DE102011113003A1

DE102011113003A1 - Formteil sowie Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE102011113003A1
Application number: DE102011113003A
Authority: DE
Inventors: Vlad Radu Muntean
Original assignee: Faurecia Innenraum Systeme GmbH
Current assignee: Faurecia Innenraum Systeme GmbH
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2011-09-09
Publication date: 2013-03-14
Also published as: CN204452268U; FR2979871A1; FR2979871B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Formteil (2), insbesondere Innenverkleidungsbauteil für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Trägerelement (6), wobei das Trägerelement (6) aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere aus naturfaserverstärktem Kunststoff, gefertigt ist, und das Trägerelement (6) eine durch Umformen des faserverstärktem Kunststoffs gebildete Formtrennlinie (10) aufweist. Erfindungsgemäß ist ein Abdeckelement (4) vorgesehen, das wenigstens die Formtrennlinie (10) auf der Sichtseite (12) des Formteils (2) abdeckt. Ferner gehört zur Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Formteils (2).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Formteil, insbesondere Innenverkleidungsbauteil für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Trägerelement, wobei das Trägerelement aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere aus naturfaserverstärktem Kunststoff, gefertigt ist, und das Trägerelement eine durch Umformen des faserverstärktem Kunststoffs gebildete Formtrennlinie aufweist. Ferner gehört zur Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Formteils.
Aus dem Stand der Technik sind Formteile, insbesondere Innenverkleidungsteile für Kraftfahrzeuge, bekannt, das eine durch einen Umformvorgang gebildete Formtrennlinie aufweisen, und das aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere aus naturfaserverstärktem Kunststoff, gefertigt ist. Üblicherweise wird die dem Fahrzeuginnenraum zugewandten Seite des Formteils als Sichtseite bezeichnet.
Derartige Formteile werden in Fahrzeugen eingesetzt, beispielsweise als Türseitenteile, Dachhimmel, Armaturenbretter oder Instrumententafeln. Das Formteil ist flächenhaft ausgebildet und weist eine im Wesentlichen plane oder durch das jeweilige Design vorgegebene dreidimensionale Kontur mit konvexen und konkaven Bereichen auf, sowie gegebenenfalls einen oder mehrere Durchbrüche und Aussparungen für Zierleisten und Bedienelemente wie Taster, Schalter und Drehknöpfe für Fensterheber und Außenspiegel. Zur Fixierung der Formteile in der Fahrgastzelle oder an einer Fahrzeugtür sowie zur Halterung von Handgriffen, Bedienelementen und Ablageschalen an dem Formteil ist das Formteil zudem mit Anbauteilen ausgestattet, die in Fachkreisen auch als Retainer bezeichnet werden.
Zur Herstellung derartiger Dekorelemente wird Faserformstoff heiß verpresst. Der Faserformstoff besteht in der Regel aus Kunststoffen oder kunststoffhaltigen Verbundwerkstoffen, wie Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polypropylen (PP). Als zusätzliche Werkstoffe werden textiler Flächengebilde aus Hanf, Sisal, Flachs, Kenaf und/oder Holzbestandteilen, wie Holzfasern, Holzmehl, Holzspäne oder Papier, gebunden mit Bindemitteln verwendet.
Der Faserformstoff, insbesondere der Naturfaserformstoff, die später die Dekorelemente bilden, werden in einer Fertigungsvorrichtung angeordnet, bevor diese zusammengefügt und teilweise umgeformt wurden. Hierzu weist die verwendete Fertigungsvorrichtung ein Presswerkzeug mit zwei Presswerkzeughälften auf. Wenigstens eine der beiden Presswerkzeughälften ist mit einer Heizung wärmeleitend verbunden, um über Erwärmung dieser Presswerkzeughälfte den Faserformstoff zu erwärmen, nachdem durch Zusammenführen der beiden Presswerkzeughälften das Presswerkzeug geschlossen wurde. Durch die kombinierte Wirkung von Temperatur und Druck wird die Fließgrenze bzw. Erweichungstemperatur des Faserformstoffs überwunden. Zusätzlich kann hierdurch eine stoffschlüssige Verbindung mit einer Dekorschicht gebildet werden, und/oder es wird eine stoffschlüssige Verbindung zwischen mehreren Trägerelementbauteilen gebildet. Jedoch ist die Formtrennlinie auf der Sichtseite des fertig gestellten Formteils sichtbar, was die optische Anmutung negativ beeinflusst.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Formteil mit einem Trägerelement aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere aus naturfaserverstärktem Kunststoff, mit einer verbesserten optischen Anmutung sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den auf diesen rückbezogenen Unteransprüchen angegeben.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung geht aus von Formteil, insbesondere Innenverkleidungsbauteil für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Trägerelement, wobei das Trägerelement aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere aus naturfaserverstärktem Kunststoff, gefertigt ist, und das Trägerelement eine durch Umformen des faserverstärktem Kunststoffs gebildete Formtrennlinie aufweisen. Das Umformen erfolgt z. B. in einem Presswerkzeug mit zwei Presswerkzeughälften. Die Formtrennlinie, auch „split line” genannt, ist dabei der Abdruck des Presswerkzeugs entlang der Trenn- bzw. Verbindunglinie der beiden Presswerkzeughäften. Mit anderen Worten verläuft die Formtrennlinie entlang der Trennebene der beiden Presswerkzeughälften. Das Umformen kann auch zwei Schritte umfassen, um z. B. einen Hinterschnitt zu bilden. Entsprechend weist das Presswerkzeug einen Schieber auf, der nach der Durchführung des ersten Umformschritt aus einer ersten in eine zweite Position verlagert wird, um dann durch Durchführen des zweiten Umformschritts den Umformvorgang zu komplettierten und dabei eine Formtrennlinie erzeugt.
Erfindungsgemäß deckt ein Abdeckelement wenigstens die Formtrennlinie auf der Sichtseite des Formteils ab. Somit wird es auf überraschend einfache Weise möglich, aus Faserformstoff, insbesondere aus Naturfaserformstoff, ein Formteil mit wenigstens einem Trägerelementaus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere aus naturfaserverstärktem Kunststoff, herzustellen, das eine optisch ansprechende Sichtseite aufweist, wobei z. B. eine Erhebung im Bereich der Formtrennlinie durch das Abdeckelement verdeckt wird. Zweckmäßigerweise weist das Abdeckelement zumindest eine der Länge der Formtrennlinie entsprechende Länge auf, während die Breite des Abdeckelements größer als die Breite der Formtrennlinie gewählt ist, um ein zuverlässige Abdeckung der Formtrennlinie zu gewährleisten.
Das Abdeckelement kann nach dem Heißverpressen mit einem Rohling, der ferner eine Dekorschicht aufweisen kann, verbunden werden, oder das Abdeckelement wird vor dem Heißpressen im Bereich der Formtrennlinie sichtseitig angeordnet, und mit dem Faserformstoff, der das Trägerelemente bildet, zusammen umgeformt und zusammengefügt.
Im Rahmen der Erfindung bezeichnet der Begriff Faserformstoff ein textiles Flächengebilde, d. h. insbesondere ein Gewebe, Gewirke oder Vlies, welches Fasern, Schnitzel, Späne oder Mischungen davon umfasst. Ein Beispiel für einen Faserformstoff sind nass- oder luftgelegte bzw. gekrempelte Vliese. Die Vliese können natürliche oder synthetischen Fasern oder Mischungen von natürlichen und synthetischen Fasern enthalten sowie Späne oder Schnitzel aus Holz. Als Naturfasern können beispielsweise Fasern aus Holz, Kenaf, Hanf, Jute, Flachs, Chinagras (Boehmeria nivea), Rattan, Soja, Okra (Abelmoschus esculentus), Banane, Bambus, Kokosnuss, Kokosbast, Baumwolle, Curaua (Ananas lucidus), Abaca (Muss textilis), Kiefer, Ananas, Bastpalme (Raphia farinifera) und/oder Sisal verwendet werden. Als synthetische Fasern können Carbonfasern, Fasern aus Polyester, Acryl, Aramid, Twaron, Kevlar, Technora, Vinalon, Zylon und/oder Polypropylen Verwendung finden.
Der Faserformstoff kann, jeweils bezogen auf sein Gesamtgewicht 60 bis 80 Gew.-% Naturfasern, 15 bis 30 Gew.-% Polyesterfasern und 5 bis 15 Gew.-% eines thermoplastischen Bindemittels enthalten. Beispielsweise enthält der Faserformstoff Polyesterfasern mit einer Länge von etwa 50 bis 80 mm und Naturfasern mit einer Länge von etwa 2 bis 20 mm.
Zur Herstellung des Faserformstoffes werden beispielsweise Hackschnitzel aus Kiefern- oder Fichtenholz oder Kenafstängel unter einem Druck von 5 bis 10 bar gekocht und mit einem Scheibenrefiner zerfasert. Die erhaltenen Naturfasern werden mit thermoplastischem Bindemittel, vorzugsweise mit Acrylatharz beleimt und mittels eines Fasertrockners auf eine Restfeuchte von 5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewacht der beleimten Naturfasern getrocknet. Auf ein dünnes Unterlage- bzw. Transportvlies werden zunächst die Polyesterfasern und nachfolgend die mit Bindemittel beleimten Naturfasern aufgelegt und teilweise orientiert. Die erhaltene zweilagige Faserbahn wird mittels Walzen und einer Nadelvorrichtung zu einem Nadelvlies verdichtet und mittels einer Schneidvorrichtung zu Matten konfektioniert.
Der Faserformstoff kann auch, jeweils bezogen auf sein Gesamtgewicht 30 bis 70 Gew.-% Naturfasern und 70 bis 30 Gew.-% Fasern aus einem oder mehreren thermoplastischen Polymeren, insbesondere Fasern aus Polypropylen und/oder Propylen, Copolymeren, sowie gegebenenfalls Additive, wie Bindemittel, Füllstoffe und/oder Farbstoffe, wobei der Anteil der optionalen Additive 0,5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Faserformstoffs enthalten. In dieser Ausführungsform dienen die Fasern aus einem oder mehreren thermoplastischen Polymeren als Bindemittel, das beim Heißverpressen des Faserformstoffs plastifiziert werden und beim Abkühlen erstarren und die natürlichen Fasern miteinander verkleben bzw. eine feste Matrix bilden, in welche die Naturfasern eingebettet sind. Ferner kann der Faserformstoff, jeweils bezogen auf sein Gesamtgewicht 40 bis 60 Gew.-% Naturfasern und 60 bis 40 Gew.-% Fasern aus einem oder mehreren thermoplastischen Polymeren enthalten. Der Faserformstoff wird in ähnlicher Weise, wie vorstehend beschrieben, hergestellt, wobei die Naturfasern und die Fasern aus einem oder mehreren thermoplastischen Polymeren zunächst miteinander vermengt und ggf. auf ein dünnes Unterlage- bzw. Transportvlies aufgelegt werden. Die Vermengung der Fasern erfolgt vorzugsweise in einem turbulenten Luftstrom bzw. in einer Verwirbelungsvorrichtung. Hieran anschließend wird das Fasergemenge mechanisch zu einer Bahn verdichtet, ggf. orientiert und mittels einer Schneidvorrichtung konfektioniert.
Der Faserformstoff kann neben Naturfasern und Fasern aus einem oder mehreren thermoplastischen Polymeren weitere synthetische Fasern, insbesondere Carbonfasern, Fasern aus Polyester, Acryl, Aramid, Twaron, Kevlar, Technora, Vinalon, Zylon enthalten. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff ”Polymere” sowohl Homopolymere als auch Copolymere der genannten Polymersorten.
Die mattenartigen Faserformstoffe haben eine Dicke von 5 bis 30 mm, vorzugsweise 10 bis 20 mm und ein Flächengewicht von 80 bis 4000 g/m², vorzugsweise von 500 bis 2500 g/m², und besonders bevorzugt von 1200 bis 2200 g/m².
Das Abdeckelement kann z. B. aus einem polymeren Werkstoff bestehen. Dabei wird unter einem ”polymerer Werkstoff” ein Material verstanden, das mehr als 60 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 80 Gew.-% und ggf. bis zu 100 Gew.-% eines Polymers oder einer Mischung von zwei oder mehr Polymeren, bezogen auf das Gesamtgewicht des Materials enthält. Das mindestens eine Polymer – nachfolgend auch als Matrixpolymer bezeichnet, ist z. B. ein thermoplastisches Polymer bzw. Thermoplast, das sich wiederholt, d. h. mehrfach erwärmen und umformen lässt. Das Matrixpolymer kann aber auch aus der Gruppe, umfassend Polyolefine, Polyamid, Polyethylen, Polyvinylchlorid, Polyester, Palyacrylate, Polypropylen, Polylactide und/oder Mischungen davon gewählt werden. Das Abdeckelement kann aus einem Material gefertigt sein, das dem Material des Trägerelements oder dem Material der Matrix entspricht.
Das Abdeckelement wird so im Bereich der Formtrennlinie angeordnet, dass es die Formtrennlinie vollständig abdeckt. Hierzu kann das Dekorelement auf dem Trägerelement angeordnet werden. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Formteil im Bereich der Formtrennlinie einen umgeformten Abschnitt aufweist, in dem das Abdeckelement angeordnet ist. Der umgeformte Abschnitt ist dabei so ausgebildet, das er mit dem Abdeckelement zusammen einer Sichtseite ohne störende Kanten oder Spalten aufweist. Der umgeformte Abschnitt weist Abmessungen auf, die größer als die Abmessungen der Formtrennlinie sind. Der umgeformte Abschnitt weist z. B. eine Länge auf, die größer als die Länge der Formtrennlinie ist, und/oder der umgeformte Abschnitt weist eine Breite auf, die größer als die Breite der Formtrennlinie ist. So wird ein optisch besonders ansprechendes Formteil mit einer ebenen, d. h. im Bereich der Grenze keine störende Erhebungen oder Spalten aufweisende Sichtseite bereitgestellt.
Das Trägerelement kann einstückig ausgebildet oder auch mehrteilig aus Trägerelementbauteilen gebildet sein. Das Abdeckelement und das Trägerelement bzw. das aus Trägerelementbauteile gebildete Trägerelement können aus einem identischen Material gefertigt sein. Hierdurch wird eine besonders stabile Verbindung der Elemente miteinander bereitgestellt, da alle Elemente z. B. den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, so dass auch starke Erwärmungen zu keinen mechanischen Spannungen im Formteil führen. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Abdeckelement aus einem ersten Material gefertigt ist, während das Trägerelement aus einem zweiten Material gefertigt ist, das sich vom ersten Material unterscheidet. Dies erlaubt es, Formteile mit einer optisch kontrastreichen Oberfläche auf ihrer Sichtseite bereitzustellen. Zugleich kann so die Haptik des Formteils reizvoll gestaltet werden, da sich die Haptik aus unterschiedlichen Materialien in unterschiedlichen Bereichen zusammensetzt.
Hierzu ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Abdeckelement aus Metall, Kunststoff, insbesondere ABS, oder einem Naturstoff, insbesondere Holz, gefertigt ist. Ein Abdeckelement aus Metall ergibt ein Formteil mit einer entsprechend hochwertigen Anmutung, während ein Abdeckelement aus Kunststoff hinsichtlich seiner optischen und/oder haptischen Eigenschaften besonders einfach variiert werden kann. Wenn als Kunststoff ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) verwendet wird, weist das Abdeckelement eine besonders hohe Oberflächenhärte auf. Es ist somit besonders widerstandfähig sowie für kratzfeste oder matt glänzende Oberflächen geeignet. Ferner kann ein derartiges Abdeckelement mit Metallbeschichtungen, z. B. durch Galvanisieren, versehen werden, um auch ihm eine entsprechend hochwertige Anmutung zu verleihen. Schließlich kann das Abdeckelement aus einem Naturstoff, wie z. B. Holz gefertigt sein. Dies erlaubt es, dem Formteil eine besonders natürliche Anmutung zu verleihen.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Abdeckelement durch eine kraft- oder formschlüssige Verbindung, insbesondere durch Clips oder eine Schraubverbindung, mit dem Formteil verbunden ist. Dies ist besonders dann sinnvoll, wenn durch Heißverpressen von Faserformstoff, der das Trägerelement bildet, ein Rohling gebildet wird, der dann mit dem Abdeckelement verbunden wird. Dies erlaubt es, das Abdeckelement vom Formteil zu trennen, um z. B. das Abdeckelement und das Formteil getrennt voneinander zu recyceln. Insbesondere Abdeckelemente aus ABS eignen sich besonders zum Recycling.
Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Abdeckelement durch eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere durch eine Schweißverbindung oder eine Klebverbindung, mit dem Formteil verbunden ist. Eine derartige stoffschlüssige Verbindung kann beim Heißverpressen von Faserformstoff, der das Trägerelement bildet, zeitgleich gebildet werden, so dass keine anschließende Montage des Abdeckelements nötig ist. Es werden also zuerst in einem ersten Schritt der Formstoff, der das Trägerelement bildet, und das Abdeckelement durch Heißverpressen, z. B. mittels eines Presswerkzeugs, zum Formteil umgeformt und zusammengefügt. Hierbei entsteht zwischen dem Trägerelement und dem Abdeckelement eine Klebverbindung. Alternativ hierzu kann der Faserformstoff, der das Trägerelement bildet, zuerst zu einem Rohling umgeformt werden und anschließend z. B. durch Schweißen das Abdeckelement befestigt werden.
Vorzugsweise ist vorgesehen, das Trägerelement auf der Sichtseite zumindest teilweise eine Dekorschicht, insbesondere eine transparente, transluzente oder undurchsichtige Dekorschicht, aufweist. Bei einer transparenten Dekorschicht ist das unter der Dekorschicht liegende Material des Trägerelements unmittelbar sichtbar, während bei einer transluzenten Dekorschicht das Material des Trägerelements nur eingeschränkt erkennbar ist. Schließlich kann auch eine undurchsichtige Dekorschicht, wie z. B. ein Textil als Dekorschicht verwendet werden, wenn erwünscht ist, dass das Material des Trägerelements unsichtbar sein soll. Ferner gehört zur Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils aus naturfaserverstärktem Kunststoff, insbesondere eines Innenverkleidungsbauteils für ein Kraftfahrzeug, wenigstens umfassend die Schritte:

– Umformen wenigstens eines Trägerelements unter Ausbildung einer Formtrennlinie zu einem Rohling, wobei wenigstens ein aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere aus naturfaserverstärktem Kunststoff, gefertigtes Trägerelement verwendet wird, gekennzeichnet durch den Schritt:
– Verbinden eines Abdeckelement mit dem Rohling, derart, dass das Abdeckelement die Formtrennlinie auf der Sichtseite des Formteils abdeckt.

Somit wird es auf überraschend einfache Weise möglich, aus Faserformstoff, insbesondere aus Naturfaserformstoff, ein Formteil mit einem Trägerelement aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere aus naturfaserverstärktem Kunststoff, durch Heißverpressen herzustellen, das eine optisch ansprechende Sichtseite aufweisen, da z. B. eine Erhebung an der Formtrennlinie durch das Dekorelement verdeckt ist.
Zur Herstellung wird z. B. ein Presswerkzeug mit zwei Presswerkzeughälften verwendet, wobei wenigstens eine der beiden Presswerkzeughälften mit einer Heizung wärmeleitend verbunden ist, um über Erwärmung dieser Presswerkzeughälfte den Faserformstoff zu erwärmen, nachdem durch Zusammenführen der beiden Presszeughälften das Presswerkzeug geschlossen wurden. Durch die kombinierte Wirkung von Temperatur und Druck wird die Fließgrenze bzw. Erweichungstemperatur des Faserformstoffs überwunden. Zusätzlich kann hierdurch eine stoffschlüssige Verbindung mit einer Dekorschicht oder auch mehreren Dekorschichten gebildet werden. Hierzu werden der Faserformstoff, insbesondere der Naturfaserformstoff, der später das Formteil bildet, und gegebenenfalls die Dekorschicht bzw. -schichten, in einer der Presswerkzeughälften angeordnet, bevor diese zusammengefügt und teilweise umgeformt werden.
Die Formtrennlinie, auch „split line” genannt, entsteht dabei während des Umformens mit dem Presswerkzeug. Sie verläuft entlang der Trenn- bzw. Verbindunglinie der beiden Presswerkzeughäften. Mit anderen Worten verläuft die Formtrennlinie entlang der Trennebene der beiden Presswerkzeughälften. Das Umformen kann auch zwei Schritten umfassen, um z. B. einen Hinterschnitt zu bilden. Entsprechend weist das Presswerkzeug einen Schieber auf, der nach der Durchführung des ersten Umformschritt aus einer ersten in eine zweite Position verlagert wird, um dann durch Durchführen des zweiten Umformschritts den Umformvorgang zu komplettierten.
Zweckmäßigerweise weist das Abdeckelement eine zumindest der Länge der Formtrennlinie entsprechende Länge auf, während die Breite des Abdeckelements größer als die Breite der Formtrennlinie gewählt ist, um ein zuverlässige Abdeckung der Formtrennlinie zu gewährleisten.
Das Abdeckelement kann nach dem Umformen an dem durch das Heißverpressen gebildeten Rohling befestigt werden, oder das Abdeckelement wird vor dem Umformen im Bereich der Grenze sichtseitig angeordnet, und mit dem Faserformstoff, der das Trägerelement bildet, zusammen umgeformt und zusammengefügt.
In Bezug auf den Begriff Faserformstoff und in Bezug auf Eigenschaften des Materials des Abdeckelements wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen, die hier auch zutreffend sind.
Mit dem Verfahren kann ein Formteil mit wenigstens einem Trägerelement hergestellt werden. Ferner kann das Formteil eine oder mehrere Dekorschichten aufweisen, und so eine ansprechende Sichtseite.
Das Abdeckelement wird so im Bereich der Formtrennlinie angeordnet, dass es die Formtrennlinie vollständig abdeckt. Hierzu kann das Dekorelement auf dem Trägerelement angeordnet werden. Vorzugsweise ist ein Schritt Umformen des Rohlings vorgesehen, durch den wenigstens im Bereich der Formtrennlinie ein umgeformter Abschnitt für das Abdeckelement gebildet wird. Hierfür kann ein Presswerkzeug mit einem zusätzlichen Stempel verwendet werden, der diese Umformung bewirkt. Durch entsprechende Gestaltung des Stempels kann so ein Formteil hergestellt werden, das auf seiner Sichtseite im Bereich der Grenze keine störende Erhebungen oder Spalte aufweist. Der umgeformte Abschnitt wird so ausgebildet, dass seine Abmessungen größer als die Abmessungen der Formtrennlinie sind. Es wird also ein umgeformter Abschnitt gebildet, der z. B. eine Länge aufweist, die größer als die Länge der Formtrennlinie ist, und/oder der umgeformte Abschnitt weist eine Breite auf, die größer als die Breite der Formtrennlinie ist.
Gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Schritt Verbinden des Abdeckelements mit dem Rohling und der Schritt Umformen des Trägerelements zugleich durchgeführt werden. Dies kann in einem Presswerkzeug zum Umformen von Faserformstoff erfolgen. Hierzu werden in dem Presswerkzeug bzw. einer Presswerkzeughälfte Faserformstoff angeordnet, der das Trägerelement bildet sowie zusätzlich das Abdeckelement. Anschließend wird das Presswerkzeug geschlossen und durch die kombinierte Wirkung von Temperatur und Druck die Fließgrenze bzw. Erweichungstemperatur des Faserformstoffs und des Materials des Abdeckelements überwunden. Hierdurch wird eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Faserformstoff gebildet. Dabei bildet das Abdeckelement eine Art von Stempel, das eine Umfomrung bewirkt. Somit formt das Abdeckelement als sein eigener Stempel die Umformung. Es sind also keine baulichen Veränderungen an dem Presswerkzeug erforderlich, so dass das Presswerkzeug ohne Umrüstarbeiten hierfür verwendet werden kann.
Gemäß einer zweiten, bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Schritt Verbinden des Abdeckelements mit dem Rohling nach dem Schritt Umformen des Trägerelements durchgeführt wird. Dies Verfahren weist also zwei Schritte auf, die nacheinander durchgeführt werden. Nachdem der Rohling durch Umformen von Faserformstoff hergestellt wurde, wird dieser aus dem Presswerkzeug entnommen und dann in einem zweiten Schritt an dem Rohling das Abdeckelement befestigt. Hierzu kann eine Verbindung durch Herstellen einer Clipverbindung, durch Schweißen, Kleben oder Verschrauben erfolgen.
Die vorliegende Erfindung wird näher erläutert anhand der beigefügten Zeichnungsfiguren. Es zeigen
1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Formteils, und
2 eine Explosionsdarstellung des Formteils gemäß 1.
Es wird zunächst anhand der 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Formteils 2 erläutert.
Das Formteil 2 weist ein Trägerelement 6 und ein Abdeckelement 4 auf. Das Trägerelement 6 kann einstückig ausgebildet sein, oder aus zwei oder mehreren Trägerelementbauteilen gebildet sein.
Das Trägerelement 6 besteht aus einem faserverstärktem Kunststoff. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht das Trägerelement 6 aus einen naturfaserverstärktem Kunststoff.
Das Trägerelement 6 weist eine Formtrennlinie 10 auf. Die Formtrennlinie 10 entsteht durch das Umformen des Trägerelements 6.
Das Umformen erfolgt z. B. in einem Presswerkzeug mit zwei Presswerkzeughälften. Die Formtrennlinie 10, auch „split line” genannt, ist dabei der Abdruck des Presswerkzeugs entlang der Trenn- bzw. Verbindunglinie der beiden Presswerkzeughäften. Mit anderen Worten verläuft die Formtrennlinie entlang der Trennebene der beiden Presswerkzeughälften. Das Umformen kann auch zwei Schritten umfassen, um z. B. einen Hinterschnitt zu bilden. Entsprechend weist das Presswerkzeug einen Schieber auf, der nach der Durchführung des ersten Umformschritt aus einer ersten in eine zweite Position verlagert wird, um dann durch Durchführen des zweiten Umformschritts den Umformvorgang zu komplettierten und die Formtrennlinie 10 zu erzeugen. Die Formtrennlinie 10 bildet eine sicht- und/oder fühlbare Erhebung auf der Sichtseite 12 des Formteils 2.
Das Formteil 2 weist einen umgeformten Abschnitt 16 auf. Im Bereich dieses umgeformten Abschnitts 16 ist ein Abdeckelement 4 angeordnet. Dieses Abdeckelement 4 verdeckt auf der Sichtseite 12 des Formteils 2 die Formtrennlinie 10, so dass die Formtrennlinie 10, die eine sicht- und/oder fühlbare Erhebung bilden kann, von der Sichtseite 12 aus nicht sichtbar oder ertastbar ist. Dabei ist das Trägerelement 6 derart ausgebildet, das es den umgeformten Abschnitt 16 bildet, der zusammen mit dem Abdeckelement 4 eine im Wesentlichen stufen- und/oder spaltfreie Oberfläche des Formteils 2 auf seiner Sichtseite 12 bildet. Sie bilden also zusammen ein Formteil 2, dessen Trägerelemente 6 aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere aus naturfaserverstärktem Kunststoff, gefertigt ist, wobei eine Erhebung im Bereich der Formtrennlinie 10 durch das Abdeckelement 4 verdeckt ist, so dass das Formteil 2 insgesamt eine ansprechende Anmutung auf seiner Sichtseite 12 aufweist.
Das Abdeckelement 4 weist eine Stützstrebe 18 auf, die in einem Bereich auf dem Trägerelement 6 in der Nähe der Formtrennlinie 10 auf diesem aufliegt. Die Stützstrebe 18 bewirkt eine Versteifung des Abdeckelements 4, so dass das Abdeckelement 4 eine verbesserte Steifigkeit aufweist, und so das Formteil 2 aufgrund seiner mechanischen Stabilität einen hochwertigen Eindruck vermittelt.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Abdeckelement 4 mit dem Formteil 2 stoffschlüssig durch Klebverbindungen im Bereich des freien Endes der Stützstrebe 18 und der Endabschnitte 20 des Abdeckelements 20 verbunden. Alternativ kann auch eine Schweißverbindung gebildet sein. Anstelle einer stoffschlüssigen Verbindung kann zwischen dem Abdeckelement 4 und dem Formteil 2 auch eine kraft- oder formschlüssige Verbindung gebildet sein. Die kraft- oder formschlüssige Verbindung kann durch Clips oder eine Schraubverbindung gebildet sein.
Das Trägerelement 6 kann einstückig oder auch mehrteilig aus Trägerelementbauteilen ausgebildet sein. Das Abdeckelement 4 und das Trägerelementbauteil können aus einem identischen Material gefertig sein. Alternativ kann das Abdeckelement 4 aus einem ersten Material gefertigt sein, während das Trägerelement 6 bzw. die Trägerelementbauteile aus einem zweiten Material gefertigt sind, das sich vom ersten Material unterscheidet. Z. B. können sich diese beiden Materialien hinsichtlich ihrer Inhaltstoffe und/oder ihrer Materialeigenschaften unterscheiden. Das Abdeckelement 4 kann z. B. aus Metall, Kunststoff, wie z. B. ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) verwendet, oder einem Naturstoff, wie z. B. Holz gefertigt sein.
Es wird zunächst anhand der 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung des Formteils 2 erläutert.
Zur Herstellung derartiger Formteile 2 wird z. B. ein Presswerkzeug (nicht dargestellt) mit zwei Presswerkzeughälften verwendet, wobei eine der beiden Presswerkzeughälften mit einer Heizung wärmeleitend verbunden ist. In einer der beiden Presswerkzeughälften wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Faserformstoff ein Naturfaserformstoff eingelegt, der später das Trägerelement 6 des Formteils 2 bildet. Zusätzlich kann auf die Sichtseite 12 eine Dekorschicht 8 angeordnet werden, die einen Teil der Sichtseite 12 bedeckt. Die Dekorschicht 8 kann transparent, transluzent oder optisch undurchlässig sein. Es können auch mehrere Dekorschichten 8 auf der Sichtseite 12 angeordnet werden. Wenn das Trägerelement 6 aus einer Mehrzahl von Trägerelementbauteil gebildet wird, werden diese zum Verbinden und Umformen in einer der Presswerkzeughälften angeordnet.
In einem weiteren Schritt wird das Abdeckelement 4 so auf der Formtrennlinie 10 zwischen dem Trägerelement 6 angeordnet, dass es beim später fertiggestellten Formteil 2 die Formtrennlinie 10 von der Sichtseite 12 her verdeckt. Nun wird das Presswerkzeug geschlossen und durch Aktivieren der Heizung der Faserformstoff, der das Trägerelement 6 bildet, sowie das Abdeckelement 4 bis zu ihrer Erweichungstemperatur oder Fließgrenze erwärmt und so in einem Schritt stoffschlüssig verbunden, so dass das Abdeckelement 4 mit seinen beiden Endabschnitten 20 und mit seinem freien Ende der Stützstrebe 18 mit dem des Trägerelements 6 und gegebenenfalls der Dekorschicht 8 verklebt ist.
Ferner wird in diesem Schritt durch die Gestaltung der Presswerkzeughälften eine Umformung bewirkt, bei der der umgeformete Abschnitt 16 gebildet wird, und zwar durch Eindrücken des Abdeckelements 4 in den Faserformstoff, so dass das fertiggestellte Formten 2 eine ebene Oberfläche ohne Spalte oder sprunghafte Erhebungen auf seiner Sichtseite 12 aufweist.
Alternativ kann lediglich der Faserformstoff, der das Trägerelement 6 bildet, und die Dekorschicht 8, wie oben beschrieben in ein Presswerkzeug eingelegt, stoffschlüssig miteinander verbunden und umgeformt werden. Dabei ist eine Presswerkzeughälfte so ausgebildet, dass durch Umformen der umgeformte Abschnitt 16 durch einen Stempel gebildet wird. Somit wird ein Rohling 14 erhalten und dem Presswerkzeug entnommen, der aus dem Dekorträger 6 und der Dekorschicht 8 mit dem umgeformten Abschnitt 16 besteht. In einem weiteren Schritt wird in dem Bereich des umgeformeten Abschnitts 16 das Abdeckelement 4 angeordnet und befestigt, z. B. durch Herstellen einer kraft- oder formschlüssigen Verbindung. Hierzu können Clipse verwendet werden, oder es wird ein Schraubverbindung gebildet. Alternativ wird eine stoffschlüssige Verbindung hergestellt, z. B. durch Bilden einer Schweißverbindung oder einer Klebverbindung, um das Formteil 2 fertig zu stellen.
Bezugszeichenliste

2: Formteil
4: Abdeckelement Trägerelement
8: Dekorschicht
10: Formtrennlinie
12: Sichtseite
14: Rohling
16: umgeformter Abschnitt
18: Stützstrebe
20: Endabschnitt

Claims

Formteil (2), insbesondere Innenverkleidungsbauteil für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Trägerelement (6), wobei das Trägerelement (6) aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere aus naturfaserverstärktem Kunststoff, gefertigt ist, und das Trägerelement (6) eine durch Umformen des faserverstärktem Kunststoffs gebildete Formtrennlinie (10) aufweist, gekennzeichnet durch ein Abdeckelement (4), das wenigstens die Formtrennlinie (10) auf der Sichtseite (12) des Formteils (2) abdeckt.
Formteil (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (2) im Bereich der Formtrennlinie (10) einen umgeformten Abschnitt (16) aufweist, in dem das Abdeckelement (4) angeordnet ist.
Formteil (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (4) aus Metall, Kunststoff, insbesondere ABS, oder einem Naturstoff, insbesondere Holz, gefertigt ist.
Formteil (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (4) durch eine kraft- oder formschlüssige Verbindung, insbesondere durch Clips oder eine Schraubverbindung, mit dem Formteil (2) verbunden ist.
Formteil (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (4) durch eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere durch eine Schweißverbindung oder eine Klebverbindung, mit dem Formteil (2) verbunden ist.
Formteil (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (6) auf der Sichtseite (12) zumindest teilweise eine Dekorschicht (8), insbesondere eine transparente, transluzente oder undurchsichtige Dekorschicht (8), aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Formteils (2), insbesondere eines Innenverkleidungsbauteils für ein Kraftfahrzeug, wenigstens umfassend die Schritte: – Umformen wenigstens eines Trägerelements (6) unter Ausbildung einer Formtrennlinie (10) zu einem Rohling (14), wobei wenigstens ein aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere aus naturfaserverstärktem Kunststoff, gefertigtes Trägerelement (6) verwendet wird, gekennzeichnet durch den Schritt: – Verbinden eines Abdeckelement (4) mit dem Rohling (14), derart, dass das Abdeckelement (4) die Formtrennlinie (10) auf der Sichtseite (12) des Formteils (2) abdeckt.
Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch den Schritt Umformen des Rohlings (14) wenigstens im Bereich der Formtrennlinie (10) zum Bilden eines umgeformten Abschnitts (16) für das Abdeckelement (4).
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt Verbinden des Abdeckelements (4) mit dem Rohling (14) und der Schritt Umformen des Trägerelements (6) zugleich durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt Verbinden des Abdeckelements (4) mit dem Rohling (14) nach dem Schritt Umformen des Trägerelements (6) durchgeführt wird.