DE102005038469A1

DE102005038469A1 - Verfahren zum Herstellen eines Spritzguss-Kunststoffbauteils und entsprechend hergestelltes Kunststoffbauteil

Info

Publication number: DE102005038469A1
Application number: DE200510038469
Authority: DE
Inventors: Falk Dr. Ing. Ullmann
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-08-13
Filing date: 2005-08-13
Publication date: 2007-02-15

Abstract

Das Verfahren dient zum Herstellen eines Spritzguss-Kunststoffbauteils (10), insbesondere für ein Fahrzeug, wobei das Kunststoffbauteil (10) einen ersten Kunststoffanteil (12) mit einer Sichtfläche (14) an einer Bauteilaußenseite (16) und einen zweiten Kunststoffanteil (18) mit geometrisch strukturierten Außenfläche (20) an einer Bauteilinnenseite (22) enthält. DOLLAR A Hierbei ist vorgesehen, dass die zwei Kunststoffanteile (12, 18) aus unterschiedlichen Kunststoffmaterialien bestehen unter Ausbildung eines Zweikomponenten-Kunststoffbauteils (10), das mittels eines Innendruck-Spritzgießverfahrens oder mittels eines Außendruck-Spritzgießverfahrens hergestellt wird, zur Erzielung einer in Bezug auf die Genauigkeit der Oberflächenkontur definierten Sichtfläche (14) am ersten Kunststoffanteil (12). DOLLAR A Ferner ist ein entsprechendes Kunststoffbauteil (10) vorgesehen, das mittels des Verfahrens hergestellt worden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Spritzguss-Kunststoffbauteils, insbesondere für ein Fahrzeug, wobei das Kunststoffbauteil einen ersten Kunststoffanteil mit einer Sichtfläche an einer Bauteilaußenseite und einen zweiten Kunststoffanteil mit einer geometrisch strukturierten Außenfläche an einer Bauteilinnenseite enthält, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ferner betrifft die Erfindung ein Kunststoffbauteil entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 6.

Verfahren und Kunststoffbauteile der eingangs genannten Art sind bekannt. Beispielsweise offenbart die DE 43 34 012 C1 einen Deckel eines Schiebe-/Hebedaches für Fahrzeuge mit einem Deckel aus Kunststoff, der eine Platte und wenigstens einen an deren Unterseite einstückig angeformten Steg umfasst. Der Steg des durch Spritzgießen gemäß dem Gasinnendruck-Verfahren hergestellten Deckels weist einen Hohlraum auf und die dem Steg gegenüberliegende Oberseite der Platte wird einfallstellenfrei gebildet.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines alternativen Spritzguss-Kunststoffbauteils vorzuschlagen.

Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein geeignetes Kunststoffbauteil, das mittels des Verfahrens hergestellt ist, anzugeben.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die zwei Kunststoffanteile aus unterschiedlichen Kunststoffmaterialien bestehen, unter Ausbildung eines Zweikomponenten-Kunststoffbauteils, das mittels eines Innendruck-Spritzgießverfahrens und/oder mittels eines Außendruck-Spritzgießverfahrens hergestellt wird, zur Erzielung einer in Bezug auf die Genauigkeit der Oberflächenkontur definierten Sichtfläche am ersten Kunststoffanteil. Hierbei wird unter einer in Bezug auf die Oberflächenkontur definierte Sichtfläche insbesondere eine Fläche ohne augenscheinlich erkennbare Einfallstellen verstanden. Dabei kann die Sichtfläche gekrümmt und/oder eben und/oder anders definiert geformt sein. Die Sichtfläche muss somit einer besonders hohen Qualitätsanforderung genügen, die der Anforderung an eine Spiegelfläche entspricht. Das Verfahren erlaubt die Herstellung eines Zweikomponenten-Kunststoffbauteils unter Gewährleistung der erwähnten hohen Qualitätsanforderung an die Sichtfläche. Durch den Einsatz von zwei artunterschiedlichen Kunststoffmaterialien kann konstruktionstechnisch besonders flexibel ein multifunktionelles Kunststoffbauteil geschaffen werden, d.h. ein Kunststoffbauteil mit hoher Steifigkeit und Funktionalität einerseits (zweiter Kunststoffanteil mit geometrisch strukturierter Außenfläche) und einer formexakten Sichtfläche andererseits (erster Kunststoffanteil).

Das Kunststoffbauteil wird vorzugsweise durch ein Gasinnendruck-Spritzgießverfahren und/oder durch ein Gasaußendruck-Spritzgießverfahren hergestellt. Das Gasinnendruck- und das Gasaußendruck-Spritzgießverfahren sind zur Herstellung von Kunststoffbauteilen an sich bekannt. Bei dem Zweikomponenten-Kunststoffbauteil wird vorzugsweise der zweite Kunststoffanteil, d. h. der Kunststoffanteil ohne Sichtfläche, mittels des Gasinnendruck- und/oder mittels des Gasaußendruck-Spritzgießverfahrens hergestellt zur Vermeidung von Einfallstellen an der Sichtfläche des ersten Kunststoffanteils.

Der erste Kunststoffanteil kann aus einem transparenten Kunststoffmaterial hergestellt sein. Ferner kann der zweite Kunststoffanteil aus einem nicht-transparenten und insbesondere schwarzen Kunststoffmaterial hergestellt sein. Derartige Kunststoffbauteile kommen insbesondere bei Kraftfahrzeugen als Sichtteile zum Einsatz. Dabei ermöglicht die Zweikomponenten-Spritzgießtechnik ggf. auch die Realisierung eines Leichtbaukonzepts bei der Konzipierung des Kunststoffbauteils.

Die Druckmediumzufuhr erfolgt vorzugsweise an der geometrisch strukturierten Außenfläche des zweiten Kunststoffanteils in Bereichen potenzieller Sichtflächen-Einfallstellen des ersten Kunststoffanteils. Als Druckmedium kann insbesondere Gas zum Einsatz kommen. Da die geometrisch strukturierte Außenfläche des zweiten Kunststoffanteils keine Sichtfläche ist, kann eine flexible Ausgestaltung der Anbindungsstellen für die Druckmediumzufuhr erfolgen, ohne dass es zu unerwünschten Qualitätseinbußen an der Sichtfläche kommen muss.

Ferner wird die Aufgabe erfüllt durch ein Kunststoffbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Das erfindungsgemäße Kunststoffbauteil zeichnet sich dadurch aus, dass die Sichtfläche eine in Bezug auf die Genauigkeit ihrer Oberflächenkontur definierte Außenfläche ist. Ein derartiges Kunststoffbauteil kommt insbesondere bei Kraftfahrzeugen zum Einsatz, da es sowohl die erhöhten Steifigkeitsanforderungen im Rahmen eines Leichtbaukonzepts als auch die erhöhten Qualitätsanforderungen in Bezug auf die Formgenauigkeit der Sichtfläche erfüllt. Es ist somit als ein Fahrzeugkarosserie-Außenteil einsetzbar, das höchste Qualitäts- und Steifigkeitsanforderungen erfüllen kann.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.

Die Erfindung wird anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf eine schematische Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 eine schematische Schnittdarstellung eines Kunststoffbauteils bei der Herstellung mittels des Gasinnendruck-Spritzgießverfahrens und
2 ein Kunststoffbauteil, während dessen Herstellung mittels des Gasaußendruck-Spritzgießverfahrens.
1 zeigt ein allgemein mit 10 bezeichnetes Kunststoffbauteil, während dessen Herstellungsphase mittels des Gasinnendruck-Spritzgießverfahrens. Bei dem Kunststoffbauteil 10 kann es sich beispielsweise um ein Fahrzeugkarosserie-Außenteil handeln. Zur Herstellung des Kunststoffbauteils 10 ist ein Werkzeug 26 vorgesehen, das einen Gaszufuhrkanal 28 (oder ggf. mehrere Gaszufuhrkanäle) enthält. Das Kunststoffbauteil 10 weist einen ersten Kunststoffanteil 12 mit einer Sichtfläche 14 an einer Bauteilaußenseite 16 auf. Ferner enthält das Kunststoffbauteil 10 einen zweiten Kunststoffanteil 18 mit einer geometrisch strukturierten Außenfläche 20 an einer Bauteilinnenseite 22. Die zwei Kunststoffanteile 12,18 sind aus unterschiedlichen Kunststoffmaterialien hergestellt und bilden somit ein Zweikomponenten-Kunststoffbauteil 10. Der erste Kunststoffanteil 12 kann aus einem transparenten Kunststoffmaterial hergestellt sein, während der zweite Kunststoffanteil 18 vorzugsweise aus einem nicht-transparenten und insbesondere schwarzen Kunststoffmaterial hergestellt ist.
Bei der Ausführungsvariante gemäß 1 wird das gasförmige Druckmedium an der geometrisch strukturierten Außenfläche 20 des zweiten Kunststoffanteils 18 in Bereichen potenzieller Sichtflächen-Einfallstellen 24 des ersten Kunststoffanteils 12 derart mit Hilfe des Gasinnendruck-Spritzgießverfahrens (auch unter der Bezeichnung „Standard-Gasinjektionsverfahren" bekannt) zugeführt, dass ein Hohlraum 30 im zweiten Kunststoffanteil 18 derart mit dem Druckmedium durch den Gaszufuhrkanal 28 beaufschlagt wird, dass die potenziellen Sichtflächen-Einfallstellen 24 nach Fertigstellen des Kunststoffbauteils 10 nicht auftreten. Diese potenziellen Sichtflächen-Einfallstellen 24 sind deshalb in 1 gestrichelt dargestellt. Der erste Kunststoffanteil 12 enthält somit eine Sichtfläche 14, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel exakt eben ausgebildet ist und die an ein Fahrzeugkarosserie-Außenteil gestellten hohen Qualitätsanforderungen erfüllt.
Beim Gasinnendruck-Spritzgießverfahren erfolgt die Gaseinspritzung entweder zusammen mit dem Kunststoff an derselben Stelle oder auch getrennt von der Kunststoffmaterialzufuhr. Es wird zunächst eine bestimmte Menge Kunststoff in die Werkzeugform eingespritzt, die allerdings zur vollständigen Formfüllung nicht ausreichend ist. Der verbleibende Freiraum in der Werkzeugform wird durch das in das Innere der Kunststoffschmelze eingespritzte Gas ausgefüllt. Die Entstehung von Einfallstellen 24 aufgrund von Schwindungseffekten an der Sichtfläche 14 des ersten Kunststoffanteils 12 insbesondere in Bereichen von z.B. Wanddickenerhöhungen bzw. Domen am zweiten Kunststoffanteil 18 werden hierdurch zuverlässig unterdrückt.
2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel, gemäß welchem das Kunststoffbauteil 10 mittels des Gasaußendruck-Spritzgießverfahrens hergestellt wird. Das Gasaußendruck-Spritzgießverfahren ist auch unter der Bezeichnung „Gashinterdruckverfahren" an sich bekannt. Zur Vermeidung der ebenfalls gestrichelt dargestellten Einfallstellen 24 an der Sichtfläche 14 der Bauteilaußenseite 16 des ersten Kunststoffanteils 12 sind im Werkzeug 26 beispielsweise zwei voneinander beabstandet angeordnete Gaszufuhrkanäle 28 in den Bereichen der potenziellen Einfallstellen 24 direkt gegenüber der geometrisch strukturierten Außenfläche 20 des zweiten Kunststoffanteils 18 vorgesehen, wobei das somit die Bauteilinnenseite 22 beaufschlagende Druckmedium die Bildung von Einfallstellen 32 an der geometrisch strukturierten Außenfläche 20 begünstigt, jedoch gleichzeitig die Ausbildung einer gemäß diesem Ausführungsbeispiel exakt ebenen Sichtfläche 14 am ersten Kunststoffanteil 12 gewährleistet.
Beim Gasaußendruck-Spritzgießverfahren gemäß 2 erfolgt die Gaszufuhr auf die noch plastische Kunststoffschmelze großflächig in Richtung Bauteilinnenseite 22 (Formteilrückseite), d.h. auf der sogenannten „Schwarzseite" (Außenfläche 20 des zweiten Kunststoffanteil 18) des noch nicht fertiggestellten Kunststoffbauteils 10 (Formteil). Das Druckgaspolster wirkt zwischen dem Werkzeug 26 und dem zweiten Kunststoffanteil 18 derart, dass Kunststoffschmelze auch in solche Bauteilbereiche nachgeschoben wird, in denen das Kunststoffmaterial des ersten Kunststoffanteils 12 auf der Sichtfläche 14 ansonsten zum Einfall neigen würde. Dabei entsteht auf der Gasdruck beladenen Bauteilfläche (Außenfläche 20 des zweiten Kunststoffanteil 18) eine Einfallstelle, die allerdings nicht auf die Ästhetik des Kunststoffbauteils 10 störend wirkt, da sich die Einfallstelle auf der Schwarzseite des Kunststoffbauteils 10, d.h. in einem nicht von außen sichtbaren Bereich bei montiertem Kunststoffbauteils 10, befindet.
Somit eignet sich sowohl das Gasinnendruck-Spritzgießverfahren als auch das Gasaußendruck-Spritzgießverfahren als auch eine Kombination der beiden Spritzgießverfahren zur Herstellung eines Zweikomponenten-Kunststoffbauteils, das an der Bauteilinnenseite 22 eine geometrische Strukturierung und an der Bauteilaußenseite 16 eine formexakte Sichtfläche aufweist.
Da das Gasinnendruck-und das Gasaußendruck-Spritzgießverfahren an sich bekannt sind, wird auf eine diesbezüglich eingehendere Beschreibung hier verzichtet.
An einem derartig hergestellten Kunststoffbauteil 10 werden auch bei größeren Wanddickensprüngen bei Integration von Rippen, Domen, Sicken und weiteres mehr optische Defekte in Form von reflexionsoptischen Störungen an der Sichtfläche 14 vermieden. Es kann dabei ein Standard-Spritzgießverfahren zur Herstellung des Kunststoffbauteils 10 eingesetzt werden. Es erfolgen keine Materialmodifikationen wie z.B. beim Schäumen. Das Kunststoffbauteil 10 kann aufgrund des flexibleren Einsatzes von Kunststoffmaterialien (Einsatz von Kunststoffmaterialien mit verbesserten mechanische Eigenschaften) beispielsweise durch eine höhere Wärmeformbeständigkeit gekennzeichnet sein. Auch ist die Gestaltungsfreiheit bei der Konzeption des Kunststoffbauteils 10 größer und eine Reduzierung der Kühlzeit desselben bei dessen Herstellung erzielbar.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Spritzguss-Kunststoffbauteils (10), insbesondere für ein Fahrzeug, wobei das Kunststoffbauteil (10) einen ersten Kunststoffanteil (12) mit einer Sichtfläche (14) an einer Bauteilaußenseite (16) und einen zweiten Kunststoffanteil (18) mit einer geometrisch strukturierten Außenfläche (20) an einer Bauteilinnenseite (22) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Kunststoffanteile (12,18) aus unterschiedlichen Kunststoffmaterialien bestehen unter Ausbildung eines Zweikomponenten-Kunststoffbauteils (10), das mittels eines Innendruck-Spritzgießverfahrens und/oder mittels eines Außendruck-Spritzgießverfahrens hergestellt wird, zur Erzielung einer in Bezug auf die Genauigkeit der Oberflächenkontur definierten Sichtfläche (14) am ersten Kunststoffanteil (12).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffbauteil (10) durch ein Gasinnendruck-Spritzgießverfahren und/oder durch ein Gasaußendruck-Spritzgießverfahren hergestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kunststoffanteil (12) aus einem transparenten Kunststoffmaterial hergestellt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kunststoffanteil (18) aus einem nicht-transparenten und insbesondere schwarzen Kunststoffmaterial hergestellt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmediumzufuhr an der geometrisch strukturierten Außenfläche (20) des zweiten Kunststoffanteils (18) in Bereichen potentieller Sichtflächen-Einfallstellen des ersten Kunststoffanteils (12) erfolgt.
Kunststoffbauteil, hergestellt mittels des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kunststoffbauteil (10) einen ersten Kunststoffanteil (12) mit einer Sichtfläche (14) an einer Bauteilaußenseite (16) und einen zweiten Kunststoffanteil (18) mit einer geometrisch strukturierten Außenfläche (20) an einer Bautelinnenseite (22) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Kunststoffanteile (12, 18) aus unterschiedlichen Kunststoffmaterialien bestehen unter Ausbildung eines Zweikomponenten-Kunststoffbauteils (10) und dass die Sichtfläche (14) eine in Bezug auf die Genauigkeit ihrer Oberflächenkontur definierte Außenfläche ist.
Kunststoffbauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Fahrzeugkarosserie-Außenteil ist.