DE10218890A1

DE10218890A1 - Verfahren zum Herstellen eines flächigen Verbundbauteils

Info

Publication number: DE10218890A1
Application number: DE2002118890
Authority: DE
Inventors: Martin Kralik
Original assignee: Webasto Vehicle Systems International GmbH
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2002-04-26
Publication date: 2003-12-24
Anticipated expiration: 2022-04-27
Also published as: DE10218890B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines flächigen Verbundbauteils mit einer Außenhaut (8), einer auf die Innenseite der Außenhaut (8) aufgeschäumten Schaumstoffschicht (10) und gegebenenfalls einer an der Innenseite der Schaumstoffschicht (10) anliegenden Innenhaut (12), wobei an der Innenseite des so gebildeten Verbundbauteils (2) eine reliefartige Rippenstruktur (Rippe 14) oder dergleichen ausgebildet ist. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, die Außenhaut (8) in eine erste Formhälfte einzulegen und auf die Innenseite der Außenhaut (8) eine aufschäumbare Kunststoffmasse aufzubringen und ferner die Rippenstruktur bildenden Formteile (18) in Vertiefungen (24) einer zweiten Formhälfte einzulegen, wobei sich die Formteile nach dem Schließen der Form und beim Aufschäumvorgang mit der Schaumstoffschicht verbinden. DOLLAR A Eine Kaschierung für die Innenseite des aus Außenhaut und Schaumstoffschicht bestehenden Verbundbauteils kann vor dem Einlegen der Formteile (18) in die Vertiefungen (24) der zweiten Formhälfte in diese eingelegt werden. Gemäß einer anderen Ausgestaltung des Herstellungsverfahrens kann die Kaschierung nach dem Entformen auf das aus Außenhaut und Schaumstoffschicht bestehende Verbundbauteil aufgelegt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines flächigen Verbundbauteils, beispielsweise eines Dachmoduls für Fahrzeuge, mit einer Außenhaut, einer auf die Innenseite der Außenhaut aufgeschäumten Schaumstoffschicht und gegebenenfalls einer an der Schaumstoffschicht anliegenden Innenhaut, wobei an der Innenseite des Verbundbauteils eine reliefartige Rippenstruktur oder dergleichen ausgebildet ist.
Verbundbauteile der eingangs beschriebenen Art werden insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, als Karosseriebauteile im Kraftfahrzeugbau eingesetzt. Typische Anwendungsbereiche sind Dächer, Türen, Klappen und Deckel und dergleichen. Als Außenhaut ist dabei im allgemeinen die Haut definiert, die zum Fahrzeugäußeren hin gerichtet ist und eine entsprechende Eigenfestigkeit sowie Beständigkeit gegen Witterungseinflüsse und dergleichen hat. Die Innenhaut ist dementsprechend zum Fahrzeuginneren hin gerichtet und hat im wesentlichen eine gestalterische Funktion; sie kann demzufolge aus einem flexiblen, sich an die zu kaschierende Form anpassenden Material oder aus einem formbeständigen, in einem separaten Arbeitsgang an die zu kaschierende Form angepaßten Material ausgebildet sein. Die zwischen der Außenhaut und der Innenhaut angeordnete Schaumstoffschicht verleiht dem Verbundbauteil die erforderliche Steifigkeit und Festigkeit sowie verbesserte Wärme- und/oder Schallisolationseigenschaften. Die an der Innenseite des Verbundbauteils ausgebildete reliefartige Rippenstruktur hat im allgemeinen auch nur eine gestalterische Funktion, beispielsweise um einen Anschluß an an das Verbundbauteil angrenzende Bauelemente herzustellen, wie im Falle eines Kraftfahrzeugdaches etwa an die Dachholme bzw. an Innenverkleidungsteile.
Durch die EP 0 995 667 A1, und zwar insbesondere durch die Fig. 5 und 6, ist bereits ein Verbundbauteil mit den eingangs beschriebenen Eigenschaften bekannt. Dabei ist die am Rand des Verbundbauteils ausgebildete Rippenstruktur einfach durch eine Aufdickung der Schaumstoffschicht gebildet. Es hat sich jedoch gezeigt, daß derartige Aufdickungen der Schaumstoffschicht häufig zu unbefriedigenden Ergebnissen führen, da der Aufschäumvorgang in den Bereichen unterschiedlicher Dicke der Schaumstoffschicht schwierig vorherzuberechnen und zu steuern ist. Die Folge davon ist, daß der Übergang von den dünnen Bereichen zu den Aufdickungen der Schaumstoffschicht in unerwünschter Weise auch an der Außenhaut sichtbar wird.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die reliefartige Rippenstruktur in einfacher Weise und ohne sichtbare Spuren an der Außenhaut hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch das im Anspruch 1 beschriebene Verfahren gelöst.
Dazu wird zunächst eine erste Formhälfte vorbereitet, welche die Außenhaut formschlüssig aufnimmt. Die Außenhaut wird im allgemeinen in einem separaten Arbeitsgang gefertigt und in die erste Formhälfte eingelegt. Es ist jedoch auch möglich, die Außenhaut direkt in der ersten Formhälfte zu fertigen, wenn diese mit einer entsprechenden Gegenform zusammenwirkt.
Sodann wird eine zweite Formhälfte vorbereitet, deren Innenkontur im wesentlichen der späteren Innenkontur der Schaumstoffschicht entspricht, wobei zum Zwecke der Ausbildung einer Rippenstruktur die Innenfläche der zweiten Formhälfte mit Vertiefungen versehen ist, welche dieser Rippenstruktur entsprechen, und wobei diese Vertiefungen der Rippenstruktur entsprechende Formteile aufnehmen, die sich in einem nachfolgenden Verfahrensschritt mit der aufgeschäumten Schaumstoffschicht verbinden sollen.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird auf die Innenfläche der Außenhaut eine Lage einer aufschäumbaren Kunststoffmasse aufgebracht; sodann wird die zweite Formhälfte an die erste Formhälfte angesetzt und der Aufschäumvorgang in Gang gesetzt. Dabei verbinden sich die Formteile mit dem aufgeschäumten Schaumstoff und bilden so die gewünschte Rippenstruktur. Nach Abschluß des Aufschäumvorganges wird die Form geöffnet und das darin gebildete Verbundbauteil entformt.
Da die aufgeschäumte Schaumstoffschicht selbst keinerlei Verdickungen aufweist, sondern über die gesamte Fläche eine gleichmäßige Dicke haben kann, werden die voranstehend geschilderten, mit der Ausbildung von Verdickungen der Schaumstoffschicht verbundenen Nachteile vermieden.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung werden die die Rippenstruktur bildenden Formteile als separat gefertigte Formteile in die Vertiefungen eingelegt. Sie können jedoch gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung auch durch Einspritzen einer Kunststoffmasse in die Vertiefungen der zweiten Formhälfte gebildet werden. Dieser Einspritzvorgang kann mehr oder weniger gleichzeitig mit dem Einbringen der aufschäumbaren Kunststoffmasse in die erste Formhälfte erfolgen, so daß ein zeitlich und räumlich getrennter Fertigungsvorgang für die Formteile vermieden werden kann.
Im allgemeinen werden Verbundbauteile der beschriebenen Art innen mit einer Innenhaut kaschiert, die z. B. gestalterisch an die Innenverkleidung eines Fahrzeuges angepaßt ist und damit im wesentlichen ästhetische Funktionen hat. Im Falle eines Fahrzeug-Dachmoduls wird diese Innenhaut auch als Himmel bezeichnet.
Um an der Innenseite des Verbundbauteils eine solche Innenhaut anzubringen, ist gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß dem Verfahrensschritt b) ein Verfahrensschritt vorgeschaltet wird, bei welchem vor dem Einbringen der Formteile in die Vertiefungen eine sich an die Innenkontur der zweiten Formhälfte anlegende Innenhaut eingelegt wird. Um die Innenhaut in der zweiten, im allgemeinen oberen Formhälfte zu halten, ist vorgesehen, daß diese mittels Vakuum in die zweite Formhälfte eingezogen und festgehalten wird.
In einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß nach dem Verfahrensschritt e) eine Innenhaut auf die Innenseite des entformten Verbundbauteils aufgebracht wird.
Die Innenhaut kann beispielsweise flexibel und dehnbar sein und durch Einlegen in die zweite Formhälfte bzw. durch Auflegen auf die Innenseite des entformten, aus Außenhaut und Schaumstoffschicht gebildeten Verbundbauteils in die gewünschte Form gebracht werden. Sie kann jedoch auch in einem vorangehenden getrennten Arbeitsschritt in eine an die Innenkontur der zweiten Formhälfte bzw. an die Innenseite des entformten Verbundbauteils angepaßte formbeständige Form gebracht werden.
Für die in die erste Formhälfte eingebrachte Kunststoffmasse zur Bildung der aufgeschäumten Schaumstoffschicht und/oder für das Material der die Rippenstruktur bildenden Formteile ist vorzugsweise ein PU-Schaum vorgesehen.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitt durch den Randbereich eines Dachmoduls für Fahrzeuge;
Fig. 2 schematisch eine aus zwei Formhälften bestehende Form zum Herstellen eines Dachmoduls gemäß der Fig. 1;
Fig. 3 eine Darstellung etwa entsprechend der Fig. 2 zur Herstellung eines Verbundbauteils ohne Innenhaut;
Fig. 4 die untere Formhälfte aus der Fig. 3 nach dem Öffnen der Form;
Fig. 5 das gemäß den Fig. 3 bzw. 4 hergestellte Dachmodul nach dem Aufbringen einer Innenhaut; und
Fig. 6 eine Darstellung etwa gemäß der Fig. 3, jedoch mit einem dieser gegenüber abgewandeltem Verfahrensablauf.
Fig. 1 zeigt als Beispiel für ein erfindungsgemäßes Verbundbauteil einen Randbereich eines Dachmoduls 2 für Kraftfahrzeuge in einem Querschnitt, d. h. in einem Schnitt quer zur Fahrtrichtung. Das Dachmodul 2 liegt mit seinem Außenrand auf einem Seitenholm 4 des Kraftfahrzeuges auf und ist mit diesem beispielsweise über eine Kleberaupe 6 verklebt.
Das Dachmodul 2 umfaßt zunächst eine feste Außenhaut 8, die beispielsweise aus Blech, einem Kunststoffmaterial oder dergleichen hergestellt sein kann, und eine auf die Innenseite der Außenhaut 8 aufgeschäumte Schaumstoffschicht 10, die der Außenhaut 8 eine gewisse Steifigkeit und Festigkeit verleiht; außerdem ist die Innenseite des aus der Außenhaut 8 und der Schaumstoffschicht 10 gebildeten Verbundbauteils mit einer Innenhaut 12 verkleidet, die im wesentlichen dekorative Aufgaben erfüllt.
An der Innenseite des gesamten Dachmoduls 2 kann eine reliefartige Rippenstruktur oder dergleichen ausgebildet sein, von der in Fig. 1 eine längs des Seitenrandes des Dachmoduls 2 verlaufende Rippe 14 dargestellt ist. Die Rippe 14 hat im wesentlichen die Aufgabe, einen Übergang zu einer den Seitenholm 4 überdeckenden Innenverkleidung 16 herzustellen.
Die Rippe 14 ist aus einem an der Innenseite der Schaumstoffschicht 10 anliegenden Formteil 18 gebildet, wobei die Innenhaut 12 der durch das Formteil 18 vorgegebenen Kontur folgt, wie Fig. 1 erkennen läßt.
Fig. 2 dient zur Erläuterung eines Herstellungsverfahrens zum Herstellen des Verbundbauteils 2. Die in einem getrennten Verfahren, beispielsweise durch Tiefziehen eines Bleches oder durch Gießformen eines Kunststoffmaterials hergestellte Außenhaut 8 wird in eine erste, untere Formhälfte 20 eingelegt, deren Innenform der Außenform der Außenhaut 8 entspricht. In eine zweite, obere Formhälfte 22 wird die Innenhaut 12 eingelegt. Die Innenhaut 12 kann ebenfalls in einem separaten Fertigungsgang hergestellt sein und beispielsweise wenigstens halbstarr, d. h. also formbeständig sein. Sie kann auch aus einem flexiblen und dehnbaren Material bestehen und z. B. in an sich bekannter Weise mittels Unterdruck in die obere Formhälfte 22 gezogen werden. Die obere Formhälfte 22 ist mit der gewünschten Rippenstruktur entsprechenden Vertiefungen ausgestattet, von denen in Fig. 1 die zur Aufnahme des Formteils 18 dienende Vertiefung 24 dargestellt ist. Wie die Fig. 2 erkennen läßt, folgt die Innenhaut 12 auch der Innenkontur der Vertiefung 24. In die durch die Innenhaut 12 ausgekleidete Vertiefung 24 wird das die Rippe 14 bildende Formteil 18 eingelegt (oder eingeformt, wie in einem späteren Ausführungsbeispiel dargestellt ist).
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird eine aufschäumbare Kunststoffmasse 26 auf die Innenseite der in der unteren Formhälfte 20 liegenden Außenhaut 8 aufgebracht.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird die Form geschlossen, d. h. die obere Formhälfte 22 wird auf die untere Formhälfte 20 aufgesetzt. Danach folgt der Vorgang des Aufschäumens der Kunststoffmasse 26, die sich an die Innenhaut 12 und an das Formteil 18 anlegt und sich mit diesen verbindet.
Danach wird die Form geöffnet und das weitgehend fertige Dachmodul entnommen. Dieses wird danach im allgemeinen noch fertig besäumt, so daß es die in Fig. 1 dargestellte fertige Form annimmt.
Anhand der Fig. 3 wird ein Verfahren erläutert, welches sich von dem anhand der Fig. 2 beschriebenen Verfahren im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß in die obere Formhälfte 32 keine Innenhaut eingelegt wird; das Formteil 18 wird vielmehr direkt in eine in der oberen Formhälfte 32 ausgebildete Vertiefung 34 eingelegt oder eingeformt. Die weiteren Verfahrensschritte entsprechen dem anhand der Fig. 2 beschriebenen Verfahren. Auf die Innenseite der in der unteren Formhälfte 30 eingebetteten Außenhaut 8 wird eine aufschäumbare Kunststoffmasse 26 eingebracht, die nach dem Schließen der Form aufgeschäumt wird und sich an die Unterseite der oberen Formhälfte 32 und an das Formteil 18 anlegt und sich mit dem letzteren verbindet.
Fig. 4 zeigt das so gebildete, aus der Außenhaut 8, der Schaumstoffschicht 26' und dem Formteil 18 bestehende Verbundbauteil. Dieses wird in einem weiteren Verfahrensschritt mit einer Innenhaut 12 kaschiert, wie in Fig. 5 dargestellt ist.
Wie bereits weiter vorne erwähnt wurde, kann das Formteil 18 in einem separaten Schritt hergestellt und in die jeweilige Vertiefung der oberen Formhälfte eingelegt werden, oder es kann an Ort und Stelle beispielsweise durch Einspritzen einer aufschäumbaren Kunststoffmasse gebildet werden. Fig. 6 dient zum Erläutern eines derartigen Herstellungsverfahrens. Auf die Innenseite der in der unteren Formhälfte 60 eingebetteten Außenhaut 8 wird mittels einer Spritzvorrichtung 65 eine aufschäumbare Kunststoffmasse 66 aufgebracht. Gleichzeitig wird in eine Vertiefung 64 der oberen Formhälfte 62 mittels einer Spritzvorrichtung 67 eine beispielsweise aufschäumbare Kunststoffmasse 68 eingebracht. Nach dem Schließen der Form expandieren die Kunststoffmassen 66 und 68 und füllen den Formhohlraum aus, wobei sich die Kunststoffmasse 68 der oberen Formhälfte 62 mit der Kunststoffmasse 66 der unteren Formhälfte 60 verbindet.
Bei dem in Fig. 6 dargestellten Verfahren entsteht ein Verbundbauteil, welches dem der Fig. 4 entspricht. Dieses wird entsprechend der Fig. 5 mit einer nicht dargestellten Innenhaut 12 kaschiert.
Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt und deshalb nicht genauer dargestellt wurde, besteht auch die Möglichkeit, in die in Fig. 6 dargestellte obere Formhälfte 62 entsprechend dem in Fig. 2 gezeigten Verfahren eine Innenhaut einzulegen, bevor die Kunststoffmasse 68 in die Vertiefung 64 eingespritzt wird. Bezugszeichenliste 2 Dachmodul, Verbundbauteil
4 Seitenholm
6 Kleberaupe
8 Außenhaut
10 Schaumstoffschicht
12 Innenhaut
14 Rippe
16 Innenverkleidung
18 Formteil
20 erste Formhälfte
22 zweite Formhälfte
24 Vertiefung
26 Kunststoffmasse
26' Schaumstoffschicht
30 untere Formhälfte
32 obere Formhälfte
34 Vertiefung
60 untere Formhälfte
62 obere Formhälfte
64 Vertiefung
65 Spritzvorrichtung
66 Kunststoffmasse
67 Spritzvorrichtung
68 Kunststoffmasse

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines flächigen Verbundbauteils, beispielsweise eines Dachmoduls für Kraftfahrzeuge, mit wenigstens einer Außenhaut und einer auf die Innenseite der Außenhaut aufgeschäumten Schaumstoffschicht, wobei an der Innenseite dieses Verbundbauteils eine reliefartige Rippenstruktur oder dergleichen ausgebildet ist, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

a) es wird eine erste Formhälfte (20) vorbereitet, welche die Außenhaut (8) formschlüssig aufnimmt;

b) es wird eine zweite Formhälfte (22) vorbereitet, deren Innenkontur im wesentlichen der späteren Innenkontur der Schaumstoffschicht (10) entspricht, wobei die Innenfläche der zweiten Formhälfte (22) mit Vertiefungen (24) versehen ist, welche der Rippenstruktur (Rippe 14) entsprechende Formteile (18) aufnimmt;

c) auf die Innenfläche der Außenhaut (8) wird eine Lage einer aufschäumbaren Kunststoffmasse (26) aufgebracht;

d) die zweite Formhälfte (22) wird an die erste Formhälfte (20) angesetzt;

e) nach dem Aufschäumvorgang und der Verbindung der Formteile (18) mit der aufgeschäumten Schaumstoffschicht (10) wird das so gebildete Verbundbauteil entformt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Rippenstruktur (Rippe 14) bildenden Formteile (18) als fertige Formteile in die Vertiefungen (24) eingelegt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Rippenstruktur (Rippe 14) bildenden Formteile (18) durch Einspritzen einer Kunststoffmasse (68) in die Vertiefungen (64) gebildet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verfahrensschritt b) ein Verfahrensschritt vorgeschaltet wird, bei welchem vor dem Einbringen der Formteile (18) in die Vertiefungen (24) eine sich an die Innenkontur der zweiten Formhälfte (22) anlegende Innenhaut (12) eingelegt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenhaut (12) mittels Vakuum in die zweite Formhälfte (22) eingezogen und gehalten wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Verfahrensschritt e) eine Innenhaut (12) auf die Innenseite der Schaumstoffschicht (26') aufgebracht wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenhaut (12) flexibel ist und durch Einlegen in die zweite Formhälfte bzw. durch Auflegen auf die Innenseite des entformten Verbundbauteils geformt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenhaut (12) wenigstens halbstarr ist und in einem vorangehenden getrennten Arbeitsschritt in eine an die Innenkontur der zweiten Formhälfte (22) bzw. an die Innenseite der Schaumstoffschicht (26') angepaßte, formbeständige Form gebracht wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die in die erste Formhälfte (20) eingebrachte Kunststoffmasse (26) und/oder das Material der die Rippenstruktur (Rippe 14) bildenden Formteile (18) ein PU-Schaum ist.