DE102009034724A1

DE102009034724A1 - Verfahren zur Herstellung eines Bauteils

Info

Publication number: DE102009034724A1
Application number: DE200910034724
Authority: DE
Inventors: Udo Dipl.-Ing. Gayer (Fh); Marcel Dipl.-Ing. Bastiaanse (Fh)
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-07-24
Filing date: 2009-07-24
Publication date: 2011-02-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils (1).
Erfindungsgemäß wird ein Trägermaterial (2) in ein Formwerkzeug (9) eingelegt, welches von ultravioletter Strahlung (14) durchdrungen werden kann, wobei zwischen zumindest einer Oberflächenseite (3, 5) des Trägermaterials (2) und einer Innenoberfläche (10) des Formwerkzeugs (9) zumindest bereichsweise zumindest ein durch eine Ausformung der Innenoberfläche (10) des Formwerkzeugs (9) vorgegebener Hohlraum (11) gebildet ist, welcher durch Füllen des Formwerkzeugs (9) mit einem Gussmaterial (13) vor dem Einlegen des Trägermaterials (2) oder nach dem Einlegen des Trägermaterials (2) ausgefüllt wird, wobei das Gussmaterial (13), nachdem der zumindest eine Hohlraum (11) vollständig ausgefüllt und das Trägermaterial (2) exakt positioniert ist, mittels ultravioletter Strahlung (14), welche von einer außerhalb des Formwerkzeugs (9) angeordneten ultravioletten Strahlungsquelle (15) ausgesendet wird und das Formwerkzeug (9) durchdringt, ausgehärtet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik ist, wie in der DE 20 2007 016 726 U1 beschrieben, ein Dekorbauteil bekannt. Das Dekorbauteil weist ein erstes Insert, ein zweites Insert sowie wenigstens ein Substrat auf, mit dem das erste und/oder das zweite Insert hinterfüttert sind, wobei das erste und das zweite Insert vorzugsweise wenigstens teilweise die sichtbare Fläche des Bauteils bilden. Das erste und das zweite Insert bestehen vollständig oder teilweise aus unterschiedlichen Materialien und/oder sind vollständig oder teilweise unterschiedlich ausgestaltet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Bauteils anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
In einem Verfahren zur Herstellung eines Bauteils wird erfindungsgemäß ein Trägermaterial in ein Formwerkzeug eingelegt, welches von ultravioletter Strahlung durchdrungen werden kann, wobei zwischen zumindest einer Oberflächenseite des Trägermaterials und einer Innenoberfläche des Formwerkzeugs zumindest bereichsweise zumindest ein durch eine Ausformung der Innenoberfläche des Formwerkzeugs vorgegebener Hohlraum gebildet ist, welcher durch Füllen des Formwerkzeugs mit einem Gussmaterial vor dem Einlegen des Trägermaterials oder nach dem Einlegen des Trägermaterials ausgefüllt wird, wobei das Gussmaterial, nachdem der zumindest eine Hohlraum vollständig ausgefüllt und das Trägermaterial exakt positioniert ist, mittels ultravioletter Strahlung, welche von einer außerhalb des Formwerkzeugs angeordneten ultravioletten Strahlungsquelle ausgesendet wird und das Formwerkzeug durchdringt, ausgehärtet wird.
Dieses Verfahren wird bevorzugt zur Herstellung eines Funktionsbauteils in einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Herstellung eines Betätigungselementes eines Schalters, eines Drehreglers, eines Schiebereglers oder eines Tasters verwendet. Um derartige Bauteile herzustellen, wird das Trägermaterial, welches vorzugsweise eine Kunststofffolie oder eine Metallfolie ist, vor dem Einlegen in das Formwerkzeug bedruckt, beispielsweise mit einer eine Funktion des Bauteils wiedergebenden Beschriftung, danach beispielsweise mittels Tiefziehen dreidimensional verformt und auf der Seite einer ersten Oberflächenseite zum Beispiel mit Kunststoff oder Harz hintergossen. Danach wird das derart aufbereitete Trägermaterial in das Formwerkzeug eingelegt, dessen Innenoberfläche entsprechend ausgeformt ist, um eine gewünschte Schichtdicke und Verteilung des Gussmaterials auf einer zweiten Oberflächenseite des Trägermaterials zu erhalten. Das Gussmaterial wird entweder vor oder nach dem Einlegen des Trägermaterials in das Formwerkzeug eingefüllt und, nachdem der zumindest eine Hohlraum vollständig ausgefüllt und das Trägermaterial exakt positioniert ist, mittels das Formwerkzeug durchdringender ultravioletter Strahlung ausgehärtet. Wenn die Innenoberfläche zumindest bereichsweise aufgeraut ist, ist in einem Prozessschritt eine bereichsweise glänzende und bereichsweise glatte Gussmaterialoberfläche auf dem Gussmaterial erzeugbar.
Ein derartiges ausgehärtetes Gussmaterial, beispielsweise ein mittels ultravioletter Strahlung aushärtender Lack auf Polyurethanbasis, ist nach dem Aushärten je nach chemischer Zusammensetzung entweder hart oder elastisch. Ein nach dem Aushärten sehr hartes Gussmaterial ist sehr widerstandsfähig gegenüber mechanischer Beanspruchung, so dass ein mechanischer Verschleiß der Gussmaterialoberfläche, beispielsweise eine Kratzerbildung, verhindert oder zumindest deutlich reduziert ist.
Die Innenoberfläche des Formwerkzeugs ist derart ausformbar, dass mittels des Gussmaterials auf der zweiten Oberflächenseite des Trägermaterials eine Vielzahl dreidimensionaler und insbesondere scharfkantiger detaillierter geometrischer Formen erzeugbar ist, wodurch eine, eine Wertanmutung eines derartigen Funktionsbauteils steigernde, Oberflächenstruktur ausgebildet wird. Da das Trägermaterial selbst zwar auch dreidimensional verformt wird, aber insbesondere die detaillierte und scharfkantige Oberflächenstruktur nicht durch eine Umformung des Trägermaterials selbst erzeugt wird und daraus resultierend das Trägermaterial nicht durch eine solche scharfkantige Umformung beschädigt wird, sind als Trägermaterial eine Vielzahl von Materialien und Materialstärken einsetzbar, beispielsweise Kunststofffolien oder Metallfolien verschiedener Materialstärken.
Mittels des Verfahrens können auch auf einer Oberflächeseite eines komplex dreidimensional verformten Trägermaterials noch Strukturen aufgebracht werden, welche optisch und, besonders vorteilhaft, auch haptisch wahrnehmbar sind, so dass ein Bediener, zum Beispiel ein Fahrzeugführer, eine Funktion des jeweiligen Funktionsbauteils ertasten kann und beispielsweise seinen Blick nicht von einem Verkehrsgeschehen abwenden muss.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 eine schematische Schnittdarstellung eines bedruckten Trägermaterials,
2 eine schematische Schnittdarstellung eines bedruckten und verformten Trägermaterials,
3 eine schematische Schnittdarstellung eines bedruckten, verformten und hintergossenen Trägermaterials,
4 eine schematische Schnittdarstellung eines Formwerkzeugs mit eingelegtem Trägermaterial,
5 eine schematische Schnittdarstellung eines Formwerkzeugs mit Trägermaterial und Gussmaterial,
6 eine schematische Schnittdarstellung eines Formwerkzeugs mit Trägermaterial und Gussmaterial und einer ultravioletten Strahlungsquelle, und
7 eine schematische Schnittdarstellung eines Bauteils.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die 1 bis 7 zeigen schematisch eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Bauteils 1. Das Verfahren wird bevorzugt zur Herstellung eines Funktionsbauteils in einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Herstellung eines Betätigungselementes eines Schalters, eines Drehreglers, eines Schiebereglers oder eines Tasters verwendet.
1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines bereits bedruckten Trägermaterials 2. Als Trägermaterial 2 sind beispielsweise Kunststofffolien oder Metallfolien in verschiedenen Materialstärken verwendbar. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Trägermaterial 2 eine transparente Kunststofffolie. Eine erste Oberflächenseite 3 des Trägermaterials 2 ist bereits bereichsweise mit einem Muster 4 bedruckt worden, beispielsweise mit einer eine Funktion des Bauteils 1 wiedergebenden Beschriftung 4. Bei Verwendung eines nicht transparenten Trägermaterials 2 ist, wenn ein derartiges Muster 4 vorgesehen ist, eine zweite Oberflächenseite 5 des Trägermaterials 2 zu bedrucken.
Anschließend wird das Trägermaterial 2 beispielsweise durch Tiefziehen dreidimensional verformt, wie in 2 dargestellt, um eine gewünschte Form des jeweiligen Bauteils 1 zu erhalten. Um eine Stabilität des Bauteils 1 sicherzustellen, wird das Trägermaterial 2 anschließend auf der Seite der erste Oberflächenseite 3 des Trägermaterials 2 mit einem Hintergussmaterial 6, beispielsweise mit Kunststoff, insbesondere einem Thermoplast oder Duroplast, oder mit Harz hintergossen, wie in 3 dargestellt. Dies kann beispielsweise in einem Spritzgießprozess, in einem Gießprozess oder in einem Spritzprozess erfolgen. Dabei wird eine durch die Verformung des Trägermaterials 2 gebildete Vertiefung 7 vollständig ausgefüllt, um ein stabiles Bauteil 1 mit einer glatten unteren Oberfläche 8 zu erhalten.
Das derart vorbereitete Trägermaterial 2 wird, wie in 4 dargestellt, in ein Formwerkzeug 9 eingelegt, welches von ultravioletter Strahlung 14 durchdrungen werden kann. Eine Innenoberfläche 10 des Formwerkzeugs 9 ist derart ausgeformt, dass zwischen der zweiten Oberflächenseite 5 des Trägermaterials 2 und der Innenoberfläche 10 des Formwerkzeugs 9 bereichsweise Hohlräume 11 ausgebildet sind, deren Ausformung mit einer Form einer gewünschten Oberflächenstruktur 12 auf dem Trägermaterial 2 korrespondieren. Das Formwerkzeug 9 ist vorzugsweise aus transparentem Glas, wodurch die hohlraumbildenden Ausformungen beispielsweise ausfräsbar und/oder ausschleifbar sind.
Nachdem das Trägermaterial 2 exakt positioniert ist, wird das Formwerkzeug 9, wie in 5 dargestellt, mit einem Gussmaterial 13 befüllt, welches sich in den Hohlräumen 11 verteilt und diese vollständig ausfüllt. Das Gussmaterial 13 ist beispielsweise ein mittels ultravioletter Strahlung 14 aushärtender Lack auf Polyurethanbasis. In einer weiteren, hier nicht dargestellten, Ausführungsform kann auch zuerst das Formwerkzeug 9 mit dem Gussmaterial 13 befüllt werden und danach das Trägermaterial 2 in das Formwerkzeug 9 eingelegt und positioniert werden, wodurch die Hohlräume 11 ebenfalls vollständig gefüllt sind und gegebenenfalls überschüssiges Gussmaterial 13 mittels Überlaufrinnen aus dem Formwerkzeug 9 abführbar ist. Durch die Ausformung der Innenoberfläche 10 ist eine Hohlraumform und dadurch eine Schichtdicke und eine Verteilung des Gussmaterials 13 auf der zweiten Oberflächenseite 5 des Trägermaterials 2 vorgegeben.
Die Innenoberfläche 10 des Formwerkzeugs 9 ist derart ausformbar, dass mittels des Gussmaterials 13 auf der zweiten Oberflächenseite 5 des Trägermaterials 2 eine Vielzahl dreidimensionaler und insbesondere scharfkantiger detaillierter geometrischer Formen erzeugbar sind, wodurch eine, eine Wertanmutung eines derartigen Bauteils 1 steigernde, Oberflächenstruktur 12 ausgebildet wird. Da das Trägermaterial 2 selbst zwar auch dreidimensional verformt wird, aber insbesondere die detaillierte und scharfkantige Oberflächenstruktur 12 nicht durch eine Umformung des Trägermaterials 2 selbst erzeugt wird und daraus resultierend das Trägermaterial 2 nicht durch eine solche scharfkantige Umformung beschädigt wird, sind als Trägermaterial 2 eine Vielzahl von Materialien und Materialstärken einsetzbar, beispielsweise Kunststofffolien oder Metallfolien verschiedener Materialstärken.
Nachdem alle Hohlräume 11 vollständig ausgefüllt sind, wird das Gussmaterial 13, wie in 6 dargestellt, mittels ultravioletter Strahlung 14, welche von einer außerhalb des Formwerkzeugs 9 angeordneten ultravioletten Strahlungsquelle 15 ausgesendet wird und das Formwerkzeug 9 durchdringt, ausgehärtet. Das dadurch ausgebildete und aus dem Formwerkzeug 9 entnommene Bauteil 1 ist in 7 dargestellt. Wenn die Innenoberfläche 10 des Formwerkzeugs 9 zumindest bereichsweise aufgeraut ist, ist mittels des Verfahrens und des Formwerkzeugs 9 in einem Prozessschritt eine bereichsweise glänzende und bereichsweise glatte Gussmaterialoberfläche 16 auf dem Gussmaterial 13 erzeugbar.
Ein derartiges ausgehärtetes Gussmaterial 13 ist nach dem Aushärten je nach chemischer Zusammensetzung entweder hart oder elastisch. Unabhängig davon entsteht während des Aushärtens des Gussmaterials 13 eine haftfeste Verbindung zum Trägermaterial 2, so dass eine dauerhafte Verbindung geschaffen ist. Ein nach dem Aushärten sehr hartes Gussmaterial 13 ist sehr widerstandsfähig gegenüber mechanischer Beanspruchung, so dass ein mechanischer Verschleiß der Gussmaterialoberfläche 16, beispielsweise eine Kratzerbildung, verhindert oder zumindest deutlich reduziert ist.
Mittels des Verfahrens können auch auf einer Oberflächenseite 3 eines komplex dreidimensional verformten Trägermaterials 2 noch Strukturen aufgebracht werden, welche optisch und, besonders vorteilhaft, auch haptisch wahrnehmbar sind, so dass ein Bediener, zum Beispiel ein Fahrzeugführer, eine Funktion des jeweiligen Funktionsbauteils ertasten kann und beispielsweise seinen Blick nicht von einem Verkehrsgeschehen abwenden muss.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 202007016726 U1 [0002]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Bauteils (1), dadurch gekennzeichnet, dass ein Trägermaterial (2) in ein Formwerkzeug (9) eingelegt wird, welches von ultravioletter Strahlung (14) durchdrungen werden kann, wobei zwischen zumindest einer Oberflächenseite (3, 5) des Trägermaterials (2) und einer Innenoberfläche (10) des Formwerkzeugs (9) zumindest bereichsweise zumindest ein durch eine Ausformung der Innenoberfläche (10) des Formwerkzeugs (9) vorgegebener Hohlraum (11) gebildet ist, welcher durch Füllen des Formwerkzeugs (9) mit einem Gussmaterial (13) vor dem Einlegen des Trägermaterials (2) oder nach dem Einlegen des Trägermaterials (2) ausgefüllt wird, wobei das Gussmaterial (13), nachdem der zumindest eine Hohlraum (11) vollständig ausgefüllt und das Trägermaterial (2) exakt positioniert ist, mittels ultravioletter Strahlung (14), welche von einer außerhalb des Formwerkzeugs (9) angeordneten ultravioletten Strahlungsquelle (15) ausgesendet wird und das Formwerkzeug (9) durchdringt, ausgehärtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einlegen des Trägermaterials (2) in das Formwerkzeug (9) zumindest eine Oberflächenseite (3, 5) des Trägermaterials (2) zumindest bereichsweise bedruckt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (2) vor dem Einlegen in das Formwerkzeug (9) verformt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einlegen des Trägermaterials (2) in das Formwerkzeug (9) zumindest eine Oberflächenseite (3, 5) des Trägermaterials (2) zumindest bereichsweise mit einem Hintergussmaterial (6) hintergossen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Hintergussmaterial (6) zumindest eine durch die Verformung gebildete Vertiefung (7) vollständig ausfüllt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenoberfläche (10) des Formwerkzeugs (9) zumindest bereichsweise aufgeraut ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (2) eine Kunststofffolie oder eine Metallfolie ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (2) transparent ist.
Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Herstellung eines Funktionsbauteils in einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Betätigungselementes eines Schalters, eines Drehreglers, eines Schiebereglers oder eines Tasters.