DE202018006736U1

DE202018006736U1 - Formbauteil

Info

Publication number: DE202018006736U1
Application number: DE202018006736.9U
Authority: DE
Original assignee: B O L T A W E R K E Ges mbH; B O L T A W E R K E GmbH
Current assignee: Winning Plastics Diepersdorf De GmbH
Priority date: 2018-05-02
Filing date: 2018-05-02
Publication date: 2022-06-08
Anticipated expiration: 2028-05-03

Abstract

Formbauteil (1)
mit einem Grundkörper (2),
wobei der Grundkörper (2) aus einem Kunststoff mit mechanisch verstärkenden Fasern (5) gefertigt ist
mit mindestens einer Folienlage (3),
wobei die Folienlage (3) zumindest abschnittsweise auf dem Grundkörper (2) aufgebracht ist,
gekennzeichnet durch
eine Galvanikschicht (4), wobei die Folienlage (3) mindestens eine galvanisierbare Folienschicht (7) aufweist, wobei die Galvanikschicht (4) auf der galvanisierbaren Folienschicht (7) aufgebracht ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Formbauteil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Faserverbundkunststoffe zeichnen sich durch eine hohe spezifische Festigkeit aus, wobei je nach Ausgestaltung der Fasern bzw. des Matrixwerkstoffs die Bauteileigenschaften an die jeweilige Belastung angepasst werden können. Somit sind Faserverbundwerkstoffe insbesondere überall dort einsetzbar, wo die Anforderungen an ein geringes Gewicht und zugleich einer hohen mechanischen Steifigkeit und Festigkeit bestehen. Es sind ferner Formkörper aus einem Faserverbundkunststoff bekannt, welche beispielsweise als lackierte Zierbauteile dienen oder an ihrer sichtbaren Oberfläche mit einer Dekorfolie versehen sind.
Die Druckschrift DE102015109597A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, offenbart einen Kunststoffformkörper mit wenigstens einem Grundkörper aus einem Faserverbundkunststoff und wenigstens einer Dekorfolie, welche zumindest einen Oberflächenbereich des Kunststoffformkörpers bildet. Die Druckschrift beschreibt ferner ein Verfahren zum Herstellen des dekorierten Kunststoffformkörpers sowie ein Formwerkzeug zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Formbauteil der eingangs genannten Art zu schaffen, welches sich durch verbesserte Bauteileigenschaften auszeichnet.
Diese Aufgabe wird durch ein Formbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und/oder den beigefügten Figuren.
Es wird ein Formbauteil vorgeschlagen, welches insbesondere als ein sichtbares Strukturbauteil ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das Formbauteil als ein sichtbares Verkleidungsbauteil, Gehäuse- und/oder Dekor- bzw. Zierbauteil und/oder Funktionsbauteil ausgebildet. Im Speziellen kann das Formbauteil zur Anordnung an oder in einem Fahrzeug ausgebildet und/oder geeignet sein. Im Speziellen kann das Formbauteil zur Abdeckung und/oder Einhausung von elektrischen bzw. elektronischen Einrichtungen dienen. Das Formbauteil kann als ein ebenes, vorzugsweise plattenförmiges, oder dreidimensional geformtes Bauteil ausgebildet sein. Das Formbauteil kann im Speziellen als ein dünnwandiges und/oder großflächiges Formbauteil, z.B. als eine Unterfahrschürze, ausgebildet sein.
Das Formbauteil weist einen Grundkörper auf. Insbesondere dient der Grundkörper zur Aufnahme und/oder Übertragung von Bauteilbelastungen. Bevorzugt ist der Grundkörper als ein plattenförmiges oder bandförmiges Halbzeug ausgebildet. Insbesondere kann der Grundkörper eine Materialstärke von mehr als 0,1 mm vorzugsweise mehr als 0,5 mm, im Speziellen mehr als 4,0 mm aufweisen.
Der Grundkörper ist aus einem faserverstärkten Kunststoff gefertigt, wobei der Grundkörper verstärkende Fasern aufweist. Insbesondere weist der Grundkörper eine Matrix, bevorzugt eine Kunststoffmatrix, auf, wobei die Fasern in die Matrix eingebettet sind. Die Matrix dient dabei zum Schutz und/oder zur Stabilisierung der Fasern, wobei vorzugsweise durch die Matrix die Kräfte zwischen den einzelnen Fasern übertragen werden. Insbesondere ist die Matrix als eine thermoplastische Matrix ausgebildet, wobei die Matrix aus mindestens einem Thermoplast gefertigt ist. Im Speziellen ist der Matrixwerkstoff aus der Gruppe der Polycarbonate. Des Weiteren können Polyolefine, Vinylpolymerisate, Polyacrylate, Polyamide, Polyurethane, Polyharnstoffe, Polyimide, Polyester, Polyether, Polystyrole, Polyhydantoine, Polyphenylenoxide, Polyarylensulfide, Polysulfone, Polycarbonate, Polymethylmethacrylat, Styrol-Acrylnitril-Copolymere, Thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis, Thermoplastische Elastomere auf Urethanbasis und/oder Polyoxymethylen eingesetzt werden.
Vorzugsweise dienen die Fasern zur Steigerung der mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Festigkeit und der Steifigkeit, des Grundkörpers. Grundsätzlich können verschiedene Faserarten und Faseranteile herangezogen werden. Die Fasern können zumindest teilweise, bevorzugt jedoch vollständig, in der Matrix eingebettet sein. Insbesondere können die Fasern geordnet und/oder ungeordnet innerhalb der Matrix ausgerichtet sein. Bevorzugt sind als Faserwerkstoffe Naturfasern, Glas, Aramid oder Kohlenstoff verwendet. Bevorzugt weisen die Fasern eine ausreichende Imprägnierung durch die Kunststoffmatrix auf, sodass Lufteinschlüsse und/oder Hohlräume im Grundkörperaufbau ausgeschlossen sind. Dadurch können störende Ausgasungen im Galvanikprozess und damit verbundene Oberflächendefekte verhindert werden.
Das Formbauteil weist mindestens oder genau eine Folienlage auf, wobei die Folienlage zumindest abschnittsweise auf den Grundkörper aufgebracht ist. Die Folienlage dient insbesondere dazu, die Oberflächenqualität und/oder -eigenschaften des Grundkörpers zu verändern. Dabei bedeutet „zumindest abschnittsweise“, dass die Folienlage vollflächig oder zumindest in ausgewählten Bereichen auf den Grundkörper aufgebracht ist. Besonders bevorzugt ist die Folienlage auf einer Oberfläche, welche bevorzugt die sichtbare Seite des fertigen Formbauteils bildet, angeordnet. Besonders bevorzugt weist das fertige Formbauteil ein hohe Oberflächengüte, vorzugsweise eine Class A-Oberfläche, auf. Die Oberfläche des Grundkörpers und/oder der Folienlage ist bevorzugt frei von Fehlstellen, z.B. Kratzer, Einfallstellen, Poren etc.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Formbauteil eine Galvanikschicht aufweist. Insbesondere hat die Galvanikschicht die Funktion, das Formbauteil mit dekorativen und/oder funktionalen Oberflächenmerkmalen vollflächig oder zumindest in ausgewählten Bereichen zu versehen. Vorzugsweise ist die Galvanikschicht durch mindestens eine Metallschicht, insbesondere eine Nickel- und/oder Kupfer- und/oder Chrom- und/oder Gold- und/oder Silberschicht, ausgebildet.
Die Folienlage weist mindestens eine galvanisierbare Folienschicht auf, wobei die Galvanikschicht auf der galvanisierbaren Folienschicht aufgebracht ist. Die Galvanikschicht wird insbesondere durch eine Kunststoffgalvanisierung auf die galvanisierbare Folienschicht aufgebracht. Die galvanisierbare Folienschicht kann zur Verbesserung der Metallisierbarkeit entsprechend für die Kunststoffgalvanisierung vorbehandelt sein. Vorzugsweise erfolgt die Vorbehandlung durch mechanisches Aufrauen und/oder Plasmavorbehandlung und/oder Ätzen und/oder Beizen und/oder Fluten mit einem Aktivator, bevorzugt Palladium, und/oder Aufbringen mindestens einer leitenden Metallschicht, insbesondere einer Nickel- und/oder einer Kupferschicht. Besonders bevorzugt wird die Galvanikschicht durch Verchromen oder Vergolden aufgetragen. Im Speziellen wird die finale Galvanikschicht durch eine dekorative Hochglanz- oder Perlglanzverchromung und/oder funktionale Hartverchromung erzeugt. Bevorzugt bildet die galvanisierbare Folienschicht vor dem Aufbringen der Galvanikschicht eine Oberfläche für den Grundkörper.
Bevorzugt weist die Kunststoffmatrix eine notwendige Beständigkeit gegenüber der in der Kunststoffgalvanik verwendeten Beize, insbesondere eine Chrom-Schwefelsäure, auf, wodurch die Wahl der Kunststoffmatrix im Speziellen auf Polycarbonate fällt. Dadurch kann eine mechanischen Schädigung des als thermoplastischen Faserverbund-Halbzeugs ausgebildeten Grundkörpers sowie eine Verunreinigung des Galvanikbades verhindert werden. Alternativ oder optional ergänzend ist der Aufbau des Grundkörpers förderlich für eine hohe Oberflächengüte ausgestaltet, da zu starke Abzeichnungen auf der Oberfläche des Grundkörpers auch nicht durch einen Folienüberzug kaschiert werden können.
Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass durch die galvanisierbare Folienschicht eine Galvanisierung des Grundkörpers ermöglicht ist. Somit können viele verschiedene, beliebige Kunststoffe zur Bildung der Matrix verwendet werden, wobei eine Galvanisierung der Oberfläche sichergestellt ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch die Galvanikschicht eine Veredelung der Oberfläche, insbesondere der sichtbaren Flächen, umgesetzt ist. Alternativ oder optional ergänzend kann die Galvanikschicht zudem als Verschleißschutz, zur Verbesserung elektrischer Leitfähigkeit bzw. zur Reduzierung von Friktionskräften dienen. Durch die Galvanisierung des als faserverstärkten Kunststoffes ausgebildeten Grundkörpers wird somit ein Formbauteil gebildet, welches sich durch eine hohe Oberflächenqualität auszeichnet, wobei zudem Handling, Bauteilgewicht, Tragfähigkeit und Bruchsicherheit, insbesondere bei einem Einsatz in einem Fahrzeug, deutlich verbessert sind. Zudem kann die durch die Galvanisierung aufgebrachte Metallisierung zu einer gewissen mechanischen Verstärkung bzw. Versteifung des Formbauteils beitragen.
Vereinzelt stehen thermoplastische Faserverbund-Halbzeuge auf Basis von ABS und ABS+PC (Standard Galvano-Formmassen, bei welchen die Butadien-Phase über eine Chrom-/Schwefelsäurebeize herausgelöst wird) am Markt zur Verfügung. Eine direkte galvanische Veredelung der Oberfläche von Kunststoffbauteilen aus endlosfaserverstärkten Thermoplasten für dekorative Zwecke ist bei dieser Methode aufgrund der erzielbaren Oberflächenqualität jedoch ausgeschlossen.
Es ist ferner bekannt, dass die erzielbare Oberflächenqualität ebener als auch dreidimensionaler Kunststoffbauteile aus endlosfaserverstärkten Thermoplasten, wie diese aus dem Stand der Technik bekannt sind, in den meisten Anwendungsfällen eine unzureichende Oberflächengüte (fehlende Class A-Oberfläche) aufweisen. Insbesondere nach Temperatur-Wechselbelastungen kommt es aufgrund lokal unterschiedlicher Materialschwindung zu Abzeichnungen der Faserstruktur auf der Bauteiloberfläche.
Weitere mögliche Ansätze zur Verbesserung der Oberflächengüte von Kunststoffbauteilen aus endlosfaserverstärkten Thermoplasten umfassen beispielsweise eine mechanische Nacharbeit (Fräsen, Schleifen, Füllen), Abstimmung der Kunststoffmatrix und des Faseraufbaus (Gelege, Gewebe, UD-Tapes), Einsatz von zusätzlichen Oberflächenschichten, insbesondere Fluten mit Polyurethanen (weich, hart - transparent, eingefärbt) oder nachträgliches Lackieren mit mehrere Zwischenschichten und hohen Schichtdicken, sowie den Einsatz von Folienüberzügen (ein- und mehrschichtig), welche lackiert oder unlackiert sein können. Grundsätzlich denkbar ist die Herstellung von verchromten Kunststoffbauteilen aus endlosfaserverstärkten Kunststoffen durch die mechanische Nacharbeit der Oberfläche und dem anschließenden Auftrag einer ersten leitfähigen Schicht mittels Leitlack, PVD oder CVD. Die aufwendige Vorgehensweise eignet sich jedoch nur zum Aufbau von Prototypen bzw. für kleinere Losgrößen.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Folienlage wird die Oberflächengüte des Formbauteils derart verbessert, sodass eine für die Galvanisierung erforderliche Oberflächengüte erreicht wird und die Herstellung insbesondere in der Großserienfertigung umgesetzt werden kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Grundkörper als mindestens ein UD-Tape oder Organoblech ausgebildet. Insbesondere ist unter einem Organoblech ein Faserverbundwerkstoff zu verstehen, wobei die Kunststoffmatrix als eine thermoplastische Kunststoffmatrix ausgebildet ist und die Fasern in einem Gelege bzw. Gelegen vorliegen. Insbesondere ist unter UD-Tape ein Faserverbundwerkstoff zu verstehen, wobei die Kunststoffmatrix als eine thermoplastische Kunststoffmatrix ausgebildet ist und die Fasern einen unidirektionalen Faserverlauf aufweisen. Im Speziellen kann der Grundkörper durch mehrere übereinander gelegte Organobleche bzw. UD-Tapes gebildet werden, wodurch eine biaxiale oder eine multiaxiale Ausrichtung der jeweiligen Fasern umgesetzt ist.
Die Fasern sind als Endlosfasern ausgebildet. Unter Endlosfaser sind vorzugsweise alle Fasern umfasst, welche eine Länge von mehr als 50 mm aufweisen. Insbesondere können die Endlosfasern des als Organoblech ausgebildeten Grundkörpers in mindestens zwei Richtungen, insbesondere rechtwinklig zueinander oder quasi-isotrop in jedem gewünschten Winkel zueinander orientiert werden.
Alternativ können die Endlosfasern des als UD-Tape ausgebildeten Grundkörpers in nur eine Richtung ausgerichtet sein, sodass der unidirektionale Faserverlauf gebildet ist. Insbesondere kann durch den unidirektionalen Faserverlauf eine besonders glatte Oberfläche erzeugt sein, sodass beispielsweise ein Abzeichnen des Faserverlaufs an einer Oberfläche des Grundkörpers weitestgehend vermieden wird. Im Speziellen erstrecken sich die Endlosfasern über die gesamte Bauteillänge des Grundkörpers.
Insbesondere sind die Endlosfasern als Einzelfasern (Filament) oder Rovings oder Garne oder Zwirne ausgebildet. Insbesondere können die einzelnen Fasern einen Durchmesser von mehr als 0,5 µm, im Speziellen mehr als 10 µm aufweisen.
Grundsätzlich müssen nicht-faserverstärkte Kunststoffbauteile unlackiert, lackiert oder verchromt, beispielsweise im Exterieur, Interieur sowie in allen Anwendungsbereichen, z.B. Laptopdeckel, Handyschale, etc., gegenüber metallischen Bauteilen, z.B. tiefgezogene Bleche, gefrästes Aluminium etc., aufgrund ihrer geringeren Steifigkeit und Festigkeit mit einer deutlich höheren Wandstärke, häufig in Verbindung mit zusätzlichen Rippen, Sicken etc. versehen werden. Die Designfreiheit der Kunststoffvariante eröffnet zwar viele Optionen in der konstruktiven Bauteilgestaltung, Gewichtsvorteile der Kunststoffvariante werden jedoch häufig negiert. Alternativ werden derartige Kunststoffbauteile mit höheren Wandstärken von 2 mm bis 4 mm versehen, um die (thermo-) mechanische Stabilität im Verbau, beispielsweise mit einem Stoßfänger bzw. einer Karosserie, zu gewährleisten.
Durch die Endlosfasern kann ein Kraftfluss zwischen mindestens zwei Krafteinleitungspunkten innerhalb des Grundkörpers allein über die Endlosfasern erfolgen. Somit kann die mechanische Leistungsfähigkeit des Formbauteils deutlich gesteigert werden. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung können somit gegenüber dem Stand der Technik dünnwandige Strukturbauteile mit einer hohen Festigkeit und Steifigkeit sowie einem geringen Gewicht hergestellt werden, wobei aufgrund der galvanisierbaren Folienschicht gleichzeitig eine hohe Designfreiheit erzielt werden kann. Besonders bevorzugt ist der Grundkörper aus mehreren übereinander gelegten UD-Tapes gebildet, welche auf den jeweiligen mechanischen Lastfall arrangiert werden können und dabei gleichzeitig eine hohe Oberflächengüte aufweisen. Alternativ können jedoch auch speziell optimierte Gewebe- und Gelegeaufbauten Verwendung finden.
In einer konstruktiven Weiterbildung ist mindestens eine Wirkkontur an dem Grundkörper angeformt. Die Wirkkontur kann als eine Verstärkungskontur, insbesondere als Verstärkungsrippe, und/oder als eine Befestigungskontur, insbesondere Schnapp- oder Rasthaken, Clip, Schraub- oder Rastmittelaufnahme, Nut etc., ausgebildet sein. Durch die Verstärkungskontur kann die mechanische Festigkeit verbessert werden. Durch die Befestigungskontur kann das Formbauteil mit weiteren Bauteilen, vorzugsweise formschlüssig und/oder kraftschlüssig, verbunden werden. Besonders bevorzugt ist die Wirkkontur aus dem gleichen Werkstoff gefertigt wie die Matrix des Grundkörpers. Die Wirkkontur kann bevorzugt einstückig, insbesondere durch einen gemeinsamen Kunststoffspritzguss, an den Grundkörper angeformt sein. Alternativ kann die Wirkkontur nachträglich an den Grundkörper, vorzugsweise stoffschlüssig, angeformt werden. Insbesondere kann die Wirkkontur durch Anspritzen und/oder Hinterspritzen und/oder Umspritzen an den Grundkörper angeformt werden.
Alternativ oder optional ergänzend kann das Formbauteil eine Abschlusskontur als die Wirkkontur aufweisen. Insbesondere dient die Abschlusskontur als Kantenabschluss des Formbauteils, sodass der optische Eindruck des Formbauteils verbessert wird. Insbesondere ist die Abschlusskontur durch Umspritzen oder Anspritzen eines Kunststoffs gebildet. Besonders bevorzugt werden Kanten und/oder Ecken des Formbauteils mit der Abschlusskontur versehen. Der angespritzte Kunststoff kann entweder aus einem nicht-galvanisierbaren, chemisch stabilen Kunststoff, z.B. PC, bestehen. Hierdurch wird insbesondere ein nichtmetallisierter Rahmen erzeugt. Bei dem angespritzten Kunststoff kann es sich aber auch um einen galvanisierbaren Kunststoff handeln, wodurch ein optisch ansprechender metallischer Rahmen erzeugt werden kann.
In einer möglichen Realisierung ist die Folienlage als eine mindestens oder genau einschichtige Folienlage ausgebildet, wobei insbesondere die einschichtige Folienlage durch die galvanisierbare Folienlage gebildet ist. Bevorzugt ist die galvanisierbare Folienschicht unmittelbar auf den Grundkörper aufgebracht. Die galvanisierbare Folienschicht weist vorzugsweise eine gleiche oder höhere Oberflächenqualität als der Grundkörper auf.
In einer alternativen Realisierung weist die Folienlage eine Ausgleichsschicht auf, welche insbesondere zum Ausgleich einer Oberfläche des Grundkörpers und/oder zur Stabilisierung der Folienlage ausgebildet und/oder geeignet ist. Vorzugsweise dient die Ausgleichsschicht zum Ausgleich von Unebenheiten und/oder Faserabzeichnungen an der Oberfläche des Grundkörpers, sodass vorzugsweise die Oberfläche der galvanisierbaren Folienschicht verbessert wird.
Insbesondere ist die Folienlage als eine mindestens oder genau zweischichtige Folienlage ausgebildet, wobei insbesondere die zweischichtige Folienlage durch die galvanisierbare Folienschicht und die Ausgleichsschicht gebildet ist. Bevorzugt ist die galvanisierbare Folienschicht auf der Ausgleichsschicht angeordnet oder aufgebracht. Die Ausgleichsschicht kann als eine Art Klebeschicht ausgebildet sein, wobei die Ausgleichsschicht vorzugsweise unter Druck- und/oder Wärmeeinfluss eine haftfeste Verbindung mit dem Grundkörper eingeht.
In einer weiteren alternativen Realisierung weist die Folienlage mindestens oder genau eine weitere Folienschicht auf. Insbesondere bildet die weitere Folienschicht eine Gegenschicht zu der galvanisierbaren Folienschicht, wobei vorzugsweise bei thermischer Einwirkung, z.B. bei einem Formgebungsprozess, die weitere Folienschicht zum Erhalt der mechanischen Stabilität dient und/oder einer thermisch bedingten Verformung der galvanisierbaren Folienschicht entgegenwirkt. Dadurch kann insbesondere ein Verzug der Folienlage verhindert werden.
Insbesondere ist die Folienlage als eine mindestens oder genau dreischichtige Folienlage ausgebildet, wobei insbesondere die dreischichtige Folienlage durch die galvanisierbare Folienschicht, die Ausgleichsschicht und die weitere Folienschicht gebildet ist, wobei die Ausgleichsschicht zwischen den beiden Folienschichten angeordnet ist. Bevorzugt weist die dreischichtige Folienlage einen symmetrischen Schichtaufbau auf. Bevorzugt weisen die beiden Folienschichten insbesondere die galvanisierbare Folienschicht und die weitere Folienschicht, die gleiche Schichtdicke und/oder das gleiche Material auf. Insbesondere kann die weitere Folienschicht ebenfalls galvanisierbar sein.
Die Ausgleichsschicht und/oder die galvanisierbare Folienschicht und/oder die weitere Folienschicht können als einen wesentlichen Bestandteil einen Kunststoff aufweisen. Im Speziellen sind die Ausgleichsschicht und/oder die galvanisierbare Folienschicht und/oder die weitere Folienschicht aus wenigstens einem Thermoplast gebildet. Besonders bevorzugt ist die ein-, zwei- bzw. dreischichtige Folienlage als ein separates Bauteil ausgebildet, wobei die Folienlage vorzugsweise in einem weiteren Bearbeitungsschritt auf den Grundkörper aufgebracht wird. Insbesondere weist die Folienlage, insbesondere die ein-, zwei- und/oder dreischichtige Folienlage, eine Materialstärke von weniger als 1000 Mikrometer, vorzugsweise weniger als 800 Mikrometer, im Speziellen weniger als 500 Mikrometer auf. Vorzugsweise werden die einzelnen Schichten adhäsiv und/oder unter Stoffschluss, insbesondere durch Extrudieren, haftfest miteinander verbunden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Ausgleichsschicht als eine PC-Schicht (Polycarbonat) ausgebildet. Vorzugsweise begünstigt ein drei- oder mehrschichtiger Folienaufbau mit einer mittleren Ausgleichsschicht aus Polycarbonat die Stabilität der Folienlage während der Verarbeitung.
Alternativ oder optional ergänzend sind die galvanisierbare Folienschicht und/oder die weitere Folienschicht als eine ABS-Schicht (Acrylnitril-Butadien-Styrol) oder eine PC/ABS-Schicht ausgebildet. Alternativ kann die galvanisierbare Folienschicht und/oder die weitere Folienschicht aus einem metallisierbaren Kunststoff, insbesondere PA6.6, PEI, LCP (palladiumdotiert), gebildet sein. Besonders bevorzugt weist die galvanisierbare Folienschicht in einer idealen Ausprägung auf der Außenseite eine Schicht aus Galvano-ABS oder Galvano-ABS+PC auf, wobei die Außenschicht insbesondere frei von Fehlstellen, z.B. Verunreinigungen und Stippen, ist.
Erfolgt die Kaschierung des Grundkörpers mit der Folienlage über Temperatur- und/oder Druckeinwirkung liegt vorzugsweise identisch dem Mehrkomponenten-Spritzguss eine werkstoffliche als auch verarbeitungstechnische Kompatibilität zwischen den Verbundpartnern vor. Dies ist zwischen der aus ABS bzw. ABS+PC gefertigten Folienschicht und/oder der weiteren Folienschicht und dem aus PC gefertigten Grundkörper grundsätzlich gegeben.
In einer möglichen Konkretisierung ist vorgesehen, dass das Formbauteil mindestens oder genau eine weitere Folienlage aufweist, wobei die weitere Folienlage auf einer der Folienlage abgewandten Seite des Grundkörpers angeordnet ist. Die weitere Folienlage schützt den Grundkörper bei den chemischen Prozessen, bei der Vorbereitung oder Durchführung der Galvanisierung, insbesondere bei einem Beizvorgang. Besonders vorteilhaft ist diese Ausführung bei empfindlichen Materialien für den Grundkörper, wie z.B. Polyolelfine, Polyacrylate, Polyamide, Polyurethane und Polyester.
Vorzugsweise ist die weitere Folienlage als eine nicht-galvanisierbare PC-Folie ausgebildet oder weist diese auf. Die PC-Folie verhindert vorzugsweise bei einer rauen Oberfläche des Grundkörpers eine Anlagerung von Palladiumkeimen im Galvanikprozess, wodurch eine ungewollte partielle oder vollflächige Überwachsung einer dünnen Metallschicht verhindert wird. Vorzugsweise ist der Grundkörper durch die Folienlage und die weitere Folienlage vollständig, und/oder vollflächig bedeckt. Insbesondere kann die weitere Folienlage auf einer Rückseite bzw. in einem Einbauzustand auf einer nicht-sichtbaren Seite des Grundkörpers aufgebracht sein.
In einer weiteren möglichen Konkretisierung kann vorgesehen sein, dass die Folienlage eine nicht-galvanisierbare Folienschicht aufweist, wobei die nicht-galvanisierbare Folienschicht und die galvanisierbare Folienschicht eine gemeinsame Oberfläche bilden und/oder aneinander angrenzen. Insbesondere dient die nicht-galvanisierbare Folienschicht zur Erzeugung von partiell nicht-verchromten Bereichen auf der Dekorseite des Formbauteils.
Die nicht-galvanisierbare Folienschicht ist vorzugsweise in einer gemeinsamen Schichtebene mit der galvanisierbaren Folienschicht angeordnet. Insbesondere ist die Schichtebene als eine ebene Oberfläche der Folienlage definiert, wobei die nicht-galvanisierbare und die galvanisierbare Folienschicht somit eine ebene glatte Oberfläche der Folienlage bilden. Im Speziellen bilden die nicht-galvanisierbare und die galvanisierbare Folienschicht eine gemeinsame Folienschicht, welche somit nicht-galvanisierbare und galvanisierbare Abschnitte bzw. Bereiche aufweist.
Bevorzugt durchläuft die nicht-galvanisierbare Folienschicht während der Galvanisierung die Galvanik unbeschadet und frei von jeglicher Metallisierung.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung bildet ein Formbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche beziehungsweise wie dieses bereits zuvor beschrieben wurde und/oder unter Verwendung eines Verfahrens, wie nachfolgend beschrieben, hergestellt wurde.
In einem Verfahrensschritt des Verfahrens wird die Folienlage auf den Grundkörper aufgebracht. Insbesondere wird die Folienlage und/oder - falls vorhanden - die weitere Folienlage vor, nach oder während eines Formgebungsprozesses des Formbauteils mit dem Grundkörper verbunden. Die Folienlage kann prinzipiell mittels Druck- und/oder Temperatureinwirkung und/oder Stoffschluss auf den Grundkörper haftfest angebracht werden. Insbesondere kann die Folienlage durch Kaschieren und/oder Kalandrieren auf den Grundkörper aufgetragen sein. Im Speziellen kann die Folienlage durch Nasskaschieren oder Trockenkaschieren oder Thermokaschieren auf den Grundkörper aufgebracht sein.
Erfolgt die Kaschierung der Folienlage über nasse oder trockene Klebstoffsysteme kann eine weitere Klebstoffschicht in der Folienlage integriert oder zwischen der Folienlage und dem Grundkörper angeordnet sein. Insbesondere muss dabei der Klebstoff an die beiden Fügepartner (Folienlage und Grundkörper) angepasst sein. Die Folienlage kann alternativ auch durch Extrudieren oder Laminieren oder Pressen auf den Grundkörper aufgebracht werden.
Insbesondere wird der Grundkörper und/oder die mindestens eine Folienlage zur Verbesserung der Formgebung und/oder des Verbunds gleichmäßig aufgeheizt. Vorzugsweise kann die Erhitzung mittels einer vorgeschalteten Heizeinrichtung, insbesondere eines Durchlaufofens oder eines Infrarotstrahlers oder einer Kontaktheizung, und/oder innerhalb des Formwerkzeugs erfolgen.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird die galvanisierbare Folienschicht galvanisiert. Insbesondere wird durch das Galvanisieren eine Galvanikschicht, vorzugsweise mindestens eine Metallschicht, beispielsweise aus Aluminium, Silber, Gold, Chrom, Nickel, Zinn und/oder Kupfer, auf die galvanisierbare Folienschicht aufgebracht. Besonders bevorzugt wird auf die galvanisierbare Folienschicht eine dekorative Chromschicht aufgebracht. Durch die Galvanikschicht wird somit eine hochwertige optische Qualität des Formbauteils erreicht.
Im Speziellen wird bei einer abschnittsweisen oder vollflächigen Anordnung der Folienlage auf dem Grundkörper nur der mit der Folienlage, insbesondere mit der galvanisierbaren Folienschicht versehene Bereich galvanisiert. Ein weiteres Galvanisieren der Umgebung ist nicht möglich, da es sich bei der dort vorhandenen Oberfläche vorzugsweise um einen nicht-galvanisierbaren Kunststoff und/oder die nicht-galvanisierbare Folienschicht handelt.
Insbesondere kann auf der galvanisierbaren Folienschicht eine ablösbare Schutzschicht angeordnet sein, wobei die Schutzschicht bevorzugt vor der Galvanisierung entfernt wird. Die Schutzschicht dient insbesondere zum Schutz der Folienlage während der Verarbeitung, wodurch insbesondere die Oberflächenqualität der galvanisierbaren Folienschicht beibehalten wird. Die galvanisierbare Folienschicht kann bereits für die Galvanisierung entsprechend vorbehandelt sein. Alternativ wird die galvanisierbare Folienschicht vor der Galvanisierung vorbehandelt.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden der Grundkörper und/oder die Folienlage in einem Formwerkzeug umgeformt, sodass ein Zwischenrohling des Formbauteils gebildet wird. Insbesondere ist das Umformen ein Teil des Formgebungsprozesses. Bevorzugt erfolgt die Umformung des Grundkörpers und/oder der Folienlage unter Temperatur- und/oder Druckeinwirkung, sodass der Grundkörper und/oder die Folienlage in einen fließfähigen und somit formbaren Zustand gebracht werden. Insbesondere werden der Grundkörper und/oder die Folienlage durch ein Thermoformverfahren umgeformt. Insbesondere werden der Grundkörper und die Folienlage vor, während oder nach der Umformung zusammengeführt und/oder miteinander verbunden. Optional ergänzend kann vor und/oder während und/oder nach dem Umformprozess die Wirkkontur an den Grundkörper angeformt werden.
Das Formwerkzeug kann als ein Spritzgusswerkzeug, ein Thermoformwerkzeug und/oder ein Kaschierwerkzeug ausgebildet sein. Bevorzugt weist das Formwerkzeug eine erste und eine zweite Werkzeughälfte auf, wobei der Grundkörper und die Folienlage gemeinsam oder getrennt voneinander zwischen den beiden Werkzeughälften angeordnet werden. Insbesondere weist mindestens eine der beiden Werkzeughälften eine Umformkontur, insbesondere eine Kavität oder eine Matrize etc., auf, wobei während des Umformens der Grundkörper und/oder die Folienlage an die Umformkontur angeformt werden. Bevorzugt bilden die beiden Werkzeughälften zueinander Konturpartner. Die beiden Werkzeughälften sind relativ zueinander bewegbar, wobei insbesondere mindestens eine der beiden Werkzeughälften hydraulisch oder pneumatisch oder elektrisch bewegt wird und/oder eine Druckkraft erzeugt. Insbesondere ist mindestens eine der beiden Werkzeughälften temperiert. Bevorzugt werden der Grundkörper und/oder die Folienlage vor und/oder während und/oder nach dem Umformen innerhalb des Formwerkzeugs aufgeheizt.
Der Auftrag der weiteren, insbesondere nicht-galvanisierbaren Folienlage kann entsprechend der galvanisierbaren Folienlage vor dem eigentlichen Formgebungsprozess auf den Grundkörper über Kaschierprozesse, durch das Einlegen und Fügen im Formwerkzeug oder durch eine nachgeschaltete Kaschierung aufgebracht werden. Die weitere Folienlage kann bei Bedarf im Nachgang über Tampondruck, Heißprägen oder anderen Verfahren mit einem anderweitigen Oberflächendekor versehen werden.
Bevorzugt werden der Grundkörper und/oder die Folienlage und/oder die weitere Folienlage als Endlosware bereitgestellt. Im Speziellen werden die Folienlage und/oder die weitere Folienlage und/oder der Grundkörper als Rollenware bzw. Plattenware bereitgestellt. Insbesondere kann dadurch die Folienlage und/oder die weitere Folienlage faltenfrei und/oder registergenau und/oder lagegenau positioniert werden.
In einer ersten Verfahrensvariante wird in einem Zwischenschritt die Folienlage auf den Grundkörper außerhalb des Formwerkzeugs aufgebracht. Bevorzugt werden die Folienlage und/oder die weitere Folienlage außerhalb des Formwerkzeugs dem Grundkörper zugeführt und/oder auf die Oberfläche des Grundkörpers aufgebracht.
Der Grundkörper wird mit der aufgebrachten Folienlage in das Formwerkzeug eingesetzt und anschließend durch das Formwerkzeug umgeformt, sodass der Zwischenrohling gebildet wird. Der Grundkörper kann hierzu, vorzugsweise mit der aufgebrachten Folienlage, zwischen den beiden Werkzeughälften angeordnet werden. Anschließend kann die erste Werkzeughälfte relativ zu der zweiten Werkzeughälfte bewegt werden, wobei der Grundkörper mit der Folienlage umgeformt wird, sodass der Zwischenrohling erzeugt wird. Insbesondere werden der Grundkörper und die Folienlage vorzugsweise gleichzeitig in dem Formwerkzeug gemeinsam umgeformt.
In einer zweiten Verfahrensvariante wird in einem Zwischenschritt die Folienlage auf den Grundkörper innerhalb des Formwerkzeugs aufgebracht. Die Folienlage und/oder die weitere Folienlage werden dem Grundkörper vorzugsweise innerhalb des Formwerkzeugs zugeführt und/oder auf die Oberfläche des Grundkörpers aufgebracht.
Der Grundkörper und die Folienlage werden getrennt voneinander in das Formwerkzeug eingesetzt und anschließend durch das Formwerkzeug umgeformt, sodass der Zwischenrohling gebildet wird. Insbesondere wird die Folienlage durch das Umformen auf den Grundkörper aufgebracht wird. Der Grundkörper und die Folienlage können hierzu getrennt voneinander zwischen den beiden Werkzeughälften angeordnet werden. Anschließend kann die erste Werkzeughälfte relativ zu der zweiten Werkzeughälfte bewegt werden, wobei die Folienlage auf den Grundkörper aufgebracht und zugleich gemeinsam mit diesem umgeformt wird, sodass der Zwischenrohling gebildet wird. Im Speziellen kann die Folienlage und/oder die weitere Folienlage vor dem Umformen durch Stanzen oder Ausschneiden bearbeitet werden. Insbesondere kann die Folienlage dabei ganz durchtrennt werden. Alternativ kann die Folienlage perforiert werden, wobei eine Abtrennung durch das Formwerkzeug erfolgen kann.
In einer dritten Verfahrensvariante wird in einem Zwischenschritt die Folienlage vorgeformt und innerhalb des Formwerkzeugs auf den Grundkörper aufgebracht. Die Folienlage kann prinzipiell in dem Formwerkzeug vorgeformt werden. Bevorzugt jedoch wird die Folienlage in einem separaten vorgeschalteten Formwerkzeug vorgeformt. Insbesondere wird die Folienlage an die Umformkontur der ersten und/oder der zweiten Werkzeughälfte vorgeformt.
Die vorgeformte Folienlage und der Grundkörper werden getrennt voneinander in das Formwerkzeug eingesetzt, wobei der Grundkörper durch das Formwerkzeug an die Kontur der vorgeformten Folienlage angeformt wird, sodass der Zwischenrohling gebildet wird. Insbesondere wird die vorgeformte Folienlage bei einem geöffneten Zustand des Werkzeugs an die erste oder die zweite Umformkontur angelegt und der Grundköper zwischen den beiden Werkzeughälften angeordnet. Anschließend kann die erste Werkzeughälfte relativ zu der zweiten Werkzeughälfte bewegt werden, wobei der Grundkörper an die vorgeformte Folienlage angeformt wird und die Folienlage auf den Grundkörper aufgebracht wird, sodass der Zwischenrohling gebildet wird.
In einer vierten Verfahrensvariante wird in einem Zwischenschritt der Grundkörper vorgeformt und die Folienlage innerhalb des Formwerkzeugs auf den Grundkörper aufgebracht. Der Grundkörper kann prinzipiell in dem Formwerkzeug vorgeformt werden. Bevorzugt jedoch wird der Grundkörper in einem separaten vorgeschalteten Formwerkzeug vorgeformt. Insbesondere wird der Grundkörper an die Umformkontur der ersten und/oder der zweiten Werkzeughälfte vorgeformt.
Der vorgeformte Grundkörper und die Folienlage werden getrennt voneinander in das Formwerkzeug eingesetzt, wobei die Folienlage anschließend durch das Formwerkzeug an die Kontur des vorgeformten Grundkörpers angeformt wird, sodass der Zwischenrohling gebildet wird. Insbesondere wird der vorgeformte Grundkörper an die Umformkontur des Formwerkzeugs angelegt und die Folienlage über dem Grundkörper angeordnet. Durch Erhitzen der Folienlage kann diese an den vorgeformten Grundkörper angepasst und anschließend aufgebracht werden, sodass der Zwischenrohling gebildet wird.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird der Zwischenrohling galvanisiert, sodass das fertige Formbauteil gebildet ist. Insbesondere kann der Zwischenrohling vor dem Galvanisieren nachbearbeitet oder vorbehandelt werden. Vorzugsweise kann der Zwischenrohling bei der Nachbearbeitung auf ein Endmaß- und/oder eine Endkontur bearbeitet werden. Im Speziellen kann der Zwischenrohling beschnitten, gestanzt etc. werden. Alternativ oder optional ergänzend kann die Wirkkontur an den Grundkörper angeformt werden. Vorzugsweise wird der Zwischenrohling, insbesondere die galvanisierbare Folienschicht, bei der Vorbehandlung wie bereits zuvor beschrieben vorbehandelt, sodass eine haftfeste Anbringung der Galvanikschicht auf dem Grundkörper realisiert wird.
Bei der Bearbeitung ist insbesondere allgemein darauf zu achten, dass beim Umformen der Folienlage die Butadien-Phase in der Außenschicht nicht zu stark deformiert wird, da ansonsten Fehlstellen als auch geringe Haftfestigkeiten nach der Galvanik die Folge sein können. Ebenfalls darf der gesamte Folienaufbau durch den Umformprozess nicht zu stark ausgedünnt werden, da ansonsten Unebenheiten des Formbauteils nicht mehr durch den Folienaufbau ausgeglichen werden können.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:

1a-d in einer Schnittdarstellung ein Formbauteil in vier verschiedenen Ausführungsvarianten als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2a-d in einer schematischen Darstellung das Formbauteil sowie ein Formwerkzeug zur Umformung des Formbauteils als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Einander entsprechende oder gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die 1a, b, c, d zeigen in einer schematischen Schnittdarstellung unterschiedliche Ausführungsformen eines Formbauteils 1, welches z.B. als ein dekoratives Strukturbauteil ausgebildet ist. Beispielsweise kann das Formbauteil als ein Zierbauteil in einem Fahrzeug oder als ein Verkleidungsbauteil eines mobilen Endgeräts dienen.
Grundsätzlich weist das Formbauteil 1 einen Grundkörper 2 sowie eine Folienlage 3 auf, wobei die Folienlage 3 auf dem Grundkörper 2 aufgebracht ist. Beispielsweise ist die Folienlage 3 stoffschlüssig, z.B. durch Kaschieren, auf eine Oberfläche des Grundkörpers 2 aufgebracht und bildet somit einen haltefesten Verbund mit dem Grundkörper 2. Die Folienlage 3 dient zur Verbesserung der Oberflächenqualität und/oder der Oberflächeneigenschaften des Grundkörpers 2. Die Folienlage 3 kann beispielsweise vollflächig auf mindestens eine Seite des Grundkörpers 2 aufgebracht sein. Alternativ ist es auch möglich die Folienlage partiell aufzutragen, sodass mindestens ein Freibereich gebildet ist.
Ferner weist das Formbauteil 1 eine Galvanikschicht 4 auf, wobei die Galvanikschicht 4 auf der Folienlage 3 aufgebracht ist. Die Galvanikschicht 4 bildet dabei die eine sichtbare Oberfläche des Formbauteils 1 und ist beispielsweise vollflächig auf der Folienlage 3 aufgebracht. Beispielsweise ist die Galvanikschicht 4 als eine Chromschicht ausgebildet, wobei die Galvanikschicht 4 durch eine chemische und/oder elektrochemische Metallabscheidung aufgebracht wird.
Der Grundkörper 2 weist verstärkende Fasern 5 und eine Matrix 6 auf, wobei die Fasern 5 in die Matrix 6 eingebettet sind. Die Fasern 5 sind beispielsweise durch Endlosfasern ausgebildet, welche unidirektional ausgerichtet sind, wobei der Grundkörper 2 beispielsweise als ein UD-Tape ausgebildet ist. Die Matrix 6 ist beispielsweise aus einem Thermoplast gebildet, sodass die Matrix 6 als eine Kunststoffmatrix ausgebildet ist. Beispielsweise ist die Matrix 6 aus Polycarbonat gebildet, sodass der Grundkörper 2 gegenüber einer Beize eine hohe Matrixstabilität aufweist und durch die Galvanisierung nicht beschädigt wird. Die Fasern 5 sind beispielsweise als einzelne gleichgerichtete Glas- oder Kohlenstofffasern gebildet.
Die Folienlage 3 weist mindestens eine galvanisierbare Folienschicht 7 auf, wobei die Galvanikschicht 4 unmittelbar auf die galvanisierbare Folienschicht 7 aufgetragen ist. Die galvanisierbare Folienschicht 7 ist bevorzugt als eine ABS-Schicht oder eine PC/ABS-Schicht ausgebildet. Die galvanisierbare Folienschicht 7 kann entsprechend für die Galvanisierung vorbehandelt sein. Beispielsweise ist die galvanisierbare Folienschicht 7 durch ein PVD-Verfahren (Physikalische Gasphasenabscheidung), PECVD-Verfahren (Plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung), durch thermisches Spritzen oder einer chemischen Beschichtung, z.B. in Verbindung mit einer Palladiumaktivierung, einem Ätzverfahren, einer Plasmavorbehandlung und/oder einer mechanischen Aufrauhung, vorbehandelt.
1a zeigt eine erste Ausführungsform des Formbauteils 1. In dieser Ausführungsform des Formbauteils 1 ist die Folienlage 3 ausschließlich durch die galvanisierbare Folienschicht 7 gebildet sodass die Folienlage 7 einschichtig ausgebildet ist. Die galvanisierbare Folienschicht 7 ist dabei unmittelbar auf den Grundkörper 2 aufgebracht
1b zeigt eine zweite Ausführungsform des Formbauteils 1. In dieser Ausführungsform weist die Folienlage 3 eine Ausgleichsschicht 8 auf, wobei die Folienlage 3 durch die galvanisierbare Folienschicht 7 und die Ausgleichsschicht 8 gebildet ist. Somit ist die Folienlage 3 zweischichtig ausgebildet. Die Ausgleichsschicht 8 dient zum Ausgleich der Oberfläche des Grundkörpers 2, wodurch eine besonders glatte Oberfläche der galvanisierbaren Folienschicht 7 bzw. der Galvanikschicht 4 erzeugt wird. Beispielsweise ist die Ausgleichsschicht 8 aus einem Thermoplast, z.B. Polycarbonat, gebildet. Die Folienlage 3 ist über die Ausgleichsschicht 8 unmittelbar auf den Grundkörper 2 aufgetragen bzw. angeordnet, wobei die galvanisierbare Folienschicht 7 wiederum auf der Ausgleichsschicht 8 aufgebracht bzw. angeordnet ist.
1c zeigt eine dritte Ausführungsform des Formbauteils 1. In dieser Ausführungsform weist die Folienlage 3 eine weitere Folienschicht 9 auf, wobei die Folienlage 3 durch die galvanisierbare Folienschicht 7, die Ausgleichsschicht 8 und die weitere Folienschicht 9 gebildet ist. Somit ist die Folienlage 3 dreischichtig ausgebildet. Die Ausgleichsschicht 8 ist zwischen den beiden Folienschichten 7, 9 angeordnet, wobei beispielsweise die beiden Folienschichten 7, 9 die gleiche Schichtdicke aufweisen, sodass sich ein symmetrischer Schichtaufbau ergibt. Beispielsweise ist die weitere Folienschicht 9 aus dem gleichen Material wie die galvanisierbare Folienschicht 7. Die weitere Folienschicht 9 bildet eine Gegenschicht zu der galvanisierbaren Folienschicht 7 und dient beispielsweise zur thermischen Gegenwirkung bei einer Erhitzung der Folienlage 3. Ferner trägt die Ausgleichsschicht 8 ebenfalls zur Erhöhung der Folienstabilität bei. Dadurch wird die mechanische Stabilität der Folienlage 3 erhöht und ein thermisch bedingter Verzug der Folienlage 3 reduziert. Die Folienlage 3 ist über die weitere Folienschicht 9 unmittelbar auf den Grundkörper 2 aufgetragen bzw. angeordnet.
1d zeigt eine vierte alternative Ausführungsform des Formbauteils 1. In dieser Ausführungsform weist der Grundkörper 2 zusätzlich zu der Folienlage 3 eine weitere Folienlage 15 auf. Die weitere Folienlage 15 ist auf einer der Folienlage 3 abgewandten Seite, insbesondere auf der Rückseite, des Grundkörpers 2 aufgetragen bzw. angeordnet. Die weitere Folienlage 15 ist beispielsweise als eine nicht galvanisierbare PC-Folie ausgebildet und dient zum Schutz des Grundkörpers 2, insbesondere der Matrix 6. Beispielsweise ist der Grundkörper 2 vollständig durch die beiden Folienlagen 3, 15 bedeckt, sodass beispielsweise ein Kontakt des Grundkörpers 3 bei der Galvanisierung mit einer Beize verhindert ist und der Grundkörper 3 somit vor Beschädigungen geschützt ist.
Die 2a bis d zeigen in einer stark schematisierten Darstellung jeweils ein Formwerkzeug 10 zur Formgebung des Formbauteils 1 der 1a bis c, wobei unterschiedliche Verfahrensvarianten der Formgebung dargestellt sind. Durch das Formwerkzeug 10 wird ein Formgebungsprozess, insbesondere ein Umformprozess und/oder eine Fügeprozess, des Formbauteils 1, insbesondere des Grundkörpers 2 und der Folienlage 3, umgesetzt. Der Umformprozess und der Fügeprozess können nacheinander oder auch simultan stattfinden. Die ein-, zwei- oder dreischichtige Folienlage muss für den Formgebungsprozess geeignet sein. Beispielsweise weist die Folienlage hierzu eine Foliendicke von 300 µm bis 800 µm auf, sodass die Folienlage den thermo-mechanischen Beanspruchung durch den Formgebungsprozess standhält.
Das Formwerkzeug 10 weist bei den Verfahrensvarianten in den 2a bis c eine erste und eine zweite Werkzeughälfte 11, 12 auf, wobei die beiden Werkzeughälften 11, 12 relativ zueinander bewegbar sind. Die erste Werkzeughälfte 11 weist eine erste Umformkontur 13 und die zweite Werkzeughälfte 12 eine zweite Umformkontur 14 auf, wobei die zweite Umformkontur 14 eine Negativkontur zu der ersten Umformkontur 13 bildet. Beispielsweise ist die erste Umformkontur 13 als ein Stempel und die zweite Umformkontur 14 als eine Matrize ausgebildet. Beispielweise kann mindestens oder genau eine der beiden Werkzeughälften 11, 12 temperiert sein, sodass der Grundkörper 2 und/oder die Folienlage 3 beispielsweise beim Umformen innerhalb des Formwerkzeugs 10 aufgeheizt werden. Beispielsweise erfolgt die Umformung in einem Spritzgusswerkzeug.
Bei einem Fertigungsverfahren des Formbauteils 1 werden der Grundkörper 2 und die Folienlage 3 zwischen den beiden Werkzeughälften 11, 12 angeordnet. Anschließend werden die beiden Werkzeughälften 11, 12 relativ zueinander bewegt, wobei der Grundkörper 2 und/oder die Folienlage 3 durch das Formwerkzeug 10 umgeformt werden, sodass ein Zwischenrohling gebildet ist. Beispielsweise kann in einem weiteren Verfahrensschritt mindestens eine Wirkkontur, z. B. ein Rastzapfen oder eine Verstärkungsrippe etc., an den Grundkörper 2 angeformt werden. Abschließend wird der Zwischenrohling galvanisiert, sodass das Formbauteil 1 gebildet ist.
In der 2a ist eine erste Verfahrensvariante schematisch dargestellt. In der ersten Verfahrensvariante ist die Folienlage 3 auf den Grundkörper 2 bereits aufgebracht, wobei der Grundkörper 2 zusammen mit der Folienlage zwischen den beiden Werkzeughälften 11, 12 angeordnet wird. Beispielsweise wird die Folienlage 3 außerhalb des Formwerkzeugs 10 auf den Grundkörper 2 aufgebracht.
Anschließend werden der Grundkörper 2 und die Folienlage 3 gemeinsam durch das Formwerkzeug 10, beispielsweise unter Druck- und Temperatureinwirkung, umgeformt, sodass der Zwischenrohling gebildet wird.
In der 2b ist eine zweite Verfahrensvariante schematisch dargestellt. In der zweiten Verfahrensvariante werden der Grundkörper 2 und die Folienlage 3 getrennt voneinander zwischen den beiden Werkzeughälften 11, 12 angeordnet. Anschließend werden der Grundkörper 2 und die Folienlage 3 durch das Formwerkzeug 10 umgeformt, wobei die Folienlage 3 und der Grundkörper 2 durch das Formwerkzeug 10 haltefest, beispielsweise unter Druck- und Temperatureinwirkung, miteinander verbunden werden, sodass der Zwischenrohling gebildet wird.
In der 2c ist eine dritte Verfahrensvariante schematisch dargestellt. In der dritten Verfahrensvariante ist die Folienlage 3 entsprechend der Umformkontur 13, 14 vorgeformt, wobei die vorgeformte Folienlage 3 und der Grundkörper 2 getrennt voneinander zwischen den beiden Werkzeughälften 11, 12 angeordnet werden. Beispielsweise kann die Folienlage 3 in einem vorgeschalteten Thermoformwerkzeug vorgeformt werden. Anschließend wird der Grundkörper 2 durch das Formwerkzeug 10 an die vorgeformte Folienlage 3 angeformt, wobei die Folienlage 3 und der Grundkörper 2 durch das Formwerkzeug 10 haltefest, beispielsweise unter Druck- und Temperatureinwirkung, miteinander verbunden werden, sodass der Zwischenrohling gebildet wird.
In der 2d ist eine vierte Verfahrensvariante schematisch dargestellt. In der vierten Verfahrensvariante ist der Grundkörper 2 entsprechend der Umformkontur 13 vorgeformt, wobei der vorgeformte Grundkörper 2 und die Folienlage 3 getrennt voneinander auf der Werkzeughälfte 11 angeordnet werden. Beispielsweise kann der Grundkörper 2 in einem vorgeschalteten Spritzgusswerkzeug, insbesondere in einem Spritzgussprozess, vorgeformt werden. Anschließend wird die Folienlage 3 in einem Kaschierprozess beispielsweise durch Unterdruck, Zugkräfte, Hitzeeinwirkung etc. an den vorgeformten Grundkörper 2 angeformt, wobei die Folienlage 3 und der Grundkörper 2 miteinander verbunden werden, sodass der Zwischenrohling gebildet wird.
Bezugszeichenliste

1: Formbauteil
2: Grundkörper
3: Folienlage
4: Galvanikschicht
5: Matrix
6: Fasern
7: galvanisierbare Folienschicht
8: Ausgleichsschicht
9: weitere Folienschicht
10: Formwerkzeug
11: erste Werkzeughälfte
12: zweite Werkzeughälfte
13: erste Umformkontur
14: zweite Umformkontur
15: weitere Folienlage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015109597 A1 [0003]

Claims

Formbauteil (1) mit einem Grundkörper (2), wobei der Grundkörper (2) aus einem Kunststoff mit mechanisch verstärkenden Fasern (5) gefertigt ist mit mindestens einer Folienlage (3), wobei die Folienlage (3) zumindest abschnittsweise auf dem Grundkörper (2) aufgebracht ist, gekennzeichnet durch eine Galvanikschicht (4), wobei die Folienlage (3) mindestens eine galvanisierbare Folienschicht (7) aufweist, wobei die Galvanikschicht (4) auf der galvanisierbaren Folienschicht (7) aufgebracht ist.
Formbauteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) als mindestens ein UD-Tape oder als mindestens ein Organoblech ausgebildet ist, wobei die Fasern (5) als Endlosfasern ausgebildet sind.
Formbauteil (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Grundkörper (2) mindestens eine Wirkkontur angeformt ist.
Formbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folienlage (3) als eine mindestens einschichtige Folienlage (3) ausgebildet ist, wobei die Folienlage (3) durch die galvanisierbare Folienschicht (7) gebildet ist.
Formbauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Folienlage (3) eine Ausgleichsschicht (8) aufweist, wobei die Folienlage (3) als eine mindestens zweischichtige Folienlage (3) ausgebildet ist, wobei die Folienlage (3) durch die galvanisierbare Folienschicht (7) und die Ausgleichsschicht (8) gebildet ist.
Formbauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Folienlage (3) eine weitere Folienschicht (9) aufweist, wobei die Folienlage (3) als eine mindestens dreischichtige Folienlage (3) ausgebildet ist, wobei die Folienlage (3) durch die galvanisierbare Folienschicht (7), die Ausgleichsschicht (8) und die weitere Folienschicht (9) gebildet ist, wobei die Ausgleichsschicht (8) zwischen der galvanisierbaren Folienschicht (7) und der weiteren Folienschicht (9) angeordnet ist.
Formbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsschicht (8) als eine PC-Schicht ausgebildet ist und/oder dass die galvanisierbare Folienschicht (7) und/oder die weitere Folienschicht (9) als eine ABS-Schicht oder als eine PC/ABS-Schicht ausgebildet sind.
Formbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine weitere Folienlage (15), wobei die weitere Folienlage (15) auf einer der Folienlage (3) abgewandten Seite des Grundkörpers (2) angeordnet ist.
Formbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folienlage (3) eine nicht-galvanisierbare Folienschicht aufweist, wobei die nicht-galvanisierbare Folienschicht und die galvanisierbare Folienschicht (7) eine gemeinsame Oberfläche bilden und/oder aneinander angrenzen.
Formbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und/oder hergestellt unter Verwendung eines Verfahrens, bei dem: -die Folienlage (3) auf den Grundkörper (2) aufgebracht wird; -die galvanisierbare Folienschicht (7) galvanisiert wird, sodass die Galvanikschicht (4) erzeugt wird.
Formbauteil (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) und/oder die Folienlage (3) in einem Formwerkzeug (10) umgeformt werden, wobei ein Zwischenrohling des Formbauteils (1) gebildet wird.
Formbauteil (1)nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Zwischenschritt die Folienlage (3) auf den Grundkörper (2) außerhalb des Formwerkzeugs (10) aufgebracht wird, wobei der Grundkörper (2) mit der aufgebrachten Folienlage (3) in das Formwerkzeug (10) eingesetzt und anschließend durch das Formwerkzeug (10) umgeformt wird, sodass der Zwischenrohling gebildet wird.
Formbauteil (1)nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Zwischenschritt die Folienlage (3) auf den Grundkörper (2) innerhalb des Formwerkzeugs (10) aufgebracht wird, wobei der Grundkörper (2) und die Folienlage (3) getrennt voneinander in das Formwerkzeug (10) eingesetzt und anschließend durch das Formwerkzeug (10) umgeformt werden, sodass der Zwischenrohling gebildet wird.
Formbauteil (1)nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Zwischenschritt die Folienlage (3) vorgeformt und die Folienlage (3) innerhalb des Formwerkzeugs (10) auf den Grundkörper (2) aufgebracht wird, wobei die vorgeformte Folienlage (3) und der Grundkörper (2) getrennt voneinander in das Formwerkzeug (10) eingesetzt werden und der Grundkörper (2) anschließend durch das Formwerkzeug (10) an die Kontur der vorgeformten Folienlage (3) angeformt wird, sodass der Zwischenrohling gebildet wird.
Formbauteil (1)nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Zwischenschritt der Grundkörper (2) vorgeformt und die Folienlage (3) innerhalb des Formwerkzeugs (10) auf den Grundkörper (2) aufgebracht wird, wobei der vorgeformte Grundkörper (2) und die Folienlage (3) getrennt voneinander in das Formwerkzeug (10) eingesetzt werden und die Folienlage (3) anschließend durch das Formwerkzeug (10) an die Kontur des vorgeformten Grundkörpers (2) angeformt wird, sodass der Zwischenrohling gebildet wird.