Abtrennungen erfolgt erst dann, wenn die zuvor in das Spritzgießwerkzeug eingebrachte Kunststoffkomponente derart ausgehärtet ist, sodass diese formstabil ist und durch etwaige Arbeitsvorgänge am Spritzgießwerkzeug nicht deformiert wird bzw. nachträglich verlaufen kann. Die nachfolgende Kunststoffkomponente wird folglich immer erst dann in das Spritzgießwerkzeug eingebracht, wenn die zuvor eingebrachte Kunststoffkomponente zumindest teilweise ausgehärtet ist.
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Hierdurch ergibt sich im Hinblick auf das fertige Kunststoffteil der Nachteil, dass an den Materialgrenzen zweier oder mehrerer Kunststoffkomponenten schlechtere mechanische Eigenschaften (insbesondere geringere Festigkeiten) vorliegen als in anderen Bereichen des Kunststoffteils, da sich durch die bereits vorangeschrittene Aushärtung wenigstens einer Kunststoffkomponente die verschiedenen Kunststoffkomponenten an den entsprechenden Grenzflächen nicht optimal verbinden konnten. Somit bilden diese Materialgrenzen ungewollte Schwachstellen von Bauteilen, welche durch Mehrkomponenten-Spritzgießen hergestellt worden sind.
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Auch kann es möglich sein, dass das Spritzgießwerkzeug zwischen den einzelnen Spritzgießvorgängen in seiner räumlichen Lage gegenüber der Einspritzdüse verändert werden muss. Sowohl die bereits diskutierte Entfernung räumlicher Abtrennungen im Spritzgießwerkzeug als auch eine Veränderung der räumlichen Orientierung des Spritzgießwerkzeugs stellen somit zusätzliche Arbeitsschritte dar, die den Aufwand und die Dauer des Fertigungsprozesses insgesamt negativ beeinflussen.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zumindest einen der voranstehend beschriebenen Nachteile wenigstens teilweise zu überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein Gehäuse für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit lokal bedarfsoptimierten Materialeigenschaften bereitzustellen und gleichzeitig eine Bildung von Schwachstellen des Gehäuses in Bezug auf die Materialgrenzen zwischen unterschiedlichen Kunststoffkomponenten zu vermeiden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, die Herstellung von Gehäusen von Kraftfahrzeugscheinwerfern mit lokal bedarfsoptimierten Materialeigenschaften einfacher und effizienter sowie kostengünstiger zu gestalten.
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Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses eines Kraftfahrzeugscheinwerfers mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 und ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15. Weitere Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfer und/oder Kraftfahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses eines Kraftfahrzeugscheinwerfers umfasst wenigstens die folgenden Schritte, die insbesondere in der nachfolgend aufgeführten Reihenfolge durchgeführt werden:
- a) Einbringen einer ersten Kunststoffkomponente in ein Spritzgießwerkzeug an wenigstens einer ersten Einspritzposition des Spritzgießwerkzeugs über die Dauer wenigstens eines ersten Zeitintervalls und
- b) Einbringen einer zweiten, von der ersten Kunststoffkomponente in wenigstens einer Materialeigenschaft verschiedenen Kunststoffkomponente in das Spritzgießwerkzeug an wenigstens einer zweiten Einspritzposition des Spritzgießwerkzeugs über die Dauer wenigstens eines zweiten Zeitintervalls.
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Dabei ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die erste Einspritzposition verschieden ist von der zweiten Einspritzposition und sich das erste Zeitintervall und das zweite Zeitintervall zumindest abschnittsweise überschneiden. Ebenfalls ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die erste Kunststoffkomponente und die zweite Kunststoffkomponente innerhalb des Spritzgießwerkzeugs zumindest abschnittsweise aufeinandertreffen und eine Materialgrenze ausbilden, wobei die erste Kunststoffkomponente und die zweite Kunststoffkomponente sich an wenigstens einem Zeitpunkt ihres Aufeinandertreffens entlang der Materialgrenze in einem geschmolzenen Zustand befinden.
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Es ist im Rahmen der Erfindung denkbar, dass das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur in Bezug auf Gehäuse von Kraftfahrzeugscheinwerfer angewandt wird, sondern zur Herstellung von anderen Kunststoffteilen, insbesondere von Mehrkomponenten-Spritzgussteilen beliebiger Art. Untenstehende Merkmale und Erläuterungen gelten in analoger Weise.
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Das Spritzgießwerkzeug bildet die Geometrie des herzustellenden Gehäuses des Kraftfahrzeugscheinwerfers als Negativ ab. Beim Einbringen der ersten und zweiten Kunststoffkomponente in das Spritzgießwerkzeug befinden sich sowohl die erste als auch die zweite Kunststoffkomponente in einem geschmolzenen Zustand. Dies gilt auch in Bezug auf etwaige weitere Kunststoffkomponenten. Der Begriff Kunststoffkomponente ist in Bezug auf die vorliegende Anmeldung als Oberbegriff für einen spezifischen zu verarbeitenden Kunststoff zu verstehen und umfasst alle für diesen Kunststoff spezifischen Merkmale und Eigenschaften wie beispielsweise den Kunststofftyp (Thermoplast, Duroplast, Elastomer etc.) und dessen konkrete chemische Zusammensetzung sowie verwendete Füllstoffe und/oder Additive, wobei es sich hierbei nicht um eine abgeschlossene Liste handelt. Aussagen, die sich auf zwei oder mehrere voneinander verschiedene Kunststoffkomponenten beziehen, meinen folglich nicht zwangsläufig unterschiedliche Kunststofftypen. Auch gleiche Kunststofftypen mit identischer chemischer Zusammensetzung, welche jedoch mit unterschiedlichen Additiven und/oder Füllstoffen versetzt wurden, werden im Rahmen der vorliegenden Anmeldung als unterschiedliche Kunststoffkomponenten bezeichnet. Mit einer zumindest abschnittsweisen Überschneidung des ersten und zweiten Zeitintervalls ist gemeint, dass über einen definierten Zeitraum, welcher zumindest eine Teilmenge des ersten und/oder zweiten Zeitintervalls darstellt, sowohl die erste Kunststoffkomponente als auch die zweite Kunststoffkomponente gleichzeitig in das Spritzgießwerkzeug eingebracht werden. Der Unterschied bzgl. einer Materialeigenschaft der ersten und zweiten Kunststoffkomponente kann sich beispielsweise auf den Kunststofftyp, einen Füllstoff, ein Additiv, die Dichte, die Festigkeit, das Bruchverhalten oder die Farbe der Kunststoffkomponenten beziehen, wobei es sich nicht um eine abgeschlossene Liste handelt. Der Begriff Materialgrenze bezeichnet in der vorliegenden Anmeldung den lokalen Übergang von einer Kunststoffkomponente in eine andere Kunststoffkomponente innerhalb eines Bauteils. Die Materialgrenze kennzeichnet jedoch nicht zwei unterschiedliche bzw. separate Bauteile. So kann, obwohl eine Materialgrenze vorliegt, an der zwei in wenigstens einer Materialeigenschaft voneinander unterschiedliche Kunststoffkomponenten aneinandergrenzen, eine stoffschlüssige Verbindung der Kunststoffkomponenten entlang der Materialgrenze vorliegen.
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In anderen Worten wird eine erste Kunststoffkomponente an einer ersten Einspritzposition und ab einem ersten Startzeitpunkt in das Spritzgießwerkzeug eingebracht. Eine zweite Kunststoffkomponente wird an einer zweiten, von der ersten verschiedenen Einspritzposition und ab einem zweiten Startzeitpunkt in das Spritzgießwerkzeug eingebracht. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, dass der erste Startzeitpunkt dem zweiten Startzeitpunkt entspricht und das Einbringen der ersten und zweiten Kunststoffkomponente in das Spritzgießwerkzeug folglich gleichzeitig initiiert wird. Auch ist es denkbar, dass der zweite Startzeitpunkt nach dem ersten Startzeitpunkt liegt und das Einbringen der zweiten Kunststoffkomponente in das Spritzgießwerkzeug folglich nach dem Einbringen der ersten Kunststoffkomponente in das Spritzgießwerkzeug initiiert wird.
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Das Einbringen der ersten Kunststoffkomponente in das Spritzgießwerkzeug wird an einem ersten Endzeitpunkt beendet. Das erste Zeitintervall ergibt sich somit aus der Differenz des ersten Endzeitpunkts und des ersten Startzeitpunkts. Das Einbringen der zweiten Kunststoffkomponente in das Spritzgießwerkzeug wird an einem zweiten Endzeitpunkt beendet. Das zweite Zeitintervall ergibt sich somit aus der Differenz des zweiten Endzeitpunkts und des zweiten Startzeitpunkts. Hierbei ist es denkbar, dass der erste Endzeitpunkt dem zweiten Endzeitpunkt entspricht und das Einbringen der ersten und zweiten Kunststoffkomponente in das Spritzgießwerkzeug folglich gleichzeitig beendet wird. Ebenfalls ist es denkbar, dass der zweite Endzeitpunkt vor oder nach dem ersten Endzeitpunkt liegt und das Einbringen der zweiten Kunststoffkomponente somit vor oder nach dem Einbringen der ersten Kunststoffkomponente beendet wird. Erfindungsgemäß ist es somit vorgesehen, dass sich das erste und das zweite Zeitintervall zumindest abschnittsweise überschneiden.
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Innerhalb des Spritzgießwerkzeugs treffen die erste und die zweite Kunststoffkomponente zumindest an einer diskreten Position, insbesondere entlang einer linienförmigen Kontur bzw. entlang einer Ebene aufeinander und bilden eine Materialgrenze aus. Mit der Materialgrenze ist eine insbesondere scharfe Trennlinie bzw. Trennebene zwischen wenigstens zwei Kunststoffkomponenten gemeint. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass sich sowohl die erste Kunststoffkomponente als auch die zweite Kunststoffkomponente an wenigstens einem Zeitpunkt, insbesondere allen Zeitpunkten ihres Aufeinandertreffens entlang der gesamten Materialgrenze in einem geschmolzenen Zustand befinden.
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In anderen Worten wird die Materialgrenze innerhalb des Spritzgießwerkzeugs nicht zwangsläufig an jeder Position der Materialgrenze zum gleichen Zeitpunkt gebildet, da an einigen Positionen der Materialgrenze die erste und die zweite Kunststoffkomponente eher zusammentreffen als an anderen Positionen der Materialgrenze. Jeder Position entlang der Materialgrenze ist somit ein spezifischer Zeitpunkt des Aufeinandertreffens der ersten und zweiten Kunststoffkomponente zuordenbar. Erfindungsgemäß ist es in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass sich sowohl die erste Kunststoffkomponente als auch die zweite Kunststoffkomponente an wenigstens einem Zeitpunkt ihres Aufeinandertreffens in einem geschmolzenen Zustand befinden. Natürlich ist es im Rahmen der Erfindung ebenfalls denkbar, dass sich die erste und die zweite Kunststoffkomponente an mehreren, insbesondere allen Zeitpunkten ihres Aufeinandertreffens in einem geschmolzenen Zustand befinden.
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Durch das zumindest teilweise simultane Einbringen mehrerer Kunststoffkomponenten in das Spritzgießwerkzeug ergibt sich der Vorteil, dass die zur Herstellung eines Gehäuses eines Kraftfahrzeugscheinwerfers erforderlichen Arbeitsschritte im Spritzgießprozess reduziert werden und die Herstellung somit effizienter und kostengünstiger gestaltet werden kann. Weiterhin wird dadurch, dass die unterschiedlichen Kunststoffkomponenten innerhalb des Spritzgießwerkzeugs zumindest abschnittsweise in geschmolzenem Zustand aufeinandertreffen, eine besonders gute Verbindung zwischen den verschiedenen Kunststoffkomponenten entlang der Materialgrenze bzw. den Materialgrenzen realisiert und die Materialeigenschaften wie insbesondere die Festigkeit des Kraftfahrzeugscheinwerfergehäuses in Bezug auf die lokalen Bereiche der Materialgrenze bzw. der Materialgrenzen verbessert. Natürlich wird dies erst durch das zumindest teilweise zeitgleiche Einbringen der Kunststoffkomponenten in das Spritzgießwerkzeug ermöglicht, da hierdurch das Entfernen bzw. der Austausch von Formkonturen und/oder eine Veränderung der räumlichen Orientierung des Spritzgießwerkzeugs entfällt und ein Auskühlen einer Kunststoffkomponente vor dem Einbringen einer weiteren Kunststoffkomponente vermieden werden kann.
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Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass zusätzlich zu der ersten Kunststoffkomponente und der zweiten Kunststoffkomponente eine dritte Kunststoffkomponente an wenigstens einer dritten, von der ersten und zweiten verschiedenen Einspritzposition des Spritzgießwerkzeugs über die Dauer wenigstens eines dritten Zeitintervalls in das Spritzgießwerkzeug eingebracht wird. Dabei ergibt sich das dritte Zeitintervall aus der Differenz eines dritten Endzeitpunkts, an welchem das Einbringen der dritten Kunststoffkomponente beendet wird und eines dritten Startzeitpunkts, an welchem das Einbringen der dritten Kunststoffkomponente initiiert wird. Es ist denkbar, dass sich das dritte Zeitintervall zumindest abschnittsweise mit dem ersten und/oder zweiten Zeitintervall überschneidet. In anderen Worten erfolgt für einen definierten Zeitraum ein gleichzeitiges Einbringen der ersten, zweiten und dritten Kunststoffkomponente oder der ersten und dritten Kunststoffkomponente oder der zweiten und dritten Kunststoffkomponente. Auch ist es in diesem Zusammenhang denkbar, dass die dritte und die erste und/oder die dritte und die zweite Kunststoffkomponente innerhalb des Spritzgießwerkzeugs zumindest abschnittsweise aufeinandertreffen und eine Materialgrenze ausbilden, wobei die erste und die dritte Kunststoffkomponente und/oder die zweite Kunststoffkomponente und die dritte Kunststoffkomponente sich an wenigstens einem Zeitpunkt ihres Aufeinandertreffens, insbesondere an allen Zeitpunkten ihres Aufeinandertreffens in einem geschmolzenen Zustand befinden. Durch die Verwendung einer dritten Kunststoffkomponente ergibt sich der Vorteil, dass das Scheinwerfergehäuse in Bezug auf eine lokal bedarfsoptimierte Materialauswahl besonders vielseitig gestaltet werden kann.
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Natürlich ist auch eine Erweiterung des Verfahrens auf mehr als drei, insbesondere vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun oder zehn Kunststoffkomponenten in analoger Weise zu den obigen Ausführungen im Rahmen der Erfindung denkbar.
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Es ist erfindungsgemäß denkbar, dass wenigstens eine der Kunststoffkomponenten an wenigstens zwei voneinander verschiedenen Einspritzpositionen, insbesondere an drei, vier oder fünf Einspritzpositionen in das Spritzgießwerkzeug eingebracht wird. Es ist in diesem Zusammenhang denkbar, dass alle Einspritzpositionen zumindest einer Kunststoffkomponente, insbesondere aller Kunststoffkomponenten unterschiedlich sind von den Einspritzpositionen aller anderen Kunststoffkomponenten. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine flächige Verteilung einer spezifischen Kunststoffkomponente innerhalb des Spritzgießwerkzeugs in kürzerer Zeit realisiert werden kann. In diesem Zusammenhang ist es ferner möglich, dass jeder Einspritzposition einer der Kunststoffkomponenten jeweils wenigstens ein spezifisches Zeitintervall zugeordnet ist, über dessen Dauer die Kunststoffkomponente an der jeweiligen Einspritzposition in das Spritzgießwerkzeug eingebracht wird. Ebenfalls ist es denkbar, dass sich wenigstens zwei, insbesondere unterschiedlichen Einspritzpositionen zugeordnete Zeitintervalle einer spezifischen Kunststoffkomponente in ihrem Startzeitpunkt und/oder ihrem Endzeitpunkt unterscheiden.
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In anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass der Einspritzvorgang bezogen auf die unterschiedlichen Einspritzpositionen einer Kunststoffkomponente nicht zum gleichen Zeitpunkt initiiert und/oder beendet wird. So kann jeder Einspritzposition wenigstens ein spezifischer Startzeitpunkt des Einspritzvorgangs und wenigstens ein spezifischer Endzeitpunkt des Einspritzvorgangs, bezogen auf die jeweilige Kunststoffkomponente, zugeordnet werden. Entsprechend ergibt sich für jede Einspritzposition einer Kunststoffkomponente wenigstens ein spezifisches Zeitintervall, aus der Differenz zwischen einem Endzeitpunkt und einem Startzeitpunkt des Einspritzvorgangs an der jeweiligen Einspritzposition. Jeder Kunststoffkomponente sind somit mehrere Zeitintervalle zuordenbar, die jeweils für die Kunststoffkomponente und die Einspritzposition spezifisch sind. Auch eine Zuordnung mehrerer Zeitintervalle eines Einspritzvorgangs zu einer spezifischen Kunststoffkomponente und einer spezifischen Einspritzposition ist im Rahmen der Erfindung denkbar, wobei jedes Zeitintervall durch einen spezifischen Startzeitpunkt und einen spezifischen Endzeitpunkt definiert ist. Durch die flexible zeitliche und lokale Steuerung des Einbringens unterschiedlicher Kunststoffkomponenten in das Spritzgießwerkzeug ergibt sich der Vorteil, den Verlauf der Materialgrenze zwischen wenigstens zwei Kunststoffkomponenten innerhalb des Spritzgießwerkzeugs aktiv beeinflussen und steuern zu können, wodurch eine besonders flexible und gleichzeitig präzise Gehäuseherstellung ermöglicht wird.
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Ferner kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass wenigstens eine Einspritzposition, insbesondere alle Einspritzpositionen wenigstens einer der Kunststoffkomponenten, insbesondere aller Kunststoffkomponenten vorab durch Simulation, insbesondere durch Strömungssimulation ermittelt werden. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, dass im Rahmen der Simulation die Geometrie des herzustellenden Gehäuses bzw. die Geometrie des Spritzgießwerkzeugs sowie die Materialeigenschaften, insbesondere die Viskosität bzw. Fließfähigkeit aller zu verwendenden Kunststoffkomponenten berücksichtigt werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Einspritzpositionen der jeweiligen Kunststoffkomponenten derart ermittelt werden können, dass die Materialgrenzen zwischen den einzelnen Kunststoffkomponenten den gewünschten Verlauf zeigen. Die Einspritzpositionen müssen somit nicht durch aufwändige und teure Versuche ermittelt werden, wodurch der Herstellungsprozess des Scheinwerfergehäuses günstiger und effizienter wird.
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Im Rahmen der Erfindung kann es von Vorteil sein, dass wenigstens zwei, insbesondere alle der Kunststoffkomponenten Verbundwerkstoffe bzw. Kompositwerkstoffe sind und den gleichen Matrixwerkstoff und/oder Füllwerkstoff aufweisen. Verbundwerkstoffe weisen im Sinne der vorliegenden Anmeldung einen Matrixwerkstoff und einen Füllwerkstoff auf, wobei der Füllwerkstoff in den Matrixwerkstoff eingebettet ist. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass der Matrixwerkstoff der ersten und/oder zweiten Kunststoffkomponente durch einen Kunststoff, bevorzugt durch einen Thermoplast, besonders bevorzugt durch Polypropylen (PP) gebildet wird. Durch die Verwendung gleicher Matrixwerkstoffe bei unterschiedlichen Kunststoffkomponenten ergibt sich der Vorteil, dass sich die Kunststoffkomponenten entlang einer aus diesen Kunststoffkomponenten gebildeten Materialgrenze besonders homogen miteinander verbinden und hierdurch besonders gute Materialeigenschaften des Scheinwerfergehäuses in Bezug auf die Materialgrenzen zwischen unterschiedlichen Kunststoffkomponenten erzielt werden können. Der Entstehung von Schwachstellen des Scheinwerfergehäuses entlang der Materialgrenze zweier Kunststoffkomponenten kann somit noch effektiver entgegengewirkt werden.
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Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass wenigstens eine der Kunststoffkomponenten ein Verbundwerkstoff ist und ein Fasermaterial, insbesondere Kohlenstofffasern, bevorzugt Glasfasern als Füllwerkstoff enthält. Ebenfalls kann es vorgesehen sein, dass wenigstens eine Kunststoffkomponente ein Silikat, insbesondere Talkum als Füllwerkstoff enthält. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, dass eine mit Glasfasern verstärkte Kunststoffkomponente einen Glasfaseranteil zwischen 20 % und 40 %, insbesondere zwischen 25 % und 35 %, bevorzugt von 30 % enthält. So ist es möglich, dass eine Kunststoffkomponente ein PP GF 30 Werkstoff ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer hohen Festigkeit und Temperaturbeständigkeit des Scheinwerfergehäuses in den entsprechenden Bereichen, in welchen die glasfaserverstärkte Kunststoffkomponente Anwendung findet. In Bezug auf eine mit Talkum verstärkte Kunststoffkomponente ist denkbar, dass die Kunststoffkomponente einen Talkumanteil zwischen 30 % und 50 %, insbesondere zwischen 35 % und 45 %, bevorzugt von 40 % enthält. So ist es möglich, dass eine Kunststoffkomponente ein PP TD 40 Werkstoff ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer geminderten Festigkeit und erhöhten Bruchbereitschaft des Scheinwerfergehäuses in den entsprechenden Bereichen, in denen die talkumverstärkte Kunststoffkomponente Anwendung findet. Insbesondere ist es im Rahmen der Erfindung möglich, dass wenigstens eine Kunststoffkomponente ein glasfaserverstärkter Verbundwerkstoff der o. g. Art ist und wenigstens eine weitere Kunststoffkomponente ein talkumverstärkter Verbundwerkstoff der o. g. Art ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die unterschiedlichen Materialeigenschaften der Kunststoffkomponenten in unterschiedlichen Bereichen des Scheinwerfergehäuses effektiv genutzt werden können.
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Auch ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass wenigstens eine der Kunststoffkomponenten derart eingefärbt ist, dass sie von wenigstens einer der weiteren Kunststoffkomponenten visuell unterscheidbar ist. Insbesondere ist es denkbar, dass dies zwei Kunststoffkomponenten betrifft, die miteinander eine gemeinsame Materialgrenze ausbilden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Materialgrenze zwischen den beiden Kunststoffkomponenten visuell am Scheinwerfergehäuse nachvollzogen werden kann. Entsprechend kann im Rahmen eines Qualitätssicherungsprozesses unmittelbar festgestellt werden, ob die Materialgrenze den gewünschten Verlauf aufweist und/oder innerhalb einer vorab definierten Toleranzzone liegt. Die Weiterverarbeitung bzw. nachfolgende Verwendung fehlerhafter Scheinwerfergehäuse kann somit effektiv vermieden werden. Auch ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass die Kunststoffkomponenten derart ausgewählt werden, dass sie haptisch voneinander unterscheidbar sind und die Materialgrenze zwischen zwei Kunststoffkomponenten somit insbesondere zusätzlich haptisch identifiziert werden kann. Die haptische Unterscheidbarkeit kann hierbei in einer variablen Oberflächenbeschaffenheit der Kunststoffkomponenten liegen.
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Es ist weiterhin denkbar, dass in dem zur Herstellung des Scheinwerfergehäuses verwendeten Spritzgießwerkzeug wenigstens eine Markierung vorgesehen ist, welche im Rahmen des Spritzgießprozesses durch das Spritzgießwerkzeug auf das Scheinwerfergehäuse übertragbar ist und an wenigstens einer Position des Scheinwerfergehäuses bzw. des Spritzgießwerkzeugs einen insbesondere vordefinierten Sollverlauf wenigstens einer Materialgrenze kennzeichnet. So ist es denkbar, dass die Markierung in dem Spritzgießwerkzeug als eine insbesondere linienförmige oder im Wesentlichen linienförmige Ausnehmung und/oder Erhebung vorgesehen ist, die im Rahmen des Spritzgießprozesses entsprechend mit einer Kunststoffkomponente gefüllt wird und sich somit in entsprechender Weise auf das Scheinwerfergehäuse überträgt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der tatsächliche Verlauf einer Materialgrenze zwischen zwei Kunststoffkomponenten mit dem durch die Markierung bzw. die Markierungen gekennzeichneten Sollverlauf der Materialgrenze abgeglichen werden kann und ein fehlerhafter Verlauf der Materialgrenze somit einfach und effektiv identifiziert werden kann. Bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass mehrere solcher Markierungen vorgesehen sind. Insbesondere ist es denkbar, dass für jede Materialgrenze jeweils wenigstens eine Markierung der o. g. Art vorgesehen ist. Besonders bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass für jede Materialgrenze mindestens zwei Markierungen vorgesehen sind, wobei jeweils eine Markierung einen Minimalbereich und die andere Markierung einen Maximalbereich kennzeichnet. Ein Minimalbereich in Bezug auf das Spritzgießwerkzeug ist derjenige Bereich, welcher mindestens durch eine bestimmte Kunststoffkomponente ausgefüllt werden muss. Der Maximalbereich in Bezug auf das Spritzgießwerkzeug ist derjenige Bereich, welcher maximal durch diese Kunststoffkomponente ausgefüllt werden darf. Somit ergibt sich zwischen der Markierung des Minimalbereichs und der Markierung des Maximalbereichs eine Toleranzzone, innerhalb derer die Materialgrenze zweier Kunststoffkomponenten verlaufen muss, damit das Werkstück bzw. das Gehäuse des Kraftfahrzeugscheinwerfers den vorab definierten Anforderungen genügt. Es ergibt sich entsprechend, dass die Markierung eines Maximalbereichs einer Kunststoffkomponente stets auch eine Markierung eines Minimalbereichs einer anderen Kunststoffkomponente repräsentiert und die Markierung eines Minimalbereichs einer Kunststoffkomponente stets auch eine Markierung eines Maximalbereichs einer anderen Kunststoffkomponente repräsentiert.
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Im Rahmen der Erfindung kann es weiterhin von Vorteil sein, wenn sich zumindest zwei der verwendeten Kunststoffkomponenten in Bezug auf ihre Dichte unterscheiden. Durch die Verwendung von Kunststoffkomponenten mit geringer Dichte ergibt sich in den betreffenden Bereichen des Scheinwerfergehäuses ein besonders geringes Gewicht. Entsprechend kann hierdurch eine besonders gewichtseffiziente Gestaltung des Scheinwerfergehäuses realisiert werden.
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Zusätzlich wird obenstehende Aufhabe gelöst durch einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend ein insbesondere monolithisches bzw. einstückiges Gehäuse, wobei das Gehäuse wenigstens zwei Materialbereiche aufweist, welche vorzugsweise stoffschlüssig miteinander verbunden sind und durch eine erste Kunststoffkomponente und eine zweite Kunststoffkomponente gebildet werden und insbesondere durch wenigstens eine Materialgrenze voneinander abgegrenzt sind, wobei sich die erste Kunststoffkomponente und die zweite Kunststoffkomponente in wenigstens einer Materialeigenschaft unterscheiden.
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In anderen Worten wird ein erster Teilbereich des Gehäuses durch eine erste Kunststoffkomponente gebildet und ein zweiter Teilbereich des Gehäuses durch eine zweite Kunststoffkomponente gebildet, wobei sich die erste und zweite Kunststoffkomponente in wenigstens einer Materialeigenschaft wie beispielsweise Kunststofftyp, Füllstoffe, Additive, Temperaturbeständigkeit, Dichte, Festigkeit, Bruchverhalten oder Farbe unterscheiden, wobei es sich nicht um eine abgeschlossene Liste handelt. Die beiden Materialbereiche grenzen zumindest abschnittsweise aneinander und sind insbesondere stoffschlüssig miteinander verbunden. Entsprechend verläuft zwischen dem ersten und dem zweiten Materialbereich eine Materialgrenze, an der ein lokaler Materialwechsel von der ersten auf die zweite Kunststoffkomponente bzw. von der zweiten auf die erste Kunststoffkomponente vorliegt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass beispielsweise Bereiche des Gehäuses, die im Falle eines Unfalles in Personenkontakt kommen können, durch Kunststoffkomponenten ausgebildet werden können, welche einen größtmöglichen Anteil der Aufprallenergie absorbieren und Verletzungen somit vorbeugen bzw. abmildern können. In anderen Bereichen, für die der Personenkontakt aufgrund der Anordnung des Gehäuses im Fahrzeug ausgeschlossen ist, können hingegen temperaturstabile Kunststoffkomponenten mit hoher Festigkeit verwendet werden. Unterschiedliche geometrische Bereiche des Gehäuses können somit durch unterschiedliche Kunststoffkomponenten mit spezifischen Materialeigenschaften ausgebildet werden, wodurch es ermöglicht wird, die Materialeigenschaften des Gehäuses lokal und bedarfsoptimiert zu variieren.
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Es ist im Rahmen der Erfindung denkbar, dass das Gehäuse des Kraftfahrzeugscheinwerfers drei Materialbereiche umfasst, welche vorzugsweise stoffschlüssig miteinander verbunden sind und durch eine erste, eine zweite und eine dritte Kunststoffkomponente gebildet werden und insbesondere durch Materialgrenzen voneinander abgegrenzt sind, wobei sich wenigstens eine der Kunststoffkomponenten in wenigstens einer Materialeigenschaft von den anderen beiden Kunststoffkomponenten unterscheidet. Insbesondere kann es auch vorgesehen sein, dass sich alle Kunststoffkomponenten in wenigstens einer Materialeigenschaft unterscheiden. Es ist im Rahmen der Erfindung ebenfalls vorstellbar, dass das Gehäuse des Kraftfahrzeugscheinwerfers aus mehr als drei, insbesondere aus vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun oder zehn Kunststoffkomponenten ausgebildet ist, wobei jede der Kunststoffkomponenten wenigstens einen Materialbereich des Gehäuses ausbildet, welcher durch eine Materialgrenze von wenigstens einem anderen Materialbereich abgegrenzt ist.
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Im Rahmen der Erfindung kann es von Vorteil sein, dass wenigstens zwei, insbesondere alle der Kunststoffkomponenten Verbundwerkstoffe bzw. Kompositwerkstoffe sind und den gleichen Matrixwerkstoff und/oder Füllwerkstoff aufweisen. Hierdurch wird eine besonders homogene Verbindung verschiedener Kunststoffkomponenten entlang der Materialgrenzen realisiert und eine Bildung von Schwachstellen im Gehäuse des Kraftfahrzeugscheinwerfers aufgrund der Verwendung unterschiedlicher Kunststoffkomponenten vermieden.
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Auch ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass wenigstens eine der Kunststoffkomponenten ein Verbundwerkstoff ist und ein Fasermaterial, insbesondere Glasfasern als Füllwerkstoff enthält oder ein Silikat, insbesondere Talkum als Füllwerkstoff enthält. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, dass eine mit Glasfasern verstärkte Kunststoffkomponente einen Glasfaseranteil zwischen 20 % und 40 %, insbesondere zwischen 25 % und 35 %, bevorzugt von 30 % enthält. So ist es möglich, dass eine Kunststoffkomponente ein PP GF 30 Werkstoff ist. Auch ist es in diesem Zusammenhang denkbar, dass eine mit Talkum verstärkte Kunststoffkomponente einen Talkumanteil zwischen 30 % und 50 %, insbesondere zwischen 35 % und 45 %, bevorzugt von 40 % hat. So ist es möglich, dass eine Kunststoffkomponente ein PP TD 40 Werkstoff ist. Für die jeweiligen Vorteile sei auf die obigen Ausführungen verwiesen.
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Auch ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass wenigstens eine der Kunststoffkomponenten derart eingefärbt ist, dass sie von wenigstens einer weiteren der Kunststoffkomponenten visuell unterscheidbar ist. Insbesondere ist es denkbar, dass dies zwei Kunststoffkomponenten betrifft, die miteinander eine gemeinsame Materialgrenze ausbilden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Materialgrenze zwischen den beiden Kunststoffkomponenten visuell am Scheinwerfergehäuse nachvollzogen werden kann. Entsprechend kann im Rahmen eines Qualitätssicherungsprozesses unmittelbar festgestellt werden, ob die Materialgrenze den gewünschten Verlauf aufweist und/oder innerhalb einer vorab definierten Toleranzzone liegt. Die Weiterverarbeitung bzw. nachfolgende Verwendung fehlerhafter Scheinwerfergehäuse kann somit effektiv vermieden werden. Auch ist es denkbar, dass die Kunststoffkomponenten derart ausgewählt werden, dass sie haptisch voneinander unterscheidbar sind und die Materialgrenze zwischen zwei Kunststoffkomponenten somit insbesondere zusätzlich haptisch identifiziert werden kann.
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Ebenfalls ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass an dem Gehäuse wenigstens eine Markierung vorgesehen ist, welche an wenigstens einer Position des Gehäuses einen Sollverlauf wenigsten einer Materialgrenze kennzeichnet. So ist es denkbar, dass die Markierung als eine insbesondere linienförmige oder im Wesentlichen linienförmige Ausnehmung und/oder Erhebung insbesondere an dem Gehäuse vorgesehen ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der tatsächliche Verlauf einer Materialgrenze zwischen zwei Kunststoffkomponenten mit dem durch die Markierung bzw. die Markierungen gekennzeichneten Sollverlauf der Materialgrenze abgeglichen und ein fehlerhafter Verlauf der Materialgrenze somit einfach und effektiv identifiziert werden kann. Bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass mehrere solcher Markierungen an dem Gehäuse vorgesehen sind.
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Insbesondere ist es denkbar, dass für jede Materialgrenze des Gehäuses jeweils wenigstens eine Markierung der o. g. Art vorgesehen ist. Besonders bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass für jede Materialgrenze mindestens zwei Markierungen vorgesehen sind, wobei jeweils eine Markierung einen Minimalbereich und die andere Markierung einen Maximalbereich kennzeichnet. Ein Minimalbereich in Bezug auf eine Kunststoffkomponente ist derjenige Bereich des Werkstücks bzw. Gehäuses, welcher mindestens durch diese Kunststoffkomponente ausgefüllt bzw. ausgebildet werden muss. Der Maximalbereich in Bezug auf eine Kunststoffkomponente ist derjenige Bereich des Werkstücks bzw. Gehäuses, welcher maximal durch diese Kunststoffkomponente ausgefüllt bzw. ausgebildet werden darf. Somit ergibt sich zwischen der Markierung des Minimalbereichs und der Markierung des Maximalbereichs eine Toleranzzone, innerhalb derer die Materialgrenze zweier Kunststoffkomponenten verlaufen muss, damit das Werkstück bzw. das Gehäuse des Kraftfahrzeugscheinwerfers den vorab definierten Anforderungen genügt. Es ergibt sich entsprechend, dass die Markierung eines Maximalbereichs einer Kunststoffkomponente stets auch eine Markierung eines Minimalbereichs einer anderen Kunststoffkomponente repräsentiert und die Markierung eines Minimalbereichs einer Kunststoffkomponente stets auch eine Markierung eines Maximalbereichs einer anderen Kunststoffkomponente repräsentiert.
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Im Rahmen der Erfindung kann es von Vorteil sein, wenn sich zumindest zwei der verwendeten Kunststoffkomponenten in Bezug auf ihre Dichte unterscheiden. Durch die Verwendung von Kunststoffkomponenten mit geringer Dichte ergibt sich in den betreffenden Bereichen des Scheinwerfergehäuses ein besonders geringes Gewicht. Entsprechend kann hierdurch eine besonders gewichtseffiziente Gestaltung des Scheinwerfergehäuses realisiert werden.
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Ferner wird obenstehende Aufhabe gelöst durch ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens einen erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfer. Der Kraftfahrzeugscheinwerfer ist gemäß einer Ausführung eines Kraftfahrzeugscheinwerfers nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ausgebildet. Durch die Verwendung derartiger Kraftfahrzeugscheinwerfer ergeben sich dieselben Vorteile für ein Kraftfahrzeug, wie sie zu einem Kraftfahrzeugscheinwerfer gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ausgeführt worden sind. Insbesondere kann durch die Verwendung erfindungsgemäßer Kraftfahrzeugscheinwerfer mit lokal bedarfsoptimierten Materialeigenschaften in Kraftfahrzeugen das Verletzungsrisiko für Fußgänger bei Verkehrsunfällen zwischen Kraftfahrzeugen und Fußgängern gesenkt werden.
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Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Dabei zeigt:
- 1 ein Gehäuse eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfers,
- 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens,
- 3 eine schematische Darstellung eines Spritzgießwerkzeugs während der Ausführung eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens,
- 4 eine schematische Darstellung eines Spritzgießwerkzeugs während der Ausführung eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens,
- 5 eine schematische Darstellung eines Spritzgießwerkzeugs während der Ausführung eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens,
- 6 eine schematische Darstellung eines Spritzgießwerkzeugs während der Ausführung eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens,
- 7 eine schematische Darstellung eines Spritzgießwerkzeugs während der Ausführung eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens,
- 8 eine schematische Darstellung des Ablaufs eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens,
- 9 eine schematische Darstellung eines Spritzgießwerkzeugs während der Ausführung eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens,
- 10 eine schematische Darstellung eines Spritzgießwerkzeugs während der Ausführung eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens,
- 11 eine schematische Darstellung eines Spritzgießwerkzeugs während der Ausführung eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens,
- 12 eine schematische Darstellung des Ablaufs eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens,
- 13 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug.
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1 zeigt ein Scheinwerfergehäuse 11 eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfers 10, wobei das Gehäuse 11 zwei Materialbereiche 11.1, 11.2 aufweist, welche stoffschlüssig miteinander verbunden sind und somit ein monolithisches Bauteil bilden. Die beiden Materialbereiche 11.1, 11.2 werden durch eine erste Kunststoffkomponente 1.1 und eine zweite Kunststoffkomponente 1.2 gebildet und sind durch eine Materialgrenze 4 voneinander abgegrenzt. Die erste Kunststoffkomponente 1.1 ist ein mit Talkum verstärkter Verbundwerkstoff. Die zweite Kunststoffkomponente 1.2 ist ein mit Glasfasern verstärkter Verbundwerkstoff. Somit unterscheiden sich die erste Kunststoffkomponente 1.1 und die zweite Kunststoffkomponente 1.2 in wenigstens einer Materialeigenschaft. Sowohl die erste Kunststoffkomponente 1.1 als auch die zweite Kunststoffkomponente 1.2 weisen Polypropylen als Matrixwerkstoff auf, wodurch eine besonders homogene Verbindung der ersten und zweiten Kunststoffkomponente 1.1, 1.2 entlang der Materialgrenze 4 erzielt wird. Die Verwendung eines mit Talkum verstärkten Verbundwerkstoffs im ersten Materialbereich 11.1 führt zu einer erhöhten Bruchbereitschaft des Scheinwerfergehäuses 11 im Falle einer Krafteinwirkung wie sie bspw. im Falle eines Unfalls durch einen Personenkontakt hervorgerufen werden kann. Die Verwendung eines glasfaserverstärkten Verbundwerkstoffs im zweiten Materialbereich 11.2 führt hingegen zu einer hohen Festigkeit und Temperaturbeständigkeit des Scheinwerfergehäuses 11 in diesem Bereich. Entsprechend ergibt sich der Vorteil, dass das Scheinwerfergehäuse 11 über lokal verschiedene und bedarfsoptimierte Materialeigenschaften verfügt, was die Herstellung eines zuverlässigen und langlebigen Gehäuses 11 bei gleichzeitiger Erhöhung der Verkehrssicherheit ermöglicht.
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Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Scheinwerfergehäuses 11 der Figur wurde die erste Kunststoffkomponente 1.1 an einer ersten Einspritzposition 2.1 in das Spritzgießwerkzeug 3 eingebracht. Die zweite Kunststoffkomponente 1.2 wurde jeweils an den Einspritzpositionen 2.2 und 2.3 in das Spritzgießwerkzeug 3 eingebracht, wobei alle Einspritzpositionen 2 vorliegend lediglich am Gehäuse 11 und nicht in Bezug auf das Spritzgießwerkzeug gekennzeichnet sind. Das Einbringen der ersten und zweiten Kunststoffkomponente 1.1, 1.2 erfolgte zumindest abschnittsweise gleichzeitig. Noch während des Einspritzvorgangs sind die erste und zweite Kunststoffkomponente 1.1 und 1.2 innerhalb des Spritzgießwerkzeugs aufeinandergetroffen, wodurch die Materialgrenze 4 ausgebildet wurde. Zum Zeitpunkt ihres Aufeinandertreffens waren sowohl die erste als auch die zweite Kunststoffkomponente 1.1, 1.2 in einem geschmolzenen Zustand, wodurch entlang der Materialgrenze eine besonders homogene Verbindung der beiden Kunststoffkomponenten 1.1, 1.2 erzielt wurde.
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An dem Gehäuse 11 sind weiterhin zwei Markierungen 5 vorgesehen, wobei durch die eine Markierung 5.1 ein Minimalbereich der ersten Kunststoffkomponente 1.1 und durch die zweite Markierung 5.2 ein Maximalbereich der ersten Kunststoffkomponente 1.1 gekennzeichnet ist. Der durch die erste Markierung 5.1 begrenzte Minimalbereich ist folglich derjenige Bereich des Gehäuses 11, welcher ausgehend von der ersten Einspritzposition 2.1 mindestens durch die erste Kunststoffkomponente 1.1 ausgebildet werden muss. Der durch die zweite Markierung 5.2 begrenzte Maximalbereich ist hingegen derjenige Bereich des Gehäuses 11, welcher ausgehend von der ersten Einspritzposition 2.1 maximal durch die erste Kunststoffkomponente 1.1 ausgebildet werden darf. In Bezug auf die zweite Kunststoffkomponente 1.2 begrenzt die zweite Markierung 5.2 folglich denjenigen Bereich des Gehäuses 11, welcher ausgehend von der zweiten und dritten Einspritzposition 2.2, 2.3 mindestens durch die zweite Kunststoffkomponente 1.2 ausgebildet werden muss. Die zweite Markierung 5.2 begrenzt hingegen in Bezug auf die zweite Kunststoffkomponente 1.2 denjenigen Bereich des Gehäuses 11, welcher ausgehend von der zweiten und dritten Einspritzposition 2.2, 2.3 maximal durch die zweite Kunststoffkomponente 1.2 gebildet werden darf.
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Der Übersicht halber nicht dargestellt ist, dass die erste Kunststoffkomponente 1.1 derart eingefärbt ist, dass sie von der zweiten Kunststoffkomponente 1.2 visuell unterschieden werden kann. Entsprechend kann die zwischen der ersten Kunststoffkomponente 1.1 und der zweiten Kunststoffkomponente 1.2 verlaufende Materialgrenze 4 visuell identifiziert und mit einem vorab definierten Sollverlauf verglichen werden, wodurch etwaige Produktionsfehler unmittelbar und einfach identifiziert werden können. Der vorab definierte Sollverlauf der Materialgrenze 4 zwischen der ersten Kunststoffkomponente 1.1 und der zweiten Kunststoffkomponente 1.2 ist vorliegend
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2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens 200 zur Herstellung eines Gehäuses 11 eines Kraftfahrzeugscheinwerfers 10, wobei die folgenden Schritte zumindest abschnittsweise gleichzeitig durchgeführt werden:
- a) Einbringen einer ersten Kunststoffkomponente 1.1 in ein Spritzgießwerkzeug 3 an wenigstens einer ersten Einspritzposition 2.1 des Spritzgießwerkzeugs 12 über die Dauer wenigstens eines ersten Zeitintervalls T1 (210),
- b) Einbringen einer zweiten, von der ersten Kunststoffkomponente 1.1 in wenigstens einer Materialeigenschaft verschiedenen Kunststoffkomponente 1.2 in das Spritzgießwerkzeug 3 an wenigstens einer zweiten Einspritzposition 2.2 des Spritzgießwerkzeugs 3 über die Dauer wenigstens eines zweiten Zeitintervalls T2 (220).
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Dieses Verfahren bzw. dessen Ablauf soll anhand der folgenden Abbildungen näher veranschaulicht werden.
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3 zeigt aus Übersichtsgründen schematisch und stark vereinfacht ein Spritzgießwerkzeug 3 mit einem Hohlraum 3.1 und einem festen Rahmen 3.2 sowie mit einer ersten Einspritzposition 2.1 und einer zweiten, von der ersten Einspritzposition verschiedenen Einspritzposition 2.2 zu einem Zeitpunkt, an dem noch keine Kunststoffkomponente 1 in das Spritzgießwerkzeug 3 eingebracht worden ist. Das Spritzgießwerkzeug 3 ist der Übersicht halber stark vereinfacht dargestellt und bildet die Geometrie des Gehäuses 11 eines Kraftfahrzeugscheinwerfers 10 als Negativ ab.
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4 zeigt das Spritzgießwerkzeug 3 der 3 zu einem in Bezug auf 3 späteren Zeitpunkt, wobei das Einbringen einer ersten Kunststoffkomponente 1.1 in das Spritzgießwerkzeug 3 an einer ersten Einspritzposition 2.1 zu einem ersten Startzeitpunkt S1 initiiert wurde und sich die erste Kunststoffkomponente 1.1 entsprechend in dem Spritzgießwerkzeug ausbreitet.
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5 zeigt das Spritzgießwerkzeug 3 der 3 und 4 zu einem in Bezug auf 4 späteren Zeitpunkt, wobei das Einbringen der ersten Kunststoffkomponente 1.1 in das Spritzgießwerkzeug 3 fortgesetzt wurde und auch das Einbringen einer zweiten Kunststoffkomponente 1.2 in das Spritzgießwerkzeug 3 zu einem zweiten Startzeitpunkt S2 initiiert wurde. Sowohl die erste Kunststoffkomponente 1.1 als auch die zweite Kunststoffkomponente 1.2 befinden sich während des Einbringens in das Spritzgießwerkzeug 3 in einem geschmolzenen und fließfähigen Zustand.
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6 zeigt das Spritzgießwerkzeug 3 der 3 - 5 zu einem in Bezug auf 5 späteren Zeitpunkt. Innerhalb des Spritzgießwerkzeugs 3 sind die erste Kunststoffkomponente 1.1 und die zweite Kunststoffkomponente 1.2 zumindest abschnittsweise bereits aufeinandergetroffen und bilden eine in Bezug auf die gewählte Ansicht im Wesentlichen linienförmige Materialgrenze 4 aus, wobei die Materialgrenze 4 eine Trennlinie bzw. Trennebene zwischen der ersten Kunststoffkomponente 1.1 und der zweiten Kunststoffkomponente 1.2 ist. Bei dem Zusammentreffen der ersten Kunststoffkomponente 1.1 und der zweiten Kunststoffkomponente 1.2 befinden sich beide Kunststoffkomponenten 1.1, 1.2 in einem geschmolzenen Zustand, wodurch eine besonders homogene und feste Verbindung zwischen der ersten Kunststoffkomponente 1.1 und der zweiten Kunststoffkomponente 1.2 entlang der Materialgrenze 4 realisiert wird. Dies gilt für jeden Ort des Aufeinandertreffens der Kunststoffkomponenten 1.1, 1.2 entlang der gesamten Materialgrenze 4.
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7 zeigt das Spritzgießwerkzeug 3 der 3 - 6 zu einem in Bezug auf 6 späteren Zeitpunkt. Zu diesem Zeitpunkt ist das Spritzgießwerkzeug 3 vollständig gefüllt, und das Einbringen der ersten Kunststoffkomponente 1.1 wurde zu einem ersten Endzeitpunkt E1 beendet. Auch das Einbringen der zweiten Kunststoffkomponente 1.2 wurde zu einem zweiten Endzeitpunkt E2 beendet. Die Einspritzdauer der ersten Kunststoffkomponente 1.1 lässt sich folglich durch ein erstes Zeitintervall T1 angeben, wobei sich dieses erste Zeitintervall T1 aus der Differenz des ersten Endzeitpunkts E1 und des ersten Startzeitpunkts S1 ergibt. Die Einspritzdauer der zweiten Kunststoffkomponente 1.2 lässt sich durch ein zweites Zeitintervall T2 angeben, wobei sich dieses zweite Zeitintervall aus der Differenz des zweiten Endzeitpunkts E2 und des zweiten Startzeitpunkts S2 ergibt. Die erste und zweite Kunststoffkomponente 1.1, 1.2 bilden die gewünschte Form des Gehäuses 11 innerhalb des Spritzgießwerkzeugs 3 ab, wobei ein erster Materialbereich 11.1 des Gehäuses 11 durch die erste Kunststoffkomponente 1.1 und ein zweiter Materialbereich 11.2 des Gehäuses 11 durch die zweite Kunststoffkomponente 1.2 ausgebildet ist.
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Die Startzeitpunkte S1, S2 sowie die Endzeitpunkte E1, E2 sowie die daraus resultierenden Zeitintervalle T1 und T2 sind schematisch und anhand des in 3 - 7 beschriebenen Vorgehens in 8 gezeigt. Das Einbringen der ersten Kunststoffkomponente 1.1 an der ersten Einspritzposition 2.1 erfolgt im Zeitraum zwischen dem ersten Startzeitpunkt S1 und dem ersten Endzeitpunkt E1. Das Einbringen der zweiten Kunststoffkomponente 1.2 an der zweiten Einspritzposition 2.2 erfolgt zwischen dem zweiten Startzeitpunkt S2 und dem zweiten Endzeitpunkt E2. Es wird ersichtlich, dass sich das erste Zeitintervall T1 und das zweite Zeitintervall T2 abschnittsweise überschneiden und die zweite Kunststoffkomponente 1.2 über den Zeitraum dieser Überschneidung gleichzeitig mit der ersten Kunststoffkomponente 1.1 in das Spritzgießwerkzeug 3 eingebracht wird. Im vorliegenden Fall sind der erste Endzeitpunkt E1 und der zweite Endzeitpunkt E2 identisch, sodass das Einbringen der ersten Kunststoffkomponente 1.1 und der zweiten Kunststoffkomponente 1.2 in das Spritzgießwerkzeug 3 zeitgleich beendet wurde.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens 200 ist in den 9 - 12 beschrieben.
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9 zeigt aus Übersichtsgründen schematisch und stark vereinfacht ein Spritzgießwerkzeug 3 mit einem Hohlraum 3.1 und einem festen Rahmen 3.2 sowie mit einer ersten Einspritzposition 2.1, einer zweiten Einspritzposition 2.2, einer dritten Einspritzposition 2.3 und einer vierten Einspritzposition 2.4, wobei alle Einspritzpositionen 2 an jeweils verschiedenen Positionen des Spritzgießwerkzeugs 3 angeordnet sind. 9 zeigt das Spritzgießwerkzeug 3 zu einem Zeitpunkt, an dem noch keine Kunststoffkomponente 1 in das Spritzgießwerkzeug 3 eingebracht worden ist. Das Spritzgießwerkzeug 3 ist der Übersicht halber stark vereinfacht dargestellt und bildet die Geometrie des Gehäuses 11 eines Kraftfahrzeugscheinwerfers 10 als Negativ ab.
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10 zeigt das Spritzgießwerkzeug 3 der 9 zu einem in Bezug auf 9 späteren Zeitpunkt, wobei das Einbringen einer ersten Kunststoffkomponente 1.1, einer zweiten Kunststoffkomponente 1.2 und einer dritten Kunststoffkomponente 1.3 in das Spritzgießwerkzeug 3 jeweils zeitgleich initiiert wurde. Somit lässt sich allen Kunststoffkomponenten 1.1, 1.2, 1.3 ein jeweils identischer Startzeitpunkt S1, S2, S3 zuordnen. Alle Kunststoffkomponenten 1.1, 1.2, 1.3 unterscheiden sich wenigstens in einer Materialeigenschaft. Die erste Kunststoffkomponente 1.1 wird über die erste Einspritzposition 2.1 in das Spritzgießwerkzeug 3 eingebracht. Die zweite Kunststoffkomponente 1.2 wird gleichzeitig über die zweite und dritte Einspritzposition 2.2, 2.3 in das Spritzgießwerkzeug 3 eingebracht. Der zweiten Kunststoffkomponente 1.2 sind somit zwei unterschiedliche Einspritzpositionen 2.2, 2.3 zugeordnet. Die dritte Kunststoffkomponente 1.3 wird über die vierte Einspritzposition 2.4 in das Spritzgießwerkzeug 3 eingebracht. Zu dem durch 10 dargestellten Zeitpunkt ist weder die erste Kunststoffkomponente 1.1 mit der zweiten Kunststoffkomponente 1.2 oder der dritten Kunststoffkomponente 1.3 noch die zweite Kunststoffkomponente 1.2 mit der dritten Kunststoffkomponente 1.3 innerhalb des Spritzgießwerkzeugs 3 in Kontakt gekommen. Entsprechend ist noch keine Materialgrenze 4 ausgebildet.
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11 zeigt das Spritzgießwerkzeug 3 der 9 und 10 zu einem in Bezug auf 10 späteren Zeitpunkt. Zu diesem Zeitpunkt ist das Spritzgießwerkzeug 3 vollständig gefüllt, und das Einbringen der ersten, zweiten und dritten Kunststoffkomponente 1.1, 1.2, 1.3 wurde jeweils zeitgleich beendet. Somit lässt sich allen Kunststoffkomponenten 1.1, 1.2, 1.3 ein jeweils identischer Endzeitpunkt E1, E2, E3 zuordnen. Die Einspritzdauer der ersten Kunststoffkomponente 1.1 lässt sich folglich durch ein erstes Zeitintervall T1 angeben, wobei sich dieses erste Zeitintervall T1 aus der Differenz des ersten Endzeitpunkts E1 und des ersten Startzeitpunkts S1 ergibt. Die Einspritzdauer der zweiten Kunststoffkomponente 1.2 bezogen auf die zweite Einspritzposition 2.2 lässt sich durch ein zweites Zeitintervall T2 angeben, wobei sich dieses zweite Zeitintervall aus der Differenz des zweiten Endzeitpunkts E2 und des zweiten Startzeitpunkts S2 ergibt. Die Einspritzdauer der zweiten Kunststoffkomponente 1.2 bezogen auf die dritte Einspritzposition 2.3 lässt sich durch ein drittes Zeitintervall T3 angeben, wobei sich dieses zweite Zeitintervall ebenfalls aus der Differenz des zweiten Endzeitpunkts E2 und des zweiten Startzeitpunkts S2 ergibt. Der zweiten Kunststoffkomponente 1.2 lassen sich somit zwei Zeitintervalle T2, T3 zuordnen, welche jeweils spezifisch für eine Einspritzposition 2.2, 2.3 der zweiten Kunststoffkomponente 1.2 sind. Natürlich ist es ebenfalls denkbar, dass die Startzeitpunkte und/oder Endzeitpunkte der zweiten Kunststoffkomponente 1.2 an den beiden Einspritzpositionen 2.2, 2.3 voneinander abweichen. In diesem Fall wäre es somit erforderlich, jeder Einspritzposition 2.2, 2.3 einen individuellen Startzeitpunkt S und einen individuellen Endzeitpunkt E zuzuweisen, woraus sich entsprechend unterschiedliche Zeitintervalle T ergeben würden. Die Einspritzdauer der dritten Kunststoffkomponente 1.3 lässt sich durch ein viertes Zeitintervall T4 angeben, wobei sich dieses vierte Zeitintervall T4 aus der Differenz des dritten Endzeitpunkts E3 und des dritten Startzeitpunkts S3 ergibt. Die erste, zweite und dritte Kunststoffkomponente 1.1, 1.2, 1.3 bilden die gewünschte Form des Gehäuses 11 innerhalb des Spritzgießwerkzeugs 3 ab, wobei ein erster Materialbereich 11.1 des Gehäuses 11 durch die erste Kunststoffkomponente 1.1, ein zweiter Materialbereich 11.2 des Gehäuses 11 durch die zweite Kunststoffkomponente 1.2 und ein dritter Materialbereich 11.3 des Gehäuses 11 durch die dritte Kunststoffkomponente 1.3 ausgebildet ist. Die einzelnen Materialbereiche 11.1, 11.2, 11.3 sind durch Materialgrenzen 4 voneinander abgegrenzt, wobei die erste Materialgrenze 4.1 zwischen der ersten Kunststoffkomponente 1.1 und der zweiten Kunststoffkomponente, die zweite Materialgrenze 4.2 zwischen der zweiten Kunststoffkomponente 1.2 und der dritten Kunststoffkomponente und die dritte Materialgrenze 4.3 zwischen der ersten Kunststoffkomponente 1.1 und der dritten Kunststoffkomponente 1.3 verläuft.
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Die Startzeitpunkte S1, S2, S3 sowie die Endzeitpunkte E1, E2, E3 sowie die daraus resultierenden Zeitintervalle T1, T2, T3, T4 sind schematisch und anhand des in 9 - 11 beschriebenen Vorgehens in 12 gezeigt. Das Einbringen der ersten Kunststoffkomponente 1.1 an der ersten Einspritzposition 2.1 erfolgt im Zeitraum zwischen dem ersten Startzeitpunkt S1 und dem ersten Endzeitpunkt E1. Das Einbringen der zweiten Kunststoffkomponente 1.2 erfolgt sowohl an der zweiten Einspritzposition 2.2 als auch an der dritten Einspritzposition 2.3 zwischen dem zweiten Startzeitpunkt S2 und dem zweiten Endzeitpunkt E2. Das Einbringen der dritten Kunststoffkomponente 1.3 an der vierten Einspritzposition 2.4 erfolgt im Zeitraum zwischen dem dritten Startzeitpunkt S3 und dem dritten Endzeitpunkt E3. Es wird ersichtlich, dass sich das erste Zeitintervall T1, das zweite Zeitintervall T2, das dritte Zeitintervall T3 und das vierte Zeitintervall T4 vollständig überschneiden und die erste, zweite und dritte Kunststoffkomponente 1.1, 1.2, 1.3 über den Zeitraum dieser Überschneidung gleichzeitig in das Spritzgießwerkzeug 3 eingebracht werden.
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13 zeigt ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 100 mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfer 10.
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Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kunststoffkomponente
- 1.1
- Erste Kunststoffkomponente
- 1.2
- Zweite Kunststoffkomponente
- 1.3
- Dritte Kunststoffkomponente
- 2
- Einspritzposition
- 2.1
- Erste Einspritzposition
- 2.2
- Zweite Einspritzposition
- 2.3
- Dritte Einspritzposition
- 2.4
- Vierte Einspritzposition
- 3
- Spritzgießwerkzeug
- 3.1
- Hohlraum des Spritzgießwerkzeugs
- 3.2
- Rahmen des Spritzgießwerkzeugs
- 4
- Materialgrenze
- 4.1
- Erste Materialgrenze
- 4.2
- Zweite Materialgrenze
- 4.3
- Dritte Materialgrenze
- 5
- Markierung zum Sollverlauf der Materialgrenze
- 5.1
- Markierung des Minimalbereichs
- 5.2
- Markierung des Maximalbereichs
- 10
- Kraftfahrzeugscheinwerfer
- 11
- Gehäuse des Kraftfahrzeugscheinwerfers
- 11.1
- Erster Materialbereich des Gehäuses
- 11.2
- Zweiter Materialbereich des Gehäuses
- 11.3
- Dritter Materialbereich des Gehäuses
- 100
- Kraftfahrzeug
- 200
- Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses eines Kraftfah rze u g sch e i nwe rfe rs
- 210
- Verfahrensschritt a)
- 220
- Verfahrensschritt b)
- E
- Endzeitpunkt
- E1
- Erster Endzeitpunkt
- E2
- Zweiter Endzeitpunkt
- E3
- Dritter Endzeitpunkt
- S
- Startzeitpunkt
- S1
- Erster Startzeitpunkt
- S2
- Zweiter Startzeitpunkt
- S3
- Dritter Startzeitpunkt
- T
- Zeitintervall
- T1
- Erstes Zeitintervall
- T2
- Zweites Zeitintervall
- T3
- Drittes Zeitintervall
- T4
- Viertes Zeitintervall