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DE102019207338A1 - Verfahren zur Herstellung eines Bauteils - Google Patents

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DE102019207338A1
DE102019207338A1 DE102019207338.7A DE102019207338A DE102019207338A1 DE 102019207338 A1 DE102019207338 A1 DE 102019207338A1 DE 102019207338 A DE102019207338 A DE 102019207338A DE 102019207338 A1 DE102019207338 A1 DE 102019207338A1
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mold half
stable carrier
opening
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Pending
Application number
DE102019207338.7A
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English (en)
Inventor
Rainer Janotta
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Pmt Tech GmbH
Pmt Technology GmbH
Original Assignee
Pmt Tech GmbH
Pmt Technology GmbH
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Publication date
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Priority to PCT/EP2020/064009 priority patent/WO2020234321A1/de
Priority to CN202080037692.0A priority patent/CN114450139A/zh
Priority to US17/612,683 priority patent/US20220168933A1/en
Priority to EP20727274.1A priority patent/EP3972800A1/de
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines formstabilen Trägers, der eine erste Durchgangsöffnung und eine zweite Durchgangsöffnung aufweist, Anbringen des formstabilen Trägers an einer ersten Formhälfte, wobei an der zur ersten Formhälfte weisenden Seite des formstabilen Trägers im Bereich der ersten Durchgangsöffnung ein Angusshohlraum und im Bereich der zweiten Durchgangsöffnung eine Überlaufkammer ausgebildet wird, Positionieren einer zweiten Formhälfte derart, dass zumindest abschnittsweise zwischen der zweiten Formhälfte und dem formstabilen Träger ein Hohlraum ausgebildet wird, der die erste Durchgangsöffnung und die zweite Durchgangsöffnung verbindet, und Einbringen eines Materials in den Angusshohlraum.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines zumindest zwei Abschnitte umfassenden Bauteils, das beispielsweise als (Innen-)Verkleidungsbauteil für ein Automobil oder ähnliches zum Einsatz kommen kann. Insbesondere soll ein erster Abschnitt als ein formstabiler Träger ausgebildet sein, der beispielsweise mit einem Spritzgussverfahren hergestellt wurde. Der zweite Abschnitt wird mittels eines Gießverfahrens am ersten Abschnitt aufgebracht.
  • Stand der Technik
  • Bei der Herstellung eines Bauteils, welches einen mittels Spritzguss hergestellten ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt umfasst, wird ein Angusssystem benötigt, mit dem das für den zweiten Abschnitt einzubringende Material (beispielsweise Polyurethan) zugeführt wird, sowie einen Überlauf, mit dem die sich im Werkzeughohlraum befindliche und bei Einführen des Materials für den zweiten Abschnitt verdrängte Luft gesammelt werden kann.
  • Sowohl das Angusssystem als auch der Überlauf werden vorab bei der Herstellung des ersten Abschnitts vorbereitet. Hierfür sind bestimmte Bereiche des ersten Abschnitts des Bauteils entsprechend ausgebildet. Diese Bereiche müssen nach Aufbringen des zweiten Abschnitts am ersten Abschnitt des Bauteils durch einen Beschnitt entfernt werden, um das optische Äußere des Bauteils nicht zu beeinträchtigen. Zusätzlich zu einem weiteren Verfahrensschritt ist dabei der entsprechende Materialverlust zu berücksichtigen.
  • Gegenstand der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, bei der Herstellung eines einen ersten und einen zweiten Abschnitt aufweisenden Bauteils eine Nachbearbeitung zu vereinfachen oder gar zu vermeiden.
  • Die Erfindung stellt hierfür ein Verfahren bereit. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
  • Insbesondere liegt der Erfindung die Erkenntnis zu Grunde, dass zur Vermeidung eines Beschnitts ein sogenanntes werkzeugfallendes Bauteil zu erzeugen ist. Bevorzugt ist es dabei vorgesehen, dass ein Angusssystem zum Materialeintrag für den zweiten Abschnitt des Bauteils und ein Überlauf zur Entlüftung bei der Erstellung des zweiten Abschnitts an einer Rückseite des Bauteils vorgesehen sind. Die Rückseite ist dabei der Bereich, der nach Herstellung des Bauteils nicht sichtbar ist. Somit können das Angusssystem sowie der Überlauf am Bauteil verbleiben, und der Arbeitsgang eines Beschnitts entfällt. Das wahrnehmbare optische Äußere des Bauteils wird demnach nicht beeinträchtigt.
  • Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils bereit, welches Verfahren die folgenden die Schritte umfasst: Bereitstellen eines formstabilen Trägers, der eine erste Durchgangsöffnung und eine zweite Durchgangsöffnung aufweist, Anbringen des formstabilen Trägers an einer ersten Formhälfte, wobei an der zur ersten Formhälfte weisenden Seite des formstabilen Trägers im Bereich der ersten Durchgangsöffnung ein Angusshohlraum und im Bereich der zweiten Durchgangsöffnung eine Überlaufkammer ausgebildet wird, Positionieren einer zweiten Formhälfte derart, dass zumindest abschnittsweise zwischen der zweiten Formhälfte und dem formstabilen Träger ein Hohlraum ausgebildet wird, der die erste Durchgangsöffnung und die zweite Durchgangsöffnung verbindet, und Einbringen eines Materials in den Angusshohlraum. Es ist bevorzugt, dass die Schritte in der genannten Reihenfolge ausgeführt werden.
  • Es ist bevorzugt, dass in den Angusshohlraum eingebrachte Material ein duroplastisches Material ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das in den Angusshohlraum eingebrachte Material ein Polyurethanmaterial ist, insbesondere ein Polyurethan-Lack oder ein Polyurethan-Schaummaterial. Somit kann beispielsweise eine glatte oder weiche Oberfläche erzeugt werden.
  • Es ist bevorzugt, dass das Polyurethanmaterial vor Einbringen in den Angusshohlraum in einem Mischkopf aus zumindest zwei Komponenten gemischt wird. Somit wird das Polyurethanmaterial kurz vor dem Einbringen in den Angusshohlraum gemischt.
  • In einer weiter Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der formstabile Träger ein Spritzgussbauteil ist. Ein solches Spritzgussbauteil ermöglicht einen hohen Grad der Formgestaltung, so dass das Bauteil beispielsweise als Innenverkleidungsbauteil eingesetzt werden kann.
  • Eine weitere Variante des Verfahrens ist darauf gerichtet, dass das in den Angusshohlraum und/oder die Überlaufkammer eingeführte Material am Bauteil verbleibt. Ein Beschnitt des Bauteils ist nicht erforderlich, so dass ein Nachbearbeitungsschritt entfällt und ein entsprechender Materialverlust vermieden werden kann.
  • Nach zumindest teilweisem Aushärten des Materials kann das Bauteil mittels eines Auswerferstifts oder mehrerer Auswerferstifte von der ersten Formhälfte gelöst, und damit entnommen werden.
  • Der formstabile Träger kann an der zur ersten Formhälfte weisenden Seite um den Angusshohlraum eine umlaufende Dichtung und/oder um die Überlaufkammer eine umlaufende Dichtung aufweisen. Somit bleibt das Material, das bevorzugt ein Polyurethanmaterial ist, in einem definierten Bereich am formstabilen Träger. Da der formstabile Träger selbst die Dichtung aufweist, wird die Handhabung erleichtert.
  • Der formstabile Träger kann an der zur zweiten Formhälfte weisenden Seite, welche die Sichtseite des Bauteils darstellt, abschnittweise eine Narbung aufweisen. Somit wird das optische Äußere des Bauteils in Bereichen, die nicht mit dem Material (vorzugsweise Polyurethanmaterial) überdeckt werden, aufgewertet.
  • Der formstabile Träger kann eine andere Farbe aufweisen als das Material, so dass das gesamte Erscheinungsbild des Bauteils einem bestimmten Design angepasst werden kann.
  • Es ist bevorzugt, dass das Bauteil ein (dekoratives) Verkleidungsbauteil (beispielsweise zur Verwendung an oder in einem Fahrzeug), bevorzugt Innenverkleidungsbauteil, insbesondere ein Fahrzeug-Innenverkleidungsbauteil, ist. Das beschriebene Verfahren eignet sich besonders für derartige Bauteile, bei denen ein hoher Gestaltungsspielraum bei gleichzeitig hoher Stückzahl gefordert wird.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Bauteil. Dieses Bauteil kann bevorzugt mit einem Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche hergestellt werden. Das Bauteil umfasst: einen formstabilen Träger (beispielsweise ein Spritzgussbauteil) und ein am formstabilen Träger mit einem Gießverfahren an einer Vorderseite aufgebrachtes Material (bevorzugt Polyurethanmaterial), wobei ein Angussbereich und ein Überlaufbereich an einer Rückseite des Bauteils vorgesehen sind.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung mit einem Mischkopf zur Bereitstellung eines Polyurethanmaterials.
    • 2 ist eine Detailansicht zur Darstellung eines Angusssystems zum Einbringen des Polyurethan-Gemisches.
    • 3 ist eine Detailansicht zur Darstellung des Überlaufs.
    • 4a zeigt eine Vorderseite eines zwei Abschnitte aufweisenden Bauteils.
    • 4b zeigt eine Rückseite des in 4a dargestellten Bauteils.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Nachfolgend wird anhand der beigefügten Figuren eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Weitere in diesem Zusammenhang genannte Modifikationen bestimmter Einzelmerkmale können jeweils miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen auszubilden. Obwohl die nachfolgend beschriebene Ausführungsform beispielhaft zu verstehen ist, können Einzelmerkmale auch zur Spezifizierung der Erfindung herangezogen werden.
  • 1 zeigt einen Querschnitt eines Teils einer Vorrichtung 1, die zum Erstellen eines zweiten Abschnitts an einem bereits bestehenden ersten Abschnitt eines Bauteils verwendet wird. Mit einer solchen Vorrichtung wird beispielsweise ein mittels Spritzguss hergestellter, formstabiler Träger (erster Abschnitt des Bauteils) mit einem Polyurethan-Lack oder einer verformbaren Polyurethan-Oberfläche versehen.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst eine unbewegliche erste Formhälfte 11 sowie eine relativ zur ersten Formhälfte 11 bewegliche, zweite Formhälfte 12. Die erste Formhälfte 11 ist zur Aufnahme des formstabilen Trägers (nachfolgend auch als Spritzgussträger bezeichnet) 101 geeignet, das einen ersten Abschnitt des Bauteils darstellt.
  • In der ersten Formhälfte 11 sind mehrere Auswerferstifte 13 geführt, die zum Herausdrücken des Bauteils aus der ersten Formhälfte 11 verwendet werden, damit das Bauteil von der ersten Formhälfte 11 entnommen werden kann.
  • Im Bereich der ersten Formhälfte 11 ist ferner ein Mischkopf 20 vorgesehen, der eingerichtet ist, Komponenten zur Herstellung eines reaktiven Polyurethanmaterials zu mischen und in einen Bereich zwischen der ersten Formhälfte 11 und der zweiten Formhälfte 12 einzubringen. Insbesondere werden die Ausgangskomponenten unter hohem Druck in eine Mischkammer des Mischkopfs eingespritzt, miteinander vermischt, und zur chemischen Reaktion gebracht. Beispielsweise wird ein Polyol und Isocyanat, insbesondere Di-Isocyanat, in die Mischkammer einzuspritzen und dort vermischt. Nachfolgend wird das Polyurethanmaterial aus einer Düse 21 des Mischkopfs 20 in den Bereich zwischen der ersten Formhälfte 11 und der zweiten Formhälfte 12 ausgestoßen.
  • In den Figuren wird die Vorrichtung 1 mit eingelegtem Spritzgussbauteil 101 dargestellt. Das Spritzgussbauteil 101 umfasst im Bereich der Düse 21 des Mischkopfes 20 eine erste umlaufende Dichtung 101a, die eingerichtet sind, einen Dichtungsbereich zwischen dem Spritzgussbauteil 101 und der ersten Formhälfte 11 auszubilden. Ein im Dichtungsbereich zwischen der Düse 21 und dem Spritzgussbauteil 101 befindlicher Angusshohlraum 11a stellt einen Teil eines Angusssystems dar.
  • Ferner umfasst das Spritzgussbauteil 101 eine erste Durchgangsöffnung 101b, die bei an der ersten Formhälfte 11 angebrachten Spritzgussbauteil 101 nahe der Düse 21 des Mischkopfs 20 angeordnet ist. Die erste Durchgangsöffnung 101b ist derart dimensioniert, dass durch diese ein durch die Düse 21 ausgestoßenes Polyurethanmaterial dringen kann. Nach Durchtritt durch die erste Durchgangsöffnung 101b kann das Polyurethanmaterial in einen zwischen der zweiten Formhälfte 12 und dem Spritzgussbauteil 101 ausgebildeten Hohlraum an der Sichtseite des Bauteils gelangen.
  • In einem weiteren Bereich des Spritzgussbauteils 101 ist eine zweite Durchgangsöffnung 101c vorgesehen, die derart dimensioniert ist, dass das in den Hohlraum zwischen der zweiten Formhälfte 12 und dem Spritzgussbauteil 101 eingeführtes Polyurethanmaterial zu der zur ersten Formhälfte 11 weisenden Seite des Spritzgussbauteils 101 gelangen kann. Ein zwischen dem Spritzgussbauteil 101 und ersten Formhälfte 11 weisender Bereich stellt eine Überlaufkammer 11b bereit.
  • Die Überlaufkammer 11b ist wie der Angusshohlraum 11a an der Rückseite des Spritzgussbauteils 101 vorgesehen. Zur Abdichtung der Überlaufkammer 11b relativ zur ersten Formhälfte 11 ist am Spritzgussbauteil 101 eine zweite umlaufende Dichtung 101d ausgebildet, die bei Anlegen des Spritzgussbauteils 101 an der ersten Formhälfte 11 mit der ersten Formhälfte 10 in Kontakt kommt und die Überlaufkammer 11b bei geschlossenem Werkzeug schließt.
  • Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung eines einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweisenden Bauteils beschrieben.
  • Zunächst wird das Spritzgussbauteil 101 an der ersten Formhälfte 11 aufgelegt oder angebracht, so dass das Spritzgussbauteil 101 durch die erste Formhälfte 11 gehalten wird. Nachfolgend wird die zweite Formhälfte 12 in Richtung der ersten Formhälfte 11 bewegt und die Vorrichtung 1 hierdurch geschlossen. Das Spritzgussbauteil 101 wird in diesem Zustand zwischen den Formhälften der Vorrichtung geklemmt, wobei abschnittsweise an der zur zweiten Formhälfte weisenden Seite des Spritzgussbauteils 101 (Sichtseite) ein Hohlraum ausgebildet ist. Dieser Hohlraum soll mit einem Polyurethanmaterial gefüllt werden.
  • Bei geschlossener Vorrichtung 1 wird der Mischkopf 20 aktiviert. Dabei werden Ausgangskomponenten unter hohem Druck in die Mischkammer des Mischkopfs 20 eingespritzt, miteinander vermischt, zur chemischen Reaktion gebracht und das Polyurethanmaterial aus der Düse 21 des Mischkopfs 20 in den Angusshohlraum 11a eingespritzt. Von dort tritt das Polyurethanmaterial durch die erste Durchgangsöffnung 101b im Spritzgussbauteils 101, füllt den zwischen dem Spritzgussbauteils 101 und der zweiten Formhälfte 12 vorliegenden Hohlraum 102, und tritt durch die zweite Durchgangsöffnung 101c in die Überlaufkammer 11b ein.
  • Nachdem das Polyurethanmaterial zumindest teilweise ausgehärtet ist, wird die Vorrichtung 1 durch Bewegen der zweiten Formhälfte 12 geöffnet. Die Auswerferstifte 13 drücken das derart hergestellte Bauteil von der ersten Formhälfte 11 ab, so dass dieses entnommen werden kann oder von der ersten Formhälfte abfällt.
  • Obwohl das Ausführungsbeispiel einen Angusshohlraum 11a sowie eine Überlaufkammer 11b nennt, können bei anderen Ausführungsformen auch mehrere Angusshohlräume 11a und/oder mehrere Überlaufkammern 11b vorgesehen sein.
  • In der Ausführungsform wird ein Spritzgussbauteil 101 beschrieben, das an der ersten Formhälfte 11 angebracht wird. Anstelle eines Spritzgussbauteils 101 kann der formstabile Träger auch anders ausgebildet sein, beispielsweise als ein Bauteil aus einem Faserverbundmaterial.
  • 4a zeigt eine Vorderseite (Sichtseite) eines mit dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellten Bauteils B. Das Bauteil umfasst das Spritzgussbauteil 101, das mit einer Struktur versehen ist und an einem mittig angeordneten Oberflächenbereich einen Bereich 200 aus Polyurethanmaterial 200 aufnimmt (zweiter Abschnitt des Bauteils).
  • In 4b ist die Rückseite des in 4a dargestellten Bauteils abgebildet. Der bei der Herstellung des Bauteils durch den Angusshohlraum 11a ausgebildete Bereich 201 (Angussbereich) ist am Bauteil B mit dem Polyurethanmaterial 200 versehen. Entsprechendes gilt für einen Bereich 202 (Überlaufbereich) am Bauteil B, der bei der Herstellung des Bauteils B durch die Überlaufkammer 11b definiert wird.
  • Da die Bereiche 201, 202 an der Rückseite des Bauteils B gelegen und somit beim Einsatz des Bauteils B als Innenverkleidungsbauteils eines Automobils nicht sichtbar sind, können die das Polyurethanmaterial aufweisenden Bereiche 201, 202 am Bauteil B verbleiben.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Bauteils (B), umfassend die Schritte: Bereitstellen eines formstabilen Trägers (101), der eine erste Durchgangsöffnung (101b) und eine zweite Durchgangsöffnung (101c) aufweist, Anbringen des formstabilen Trägers (101) an einer ersten Formhälfte (11), wobei an der zur ersten Formhälfte (11) weisenden Seite des formstabilen Trägers (101) im Bereich der ersten Durchgangsöffnung (101b) ein Angusshohlraum (11a) und im Bereich der zweiten Durchgangsöffnung (101c) eine Überlaufkammer ausgebildet wird, Positionieren einer zweiten Formhälfte (12) derart, dass zumindest abschnittsweise zwischen der zweiten Formhälfte (12) und dem formstabilen Träger (101) ein Hohlraum (102) ausgebildet wird, der die erste Durchgangsöffnung (101b) und die zweite Durchgangsöffnung (101c) verbindet, Einbringen eines Materials in den Angusshohlraum (11a) .
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in den Angusshohlraum (11a) eingebrachte Material ein duroplastisches Material ist.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das in den Angusshohlraum (11a) eingebrachte Material ein Polyurethanmaterial ist, insbesondere ein Polyurethan-Lack oder ein Polyurethan-Schaummaterial.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyurethanmaterial vor Einbringen in den Angusshohlraum in einem Mischkopf (20) aus zumindest zwei Komponenten gemischt wird.
  5. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der formstabile Träger (101) ein Spritzgussbauteil ist.
  6. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in den Angusshohlraum (11a) und/oder die Überlaufkammer (11b) eingeführte Material am Bauteil verbleibt.
  7. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach zumindest teilweisem Aushärten des Materials das Bauteil mittels eines Auswerferstifts (13) oder mehrerer Auswerferstifte (13) von der ersten Formhälfte (11) gelöst wird.
  8. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der formstabile Träger (101) an der zur ersten Formhälfte (11) weisenden Seite um den Angusshohlraum (11a) eine umlaufende Dichtung (101a) und/oder um die Überlaufkammer (11b) eine umlaufende Dichtung (101d) aufweist.
  9. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der formstabile Träger (101) an der zur zweiten Formhälfte (12) weisenden Seite abschnittweise eine Narbung aufweist.
  10. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der formstabile Träger (101) eine andere Farbe aufweist als das Material.
  11. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (B) ein Verkleidungsbauteil, bevorzugt Innenverkleidungsbauteil, insbesondere ein Fahrzeug-Innenverkleidungsbauteil, ist.
  12. Bauteil (B), insbesondere hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, umfassend einen formstabilen Träger (101) und ein am formstabilen Träger (101) mit einem Gießverfahren an einer Vorderseite aufgebrachtes Material, wobei ein Angussbereich (201) und ein Überlaufbereich (202) an einer Rückseite des Bauteils (B) vorgesehen sind.
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