DE3114827A1

DE3114827A1 - "verfahren zur herstellung eines bauteils in einer spritzgiessform"

Info

Publication number: DE3114827A1
Application number: DE19813114827
Authority: DE
Inventors: Dieter Ing. grad. Dixius; Roger 3180 Wolfsburg Jagiella
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1981-04-11
Filing date: 1981-04-11
Publication date: 1982-11-04

Description

Verfahren zur Herstellung eines Bauteils
in einer Spritzgießform Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils in einer Spritzgießform gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, insbesondere eines Verkleidungsteils für die Ausstattung eines Kraftfahrzeuges, sowie eine Spritzgießform zur Durchführung des Verfahrens.
Bekannte Verfahren gestatten das Herstellen von materialeinheitlichen Bauteilen. Nun werden an manche Bauteile - und das ist besonders häufig bei Kunststoff-Verkleidungsteilen im Fahrzeugbau der Fall - hinsichtlich der Materialeigenschaften Forderungen gestellt, die einander entgegenstehen. So wird beispielsweise von einer bestimmten Konsole verlangt, daß sie einerseits, und zwar im Hinblick auf Verletzungskriterien beim Körperaufprall, eine hohe Kerbschlag zähigkeit aufweist; andererseits ist aus Steifigkeitsgründen ein hoher Elastizitätsmodul erforderlich; schließlich soll die Oberfläche weich sein, um ein bestimmtes Komfortgefühl zu vermitteln.
Ein solches Bauteil kann bisher nur in mehreren Arbeitsgängen aus mehreren Einzelteilen, beispielsweise durch Verkleben oder Verschweißen, zusammengesetzt werden. Benötigt man ein an sich weiches 3auteil, das nur örtlich steif zu sein braucht, so muß man es durch ein Zusatzbauteil aus anderem Werkstoff verstärken. Z. B. kann eine im wesentlichen weiche Konsole durch Einlegen eines Blechbügels, der mit der Konsole durch Kleben, Klipsen, Schrauben oder sonstwie verbunden ist, bereichsweise versteift werden. Natürlich kann statt des Blechbügels ein Zusatzbauteil verwendet werden, das - ebenfalls als Spritzgußteil - in einer anderen Spritzgießform hergestellt worden ist. Das Bauteil und das Zusatzbauteil müssen dann aber nach wie vor in einem separaten Arbeitsgang miteinander verbunden werden.
Das ist fertigungstechnisch aufwendig und teuer.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenes Verfahren dahingehend zu verbessern, daß das der Spritzgießform entnommene 3auteil unterschiedlichen Anforderungen gerecht wird, ohne daß es noch in weiteren Arbeitsgängen nachgerüstet werden muß. Insbesondere soll das Bauteil aus verschiedenen Materialien zusammengesetzt werden können, wobei auf separate Verbindungen verzichtet werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Verfahrensschritte gelöst. - Das Bauteil besteht also aus wenigstens zwei Schichten, die nacheinander in einer einzigen Form gegossen und dabei gleich miteinander verbunden werden. Der erste Spritzgießvorgang läuft in bekannter Weise ab. Ohne daß danach die Form geöffnet wird, schließt sich der weitere Spritzvorgang an, nachdem zuvor das erste und das zweite Teil - auch Formhälften genannt - um eben jenen Betrag auseinandergezogen worden sind, der der Nenndicke der weiteren Schicht entspricht. Der Begriff Nenndicke soll darauf hindeuten, daß es sich hierbei um eine definierte Materialstärke handelt, etwa um eine mittlere Dicke, weil die Dicke der weiteren Schicht - ebenso wie die der ersten Schicht - keineswegs konstant zu sein braucht.
Nach dem ersten Spritzgießvorgang und dem Auseinanderziehen der beiden Formhälften muß regelmäßig die erste Schicht in dem Hohlraum zwischen den beiden Formhälften positioniert werden, wobei sie an einer der beiden Formhälften anliegt, und zwar in aller Regel mit ihrer im späteren Einbauzustand sichtbaren Oberfläche, der sogenannten Sichtseite. In Sonderfällen kann diese Positionierung sozusagen von selbst erfolgen, beispielsweise infolge der auf die erste Schicht wirkenden Schwerkraft oder durch den vom Anguß her wirksamen Widerstand. Meistens wird die Positionierung jedoch bewußt herbeigeführt werden müssen; dies kann entweder mechanisch durch in wenigstens einer der Forinhälften gelagerte Schieber (ähnlich den aus der Spritzgießtechnik bekannten Auswerfern) erfolgen oder pneumatisch durch Einblasen von Luft in die Spritzgießform. Der Angnßquerschnitt im Bereich des sogenannten Anschnittes ist dann so dimensioniert und angeordnet, daß er eine Verschiebung der ersten Schicht innerhalb der Spritzgießform praktisch nicht behindert.
Wenn auch nicht ausgeschlossen werden soll, daß die im ersten und im weiteren Spritzgießvorgang gefertigten Teilwerkstücke aus ein und demselben Werkstoff bestehen können, so ist doch ein wesentliches Kriterium der Erfindung darin zu sehen, daß sie es zuläßt, in den einzelnen Spritzgießvorgängen unterschiedliche, den jeweiligen Erfordernissen angepaßte Materialien zu vergießen. Ein Schalttafelkörper beispielsweise soll aus Festigkeitsgründen aus einem Werkstoff mit hohem Elastizitätsmodul bestehen. Dies hat zur Folge, daß er eine geringe Eigendämpfung aufweist und lästige Geräusche, hervorgerufen durch anschlagende Kabel während des Fahrbetriebes, überträgt. Dem kann begegnet werden, indem der Schalttafelkörper erfindungsgemäß zweischalig hergestellt wird. Die für die Funktion des Bauteils als wärmestabiler Träger bestimmte erste Schicht mag etwa aus Polyphenylenoxyd, kurz PPO, zubestehen. Ihre Sichtseite ist bereits mit einer eventuell geforderten Narbung, einer bestimmten Einfärbung oder mit eingeprägten Zierbildern versehen. Auf die Unterseite der ersten Schicht wird dann im zweiten Spritzgießvorgang weiches, gut dämpfendes Material - z. B. der unter der Kurzbezeichnung EPLM bekannte Kunststoff, ein Äthylen-Propylen-Terpolymerisat-Kautschuk - vollflächig aufgebracht. - Als weiteres Beispiel mag eine Mittelkonsole dienen, die - obwohl relativ weich - zwar eine ausreichende Eigensteifigkeit hat, sich jedoch dem unterschiedlich dicken Teppichboden im Fahrzeug anpassen muß. Hier kann im zweiten Spritzgießvorgang etwa mittels Formschieber ein hochwertiger Kunststoff - z. 3. Polyoxymethylen, kurz POM - partiell eingespritzt werden und als versteifende Klammer mit Vorspannung und Federwirkung dienen, um alle anfallenden Toleranzen auszugleichen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden in den -Formhälften verschiebbare Kerne vor dem ersten und/oder zweiten Spritzgießvorgang in dem Hohlraum zwischen dem ersten und zweiten Teil angeordnet. Dadurch lassen sich später benötigte Aussparungen in dem 3auteil gleich mitfertigen, auch können auf diese Weise die einzelnen Schichten örtlich aufgetragen werden, nämlich nur da, wo sie auch gebraucht werden.
Eine zweckmäßige Erweiterung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Schmelze für den ersten Spritzgießvorgang über einen ersten Angußkanal dem Hohlraum zwischen dem ersten und zweiten Teil zugeführt wird, ist darin zu sehen, daß für den weiteren Spritzgießvorgang ein weiterer Angußkanal benutzt wird. Diese Erweiterung gestattet es, die Angußkanäle den unterschiedlichen Abmessungen der einzelnen Schichten entsprechend zu dimensionieren und anzuordnen. Auch erübrigt sich damit das Entfernen eines Angusses, bevor das Bauteil als Ganzes der Spritzgießform entnommen wird. Die Durchführung eines derart erweiterten Verfahrens erfordert allerdings Maßnahmen, die das Vollaufen des weiteren Angußkanals während des ersten Spritzgießvorganges verhindern. Diese können in einer im Bereich des Auslaufs des weiteren Angußkanals angeordneten aufhebbaren Sperrvorrichtung bestehen. Die Sperrvorrichtung kann beispielsweise ein Schieber sein. In bestimmten Fällen kann sie aber auch von einer den weiteren Angußkanal verlängernden Hülse gebildet sein, deren Mündung während des ersten Spritzgießvorganges von einem solchen Wandbereich des ersten oder zweiten Teils verschlossen ist, der sie mit dem Auseinånderziehen der beiden Teile freilegt. Ein solcher Fall ist beispielsweise gegeben, wenn im Bereich des weiteren Angußkanals in der ersten Schicht eine Aussparung vorgesehen ist, die von dem Material der weiteren Schicht verschlossen werden soll.
Ein einfaches Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand-der Zeichnung nachfolgend näher erläutert. In den Figuren ist die schrittweise Herstellung eines Bauteils nach dem erfindungsgemäßen Verfahren schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen Figur 1 einen Schnitt durch eine Spritzgießform nach dem Einspritzen des Materials für die erste Schicht des aus zwei Schichten herzustellenden Bauteils; Figur 2 die Anordnung nach Figur 1, vorbereitet zum Einspritzen des Materials für die zweite Schicht; Figur 3 dieselbe Anordnung nach dem Einspritzen des Materials für die zweite Schicht und Figur 4 einen Schnitt durch das fertige Bauteil.
Die im ganzen mit 1 bezeichnete Spritzgießform besteht aus den beiden Formhälften 2 und 3, die in einer Richtung relativ zueinander verschiebbar sind. Die kleinere Formhälfte 2 taucht passgenau und dicht so weit in die größere Formhälfte 3 hinein, daß zwischen ihnen ein Hohlraum 4 verbleibt, der im wesentlichen das Profil des zu fertigenden Bauteils 5 aufweist, ohne schon dessen endgültige Dickenabmessung zu haben. Das Bauteil 5 besteht aus zwei flächig miteinander verbundenen Schichten 6 und 7 aus in aller Regel unterschiedlichen Materialien.
Wie in Figur 1 dargestellt, wird durch einen ersten Angußkanal 8 iunächst die Schmelze für die erste Schicht 6 in den Hohlraum 4 gespritzt.
(Eine dafür notwendige Entlüftungsöffnung ist, weil nicht erfindungswesentlich, zeichnerisch nicht dargestellt.) Ein neben dem ersten Angußkanal 8 angeordneter weiterer Angußkanal 9 muß zu diesem Zwecke natürlich werkstückseitig abgedichtet werden, damit er nicht volläuft. Diese Abdichtung kann über zeichnerisch nicht dargestellte Schieber erfolgen. Das Erstarren der Schmelze in dem Hohlraum 4 kann durch geeignete Temperierung der Spritzgießform 1 so gesteuert werden, daß die in der Zeichnung rechts gelegene Oberfläche der Schicht 6, die mit der Sichtseite des fertigen 3auteils identisch sein soll, sich schneller verfestigt als die linke Seite, was für die Bindung der zweiten Schicht 7 an die erste Schicht 6 vorteilhaft ist. Nachdem also die erste Schicht 6 bis zu einem gewissen Grade abgebunden ist, wird die kleinere Formhälfte 2 um den Betrag a aus der größeren Formhälfte 3 herausbewegt, der der Dicke der zweiten Schicht 7 entspricht.
In dieser Stellung werden die beiden Formhälften 2 und 3 wieder miteinander verspannt. Durch geeignete mechanische oder pneumatische Mittel (nicht gezeichnet) wird nun dafür gesorgt, daß die fertige oder fast fertige Schicht 6 an der kleineren Formhälfte 2 anliegt.
Das Ablösen der Schicht 6 von dem Anguß 10 bereitet dabei keine Scnvierigkeiten. Es stellt sich dann die in Figur 2 gezeigte Anordnung ein.
In einem zweiten Spritzgießvorgang wird nun über den weiteren Angußkanal 9 die Schmelze für die zweite Schicht 7 in den neu geschaffenen Hohlraum 11 zwischen der Formhälfte 3 und der Schicht 6, deren linke Fläche noch nicht ausgehärtet ist, gespritzt, vergleiche Figur 3. Dabei erfolgt eine innige Verbindung zwischen den beiden Schichten 6 und 7. Ihre Materialien sind einerseits so gewählt, daß diese Verbindung überhaupt zustandekommen kann, andererseits so, daß die beiden Schichten 6 und 7 die an sie gestellten spezifischen Forderungen erfüllen.
In Figur 4 ist schließlich das entformte fertige Bauteil 5 dargestellt, bestehend aus den beiden Schichten 6 und 7.

Claims

ANSPRÜCHE ~ 1. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere eines Verkleidungsteils für die Innenausstattung eines Kraftfahrzeuges, in einer aus wenigstens einem ersten und einem zweiten Teil bestehenden Spritzgießform, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Spritzgießvorgang die erste (6) des aus ihr und wenigstens einer weiteren Schicht (7) bestehenden Bauteils (5) gegossen wird, daß dann die beiden dichtend ineinander geführten Teile (2, 3) um den die Nenndicke der weiteren Schicht (7) ausmachenden Betrag (a) auseinandergezogen und erneut gegenseitig verspannt werden und daß schließlich in einem weiteren Spritzgießvorgang die weitere Schicht (7) gegossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem ersten Spritzgießvorgang die erste Schicht (6) mechanisch positioniert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem ersten Spritzgießvorgang die erste Schicht (6) pneumatisch positioniert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,daß in-dem ersten und dem weiteren Spritzgießvorgang unterschielliche Materialien vergossen werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem ersten und/oder zweiten Spritzgießvorgang in den Formteilen (2, 3) verschiebbare Kerne in dem Hohlraum (4, ii) zwischen dem ersten (2) und zweiten Teil (3) angeordnet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schmelze für den ersten Spritzgießvorgang über einen ersten Angußkanal dem Hohlraum zwischen dem ersten und zweiten Teil zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß für den weiteren Spritzgießvorgang ein weiterer Angiißkanal (9) benutzt wird.
7. Spritzgießform zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Angußkanal (9) eine im Bereich seines Auslaufs angeordnete, das Vollaufen des weiteren Angußkanals (9) während des ersten Spritzgießvorganges verhindernde, aufhebbare Sperrvorrichtung aufweist.
8. Spritzgießform nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrvorrichtung von einem Schieber gebildet ist.
9. Spritzgießform nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrvorrichtung von einer den weiteren Angußkanal (9) verlängernden Hülse gebildet ist, deren Mündung während des ersten Spritzgießvorganges von einem solchen Wandbereich des ersten oder zweiten Teils (2, 3) verschlossen ist, der sie mit dem Auseinanderziehen der beiden Teile (2, 3) freilegt.