DE102007024530A1

DE102007024530A1 - Formpressverfahren zur Herstellung von Formteilen, insbesondere Dekorteilen und/oder Verkleidungsteilen für den Fahrzeuginnenraum

Info

Publication number: DE102007024530A1
Application number: DE102007024530A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Egerer; Roland Schwenk; Christian Vogler
Original assignee: Novem Car Interior Design GmbH
Current assignee: Novem Car Interior Design GmbH
Priority date: 2007-05-24
Filing date: 2007-05-24
Publication date: 2008-11-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Formpressverfahren zum Herstellen von Formteiln (10), insbesondere Dekorteilen und/oder Verkleidungsteilen für einen Fahrzeuginnenraum, wobei die Formteile (10) einen Träger (12) aus Kunststoff, eine Dekorschicht (11) und eine duktile Einlage (14) aus duktilem Material (14a) umfassen. Das Verfahren gemäß der Erfindung umfasst folgende Schritte: a) Einlegen und/oder Positionieren eines die Dekorschicht (11) bildenden Werkstoffs (11a), einer den Träger (12) bildenden Kunststoff-Formmasse (12a) und des duktilen Materials (14a) zur Bildung der duktilen Einlage (14) in den geöffneten Formraum (4) eines Formwerkzeugs (1); b) Schließen des Formraums (4); c) Erstarren oder Aushärten der Kunststoff-Formmasse (12a), wobei diese zusammen mit dem die Dekorschicht (11) bildenden Werkstoff (11a) und dem duktilen Material (14a) zur Bildung der duktilen Einlage (14) das Formteil (10) ausbildet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Formpressverfahren zum Herstellen von Formteilen, insbesondere Dekorteilen und/oder Verkleidungsteilen für einen Fahrzeuginnenraum. Die mit diesem Verfahren hergestellten Formteile umfassen einen Träger aus Kunststoff, eine Dekorschicht und eine duktile Einlage aus duktilem Material. Die Dekorschicht kann sich über das gesamte Formteil erstrecken, es ist aber ebenso möglich, dass sie nur einen Teilbereich des Formteils zugeordnet ist. Gleiches gilt für die duktile Einlage. Diese kann sich zumindest weitestgehend im bzw. über das gesamte Formteil erstrecken, sie kann aber auch nur in einem Teilbereich des Formteils vorgesehen sein.
Zur Herstellung von Dekor- oder Verkleidungsteilen für den Fahrzeuginnenraum, die eine Dekorschicht, die jedoch häufig neben der eigentlichen Dekorlage noch weitere Konstruktions- und/oder Klebstofflagen aufweist, und einen Träger aus Kunststoff umfassen, sind verschiedene Herstellungsverfahren bekannt. Gemäß einer ersten Variante wird die Dekorschicht in einem Presswerkzeug zunächst in die gewünschte Form gepresst, so dass sie eine Dekorschale bildet. Anschließend wird die vorgeformte Dekorschale zusammen mit einer Kunststoff-Formmasse in ein Presswerkzeug eingelegt und darin mittels Pressen das Formteil erzeugt. Gemäß einer zweiten Variante kann zunächst der Träger in einem Presswerkzeug ausgebildet und anschließend in einem Presswerkzeug der flächige Werkstoff zur Bildung der Dekorschicht auf den Träger gepresst werden. Bereits diese Verfahren erfordern somit jeweils mindestens zwei voneinander getrennte Verfahrensschritte, jeweils zwei Pressvorgänge, die an verschiedenen Werkzeugen ausgeführt werden. Folglich sind die Verfahren zeit- und personalaufwändig und damit entsprechend kostenintensiv.
Dies gilt erst recht für hierauf aufbauende Verfahren zur Herstellung der eingangs genannten Formteile, die zusätzlich eine duktile Einlage aus dukti lem Material aufweisen. Diese duktile Einlage muss zusätzlich an das Formteil angeklebt oder angepresst werden. Derartige Formteile werden im Fahrzeuginnenraum insbesondere in Bereichen angebracht, an denen bei einem Unfall mit dem Aufprall eines Fahrers oder Mitfahrers zu rechnen ist. Die Einlage soll hier die Verformbarkeit des Formteils insgesamt sicherstellen, d. h. ein Brechen oder Reißen bei Aufprall möglichst verhindern.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung der eingangs genannten Formteile mit duktiler Einlage anzugeben. Insbesondere soll das Verfahren die Produktivität erhöhen und die Produktionskosten senken.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieses Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der eingangs genannten Formteile wird ein die Dekorschicht bildender Werkstoff, eine den Träger bildende Kunststoff-Formmasse und das duktile Material zur Bildung der duktilen Einlage in einen geöffneten Formraum eines Formpresswerkzeugs eingelegt und/oder darin positioniert. Der die Dekorschicht bildende Werkstoff, die Kunststoff-Formmasse und das duktile Material sind somit gemeinsam in dem geöffneten Formraum angeordnet, bevor das Werkzeug weitere Arbeitsschritte ausführt. Grundsätzlich kommt es hierbei nicht darauf an, ob zuerst der Werkstoff, die Kunststoff-Formmasse oder das duktile Material oder gar alle gleichzeitig in den geöffneten Formraum eingelegt und/oder darin positioniert werden, gegebenenfalls ergibt sich die Reihenfolge aus der vorgesehenen Anordnung der Materialien im Formteil. Beispielsweise kann zunächst das duktile Material einzulegen sein, um hierauf dann die Kunststoff-Formmasse anordnen zu können.
Nach dem Einlegen und/oder Positionieren von Werkstoff und duktilem Material wird in einem weiteren Verfahrensschritt der Formraum des Formpresswerkzeugs geschlossen. Hierbei werden der die Dekorschicht bildende Werkstoff und/oder die den Träger bildende Kunststoff-Formmasse und/oder das duktile Material zur Bildung der duktilen Einlage in die durch den Formraum vorgegebene Form gepresst. Anschließend erstarrt die Kunststoff-Formmasse (z. B. bei thermoplastischen Kunststoff-Formmassen) oder härtet die Kunststoff-Formmasse aus (z. B. bei duroplastischen Kunststoff-Formmassen) und bildet zusammen mit dem die Dekorschicht bildenden Werkstoff und dem duktilen Material zur Bildung der duktilen Einlage das herzustellende Formteil.
Die Vorteile dieses Verfahrens liegen insbesondere darin, dass die Herstellung des Formteils, das eine Dekorschicht, einen Träger und eine duktile Einlage umfasst, aus dem Werkstoff zur Bildung der Dekorschicht, aus der Kunststoff-Formmasse zur Bildung des Trägers und aus dem duktilen Material in nur einem Werkzeug und mit nur einem Schließzyklus bzw. Presszyklus dieses Werkzeugs erfolgt. Dies gelingt dadurch, dass zunächst alle drei Komponenten, der Werkstoff zur Bildung der Dekorschicht, die Kunststoff-Formmasse und das duktile Material, in den Formraum des Formpresswerkzeugs eingelegt werden und das Formpresswerkzeug erst im Anschluss hieran zugefahren und dadurch der Formpressvorgang ausgeführt wird. In diesem einen Herstellungsschritt werden somit gleich alle drei Hauptkomponenten des Formteils miteinander verbunden, mehrere Einzelschritte sind nicht erforderlich. Des Weiteren kann die Herstellung des Formteils aus den genannten drei Komponenten an lediglich einem Werkzeug erfolgen. Dies trägt erheblich zur Steigerung der Produktivität und damit zur Reduzierung der Produktionskosten bei.
Das Formpresswerkzeug besteht üblicherweise aus zumindest zwei Werkzeugteilen, einen Oberteil und einem Unterteil. Diese können auseinander und aufeinander zu bewegt werden. Zwischen Ober- und Unterteil ist der Formraum ausgebildet, im geschlossenen Zustand von Ober- und Unterteil ein Hohlraum, der durch das Auseinanderfahren von Ober- und Unterteil geöffnet wird, so dass die einzelnen Komponenten und Materialien eingelegt werde können. Beim Zufahren von Ober- und Unterteil erfolgt der formgebende Pressvorgang. Die Form der hierbei entstehenden Formteile wird bestimmt durch die Form des Formraums, diese stellt eine Negativform des Formteils dar.
Das Formpressverfahren kann auch als Kompressionsformverfahren oder compression moulding bezeichnet werden. Im Unterschied zum Spritzgießverfahren bzw. injection moulding, bei der das Werkzeug lediglich ein Füllwerkzeug ist, das vor dem eigentlichen Vorgang, dem Einspritzen, geschlossen wird, ist das Werkzeug beim Formpressverfahren ein Arbeitswerkzeug, das heißt durch die Schließbewegung des Werkzeugs erfolgt die Formgebung.
Vorteilhafterweise ist bei der Einbringung und/oder Positionierung eine geeignete Fixierung des Werkstoffs zur Bildung der Dekorschicht und/oder der Kunststoff-Formmasse und/oder des duktilen Materials im geöffneten Formraum des Formpresswerkzeugs vorgesehen. Diesbezügliche Verfahren sind bekannt. Beispielsweise können mechanisch bewegliche Stifte, z. B. mit einem Durchmesser von etwa 5 mm, an überstehenden Bereichen (Abfallbereichen) als Haltevorrichtung angreifen. Es können aber auch indirekte Rückhaltesysteme vorgesehen sein, beispielsweise die Ausbildung bzw. Anordnung von für die Luftdurchführung geeigneten Bohrungen oder porösen Materialien im Werkzeug, über die Luft abgesaugt wird und aufgrund des dadurch entstehenden Unterdrucks der Werkstoff bzw. das Material am Werkzeug gehalten wird.
Gemäß einer ersten Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der die Dekorschicht bildende Werkstoff beim Einlegen in den geöffneten Formraum und/oder beim Positionieren in dem geöffneten Formraum flächig ausgebildet ist und/oder noch nicht entsprechend seiner späteren Form im Formteil ausgebildet ist. Beispielsweise wird der flächige Werkstoff, zumeist ein Schichtverbundwerkstoff aus einer Dekorlage, ohne weitere Verformungsschritte in seiner flächigen Ausbildung in den geöffneten Formraum des Formpresswerkzeugs eingelegt und dort positioniert. Lediglich ein Zuschnitt und/oder ein Ausbilden bzw. Ausstanzen von Durchführungen und/oder ein Einbringen von Vertiefungen kann vorab erforderlich sein. Die eigentliche Formgebung zur Ausbildung der Dekorschicht des Formteils erfolgt dann im Formpresswerkzeug im Zusammenhang mit der Ausbildung des gesamten Formteils. Der Vorteil liegt somit insbesondere darin, dass auch die Formung der Dekorschicht im Rahmen eines gemeinsamen Arbeitsvorgangs an nur einem Werkzeug erfolgt und somit ein der eigentlichen Formteilherstellung vorgeschalteter Arbeitsvorgang zur Formung der Dekorschicht an einem eigenen Presswerkzeug entfällt, was eine zusätzliche Steigerung der Produktivität mit sich bringt.
Bei einer Ausführungsvariante zur ersten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass beim Pressen der Kunststoff-Formmasse durch das Schließen des Formpresswerkzeugs der von der Kunststoff-Formmasse ausgehende Druck den Werkstoff gegen die Formraumwandung drückt und damit die Dekorschicht des Formteils in einer durch die Formraumwandung vorgegebenen Form ausgebildet wird. Die Formraumwandung stellt somit zumindest abschnittsweise eine Negativform der vorgesehenen Form der Dekorseite des herzustellenden Formteils dar. Der Werkstoff wird durch die unter Druck stehende, gepresste Kunststoff-Formmasse in diese Negativform gepresst und erhält dadurch die vorgesehene Dekorschicht-Form. Beim Formpressen erfolgt somit nicht nur die Ausbildung des Trägers, sondern auch die Formung der Dekorschicht. Dementsprechend kann dieses Verfahren auch als One-Steg-Verfahren bezeichnet werden.
Gemäß einer zweiten, zur ersten Weiterbildung alternativen Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der die Dekorschicht bildende Werkstoff vor dem Einlegen in den Formraum und/oder vor dem Positionieren in dem Formraum vorgeformt wird entsprechend seiner späteren Form im Formteil. Dies kann beispielsweise in einem Presswerkzeug erfolgen. Diese Vorform des Werkstoffs korrespondiert dann beim Einlegen und/oder Positionieren mit der Form des Formraums des Pressformwerkzeugs. Der vorgeformte Werkstoff wird auch als Dekorschale bezeichnet.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann alternativ oder additiv zu den vorbeschriebenen Weiterbildungen gemäß einer dritten Weiterbildung vorgesehen sein, dass das duktile Material zur Bildung der duktilen Einlage beim Einlegen in den geöffneten Formraum und/oder beim Positionieren in dem geöffneten Formraum flächig ausgebildet ist und/oder noch nicht entsprechend seiner späteren Form im Formteil ausgebildet ist. Beispielsweise wird das flächige Material, z. B. ein Metallblech oder eine nichtmetallische Matte, ohne weitere Verformungsschritte in seiner flächigen Ausbildung in den Formraum des Formpresswerkzeugs eingelegt und dort positioniert. Lediglich ein Zuschnitt und/oder ein Ausbilden bzw. Ausstanzen von Durchführungen und/oder ein Einbringen von Vertiefungen kann vorab erforderlich sein. Die eigentliche Formgebung zur Ausbildung der duktilen Einlage des Formteils erfolgt dann im Formpresswerkzeug im Zusammenhang mit der Ausbildung des gesamten Formteils. Der Vorteil liegt somit auch hier insbesondere darin, dass die Formung der Einlage im Rahmen eines gemeinsamen Arbeitsvorgangs an nur einem Werkzeug erfolgt und somit ein der eigentlichen Formteilherstellung vorgeschalteter Arbeitsvorgang zur Formung der Einlage an einem eigenen Presswerkzeug entfällt, was eine zusätzliche Steigerung der Produktivität mit sich bringt.
Bei einer Ausführungsvariante zur dritten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass beim Pressen der Kunststoff-Formmasse durch das Schließen des Formpresswerkzeugs der von der Kunststoff-Formmasse ausgehende Druck das duktile Material gegen die Formraumwandung drückt und damit die duktile Einlage des Formteils in einer durch die Formraumwandung vorgegebenen Form ausgebildet wird. Die Formraumwandung stellt somit zumindest abschnittsweise eine Negativform der vorgesehenen Form der duktilen Einlage des herzustellenden Formteils dar. Das duktile Material, üblicherweise ein Metallblech, wird durch die unter Druck stehende, eingespritzte Kunststoff-Formmasse in diese Negativform gepresst und erhält dadurch die vorgesehene Einlagenform.
Gemäß einer vierten, zur dritten Weiterbildung alternativen Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das die duktile Einlage bildende Material vor dem Einlegen in den geöffneten Formraum und/oder vor dem Positionieren in dem geöffneten Formraum vorgeformt wird entsprechend seiner späteren Form im Formteil. Dies kann beispielsweise in einem Presswerkzeug erfolgen. Diese Vorform des duktilen Materials korrespondiert dann beim Einlegen und/oder Positionieren mit der Form der Formraums des Pressformwerkzeugs.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann vorgesehen sein, dass der die Dekorschicht bildenden Werkstoffs ein Verbundwerkstoff, insbesondere ein Schichtverbundwerkstoff, ist, der eine Dekorlage umfasst. Die Dekorlage kann hierbei beispielsweise ein Holzfurnier, eine Metalllage, eine Folie, vorzugsweise eine Kunststoff- und/oder Metallfolie, und/oder eine Textillage bzw. ein Stoff sein.
Der die Dekorschicht bildende Werkstoff kann gemäß einer Variante drei Lagen umfassen, neben der Dekorlage als weitere Lagen eine Klebstofflage und eine über die Klebstofflage an der Dekorschicht angebundene Schutzschicht, insbesondere eine Textilmatte auf Faserbasis oder eine Vlieslage oder eine thermoplastische Kunststofflage oder eine Folie auf Kunststoff- und/oder Faserbasis oder ein Furnier. Die Schutzschicht verhindert, dass empfindliche Dekorlagen, beispielsweise aus Holzfurnier, Folie oder Textilien, beim Formpressvorgang aufgrund des Drucks der Kunststoff-Formmasse beschädigt werden. Ohne Schutzschicht könnte die Dekorlage beispielsweise aufgrund des hohen Drucks der Formmasse reißen. Ferner dient die Schutzschicht auch der Anbindung zwischen dem die Dekorschicht bildenden Werkstoff und der Kunststoff-Formmasse beim Formpressen und damit der Anbindung der Dekorschicht an dem Träger.
Gemäß einer weiteren Variante kann der die Dekorschicht bildende Werkstoff zwei Lagen umfassen, neben der Dekorlage noch eine Klebstofflage. Die Klebstofflage bildet beim Pressen der Kunststoff-Formmasse und/oder beim Erstarren bzw. Aushärten der Kunststoff-Formmasse eine feste Verbindung zwischen dem von der Kunststoff-Formmasse gebildeten Träger und der Dekorschicht.
Bei dem duktilen Material zur Bildung der duktilen Einlage kann es sich beispielsweise um ein Metallblech handeln, insbesondere um ein Aluminium- oder Stahlblech, oder um eine nichtmetallische Matte, insbesondere eine textile Matte oder eine Prepreg-Matte. Textile Matten sind technische Textilien, d. h. sie sind aus Fasern hergestellt. Sie sind stabil und gleichzeitig flexibel, weisen eine große Festigkeit und ein hohes Elastizitätsmodul (E-Modul) auf und sind leicht beispielsweise im Vergleich zu Metallen. „Prepreg" ist die Kurz form für „preimpregnated fibres" (vorimprägnierte Fasern). Prepregs bestehen aus Faser-Geweben oder Faser-Gelegen, die mit Harzen imprägniert sind, beispielsweise aus Langfaser-Geweben bzw. -Gelegen, aus schlingenförmig gelegten Endlosfasern oder aus Kombinationen hieraus. Als Fa sertyp sind beispielsweise Carbon- bzw. Kohlenstofffaser, Glasfaser, Naturfaser und Kunststofffaser wie Aramidfaser geeignet. Als Harz kommen unter anderem Epoxid-, Polyester- und Phenolharz in Betracht. Insbesondere der Fasertyp bestimmt als wesentlichen Eigenschaften die Festigkeit und das Elastizitätsmodul (E-Modul) des Prepregs und damit der Prepreg-Matte. Prepreg-Matten sind stabil, weisen eine große Festigkeit und ein hohes Elastizitätsmodul (E-Modul) auf und sind leicht beispielsweise im Vergleich zu Metallen.
Bei der Kunststoff-Formmasse, die nach dem Formpressen den Träger des Formteils bildet, kann es sich um BMC (Hulk moulding compound), um SMC (Sheet moulding compound) oder um GFK (glasfaserverstärkter Kunststoff), beispielsweise GMT (glasmattenverstärkter Thermoplast) handeln.
Je nach Art der Kunststoff-Formmasse spricht man dann von einem BMC-Pressverfahren bzw. einer BMC-Verarbeitung, von einem SMC-Pressverfahren bzw. einer SMC-Verarbeitung, usw.
Als Kunststoffe der Kunststoff-Formmasse kommen sowohl Thermoplaste, beispielsweise PP, ABS, PA, PPA oder ein Kunststoff-Blendsystem, beispielsweise ein ABS/PC-Blend, als auch Elastomere oder Duroplaste, beispielsweise auf einer Harzbasis, z. B. auf Basis ungesättigter Polyesterharze, in Betacht.
Bevorzugt handelt es sich bei der Kunststoff-Formmasse, die mit dem Werkstoff zur Bildung der Dekorschicht und dem duktilen Material in den Formraum des Formpresswerkzeugs eingelegt wird, im Wesentlichen um eine Art planare Matte bzw. ein Sheet.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann vorgesehen sein, dass das duktile Material zur Bildung der duktilen Einlage eine oder mehrere hinterschnittene erste Vertiefungen und/oder erste Durchbrechungen aufweist, in die die Kunststoff-Formmasse beim Formpressen eindringt und somit beim Erstarren bzw. Aushärten eine feste Verbindung zwischen dem von der Kunststoff-Formmasse gebildeten Träger und der duktilen Einlage ausbildet. Auch dies stellt eine stabile und dauerhafte Einbettung bzw. Anbindung der duktilen Einlage in bzw. an das Formteil sicher.
Ferner kann das duktile Material mindestens eine zweite Durchbrechung aufweisen, durch die Kunststoff-Formmasse beim Formpressen in mindestens einen an den Formraum angrenzenden Formabschnitt des Werkzeugs eintritt zur Ausbildung mindestens eines Befestigungselements am Träger des Formteils, bestimmt für die Anbringung des Formteils, insbesondere im Fahrzeuginnenraum. Dies ermöglicht Befestigungselemente, beispielsweise längliche Befestigungsstifte oder Befestigungsflächen mit Ösen, die einstückig mit dem Träger ausgebildet sind. Bei der Anbringung im Fahrzeuginnenraum korrespondieren diese Befestigungselemente mit entsprechenden Befestigungselementen an den Komponenten, auf die die Formteile aufzubringen sind, beispielsweise mit Rasthaken und Rastnasen, die mit den Osen der Befestigungsstifte und Befestigungsflächen korrespondieren. Da diese Befestigungselemente die duktile Einlage durchdringen, sorgen sie gleichzeitig für eine feste Verbindung zwischen Träger und Einlage und damit für eine stabile und dauerhafte Einbettung bzw. Anbindung der Einlage in bzw. an das Formteil.
Nach der Fertigstellung des Formteils im Formpresswerkzeugs kann dieses noch durch weitere Verfahrensschritte nachbearbeitet werden. Beispielsweise können Schneid- und/oder Schleifprozesse, eine Bearbeitung der Sichtfläche der Dekorschicht und/oder die Aufbringung einer Oberflächenbeschichtung, beispielsweise einer Lackierung, vorgesehen sein.
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
1 in einer schematischen Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Formpresswerkzeugs,
2a in einer schematischen Querschnittdarstellung einen Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels eines Werkstoffs zur Bildung einer Dekorschicht des Formteils,
2b in einer schematischen Querschnittdarstellung einen Ausschnitt eines alternativen Ausführungsbeispiels eines Werkstoffs zur Bildung einer Dekorschicht des Formteils,
3 in einer schematischen Querschnittsdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in dem Formpresswerkzeug gemäß 1 hergestellten Formteils,
4a und 4b jeweils anhand einer schematischen Querschnittsdarstellung des Formpresswerkzeugs gemäß 1 aufeinanderfolgende Verfahrensstufen einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
5a und 5b jeweils anhand einer schematischen Querschnittsdarstellung des Formpresswerkzeugs gemäß 1 aufeinanderfolgende Verfahrensstufen einer alternativen Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Einander entsprechende Komponenten und Teile sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
1 zeigt ein für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und damit zur Herstellung eines Formteils entsprechend 3 geeignetes Formpresswerkzeug 1. Hierbei handelt es sich lediglich um eine schematische Darstellung, es kann sich beispielsweise auch um ein Tauchkantenwerkzeug handeln. Das Formpresswerkzeug 1 umfasst zwei Teile, ein Oberteil 2 und ein Unterteil 3. Die Darstellung ist nur schematisch, üblicherweise weisen die beiden Teile jeweils mehrere Komponenten auf bzw. sind aus mehreren Komponenten zusammengesetzt, beispielsweise können spezielle Auswerfer (Auswerferbolzen) oder bewegliche oder abnehmbare Komponenten an hinterschnittenen Abschnitten der herzustellenden Formteile vorgesehen sein.
Die Herstellung eines Formteils mit diesem Formpresswerkzeug 1 erfolgt grundsätzlich dadurch, dass eine Formmasse bei geöffnetem Werkzeug 1 zwischen Oberteil 2 und Unterteil 3 eingelegt wird und anschließend Oberteil 2 und Unterteil 3 aufeinander zu bewegt werden und dadurch das Formteil durch entsprechendes Pressen gebildet wird. Nach dem Pressen des Formteils wird das Formteil mit Hilfe eines Auswerfers 21 aus dem Werkzeug 1 entnommen.
In 1 sind Oberteil 2 und Unterteil 3 zugefahren. Hierbei bilden die beiden Teile 2, 3 zwischen sich einen Hohlraum, den Formraum 4 aus. Dieser bestimmt die Form des mit dem Werkzeug 1 hergestellten Formteils. Der Formraum 4 stellt somit eine Negativform eines mit dem Formpresswerkzeug 1 herzustellenden Formteils 10 (siehe 3) dar.
An den Formraum 4 grenzen in 1 zwei Formabschnitte 8 zur Ausbildung jeweils eines Befestigungselements am herzustellenden Formteil 10 an. Diese hier nur schematisch dargestellten Formabschnitt 8 können selbstverständlich eine jeweils geeignete bzw. gewünschte Form aufweisen, beispielsweise auch eine Form mit Hinterschneidungen, die im Werkzeug über entsprechend entfernbare bzw. bewegliche Komponenten realisierbar ist.
2a und 2b zeigen jeweils in einer schematischen Querschnittdarstellung einen Ausschnitt verschiedener Werkstoffe 11a und 11b zur Bildung einer Dekorschicht 11 des Formteils 10 (siehe 3). Beide Werkstoffe 11a, 11b sind flächig ausgebildet und stellen einen Schichtverbundwerkstoff dar. Die in beiden Werkstoffen 11a, 11b obere Schicht 18, die im fertigen Formteil 10 eine Sichtfläche bildet, ist eine Dekorlage 18, beispielsweise ein Holzfurnier und/oder eine Metalllage und/oder eine Folie, vorzugsweise eine Kunststoff- und/oder Metallfolie, und/oder eine Textillage und/oder ein Stoff.
Der Werkstoff 11a in 2a umfasst drei Schichten. Auf die Dekorlage 18, hier insbesondere ein Holzfurnier und/oder eine Folie, vorzugsweise eine Kunststoff- und/oder Metallfolie, und/oder eine Textillage und/oder ein Stoff, folgt eine Klebstofflage 19, die eine Schutzschicht 20 dauerhaft an die Dekorlage 18 anbindet. Diese Schutzschicht 20 verhindert, dass empfindliche Dekorlagen 18, beispielsweise aus Holzfurnier, Folie oder Textilien, beim Formpressen aufgrund des Drucks der Kunststoff-Formmasse beschädigt werden. Ferner dient die Schutzschicht 20 auch der Anbindung zwischen Werkstoff 11a und Kunststoff-Formmasse beim Formpressen und damit der Anbindung der Dekorschicht 11 an einem Träger 12 im Formteil 10 (siehe 3). Diese Anbindung erfolgt über die beim Formpressen in die Schutzschicht eindringende Kunststoff-Formmasse bzw. durch direktes Zusammenwirken der Kunststoff-Formmasse mit der Schutzschicht 20. Das Vorsehen eines Klebers bzw. einer eigenen Klebeschicht ist hierfür nicht erforderlich, die Verbindung bzw. Anbindung erfolgt ohne zusätzliche Klebstoffe und ist somit klebstofffrei. Bei der Schutzschicht 20 kann es sich um eine Textilmatte auf Faserbasis, beispielsweise Holzfaser, Naturfaser oder Kunststofffaser, handeln. Die Schutzschicht 20 kann auch eine Vlieslage sein oder eine thermoplastische Kunststofflage bzw. eine Folie auf Kunststoff- und/oder Faserbasis oder ein Furnier.
Der Werkstoff 11b in 2b umfasst zwei Schichten. Auf die Dekorlage 18, hier insbesondere eine Metalllage und/oder eine Folie, vorzugsweise eine Kunststoff- und/oder Metallfolie, folgt eine Klebstofflage 22, die im fertigen Formteil 10 für die dauerhafte Anbindung der Dekorschicht 11 an einem Träger 12 sorgt (siehe 3), das heißt einen Haftvermittler zur Anbindung der Dekorschicht 11 am Träger 12 darstellt. Hierzu bildet die Klebstofflage 22 im fertigen Formteil 10 einen Klebefilm aus.
3 zeigt in einer schematischen Querschnittsdarstellung ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in dem Formpresswerkzeug 1 gemäß 1 und unter Verwendung des Werkstoffs 11a gemäß 2a oder des Werkstoffs 11b gemäß 2b hergestelltes Formteil 10. Dieses Formteil 10 umfasst eine aus dem Werkstoff 11a, 11b hervorgehende Dekorschicht 11 an der in einem eingebauten Zustand als Sichtseite vorgesehenen Seite des Formteils 10. Wie aus 3 ersichtlich, ist in den Träger 12 eine duktile Einlage 14 eingebettet, die im erfindungsgemäßen Verfahren aus einem duktilen Material 14a, beispielsweise Aluminium oder Stahl oder eine nichtmetallische Mat te, beispielsweise eine textile Matte oder eine Prepreg-Matte, gebildet wird (siehe 4a und 4b sowie 5a und 5b). Über hinterschnittene erste Durchbrechungen 17 in der duktilen Einlage 14, in die bei der Herstellung die Formmasse eindringt, ist die Einlage 14 fest mit dem Träger 12 verbunden. Die Einlage 14 weist ferner zweite Durchbrechung 16 auf, über die beim Formpressen Kunststoff-Formmasse in die Formabschnitte 8 des Formpresswerkzeugs 1 eindringen und diese füllen kann. Hieraus entstehen Befestigungselemente, beispielsweise die in 3 dargestellten Befestigungsstifte 13, über die das Formteil 10 in einem Fahrzeuginnenraum als Dekor- bzw. Verkleidungsteil angebracht werden kann.
4a und 4b und 5a und 5b zeigen zwei verschiedene Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Verfahrens. Jeweils sind anhand einer ausschnittsweisen Querschnittsdarstellung des Formpresswerkzeugs 1 gemäß 1 zwei aufeinanderfolgende Verfahrensstufen dargestellt. 4a und 5a zeigen das Formpresswerkzeug 1 in einem geöffneten Zustand, d. h. Oberteil 2 und Unterteil 3 sind auseinander gefahren und der Formraum 4 ist zugänglich. In 4b und 5b ist der Formpressvorgang abgeschlossen, das Oberteil 2 und das Unterteil 3 wurden aufeinander zu bewegt und dadurch das Formteil aus den eingelegten Komponenten in der gewünschten Form gepresst. Das Formpresswerkzeug 1 ist dementsprechend in 4b und 5b jeweils geschlossen.
Das Verfahren gemäß 4a und 4b umfasst folgende Schritte:

a) Bereitstellen eines flächigen, noch nicht vorgeformten, jedoch gegebenenfalls zugeschnittenen und/oder vorgestanzten bzw. vorgefrästen bzw. vorgebohrten Werkstoffs 11a zur Bildung der Dekorschicht 11.
b) Bereitstellen eines flächigen, noch nicht vorgeformten, jedoch gegebenenfalls zugeschnittenen und/oder vorgestanzten bzw. vorgefrästen bzw. vorgebohrten duktilen Materials 14a zur Bildung der duktilen Einlage 14.
c) Bereitstellen einer Kunststoff-Formmasse 12a zur Bildung des Trägers 12.
d) Einlegen und Positionieren des flächigen Werkstoffs 11a zur Bildung der Dekorschicht 11, der den Träger 12 bildenden Kunststoff-Formmasse 12a und des flächigen duktilen Materials 14a zur Bildung der duktilen Einlage 14 in den Formraum 4 des Formpresswerkzeugs 1. Insbesondere kann hierbei der Werkstoff 11a am Oberteil 2 und das duktile Material 14a am Unterteil 3 des Formpresswerkzeugs 1 fixiert werden, die Kunststoff-Formmasse 12a kann auf und/oder neben dem duktilen Material 14a angeordnet werden. Die zweiten Durchbrechungen 16 im duktilen Material 14a werden hierbei über den Formabschnitten 8 im Unterteil 3 angeordnet. Diese Verfahrensstufe ist in 4a dargestellt.
e) Schließen des Formraums 4, d. h. Zufahren des Formpresswerkzeugs 1, indem Oberteil 2 und Unterteil 3 aufeinander zu bewegt werden. Dabei wird aufgrund des hierbei entstehenden Pressdrucks die Kunststoff-Formmasse 12a und mit ihr sowohl der Werkstoff 11a zur Bildung der Dekorschicht 11 als auch das duktile Material 14a in die vorgegebene Form gepresst. Die eigentliche Formgebung erfolgt, indem der Werkstoff 11a zur Bildung der Dekorschicht 11 und/oder das duktile Material 14a und/oder die Kunststoff-Formmasse 12a gegen die Wandung des Formraums 4 gedrückt werden und dadurch ihre für das fertige Formteil vorgesehene Form einnehmen. Diese Verfahrensstufe ist in 4b dargestellt.
f) Erstarren bzw. Aushärten der Kunststoff-Formmasse 12a, wodurch der Träger 12 gebildet wird. Insgesamt bildet sich dadurch der feste Verbund aus Dekorschicht 11, Träger 12 und duktiler Einlage 14 und damit das herzustellende Formteil 10.
g) Abschließend kann das Formteil 10 aus dem Formpresswerkzeug 1 ausgeworfen und gegebenenfalls noch nachbearbeitet werden, beispielsweise durch Schneiden und/oder Schleifen und/oder durch das Aufbringen einer Oberflächenbeschichtung, beispielsweise einer Lackierung.

Das Verfahren gemäß 5a und 5b umfasst folgende Schritte:

a) Bereitstellen des entsprechend seiner späteren Form als Dekorschicht 11 im Formteil 10 vorgeformten Werkstoffs 11a. Die Vorformung kann beispielsweise in einem Presswerkzeug erfolgen.
b) Bereitstellen des entsprechend seiner späteren Form als duktile Einlage 14 im Formteil 10 vorgeformten duktilen Materials 14a. Die Vorformung kann beispielsweise in einem Presswerkzeug erfolgen.
c) Bereitstellen einer Kunststoff-Formmasse 12a zur Bildung des Trägers 12.
d) Einlegen und Positionieren des vorgeformten Werkstoffs 11a zur Bildung der Dekorschicht 11 und des vorgeformten duktilen Materials 14a zur Bildung der duktilen Einlage 14 in den Formraum 4 des Formpresswerkzeugs 1. Insbesondere kann hierbei der Werkstoff 11a am Oberteil 2 und das duktile Material 14a am Unterteil 3 des Formpresswerkzeugs 1 fixiert werden. Die zweiten Durchbrechungen 16 werden hierbei über den Formabschnitten 8 im Unterteil 3 angeordnet. Die Form des Werkstoffs 11a und die Form des duktilen Materials 14a korrespondieren hierbei mit der Form des Formraums 4 des Formpresswerkzeugs 1. Zwischen duktilem Material 14a und Werkstoff 11a, in der Regel auf dem duktilen Material 14a, wird die Kunststoff-Formmasse 12a angeordnet. Diese Verfahrensstufe ist in 5a dargestellt.
e) Schließen des Formraums 4, d. h. Zufahren des Formpresswerkzeugs 1, indem Oberteil 2 und Unterteil 3 aufeinander zu bewegt werden. Dabei wird aufgrund des hierbei entstehenden Pressdrucks die Kunststoff-Formmasse 12a in die vorgegebene Form gepresst. Eine weitere Formung von Werkstoff 11a und duktilem Material 14a erfolgt hierbei nicht, Werkstoff 11a und duktiles Material 14a weisen bereits ihre endgültige Form auf. Der Formpressvorgang dient somit nur der Ausbildung des Trägers 12. Diese Verfahrensstufe ist in 5b dargestellt.
f) Erstarren bzw. Aushärten der Kunststoff-Formmasse, wodurch der Träger 12 gebildet wird. Insgesamt bildet sich dadurch der feste Verbund aus Dekorschicht 11, Träger 12 und duktiler Einlage 14 und damit das herzustellende Formteil 10.
g) Abschließend kann das Formteil 10 aus dem Formpresswerkzeug 1 ausgeworfen und gegebenenfalls noch nachbearbeitet werden, beispielsweise durch Schneiden und/oder Schleifen und/oder durch das Aufbringen einer Oberflächenbeschichtung, beispielsweise einer Lackierung.

In einer weiteren alternativen Verfahrensvariante kann auch lediglich der Werkstoff 11a zur Bildung der Dekorschicht 11 vorgeformt sein und das duktile Material 14a liegt in flächiger Ausbildung entsprechend dem Verfahren nach 4a und 4b vor. Oder lediglich das duktile Material 14a ist vorgeformt und der Werkstoff 11a liegt in flächiger Ausbildung entspre chend dem Verfahren nach 4a und 4b vor. Die einzelnen Verfahrensschritte ergeben sich in beiden Fällen direkt aus den Erläuterungen zu den Verfahrensvarianten nach 4a und 4b und 5a und 5b.

1: Formpresswerkzeug
2: Oberteil des Formpresswerkzeugs
3: Unterteil des Formpresswerkzeugs
4: Formraum
8: Formabschnitt zur Ausbildung eines Befestigungselements
10: Formteil
11: Dekorschicht
11a: Werkstoff zur Bildung der Dekorschicht 11
11b: Werkstoff zur Bildung der Dekorschicht 11
12: Träger
12a: Kunststoff-Formmasse zur Bildung des Trägers 12
13: Befestigungselement, Befestigungsstift
14: duktile Einlage
14a: duktiles Material zur Bildung der duktilen Einlage 14
16: zweite Durchbrechung
17: hinterschnittene erste Durchbrechung
18: Dekorlage, obere Schicht
19: Klebstofflage
20: Schutzschicht
21: Auswerfer
22: Klebstofflage

Claims

Formpressverfahren zum Herstellen von Formteilen (10), insbesondere Dekorteilen und/oder Verkleidungsteilen für einen Fahrzeuginnenraum, wobei die Formteile (10) einen Träger (12) aus Kunststoff, eine Dekorschicht (11) und eine duktile Einlage (14) aus duktilem Material (14a) umfassen, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Einlegen und/oder Positionieren eines die Dekorschicht (11) bildenden Werkstoffs (11a), einer den Träger (12) bildenden Kunststoff-Formmasse (12a) und des duktilen Materials (14a) zur Bildung der duktilen Einlage (14) in den geöffneten Formraum (4) eines Formpresswerkzeugs (1); b) Schließen des Formraums (4); c) Erstarren oder Aushärten der Kunststoff-Formmasse (12a), wobei diese zusammen mit dem die Dekorschicht (11) bildenden Werkstoff (11a) und dem duktilen Material (14a) zur Bildung der duktilen Einlage (14) das Formteil (10) ausbildet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der die Dekorschicht (11) bildende Werkstoff (11a) beim Einlegen und/oder Positionieren in den Formraum (4) flächig ausgebildet ist und/oder noch nicht entsprechend seiner späteren Form im Formteil (10) ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der eingelegte und/oder positionierte Werkstoff (11a) beim Schließen der Formwerkzeugs (4) von der Kunststoff-Formmasse gegen die Formraumwandung gedrückt wird und damit die Dekorschicht (11) des Formteils (10) in einer durch die Formraumwandung vorgegebenen Form ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der die Dekorschicht (11) bildende Werkstoff (11a) vor dem Einlegen und/oder Positionieren in den Formraum (4) vorgeformt wird entsprechend seiner späteren Form im Formteil (10), insbesondere in einem Presswerkzeug, und dass die Vorform des Werkstoffs (11a) beim Einlegen und/oder Positionieren mit der Form des Formraums (4) korrespondiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das duktile Material (14a) zur Bildung der duktilen Einlage (14) beim Einlegen und/oder Positionieren in den Formraum (4) flächig ausgebildet ist und/oder noch nicht entsprechend seiner späteren Form im Formteil (10) ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das eingelegte und/oder positionierte duktile Material (14a) beim Schließen des Formraums (4) von der Kunststoff-Formmasse gegen die Formraumwandung gedrückt wird und damit die duktile Einlage (14) des Formteils (10) in einer durch die Formraumwandung vorgegebenen Form ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das die duktile Einlage (14) bildende Material (14a) vor dem Einlegen und/oder Positionieren in den Formraum (4) vorgeformt wird entsprechend seiner späteren Form im Formteil (10), insbesondere in einem Presswerkzeug, und dass die Vorform des duktilen Materials (14a) beim Einlegen und/oder Positionieren mit der Form des Formraums (4) korrespondiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der die Dekorschicht (11) bildende Werkstoff (11a, 11b) ein Verbundwerkstoff umfassend eine Dekorlage (18), insbesondere ein Holzfurnier und/oder eine Metalllage und/oder eine Folie, vorzugsweise ei ne Kunststoff- und/oder Metallfolie, und/oder eine Textillage und/oder ein Stoff, ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, das der die Dekorschicht (11) bildende Werkstoff (11a) als weitere Lagen eine Klebstofflage (19) und eine über die Klebstofflage (19) an der Dekorschicht (11) angebundene Schutzschicht (20), insbesondere eine Textilmatte auf Faserbasis oder eine Vlieslage oder eine thermoplastische Kunststofflage oder eine Folie auf Kunststoff- und/oder Faserbasis oder ein Furnier, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, das der die Dekorschicht (11) bildende Werkstoff (11b) als weitere Lage eine Klebstofflage (22) zur Anbindung der Dekorschicht (11) an den Träger (12) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das duktile Material (14a) zur Bildung der duktilen Einlage (14) ein Metall, vorzugsweise Aluminium oder Stahl, oder eine nichtmetallische Matte, insbesondere eine textile Matte oder eine Prepreg-Matte, ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Träger (12) ausbildende Kunststoff-Formmasse (12a) ein Bulk moulding compound BMC oder ein Sheet moulding compound SMC oder ein glasfaserverstärkter Kunststoff GFK, beispielsweise ein glasmattenverstärkter Thermoplast GMT, ist oder diesen umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Träger (12) ausbildende Kunststoff-Formmasse (12a) ein Thermoplast oder ein Elastomere oder ein Duroplast ist oder diesen umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das duktile Material (14a) eine oder mehrere hinterschnittene erste Vertiefungen und/oder erste Durchbrechungen (17) aufweist, in die die Kunststoff-Formmasse beim Formpressen eindringt und beim Erstarren oder Aushärten eine feste Verbindung zwischen dem von der Kunststoff-Formmasse gebildeten Träger (12) und der duktilen Einlage (14) ausbildet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das duktile Material (14a) zur Bildung der duktilen Einlage (14) mindestens eine zweite Durchbrechung (16) aufweist, durch die Kunststoff-Formmasse beim Formpressen in mindestens einen an den Formraum (4) angrenzenden Formabschnitt (8) des Werkzeugs (1) eintritt zur Ausbildung mindestens eines Befestigungselements (13) am Träger (12) des Formteils (10), bestimmt für die Anbringung des Formteils (10), insbesondere in einem Fahrzeuginnenraum.