DE10329380A1

DE10329380A1 - Spritzgießverfahren zur Herstellung eines Gussteils

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Publication number: DE10329380A1
Application number: DE10329380A
Authority: DE
Inventors: Matthias Dipl.-Ing. Krappmann (FH)
Original assignee: Kunstoff Technik Scherer and Trier GmbH and Co KG
Current assignee: Kunstoff Technik Scherer and Trier GmbH and Co KG
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2005-01-20
Also published as: US20050079305A1; EP1493545A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spritzgießverfahren zur Herstellung eines Gussteils (10, 110) aus thermoplastischem Kunststoff, welcher wenigstens einen ersten Teilbereich mit einem ersten Oberflächen-Volumen-Verhältnis und wenigstens einen zweiten Teilbereich (18, 118, 120, 122, 124) mit einem zweiten Oberflächen-Volumen-Verhältnis aufweist, wobei das zweite Oberflächen-Volumen-Verhältnis größer ist als das erste Oberflächen-Volumen-Verhältnis, in welchem Verfahren man einen in eine temperierte Gussform (54, 56, 154, 156) eingebrachten, plastifizierten Kunststoff so weit abkühlt, bis ein ein Entformen erlaubender Fertigungsgrad des Gussteils (10, 110) erreicht ist, und dann das Gussteil (10, 110) entformt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man den Verfestigungsvorgang im zweiten Teilbereich (18, 118, 120, 122, 124) des Gussteils (10, 110) durch entsprechend unterschiedliche Temperaturführung im ersten Teilbereich und im zweiten Teilbereich (18, 118, 120, 122, 124) an den Verfestigungsvorgang im ersten Teilbereich angleicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Spritzgießverfahren zur Herstellung eines Gussteils aus thermoplastischem Kunststoff, welches wenigstens einen ersten Teilbereich mit einem ersten Oberflächen-Volumen-Verhältnis und wenigstens einen zweiten Teilbereich mit einem zweiten Oberflächen-Volumen-Verhältnis aufweist, wobei das zweite Oberflächen-Volumen-Verhältnis größer ist als das erste Oberflächen-Volumen-Verhältnis, in welchem Verfahren man einen in eine temperierte Gussform eingebrachten, plastifizierten Kunststoff so weit abkühlt, bis ein ein Entformen erlaubender Festigungsgrad des Gussteils erreicht ist und dann das Gussteil entformt.
Das Spritzen von Gussteilen mit gleichmäßiger Wandstärke bereitet im Allgemeinen keine Probleme. Sobald größere Wandstärkenunterschiede auftreten, d.h. allgemeiner, wenn die jeweiligen Oberflächen-Volumen-Verhältnisse in verschiedenen Teilbereichen des Gussteils deutlich voneinander abweichen, treten am fertigen Gussteil häufig lokale Abweichungen von der Sollform, z.B. in Form von Einfallstellen oder partiellen Erhebungen, auf. Selbst wenn diese im Bereich von Zehntelmillimetern oder darunter liegen, sind sie bei ansonsten durchgehender, ggf. strukturierter Sichtfläche, z.B. bei schrägem Lichteinfall, erkennbar. Dies ist eine Beeinträchtigung des Erscheinungsbildes, die bei hochwertigen Artikeln, wie z. B. Kraftfahrzeugteilen, unerwünscht ist. In gewissem Ausmaß lassen sich derartige Einfallstellen dadurch unterdrücken, dass während der Abkühlphase weiterhin Kunststoff mit hohem Druck in die Form nachgedrückt wird. Dies führt jedoch zu dementsprechend aufwendigem Aufbau der Spritzgussanlage mit erhöhtem Energieverbrauch und vermag die lokalen Abweichungen von der Sollform nur unvollständig zu vermeiden.
Da angenommen wird, dass eine Ursache für die mangelnde Formtreue im Bereich größerer Änderungen des Oberflächen-Volumen-Verhältnisses auf lokal unterschiedliches Schwindungsverhalten des Kunststoffs zurückzuführen ist, insbesondere auf Grund unterschiedlicher lokaler Temperaturen, könnte man daran denken, die Abkühlphase des Gussteils durch entsprechende Temperaturführung der Gussform dementsprechend zu strecken. Dies führt jedoch zu einer äußerst unerwünschten Verlängerung der Zykluszeit und damit der Produktivität. Aus diesen Gründen werden herkömmlicherweise bei Gussteilen größere Sprünge im Oberflächen-Volumen-Verhältnis vermieden, was jedoch abträglich in Bezug auf die Herstellungskosten (größerer Kunststoffmaterialbedarf) und ggf. auch bezüglich der erwünschten Eigenschaften des Gussteils ist.
So besteht die Forderung an eine Airbag-Abdeckung, dass diese im Crashfall zuverlässig den sich aufblasenden Airbag freigibt. Hierzu ist die Airbag-Abdeckung üblicherweise mit Aufreißnähten versehen, die im Crashfall zuverlässig aufzugehen haben. Diese Aufreißnähte werden von Nuten innerhalb der Airbag-Abdeckung gebildet. Diese Nuten bilden also einen zweiten Teilbereich des Gussteils mit vergleichsweise großem Oberflächen-Volumen-Verhältnis und befinden sich auf der der Sichtfläche gegenüberliegenden Seite der Airbag-Abdeckung. Im Allgemeinen zeichnet sich der Verlauf der Aufreißnähte an der Sichtfläche der Airbag-Abdeckung ab. Er wird in der Regel durch entsprechendes Design kaschiert, beispielsweise dadurch, dass gerade in diesem Bereich eine Designkante vorgesehen wird. Dies bedeutet jedoch eine Einschränkung der Freiheit im Design. Auch ist herkömmlicherweise die Nuttiefe zur Reduzierung der Formabweichungen nicht allzu groß, was besonders sorgfältiges Aufreißdesign der Airbag-Abdeckung erfordert, da ja ein Aufreißen im Crashfall sicher zu stellen ist.
Der Erfindnung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spritzgießverfahren bereitzustellen, welches das äußere Erscheinungsbild des Gussteils bei variierendem Oberflächen-Volumen-Verhältnis ohne Produktivitätseinbußen verbessert.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass man den Verfestigungsvorgang im zweiten Teilbereich des Gussteils durch entsprechend unterschiedliche Temperaturführung im ersten Teilbereich und im zweiten Teilbereich an den Verfestigungsvorgang im ersten Teilbereich angleicht. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch die optische Qualität des Gussteils stark verbessert wird. So zeichnet sich im Falle einer Airbag-Abdeckung die Aufreißnut nicht mehr auf der Sichtfläche ab. Dabei kann, falls gewünscht, das zweite Oberflächen-Volumen-Verhältnis auch größer gewählt werden, d.h. im Beispielsfalle der Nut mit größerer Nuttiefe gearbeitet werden und/oder weniger hochwertiges und damit weniger kostspieliges Kunststoffmaterial verwendet werden. Die größere Nuttiefe führt im Falle der Airbag-Abdeckung dazu, dass geringere Aufreißkräfte erforderlich sind, so dass größere Freiheit im Design der Airbag-Abdeckung ohne Einbußen in der Aufreißsicherheit besteht (in Folge dessen kann auch die Anzahl der kostenträchtigen Funktionstests der Airbag-Abdeckung reduziert werden). Erfindungsgemäß läßt sich eine Reduzierung der restlichen Wandstärke der Airbag-Abdeckung im Bereich der Nut um 30–40% erzielen.
Die unterschiedliche Temperaturführung im ersten Teilbereich und im zweiten Teilbereich läßt sich durch unterschiedliche Maßnahmen erreichen. So wäre prinzipiell eine lokale Erwärmung des Kunststoffmaterials im zweiten Teilbereich durch elektromagnetische Einstrahlung denkbar. Einfacher ist es, wenn man, wie vorgeschlagen, die ggf. mehrteilige Gussform in den jeweiligen Teilbereichen zugeordnete Abschnitte unterteilt und diese auf dementsprechend unterschiedlichen Temperaturen hält. Der zweite Teilbereich, der sich auf Grund des größeren Oberflächen-Volumen-Verhältnisses schneller an der kühleren Gussform abkühlt als das übrige Gussteil, wird also erfindungsgemäß dadurch an diesem vergleichsweise schnelleren Abkühlen und damit Verfestigen gehindert, dass der ihm zugeordnete Abschnitt der Gussform auf einer höheren Temperatur gehalten wird als die übrige Gussform. Dies kann mit baulich einfachen Mitteln dadurch realisiert werden, dass man eine übliche Gussform mit Temperierung auf eine erste Temperatur von beispielsweise 50°C zum Zeitpunkt der Entformung verwendet, diese jedoch mit einer lokalen Heizung, vorzugsweise mittels einer elektrischen Heizpatrone versieht, um den zweiten Abschnitt der Gussform auf einer zweiten Temperatur zu halten, die etwa 30–100°C, vorzugsweise 50–60°C höher ist als die genannte erste Temperatur. Die zweite Temperatur kann also bei 80–160°C, vorzugsweise bei 90–110°C, am besten bei etwa 100°C liegen. Die zweite Temperatur liegt knapp unterhalb der Erweichungstemperatur, vorzugsweise etwa 30°C darunter.
Das Gussteil kann aus zwei oder mehr Kunststoffkomponenten gespritzt sein. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, dass die Ausnehmung eine der Kunststoffkomponenten vollständig durchsetzt. Im Falle einer Airbag-Abdeckung wird dies die härtere Schicht sein, so dass nur die äußere, weichere Schicht im Nutbereich stehen bleibt. Man erhält hier eine hohe Aufreißsicherheit.
Es wird angenommen, dass die durch die Erfindung erzielte höhere optische Qualität hauptsächich darauf zurückzuführen ist, dass eine vorzeitige Verfestigung im zweiten Teilbereich (z.B. Aufreißnahtbereich) auf Grund vorzeitiger Abkühlung vermieden wird. Eine derartige, vorzeitige lokale Verfestigung hat offenbar zur Folge, dass bei der erst später erfolgenden Verfestigung des ersten Teilbereichs mit entsprechender Schwindung des Kunststoffmaterials Materialbewegungen stattfinden, die der verfestigte Bereich nicht mitmachen kann. Im Ergebnis erhält man ohne die Erfindung eine ungleichmäßige Oberflächengestalt mit sich auf der Sichtfläche abzeichnendem Nahtverlauf.
Die Erfindung betrifft auch eine Gussform zur Herstellung eines Gussteils aus thermoplastischem Kunststoff, mit welchem das vorstehend angegebene Verfahren durchgeführt werden kann.
Um die unterschiedlichen Betriebstemperaturen in einfacher Weise zu realisieren, könnte man daran denken, sowohl den ersten Abschnitt als auch den zweiten Abschnitt an jeweils einen gesonderten Fluid-Temperierungskreis anzuschließen. Angesichts dessen, dass in vielen Fällen der zweite Teilbereich (z. B. Nutbereich) gegenüber dem übrigen, ersten Teilbereich vergleichsweise klein ist, kann vorteilhafterweise eine herkömmliche fluid-temperierte Gussform eingesetzt werden, die dann lokal, z. B. elektrisch, beheizbar ist. Hierzu kann man ein gesondertes Einsatzteil vorsehen, welches dann den zweiten Abschnitt der Gussform bildet. Dieses Einsatzteil kann dann insbesondere elektrisch beheizbar ausgebildet sein, vorzugsweise durch Einsetzen einer Heizpatrone.
Das Einsatzteil wird im Falle einer Airbag-Abdeckung mit Aufreißnaht mit einer dementsprechend ausgebildeten Rippe versehen sein, die die Aufreißnaht oder einen Abschnitt der Aufreißnaht ausformt.
Im Hinblick auf schnelle Abkühlung des Gussteils insgesamt und damit kurze Zykluszeit, ist es vorteilhaft, die Gussform aus wärmeleitendem Material, vorzugsweise Wärmeleitbronze zu bilden. Im Gegensatz dazu kann erfindungsgemäß das Einsatzteil aus schlecht wärmeleitendem Material gebildet sein, um die höhere zweite Temperatur im zweiten Teilbereich ohne weiteres aufrecht erhalten zu können. Hierbei kann man Stahl, am besten Vergütungsstahl, einsetzen, mit dem weiteren Vorteil der erhöhten mechanischen Stabilität des Einsatzteils, insbesondere der scharfkantigen Rippe.
Die Form des Einsatzteils richtet sich nach dem Design der Aufreißnaht. Bei einer sternförmigen Anordnung der Aufreißnähte kann dementsprechend ein Einsatzteil mit sternförmig angeordneten Armen eingesetzt werden. Die Arme werden zweckmäßigerweise durch in sie eingesteckte Heizpatronen geheizt.
Es ist aber auch denkbar, lediglich einen Teil der Aufreißnähte erfindungsgemäß auszuformen, beispielsweise dann, wenn die übrigen Aufreißnähte entweder über Designkanten oder sonstige Designmaßnahmen kaschiert werden können oder an einer weniger auffälligen Stelle liegen. In einem derartigen Fall kann man auch mit einem einfachen Einsatzteil auskommen, welches lediglich einen Nutabschnitt ausformt.
Die Erfindung betrifft auch eine Airbag-Abdeckung, hergestellt nach dem vorstehend angegebene Verfahren bzw. hergestellt mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Gussform.
Die Erfindung wird im Folgenden an zwei Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen erläutert:
1 zeigt in perspektivischer Darstellung die Vorderansicht einer Airbagkappe.
2 zeigt in perspektivischer Darstellung die Rückansicht einer Airbagkappe.
3 und 4 zeigen eine Rück- bzw. Seitenansicht einer Airbagkappe.
5 zeigt eine Draufsicht auf ein Formwerkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt eine Schnittansicht des Formwerkzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung nach Linie VI-VI in 5.
7 zeigt eine Draufsicht auf ein Einsatzteil für die erfindungsgemäße Gussform.
8 zeigt eine Schnittansicht entlang der Line D-D aus 7.
9 zeigt eine Vorderansicht des Einsatzteils aus 7.
10 zeigt eine Schnittansicht gemäß einer Linie C-C in 7.
11 zeigt eine Unteransicht einer Airbag-Abdeckung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 zeigt eine Draufsicht auf ein Einsatzteil als Teil eines Formwerkzeugs zur Herstellung der Airbag-Abdeckung gemäß 11.
13 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XIII-XIII aus 12.
14 zeigt eine schematische Schnittansicht eines in eine Airbag-Abdeckung eingesetzten Gussformteils.
1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Draufsicht auf eine allgemein mit 10 bezeichnete Airbag-Abdeckung, welche im Bereich eines Lenkrads eines Fahrzegs zur Abdeckung eines Airbags montiert werden kann. Dazu weist die Airbag-Abdeckung 10 an ihrem umlaufenden Rand Laschen 12 auf, welche mit entsprechenden Aufnahmeeinrichtungen des Lenkrads verbindbar sind. Nach den Designvorgaben der Airbag-Abdeckung 10 der 1 weist diese eine etwa drachenförmige Grundfläche auf und besitzt eine leicht gewölbte Oberfläche. An zwei Designkanten 14 ist diese Wölbung leicht abgeknickt und etwa mittig ist eine kreisförmige Vertiefung 16 vorgesehen, welche beispielsweise der Aufnahme eines Herstelleremblems dient.
Ausgehend von dieser Vertiefung verlaufen entlang der Unterseite der Airbagkappe 10 vier Aufreißnähte 18, 20, 22, 24 in etwa rechtwinklig zueinander in Richtung des Randbereichs 26 der Airbagkappe 10. Auf diese Weise bilden die Aufreißnähte 18, 20, 22, 24 zusammen mit jeweiligen Abschnitten des Randbereichs 26 der Airbag-Abdeckung 10 Aufreißklappen 28, 30, 32, 34, welche bei einer Explosion des Airbags aufklappen, um den Airbag freizugeben, wobei die Aufreißklappen 28, 30, 32, 34 jedoch im Randbereich der Airbag-Abdeckung 10 mit der Airbag-Abdeckung 10 verbunden bleiben.
Die Aufreißnähte 20, 22 sind so angeordnet, dass sie größtenteils entlang der Designkanten 14 verlaufen, so dass ein Sichabzeichnen des Nahtverlaufs auf Grund leichter Einfallstellen oder Schwielen im Bereich dieser Nähte nicht zu einer optischen Beeinträchtigung der Oberfläche führt. Die Aufreißnaht 24 ist relativ kurz, so dass auch in diesem Bereich eine Einfallstellen- bzw. Schwielenbildung optisch nicht sehr auffällig ist. Die Aufreißnaht 18 erstreckt sich dagegen über einen großen, gut sichtbaren Bereich der gewölbten Oberfläche der Airbag-Abdeckung 10, so dass eine optisch unauffällige Gestaltung dieser Naht wünschenswert ist.
In 2 ist eine perspektivische Unteransicht der Airbag-Abdeckung 10 dargestellt und die 3 und 4 zeigen eine untere Schnittansicht bzw. eine seitliche Schnittansicht derselben Kappe. Wie besonders in 3 erkennbar ist, sind an den dem Randbereich 26 zugewandten Enden der Aufreißnähte 18, 20, 22, 24 jeweils weitere, eine bestimmte Wegstrecke entlang des Randbereichs 26 verlaufende Randaufreißnähte 36, 38, 40, 42 ausgebildet, um die Verbindung zwischen den Aufeißklappen 28, 30, 32, 34 während des Aufklappens auf die Scharniere 44, 46, 48, 50 festzulegen. Die Scharniere 44, 46, 48, 50 können aus einer Materialverstärkung gebildet sein.
Aus 4 ist ersichtlich, dass die Airbag-Abdeckung 10 aus zwei Kunststoffschichten 50, 52 gebildet ist, wobei die untere Schicht 50 aus einem härteren Kunststoff gebildet ist, um der Airbag-Abdeckung 10 die nötige Festigkeit zu verleihen, und die obere Schicht 52 aus einem weicheren Kunststoff gebildet ist, um bestimmte Design- und Komfortvorgaben zu erfüllen. In 4 ist ferner die Aufreißnaht 18 als rillenförmige Vertiefung mit in etwa dreieckiger Querschnittsform erkennbar, welche in die innere, härtere Kunststoffschicht 50 eingeformt ist und den zweiten Teilbereich mit relativ großem Oberflächen-Volumen-Verhältnis bildet.
5 und 6 zeigen eine Draufsicht und eine Schnittansicht eines Teils der erfindungsgemäßen Gussform, der die Unterseite der Airbag-Abdeckung formt. Dieser umfasst einen Grundkörper 54 aus einem gut wärmeleitenden Material, beispielsweise Kupfer oder Wärmeleitbronze, welcher so ausgebildet ist, dass er den größten Teil der Unterseite der Airbag-Abdeckung 10, die Vertiefung 16, die Laschen 12 sowie die Aufreißnähte 20, 22, 24 formt. Dazu wird der Grundkörper 54 in an sich bekannter Weise in einen zweiten, wannenartigen Teil der Gussform eingesetzt, dessen Innenwandungen so geformt sind, dass im eingesetzten Zustand des Grundkörpers 54 zwischen dem Grundkörper 54 und den Innenwandungen des wannenartigen Gussformteils ein Hohlraum entsteht, der die Form der zu gießenden Airbag-Abdeckung 10 aufweist. Auf eine bekannte Weise ist der Grundkörper 54 und das wannenartige Gussformteil etwa mittels eines Fluidleitungssystems temperierbar.
In den Grundkörper 54 ist ein Einsatzteil 56 einsetzbar, welches die lange Aufreißnaht 18 sowie einen Bereich um diese Naht herum formt. Das Einsatzteil 56 ist in den 7-10 in zwei Seitenansichten und zwei Schnittansichten dargestellt. Es kann beispielsweise aus einem Vergütungsstahl hergestellt sein und hat im Wesentlichen eine quaderförmige Gestalt. Die Oberseite 58 des Einsatzteils 56 weist entsprechend der zu formenden Airbag-Abdeckung eine Abschrägung mit einer leichten Wölbung auf und wird von einem flanschartig überstehenden Rand 60 umlaufen, welcher der Montage am Grundkörper 54 dient. Zur Montage am Grundkörper 54 weist das Einsatzteil 56 außerdem eine Zentrierbohrung 57 sowie zwei Befestigungsbohrungen 59 zum Einführen von Befestigungsmitteln auf. Auf der gewölbten Oberseite 58 ist außerdem eine Rippe 62 mit dreieckförmigem Querschnitt ausgebildet, welche die lange Aufreißnaht 18 der Airbag-Abdeckung formt.
Um gemäß der Erfindung während des Abkühlens der Airbag-Abdeckung im Bereich der Naht 18 eine andere Temperaturführung zu ermöglichen als im übrigen Teil der Airbag-Abdeckung, weist das eine Teil 56 zwei Einbohrungen 64 auf, in welche jeweils ein zylinderförmiges Heizelement 66 (8) einführbar ist. Zur Kontaktierung der Heizelemente 66 ist das Einsatzteil 56 an den Eingängen der Einbohrungen 64 mit Ausfräsungen 68 versehen, die jeweils von den Öffnungen der Einbohrungen 64 weg führen, sowie mit einer Querfräsung 70, welche die Einfräsungen 68 miteinander verbindet. Die Querfräsung 70 wiederum wird von einer Einbohrung 72 geschnitten, so dass die Zu- und Ableitungen 74 der Heizelemente 66 aus den Einbohrungen 64 heraus, entlang der Einfräsungen 68 und der Querfräsung 70 und schließlich durch die Einbohrung 70 geführt werden können und anschließend durch einen in 6 sichtbaren Kanal 74 durch den Grundkörper 54 hindurchgeleitet und somit zugänglich gemacht werden können.
Zur Herstellung einer Airbag-Abdeckung 10 unter Verwendung des Spritzgießverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann nun beispielsweise wie folgt vorgegangen werden. Das Einsatzteil 56 wird mittels der Zentrierschraube 57 und der Befestigungsschrauben 59 am Grundkörper 54 befestigt und beide Teile werden mit dem wannenartigen Gussformteil zusammengefügt, so dass zwischen dem Grundkörper 54 bzw. dem Einsatzteil 56 und den Innenwandungen des wannenartigen Gussformteils ein Hohlraum entsprechend der Form der harten Kunststoffschicht 50 der Airbag-Abdeckung 10 entsteht. In diesen Hohlraum wird eine plastifizierte Kunststoffmasse von etwa 200°C eingespritzt. Mit Hilfe des Fluid-Temperierungssystems wird die Temperatur des Grundkörpers 54 sowie des wannenartigen Gussformteils auf etwa 50°C gehalten, während die Heizelemente 66 des Einsatzteils 56 so betrieben werden, dass das Einsatzteil insbesondere im Bereich der Rippe 62, eine Temperatur von etwa 100°C aufweist. Die anfänglich etwa 200°C heiße Kunststoffmasse wird daher im gesamten Anlagebereich an der Gussform abgekühlt, jedoch findet diese Abkühlung in dem durch das Einsatzteil 56 geformten Bereich der Aufreißnaht 18 mit deutlich geringerer Abkühlrate statt. Damit ist es möglich, den Verfestigungsvorgang im Bereich der Aufreißnaht 18 dem Verfestigungsvorgang im übrigen Bereich der gewölbten Oberfläche der Airbag-Abdeckung durch eine entsprechend unterschiedliche Temperaturführung anzugleichen.
Nachdem sich die Temperatur der Kunststoffmasse im Wesentlichen der Temperatur der Gussformteile angepasst hat, wird die Gussform geöffnet und die erstarrte Airbag-Abdeckung ausgestossen. Gewünschtenfalls kann in einem weiteren Schritt eine zweite, weichere Kunststoffschicht 52 unter Verwendung eines herkömmlichen Verfahrens aufgebracht werden.
11 zeigt ein weiteres Beispiel einer Airbag-Abdeckung 110 in einer Unteransicht, welche einen umlaufenden Rand 126, eine runde Vertiefung 116 und mehrere Aufreißnähte 118, 120, 122, 124 aufweist, welche die Vertiefung 116 teilweise umlaufen und von dieser zum Rand 126 führen. Im Falle des Öffnens des Airbags reißen die Aufreißkanten 118, 120, 122, 124 auf und bilden vier Aufreißklappen 128, 130, 132, 134, welche in die Zeichenebene der 11 hinein aufklappen (in 11 mit punktierten Umrisslinien schematisch angedeutet), um den Airbag austreten zu lassen. Die Vertiefung 116 ist dabei Teil der Aufreißklappe 128. Gemäß den Designvorgaben der Airbag-Abdeckung dieses Beispiels verlaufen alle vier Aufreißkanten unterhalb glatter oder gleichmäßig strukturierter, leicht gewölbter Oberflächen, so dass ein Abzeichnen aller Aufreißkanten an der Oberfläche vermieden werden sollte.
Dazu kann ein Gussformteil gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, welches in den 12 und 13 in einer Draufsicht und einer Schnittansicht dargestellt ist. Der abgebildete Teil der Gussform entspricht dem Einsatzteil 56 und bildet somit ein Einsatzteil 156 für einen nicht dargestellten Grundkörper. Es weist einen zentralen, im Wesentlichen scheibenförmigen Abschnitt 176 sowie vier integral mit dem scheibenförmigen Abschnitt 176 verbundene Arme 178 auf. Auf den Armen 178 sowie entlang eines Randbereichs des scheibenförmigen Abschnitts 176 verlaufen Rippen 180 mit in etwa dreieckförmigem Querschnitt, welche die Aufreißnähte 118, 120, 122, 124 der Airbag-Abdeckung formen. Weiterhin sind an zentrumsnahen Punkten der Rippen 180 Stege 182 ausgebildet, welche an entsprechenden Stellen der Aufreißnaht der Airbag-Abdeckung zusätzlich geschwächte Stellen erzeugen, die als Anreißpunkte für den Beginn des Aufreißvorgangs der Aufreißnähte dienen.
Das Einsatzteil 156 kann analog dem Einsatzteil 56 der ersten Ausführungsform mittels elektrischer Heizelemente temperiert werden. Dazu weisen die Arme 178 Längsbohrungen 184 auf, welche jeweils entlang der Armrichtungen verlaufen, um jeweils ein zylinderförmiges Heizelement aufzunehmen. Über Anschlussbohrungen 186, welche die Längsbohrungen 184 jeweils schneiden, können die Zu- und Ableitungen der Heizelemente nach außen geführt und kontaktiert werden.
14 zeigt in einer schematischen Darstellung die Anwendung des Einsatzteils 156 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung beim Formen einer Airbag-Abdeckung. Das Einsatzteil 156 ist dabei in einen Grundkörper 154 eingesetzt, so dass sie zusammen, abgesehen von der Rippe 180, eine durchgehend glatte, leicht gewölbte Anlagefläche bilden, an welcher die erkaltende Kunststoffmasse der Airbag-Abdeckung 110 anliegt. Die Rippe 180 formt in der Unterseite der Airbag-Abdeckung 110 die Aufreißnaht 118. Gleichzeitig bewirkt die Rippe 180 jedoch die erfindungsgemäße Temperaturführung im Bereich der Naht 118 und darüber hinaus in einem durch die Breite H des Einsatzteils 156 definierten Heizbereich, da die Rippe 180 integral oder zumindest gut wärmeleitend mit dem Einsatzteil 156 verbunden ist, welches durch das Heizelement 166 beheizt wird. Durch eine der in Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschriebenen Temperaturführung analoge Temperaturführung lässt sich dann eine Airbag-Abdeckung herstellen, welche relativ dünne und damit ein sicheres Aufreißen gewährleistende Aufreißnähte 118, 120, 122, 124 aufweist, die sich auf der Sichtfläche der Airbag-Abdeckung 110 nicht abzeichnen.
Bei Nutquerschnittsdimensionen im Bereich von etwa 1 mm kann die Breite H des Heizbereichs, abhängig vom Design der Airbag-Abdeckung, etwa 8 bis 60mm, vorzugsweise etwa 10mm betragen.

Claims

Spritzgießverfahren zur Herstellung eines Gussteils (10, 110) aus thermoplastischem Kunststoff, welcher wenigstens einen ersten Teilbereich mit einem ersten Oberflächen-Volumen-Verhältnis und wenigstens einen zweiten Teilbereich (18, 118 20, 122, 124) mit einem zweiten Oberflächen-Volumen-Verhältnis aufweist, wobei das zweite Oberflächen-Volumen-Verhältnis größer ist als das erste Oberflächen-Volumen-Verhältnis, in welchem Verfahren man einen in eine temperierte Gussform (54, 56, 154, 156) eingebrachten, plastifizierten Kunststoff so weit abkühlt, bis ein ein Entformen erlaubender Festigungsgrad des Gussteils (10, 110) erreicht ist und dann das Gussteil (10, 110) entformt, dadurch gekennzeichnet, dass man den Verfestigungsvorgang im zweiten Teilbereich (18, 118, 120, 122, 124) des Gussteils (10, 110) durch entsprechend unterschiedliche Temperaturführung im ersten Teilbereich und im zweiten Teilbereich (18, 118, 120, 122, 124) an den Verfestigungsvorgang im ersten Teilbereich angleicht.
Spritzgießverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man einen den zweiten Teilbereich (18, 118, 120, 122, 124) des Gussteils (10, 110) formenden zweiten Abschnitt (56, 156) der ggf. mehrteiligen Gussform auf einer zweiten Temperatur hält, und einen den ersten Teilbereich des Gussteils (10, 110) formenden ersten Abschnitt (54, 154) der Gussform auf einer ersten Temperatur hält, und dass die zweite Temperatur höher ist als die erste Temperatur.
Spritzgießverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Temperatur etwa 30°–100°C, vorzugsweise etwa 50°–60°C höher ist als die erste Temperatur.
Spritzgießverfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim Entformen die zweite Temperatur bei 80°–160°C, vorzugsweise 90°–110°C, am besten etwa bei 100°C liegt.
Spritzgießverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Temperatur 5°C bis 70°C, besser 20°C bis 50°C, am besten etwa 30°C unterhalb der Erweichungstemperatur des Kunststoffs liegt.
Spritzgießverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Gussteil (10, 110) herstellt mit einem den ersten und den zweiten Teilbereich aufweisenden, zumindest angenähert plattenförmigen Abschnitt mit einer beiden Teilbereichen gemeinsamen, durchgehenden Sichtfläche auf einer Plattenseite, wobei der zweite Teilbereich (18, 118, 120, 122, 124) zumindest stellenweise reduzierte Plattendicke aufweist.
Spritzgießverfahen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teilbereich (18, 118, 120, 122, 124) auf seiner anderen Plattenseite mit wenigstens einer Ausnehmung, vorzugsweise Nut, versehen ist.
Spritzgießverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (18, 118, 120, 122, 124) zumindest als Teilabschnitt einer Aufreißnaht ausgebildet ist.
Spritzgießverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung einer Airbag-Abdeckung (10, 110).
Spritzgießverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man das Gussteil (10, 110) aus einer Kunststoffkomponente oder aus zwei oder mehr Kunststoffkomponenten (50, 52) spritzt.
Spritzgießverfahren nach Anspruch 10 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (18, 118, 120, 122, 124) eine der Kunststoffkomponenten (50) durchsetzt.
Spritzgießverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Ausnehmung mit Querschnittsabmessungen im Bereich von etwa 1 mm der zweite Teilbereich eine Breite H von 8–60 mm, vorzugsweise von etwa 10 mm aufweist.
Gussform (54, 56, 154, 156) zur Herstellung eines Gussteils (10, 110) aus thermoplastischem Kunststoff, welches wenigstens einen ersten Teilbereich mit einem ersten Oberflächen-Volumen-Verhältnis und wenigstens einen zweiten Teilbereich (18, 118, 120, 122, 124) mit einem zweiten Oberflächen-Volumen-Verhältnis aufweist, wobei das zweite Oberflächen-Volumen-Verhältnis größer ist als das erste Oberflächen-Volumen-Verhältnis, gekennzeichnet durch einen den zweiten Teilbereich (18, 118, 120, 122, 124) des Gussteils (10, 110) formenden zweiten Abschnitt (56, 156) der ggf. mehrteiligen Gussform mit einer zweiten Betriebstemperatur und einen den ersten Teilbereich des Gussteils formenden ersten Abschnitt (54, 154) der Gussform mit einer ersten Betriebstemperatur, wobei die zweite Betriebstemperatur höher ist als die erste Betriebstemperatur.
Gussform (54, 56, 154, 156) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (54, 154) fluid-temperiert ist.
Gussform (54, 56, 154, 156) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (56, 156) elektrisch oder mittels Fluid beheizbar ist.
Gussform (54, 56, 154, 156) nach einem der Ansprüche 13–15, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (56, 156) der Gussform von einem gesonderten Einsatzteil (56, 156) gebildet ist.
Gussform (54, 56, 154, 156) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet dass das Einsatzteil (56, 156) mit wenigstens einer Heizpatrone (66, 166) versehen ist.
Gussform (54, 56, 154, 156) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzteil (56, 156) mit einer eine Nut im Gussteil (10, 110) ausbildenden Rippe (62, 180) versehen ist.
Gussform (54, 56, 154, 156) nach einem der Ansprüche 16–18, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzteil (56, 156) aus schlecht wärmeleitendem Metall, vorzugsweise Stahl, am besten Vergütungsstahl, gebildet ist.
Gussform (54, 56, 154, 156) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Gussform (54, 56, 154, 156) im übrigen aus gut wärmeleitendem Metall, vorzugsweise Wärmeleitbronze, gebildet ist.
Gussform (54, 56, 154, 156) nach einem der Ansprüche 16–20, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzteil (156) sternförmig angeordnete Arme (178) aufweist.
Airbag-Abdeckung (10, 110) hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1–12, und/oder hergestellt mit Hilfe der Gussform (54, 56, 154, 156) nach einem der Ansprüche 13–21.