DE10304305A1

DE10304305A1 - Verfahren zum Herstellen eines geschäumten Bauteils, in das ein Hohlkörper zumindest mit einem Teilbereich der Hohlkörperaußenkontur eingeschäumt ist

Info

Publication number: DE10304305A1
Application number: DE10304305A
Authority: DE
Inventors: Hermann Fraunhofer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2003-02-04
Filing date: 2003-02-04
Publication date: 2004-08-12

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines geschäumten Bauteils, in das ein Hohlkörper zumindest mit einem Teilbereich der Hohlkörperaußenkontur eingeschäumt ist, mit folgenden Schritten: DOLLAR A - Bereitstellen eines Werkzeugs, das eine Schaumformkavität aufweist, welche im Wesentlichen die Form des zu schäumenden Bauteils hat, DOLLAR A - Positionieren des einzuschäumenden Hohlkörpers in dem Werkzeug, derart, dass zumindest ein Teilbereich der Hohlkörperaußenkontur in die Schaumformkavität des Werkzeugs ragt, DOLLAR A - Einbringen eines Schaums in die Schaumformkavität des Werkzeugs, DOLLAR A - Messen des Schaumdrucks zumindest an einer Stelle innerhalb des Werkzeugs und DOLLAR A - Aufbringen eines Innendrucks in dem einzuschäumenden Hohlkörper, wobei der Innendruck in Abhängigkeit von dem gemessenen Schaumdruck so eingestellt wird, dass der Hohlkörper während des Schäumens im Wesentlichen unverformt bleibt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines geschäumten Bauteils gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1.

Fahrzeuginnenverkleidungsteile werden häufig durch „Schäumen" hergestellt. Insbesondere bei höherwertigen Fahrzeugen weisen Innenverkleidungsteile einen mehrschichtigen Aufbau auf, nämlich:

– Eine Oberflächenschicht bzw. Oberflächenhaut, die durch eine Kunststoff-Folie, Textilschicht, Lederschicht, etc. gebildet sein kann;
– eine Trägerschicht, die häufig auch als "Einleger" bezeichnet wird und die häufig aus thermoplastischem oder duromerem Material besteht und
– eine Schaumschicht, z.B. aus Polyurethanschaum, die zwischen der Oberflächenschicht und der Trägerschicht liegt.

Bei der Herstellung von Schaumteilen werden die Oberflächenschicht und die Trägerschicht in ein Werkzeug eingebracht, das eine „Schaumformkavität" entsprechend der Form des herzustellenden Bauteils aufweist. Nach dem Einlegen der Oberflächenschicht und der Trägerschicht wird zwischen diese beiden Schichten der flüssige Schaum eingebracht. Der Schaum dehnt sich aus und presst die Oberflächenschicht und die Trägerschicht gegen die Innenkontur des Werkzeugs. Üblichweise läuft dabei in der Schaumschicht eine chemische Reaktion ab, bei der Kohlendioxid freigesetzt wird, welches die Oberflächenschicht und die Trägerschicht gegen die Werkzeuginnenkontur drückt, wobei sich die Schaumschicht verfestigt. Während des Aufschäumprozesses entstehen in der Schaumformkavität unterschiedliche Drücke. Aufgrund des Schaumdrucks wird die Schaumformkavität des Werkzeugs komplett ausgefüllt.

Je nach herzustellendem Bauteil kann es zweckmäßig sein, in die Schaumschicht einen Hohlkörper, wie z.B. ein Airbag-Modul, ganz oder teilweise einzuschäumen. Hierbei tritt das Problem auf, dass der Hohlkörper durch den Schaumdruck von "außen" zusammengedrückt bzw. verspannt wird. Wenn das fertige Bauteil nach dem Schäumen aus dem Schaumwerkzeug entnommen wird, „federt" der Hohlkörper zumindest teilweise in seine ursprüngliche Form zurück, was zu einer ungewünschten Verformung der Oberfläche des zu schäumenden Bauteils führen kann. Es können Überwölbungen oder Einfallstellen entstehen. Anders ausgedrückt kann es dazu kommen, dass die Oberflächenform des geschäumten Bauteils von der herzustellenden Soll-Form abweicht, was unerwünscht ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines geschäumten Bauteils zu schaffen, mit dem Hohlkörper ganz oder teilweise eingeschäumt werden können und bei dem die oben beschriebenen Qualitätsprobleme vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Das Grundprinzip der Erfindung besteht darin, einen in ein herzustellendes Schaumbauteil einzuschäumenden Hohlkörper während des Schäumvorganges derart mit Innendruck zu beaufschlagen, dass der vom Schaum auf den Hohlkörper ausgeübte "Außendruck" kompensiert wird. Durch die Kompensation des Schaumdrucks, d.h. des auf den Hohlkörper ausgeübten Außendrucks durch einen entspre chend gewählten Innendruck bleibt der Hohlkörper während des Schäumvorganges im wesentlichen unverformt. Ein "Zurückfedern" des Hohlkörpers beim Herausnehmen des fertigen Bauteils aus dem Schaumwerkzeug wird somit vermieden.

Im folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Die einzige 1 zeigt schematisch das Grundprinzip der Erfindung.
1 zeigt ein Schaumwerkzeug 1, bestehend aus einer oberen Werkzeughälfte 2 und einer unteren Werkzeughälfte 3. In bzw. zwischen den Werkzeughälften 2, 3 ist eine Schaumformkavität 4 ausgebildet, deren Form der Form eines herzustellenden Schaumteils entspricht. Zur Herstellung des Schaumteils wird zunächst eine Oberflächenhaut, die beispielsweise durch eine Kunststoff-, Textil-, oder Lederschicht 5 gebildet sein kann, in die untere Werkzeughälfte 3 eingelegt. Ferner wird in die obere Werkzeughälfte 2 eine Trägerschicht, die häufig als auch Einleger 6 bezeichnet wird, eingelegt. Die Trägerschicht bzw. der Einleger 6 geben dem herzustellenden Schaumteil eine gewisse Steifigkeit.
In der oberen Werkzeughälfte 2 ist eine Ausnehmung 7 vorgesehen, in die ein in das herzustellende Schaumteil einzuschäumender Hohlkörper 8 eingebracht ist. Der Hohlkörper 8 kann beispielsweise ein einzuschäumendes Airbag-Modul sein. Das Airbag-Modul 8 ragt hier mit einer seiner Außenseite 9 in die Schaumformkavität 4 hinein.
Das Airbag-Modul 8 weist einen Druckanschluss 10 auf, über den im Innern des Airbag-Moduls 8 ein Innendruck aufgebracht werden kann. An der unteren Werkzeughälfte 3 ist ein Drucksensor 11 vorgesehen, mit dem während des Schaumvorgangs der Schaumdruck gemessen werden kann.
Zu Beginn des eigentlichen Schäumvorgangs wird in die Schaumformkavität, d.h. zwischen die Oberflächenschicht 5 und die Trägerschicht 6 ein aushärtbarer Schaum 12 eingebracht. Während des Schäumens läuft eine chemische Reaktion ab, die zu einer Ausdehnung des Schaums 12 führt. Dies hat zur Folge, dass die Oberflächenschicht 5 und die Trägerschicht 6 gegen die Innenkontur des Werkzeugs, d.h. gegen die Kontur der Schaumformkavität 4 gedrückt wird. Der vom Schaum 12 erzeugte Schaumdruck wird mittels des Drucksensors 11 gemessen. Der Schaumdruck übt auf das Airbag-Modul 8 einen "Außendruck" auf. Um zu verhindern, dass das Airbag-Modul 8 durch den Außendruck bzw. durch den Schaumdruck verformt wird, wird im Innern des Airbag-Moduls 8 über den Druckanschluss 10 ein entsprechender Innendruck aufgebracht. Der auf das Airbag-Modul vom Schaum ausgeübte Außendruck wird also durch den Innendruck kompensiert. Das Airbag-Modul 8 bleibt somit während des Schaumvorganges im wesentlichen unverformt, wodurch Zwangskräfte vermieden werden. Dementsprechend wird auch beim Herausnehmen des geschäumten Bauteils aus dem Werkzeug 1 ein "Zurückfedern" des Airbag-Moduls und somit eine ungewollte Verformung des Schaumbauteils vermieden.
Wie in 1 schematisch dargestellt ist, wird der mittels des Drucksensors 11 gemessene Schaumdruck durch einen Messverstärker 12 verstärkt. Der Innendruck im Airbag-Modul wird mittels eines Reglers und eines Druckreglers 13 und eines Druckregelventils 14 so eingestellt, dass das Airbag-Modul während des Schäumvorgangs im wesentlichen unverformt bleibt.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines geschäumten Bauteils, in das ein Hohlkörper (8) zumindest mit einem Teilbereich (9) der Hohlkörperaußenkontur eingeschäumt ist, mit folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Werkzeugs (2, 3), das eine Schaumformkavität (4) aufweist, welche im wesentlichen die Form des zu schäumenden Bauteils hat, – Positionieren des einzuschäumenden Hohlkörpers (8) in dem Werkzeug (2, 3), derart, dass zumindest ein Teilbereich (9) der Hohlkörperaußenkontur in die Schaumformkavität (4) des Werkzeugs (2, 3) ragt, – Einbringen eines Schaums (12) in die Schaumformkavität (4) des Werkzeugs (2, 3), – Messen des Schaumdrucks zumindest an einer Stelle innerhalb des Werkzeugs (2, 3) und – Aufbringen eines Innendrucks in dem einzuschäumenden Hohlkörper (8), wobei der Innendruck in Abhängigkeit von dem gemessenen Schaumdruck so eingestellt wird, dass der Hohlkörper (8) während des Schäumens im wesentlichen unverformt bleibt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Innendruck so eingestellt wird, dass der Innendruck im wesentlichen gleich dem vom Schaum auf den Hohlkörper (8) ausgeübten Außendruck ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schaumdruck mit mindestens einem Drucksensor (11) gemessen wird, der am Werkzeug im Bereich des einzuschäumenden Hohlkörpers (8) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in das Werkzeug (2, 3) eine Außenhaut (5) und eine Trägerschicht (6) des herzustellenden Bauteils eingebracht wird, wobei der Schaum (12) zwischen die Außenhaut (5) und die Trägerschicht (6) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Hohlkörper (8) von der Trägerschicht (6) her in die Schaumformkavität (4) des Werkzeugs (2, 3) ragt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Hohlkörper (8) ein Airbag-Modul ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das zu schäumende Bauteil eine Fahrzeuginnenraumverkleidung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das zu schäumende Bauteil einen Teil einer Instrumententafel eines Fahrzeugs bildet.