DE102010037022A1

DE102010037022A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Formteils mit dreidimensional strukturierter Oberfläche

Info

Publication number: DE102010037022A1
Application number: DE102010037022A
Authority: DE
Inventors: Johann Groher; Gerhard Egerer
Original assignee: Novem Car Interior Design GmbH
Current assignee: Novem Car Interior Design GmbH
Priority date: 2010-08-17
Filing date: 2010-08-17
Publication date: 2012-02-23
Anticipated expiration: 2030-08-18
Also published as: DE102010037022B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere Spritzgießwerkzeug (16) oder Formpresswerkzeug (32), und ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils (10), insbesondere eines als Formteil ausgebildetes Dekorteils und/oder Verkleidungsteils für einen Fahrzeuginnenraum. Das Formteil (10) umfasst einen Träger (11) und eine Dekorschicht (12) mit einer dem Träger (11) zugewandten Rückseite (14) und einer der Rückseite (14) gegenüber liegenden Sichtseite (15). Das Formteil (10) weist an der Sichtseite (15) der Dekorschicht (12) eine dreidimensionale Struktur (15a) auf. Ferner umfasst die Vorrichtung (16, 32) eine Oberform (17) und eine Unterform (18), die zwischen sich eine Kavität (19) zur Herstellung des Formteils (10) ausbilden, wobei die Kavität (19) eine Oberformseite und eine Unterformseite aufweist. Eine oberformseitige Wandung (27) der Kavität (19) ist von der Oberform (17) und eine unterformseitige Wandung (28) der Kavität (19) ist von der Unterform (18) ausgebildet. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (16, 32) mindestens einen Werkzeugeinleger (26) mit einer Vorderseite (29) und einer Rückseite (30) umfasst. Der Werkzeugeinleger (26) mit seiner Rückseite (30) ist an der oberformseitigen Wandung (27) oder an der unterformseitigen Wandung (28) der Kavität (19) angeordnet. Die Vorderseite (29) des Werkzeugeinlegers (26) weist eine Negativform (31) zumindest eines Teilbereichs der an der Sichtseite (15) der Dekorschicht (12) des Formteils (10) auszubildenden dreidimensionalen Struktur (12a) auf. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils (10), insbesondere eines als Formteil (10) ausgebildetes Dekorteils und/oder Verkleidungsteils für einen Fahrzeuginnenraum, mit einer derartigen Vorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils, insbesondere eines als Formteil ausgebildeten Dekorteils und/oder Verkleidungsteils für einen Fahrzeuginnenraum.
Diese Formteile umfassen einen Träger und eine Dekorschicht mit einer dem Träger zugewandten Rückseite und einer der Rückseite gegenüber liegenden Sichtseite. Die Dekorschicht kann sich über das gesamte Formteil erstrecken, es ist aber ebenso möglich, dass sie nur einem Teilbereich des Formteils zugeordnet ist.
Im Fahrzeuginnenraum werden zahlreiche Dekor- und Verkleidungsteile eingebaut, beispielsweise Türverkleidungen, Konsolen- und Instrumentenverblendungen. Zu den Dekor- und Verkleidungsteilen zählen auch Bedientasten bzw. die Abdeckungen von Bedientasten.
Zur Herstellung der Formteile sind verschiedene Verfahren bekannt. Beispielsweise wird das die Dekorschicht bildende Material in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt und dort mit einer Kunststoff-Formmasse zur Ausbildung des Trägers hinterspritzt. Alternativ kann das die Dekorschicht bildende Material auch zusammen mit einer Kunststoff-Formmasse zur Ausbildung des Trägers in ein Formpresswerkzeug eingelegt und darin mittels Formpressen das Formteil erzeugt werden.
In beiden Fällen kann das die Dekorschicht bildende Material zunächst in einem Presswerkzeug in die gewünschte Form gepresst werden. Anschließend wird die hierbei entstehende vorgeformte Dekorschale mittels Spritzgießen oder Pressen mit dem Träger versehen. Es ist aber ebenso möglich, das die Dekorschicht bildende Material ohne Vorformung direkt im Spritzgieß- bzw. Presswerkzeug zur Ausbildung des Trägers einzusetzen und beim Spritzgießen bzw. Pressen zu formen.
Gewünscht sind Formteile, die an ihrer Sichtseite eine dreidimensionale Struktur aufweisen.
Hierzu sind zwei Verfahren bekannt: Einerseits die direkte mechanische Bearbeitung der Sichtseiten-Oberfläche der Dekorschicht bzw. des die Dekorschicht bildenden Werkstoffs, beispielsweise mittels Schnitzen, Prägen oder Strukturieren, und zwar vor oder nach der Trägerausbildung. Und andererseits die Veränderung der entsprechenden Werkzeugoberfläche im Spritzgieß- bzw. Formpresswerkzeug, beispielsweise durch Ätzen, Fräsen oder Schleifen, so dass diese das Negativ der gewünschten Oberflächenstruktur an der Sichtseite des Formteils ausbildet und beim Spritzgießen bzw. Formpressen die gewünschte Oberflächenstruktur an der Sichtseite ausbildet.
Die mechanische Bearbeitung der Sichtseiten-Oberfläche der Dekorschicht des Formteils ist sehr aufwändig und damit teuer, da jedes Teil in einem der eigentlichen Formteilherstellung vor- oder nachgeschalteten Verfahren bearbeitet werden muss.
Die Veränderung der Werkzeugoberfläche ist ebenfalls sehr aufwändig und teuer, da für jede gewünschte Strukturierung der Sichtseiten-Oberfläche ein eigenes Werkzeug bereit gestellt werden muss. Hinzu kommt der aufwändige Werkzeugwechsel beim Wechsel der herzustellenden Struktur.
Nachteilig bei den vorgenannten Verfahren ist ferner, dass sich vergleichsweise feine dreidimensionale Strukturen mit den vorgenannten Verfahren nicht herstellen lassen, da sowohl die mechanische Bearbeitung der Sichtseiten-Oberfläche als auch die hierfür erforderliche Veränderung der Werkzeugoberfläche an ihre Grenzen stößt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils anzugeben, mit der bzw. mit dem sich auf einfache und kostengünstige Weise Formteile mit dreidimensionalen Strukturen in die Sichtseiten-Oberfläche herstellen lassen. Insbesondere sollen diese Formteile mit möglichst wenigen Verfahrensschritten herstellbar sein. Vorzugsweise sollen Vorrichtung und Verfahren auf einfache und kostengünstige Weise flexibel hinsichtlich verschiedener dreidimensionaler Oberflächenstrukturen sein.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 4. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient der Herstellung eines Formteils, insbesondere eines als Formteil ausgebildeten Dekorteils und/oder Verkleidungsteils für einen Fahrzeuginnenraum. Bei der Vorrichtung kann es sich beispielsweise um ein Spritzgießwerkzeug oder um ein Formpresswerkzeug handeln.
Das Formteil umfasst einen Träger und eine Dekorschicht mit einer dem Träger zugewandten Rückseite und einer der Rückseite gegenüber liegenden Sichtseite.
Ferner weist das Formteil an der Sichtseite der Dekorschicht eine dreidimensionale Struktur auf. Unter dreidimensionaler Struktur wird hierbei insbesondere nicht eine glatte, gegebenenfalls auch gekrümmte Oberfläche verstanden, vielmehr soll die Oberfläche in sich eine dreidimensionale Struktur aufweisen. Dabei kann es sich beispielsweise um eine raue oder gerillte oder geprägte Oberfläche oder um eine Oberfläche mit einer beim Berühren fühlbaren dreidimensionalen Haptik oder um eine Oberfläche mit Ausnehmungen, Löchern oder auch Vorsprüngen handeln.
Die Vorrichtung umfasst eine Oberform und eine Unterform, die zwischen sich eine Kavität zur Herstellung des Formteils ausbilden. Hierbei weist die Kavität eine Oberformseite und eine Unterformseite auf, wobei eine oberformseitige Wandung der Kavität von der Oberform und eine unterformseitige Wandung der Kavität von der Unterform ausgebildet ist.
Ferner umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung mindestens einen Werkzeugeinleger mit einer Vorderseite und einer Rückseite. Dieser Werkzeugeinleger ist mit seiner Rückseite an der oberformseitigen oder an der unterformseitigen Wandung der Kavität angeordnet. Die Vorderseite des Werkzeugeinlegers weist eine Negativform zumindest eines Teilbereichs der an der Sichtseite der Dekorschicht des Formteils auszubildenden dreidimensionalen Struktur auf.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient ebenfalls der Herstellung eines Formteils, insbesondere eines als Formteil ausgebildetes Dekorteils und/oder Verkleidungsteils für einen Fahrzeuginnenraum. Das Formteil umfasst einen Träger und eine Dekorschicht mit einer dem Träger zugewandten Rückseite und einer der Rückseite gegenüber liegenden Sichtseite. Ferner weist das Formteil an der Sichtseite der Dekorschicht eine dreidimensionale Struktur auf.
Das Verfahren erfolgt mit einer Vorrichtung, die eine Oberform und eine Unterform umfasst, die zwischen sich eine Kavität zur Herstellung des Formteils ausbilden. Die Kavität weist eine Oberformseite und eine Unterformseite auf, wobei eine oberformseitige Wandung der Kavität von der Oberform und eine unterformseitige Wandung der Kavität von der Unterform ausgebildet ist. Insbesondere handelt es sich bei der Vorrichtung um eine Vorrichtung entsprechend der hier beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vor dem Einlegen des die Dekorschicht bildenden Werkstoffs in die geöffnete Kavität zunächst mindestens ein eine Vorderseite und eine Rückseite aufweisender Werkzeugeinleger in der geöffneten Kavität der Vorrichtung angeordnet. Hierbei wird der Werkzeugeinleger mit seiner Rückseite an der oberformseitigen oder an der unterformseitigen Wandung der Kavität angeordnet. Die Vorderseite des Werkzeugeinlegers weist eine Negativform zumindest eines Teilbereichs der an der Sichtseite der Dekorschicht des Formteils auszubildenden dreidimensionalen Struktur auf.
Anschließend wird ein die Dekorschicht bildender Werkstoff in die geöffnete Kavität eingelegt. In einem nachfolgenden Schritt wird an der Rückseite des die Dekorschicht bildenden Werkstoffs der Träger aus einer Kunststoff-Formmasse gebildet wird.
Die Vorteile der Erfindung sowohl hinsichtlich der Vorrichtung als auch hinsichtlich des Verfahrens liegen insbesondere in dem günstig herstellbaren, in die Form einsetzbaren Werkzeugeinleger mit der Negativform der auszubildenden dreidimensionalen Struktur der Sichtseite der Dekorschicht. Dieser Werkzeugeinleger mit der Negativform kann in einem eigenständigen, kostengünstigen Verfahren hergestellt werden. Nach dem Anordnen an der Wandung der Kavität weist die Ober- bzw. Unterform an dieser Stelle die für die Herstellung der gewünschten dreidimensionalen Sichtseiten-Struktur erforderliche Form auf. Soll nun das gleiche Formteil mit lediglich einer anderen dreidimensionalen Sichtseiten-Struktur hergestellt werden, muss einfach nur ein anderer Werkzeugeinleger, der eine entsprechend andere Form aufweist, in der Kavität angeordnet werden. Ein eigene Ober- oder Unterform muss nicht bereit gestellt werden. Es entfällt somit sowohl die kostenintensive Herstellung spezieller Ober- und Unterformen (Werkzeuge) für verschiedene dreidimensionale Strukturen als auch der Wechsel des jeweiligen Werkzeugs bei Umstellung auf eine anderen dreidimensionale Struktur. Mit nur einer Oberform und einer Unterform ist das Werkzeug flexibel hinsichtlich der Ausbildung verschiedener dreidimensionaler Strukturen an der Sichtseite der Dekorschicht.
Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass Mittel zur Fixierung des Werkzeugeinlegers an der Wandung der Kavität vorgesehen sind, beispielsweise eine Einrichtung zur Vakuumansaugung. Entsprechend kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass der Werkzeugeinleger an der Wandung der Kavität fixiert wird, insbesondere durch Vakuumansaugung. Diese Weiterbildung ist insbesondere bei senkrecht stehender Ober- bzw. Unterform von Vorteil, da dadurch der Werkzeugeinleger in der gewünschten Position gehalten wird.
Selbstverständlich kann der Werkzeugeinleger derart fest mit der Ober- bzw. Unterform verbunden werden, dass er über zahlreiche Herstellungszyklen hinweg an der jeweiligen Form verbleibt. Als Beispiel sei eine Verschraubung des Werkzeugeinlegers mit Ober- bzw. Unterform genannt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist hingegen vorgesehen, dass der Werkzeugeinleger mit seiner Vorderseite derart an der Sichtseite der Dekorschicht des in der Vorrichtung hergestellten Formteils anhaftet, dass er mit dem Formteil aus der Vorrichtung entnehmbar ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann entsprechend vorgesehen sein, dass der Werkzeugeinleger nach der Trägerausbildung mit seiner Vorderseite an der Sichtseite der Dekorschicht des Formteils anhaftet, mit dem Formteil aus der Vorrichtung entnommen und anschließend abgezogen wird.
In diesem Fall kommt keine Verschraubung in Betracht, wenn erforderlich kann der Werkzeugeinleger lediglich über eine auf einfache Weise automatisch lösbare Einrichtung fixiert werden, beispielsweise mittels Vakuumansaugung. Aber auch der Formschluss kann eine ausreichende Fixierung bewirken, und nach der Formteilherstellung ist der Werkzeugeinleger mit dem Formteil entnehmbar.
Der Werkzeugeinleger ist in diesem Fall in der Regel ein Verbrauchsteil. Der Werkzeugeinleger wird nach dem Entnehmen vom Formteil abgezogen und kann dann einer Aufarbeitung oder einem Recycling zugeführt werden. Es ist aber auch möglich, dass der Werkzeugeinleger direkt nach dem Abziehen wieder in der Kavität der Vorrichtung angeordnet wird.
Eine Weiterbildung der Vorrichtung und des Verfahrens sieht vor, dass die Form der Rückseite des Werkzeugeinlegers mit der Form der Wandung der Kavität an der Stelle, an der der Einleger angeordnet ist, korrespondiert, so dass der Einleger formschlüssig an der Kavität anliegt. Dadurch wird die exakte Positionierung des Werkzeugeinlegers mit der Negativform sichergestellt, ein Verrutschen oder eine Bewegung der Negativform bei der Trägerausbildung wird vermieden, so dass die an der Sichtseite entstehende dreidimensionale Struktur exakt den Vorgaben entspricht.
Der Werkzeugeinleger kann aus Metall, insbesondere Metallblech und/oder Metallfolie, bestehen oder zumindest eines dieser Materialien umfassen. Es ist aber auch möglich, dass der Werkzeugeinleger aus Kunststoff, insbesondere Kunststofffolie mit eingeprägter dreidimensionaler Negativform, beispielsweise eingeprägt mittels Tiefziehen, besteht oder diesen Kunststoff umfasst.
Der die Dekorschicht bildende Werkstoff kann ein Holzfurnier und/oder eine Metalllage und/oder eine Folie, vorzugsweise eine Kunststoff- und/oder Metallfolie, und/oder eine Textillage und/oder ein Leder und/oder ein Stoff sein oder eines oder mehrere dieser Materialien umfassen. Es kann sich bei dem die Dekorschicht bildenden Werkstoff auch um einen Verbundwerkstoff umfassend eine Dekorlage, insbesondere ein Holzfurnier und/oder eine Metalllage und/oder eine Folie, vorzugsweise eine Kunststoff- und/oder Metallfolie, und/oder eine Textillage und/oder einen Stoff, handeln. Als weitere Lagen kann der die Dekorschicht bildende Werkstoff 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, umfassen.
Die den Träger ausbildende Kunststoff-Formmasse kann ein Bulk moulding compound BMC oder ein Sheet moulding compound SMC oder ein glasfaserverstärkter Kunststoff GFK, beispielsweise ein glasmattenverstärkter Thermoplast GMT, sein oder eines oder mehrere dieser Materialien umfasst.
Die Bildung des Trägers aus der Kunststoff-Formmasse kann durch Einspritzen erfolgen. In diesem Fall wird zunächst die Kavität durch Zusammenfahren von Oberform und Unterform geschlossen und anschließend die Kunststoff-Formmasse an der Rückseite des die Dekorschicht bildenden Werkstoffs eingespritzt.
Alternativ ist es auch möglich, dass die Bildung des Trägers aus der Kunststoff-Formmasse durch Formpressen erfolgt, wobei zunächst die Kunststoff-Formmasse in die geöffnete Kavität an der Rückseite des die Dekorschicht bildenden Werkstoffs eingelegt und anschließend die Kavität durch Zusammenfahren von Oberform und Unterform geschlossen wird.
Der die Dekorschicht bildende Werkstoff kann beim Einlegen und/oder Positionieren in der Kavität flächig ausgebildet sein, das heißt er ist noch nicht entsprechend seiner späteren Form im Formteil ausgebildet. Beim Spritzgießen wird dann der eingelegte und/oder positionierte Werkstoff beim Schließen der Kavität angeformt in Richtung auf seine spätere Form im Formteil.
Beim Einspritzen der Kunststoff-Formmasse drückt dann der von der Kunststoff-Formmasse ausgehende Druck den Werkstoff gegen die Kavitätswandung und den oder die Werkzeugeinleger und bildet damit die Dekorschicht des Formteils in einer durch die Kavitätswandung und den oder die Werkzeugeinleger vorgegebenen Form aus. Beim Formpressen wird der eingelegte und/oder positionierte Werkstoff beim Schließen der Formwerkzeugs von der Kunststoff-Formmasse gegen die Kavitätswandung und den oder die Werkzeugeinleger gedrückt und damit die Dekorschicht des Formteils in einer durch die Kavitätswandung und den oder die Werkzeugeinleger vorgegebenen Form ausgebildet.
Alternativ kann der die Dekorschicht bildende Werkstoff vor dem Einlegen und/oder Positionieren in der Kavität vorgeformt sein entsprechend seiner späteren Form im Formteil. Dieses Vorformen kann beispielsweise in einem Presswerkzeug erfolgen. Die Vorform des Werkstoffs ist so gewählt, dass sie beim Einlegen und/oder Positionieren des Werkstoffs mit der Form der Kavität und des oder der Werkzeugeinleger korrespondiert.
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 einen Fahrzeuginnenraum mit Formteilen,
2 in einer schematischen Querschnittsdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines Formteils,
3 in einer schematischen Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel einer für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten erfindungsgemäßen Vorrichtung, hier ein Spritzgießwerkzeug,
4 in einer schematischen Schnittsdarstellung einen Teil des Spritzgießwerkzeugs gemäß 3 zur Verdeutlichung einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens, hier ein Spritzgießverfahren,
5 in einer schematischen Schnittsdarstellung einen Teil des Spritzgießwerkzeugs gemäß 3 zur Verdeutlichung einer alternativen Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens, hier erneut ein Spritzgießverfahren,
6 in einer schematischen Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel einer für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten erfindungsgemäßen Vorrichtung, hier ein Formpresswerkzeug,
7 in einer schematischen Schnittsdarstellung einen Teil des Formpresswerkzeugs gemäß 6 zur Verdeutlichung einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens, hier ein Formpressverfahren, und
8 in einer schematischen Schnittsdarstellung einen Teil des Formpresswerkzeugs gemäß 6 zur Verdeutlichung einer alternativen Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens, hier erneut ein Formpressverfahren.
Einander entsprechende Teile und Komponenten sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
1 zeigt schematisch einen Fahrzeuginnenraum mit zahlreichen Formteilen 10, die mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden. Hierbei handelt es sich um Dekorteile und/oder Verkleidungsteile für einen Fahrzeuginnenraum, die als Formteile ausgebildet sind.
2 zeigt in einer schematischen Querschnittsdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines derartigen Formteils 10. Das Formteil 10 umfasst einen Träger 11 und eine Dekorschicht 12. Der Träger 11 bildet Befestigungselemente 13 aus, über die das Formteil 10 in einem Fahrzeuginnenraum (siehe 1) als Dekor- bzw. Verkleidungsteil angebracht werden kann. Die Dekorschicht 12 weist eine dem Träger 11 zugewandten Rückseite 14 und eine der Rückseite 14 gegenüber liegende Sichtseite 15 auf, die eine dreidimensionale Struktur 15a aufweist. Diese dreidimensionale Struktur ist im Vergleich zu den Formteilabmessungen sehr klein, die eigentliche Struktur ist daher in den Figuren nicht zu erkennen.
3 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel einer für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten erfindungsgemäßen Vorrichtung, hier ein Spritzgießwerkzeug 16. Dieses umfasst zwei Teile, eine Oberform 17, auch als Düsenseite bezeichnet, und eine Unterform 18, auch als Auswerferseite bezeichnet. 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. Es versteht sich von selbst, dass Düse bzw. Düsen und/oder Auswerfer auch an der jeweils anderen Seite angebracht sein können bzw. dass Düsenseite und Auswerferseite auch vertauscht sein können. In 3 sind Oberform 17 und Unterform 18 zugefahren. Hierbei bilden Oberform 17 und Unterform 18 zwischen sich eine Kavität 19, auch als Formhohlraum bezeichnet. In dieser Kavität 19 ist ein Werkstoffeinleger 26 angeordnet (in 3 nicht dargestellt, siehe 4 und 5).
Zur Herstellung des Formteils 10 wird eine Kunststoff-Formmasse in die Kavität 19 eingespritzt. Hierzu ist die Kavität im zugefahrenen Zustand des Spritzgießwerkzeugs 16 über einen Kanal 20 in der Unterform 18 des Spritzgießwerkzeugs 1 mit einer Düsenausnehmung 21 in der Oberform 17 des Spritzgießwerkzeugs 16 verbunden. Wird nun, wie in 3 dargestellt, eine Spritzdüse 22 in die Düsenausnehmung 21 eingebracht, so kann über diese Spritzdüse 22 unter Druck stehende Kunststoff-Formmasse in den Kanal 20 und die Kavität 19 eingespritzt werden. Die Flussrichtung der eingespritzten Formmasse ist in 3 schematisch durch die Pfeile 23 dargestellt. Ein Teil des Kanals 20 wird von einem Auswerfer 24 gebildet, der nach Fertigstellung des Formteils 10 zum Auswerfen des Formteils 10 dient.
An die Kavität 19 grenzen in 3 zwei Formabschnitte 25 zur Ausbildung der Befestigungselemente 13 am herzustellenden Formteil 10 an. Diese hier nur schematisch dargestellten Formabschnitte 25 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.
4 und 5 verdeutlichen zwei verschiedene Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Spritzgießverfahrens anhand einer ausschnittsweisen Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Spritzgießwerkzeugs 16 gemäß 3. 4 und 5 zeigen jeweils das Spritzgießwerkzeug 16 in einem geöffneten Zustand, d. h. Oberform 17 und Unterform 18 sind auseinander gefahren und die Kavität 19 ist zugänglich.
An die oberformseitige Wandung 27 der Kavität 26 ist der bereits angesprochene Werkzeugeinleger 26 angeordnet. Er weist eine Vorderseite 29 und eine Rückseite 30 auf, die eine Negativform 31 der an der Sichtseite 15 der Dekorschicht 12 des Formteils 10 auszubildenden dreidimensionalen Struktur 15a aufweist. Der Werkzeugeinleger 26 ist mit seiner Rückseite 30 an der oberformseitigen Wandung 27 der Kavität 19 angeordnet. Die Form der Rückseite 30 des Werkzeugeinlegers 26 korrespondiert mit der Form der Wandung der Kavität 19 an der Stelle, an der der Werkzeugeinleger 26 angeordnet wird, so dass der eingelegte Werkzeugeinleger 26 formschlüssig an der Wandung der Kavität 19 anliegt.
In 4 ist der die Dekorschicht 12 bildende Werkstoff 12a beim Einlegen und/oder Positionieren in der Kavität 19 flächig ausgebildet, das heißt er ist noch nicht entsprechend seiner späteren Form im Formteil 10 ausgebildet. In 5 hingegen ist der die Dekorschicht 12 bildende Werkstoff 12a vor dem Einlegen in die und/oder Positionieren in der Kavität 19 vorgeformt entsprechend seiner späteren Form im Formteil 10, bis auf die bereits angesprochene dreidimensionale Struktur 15a. Die Sichtseite 15 liegt somit an der Rückseite 30 des Werkzeugeinlegers 26 mit der Negativform 31 der dreidimensionalen Struktur 15a an.
Das Verfahren gemäß 4 und 5 umfasst folgende Schritte:

a) Bereitstellen des Werkzeugeinlegers 26.
b) Bereitstellen des flächigen (4), noch nicht vorgeformten, oder des vorgeformten (5), gegebenenfalls zugeschnittenen und/oder vorgestanzten bzw. vorgefrästen bzw. vorgebohrten Werkstoffs 12a zur Bildung der Dekorschicht 12.
c) Einlegen und Positionieren des Werkzeugeinlegers 26 zur Bildung der Dekorschicht 12 in der Kavität 19 des Spritzgießwerkzeugs 16. Insbesondere kann hierbei der Werkstoff 12a an der Oberform 17 des Spritzgießwerkzeugs 16 fixiert werden.
d) Einlegen und Positionieren des flächigen oder vorgeformten Werkstoffs 12a zur Bildung der Dekorschicht 12 in der Kavität 19 des Spritzgießwerkzeugs 16.
e) Schließen der Kavität 19, d. h. Zufahren des Spritzgießwerkzeugs 16, indem Oberform 17 und Unterform 18 aufeinander zu bewegt werden.
f) Einspritzen der den Träger bildenden Kunststoff-Formmasse in die Kavität 19, über Spritzdüse 22 und Kanal 20. Durch den hierbei von der Kunststoff-Formmasse ausgehenden Druck wird die Sichtseite 15 des Werkstoffs 12a zur Bildung der dreidimensionalen Struktur 15a der Dekorschicht 12 gegen den Werkzeugeinleger 26 in der Kavität 19 gedrückt und nimmt dadurch ihre für das fertige Formteil 10 vorgesehene dreidimensionale Struktur 15a an.
g) Erstarren bzw. Aushärten der eingespritzten Kunststoff-Formmasse, wodurch der Träger 12 gebildet wird. Insgesamt bildet sich dadurch der feste Verbund aus Dekorschicht 12 und Träger 11 und damit das herzustellende Formteil 10 gemäß 2, mit der gewünschten dreidimensionalen Struktur 15a an der Sichtseite 15.
h) Auswerfen des Formteils 10 aus dem Spritzgießwerkzeug 16, vorzugsweise mit daran angebundenem Werkzeugeinleger 26.
i) Abziehen des Werkzeugeinlegers 26 von der Sichtseite 15 der Dekorschicht 12.
j) Gegebenenfalls noch Nachbearbeiten des Formteils, beispielsweise durch Schneiden und/oder Schleifen und/oder durch das Aufbringen einer Oberflächenbeschichtung, beispielsweise einer Lackierung.

6 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel einer für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten erfindungsgemäßen Vorrichtung, hier ein Formpresswerkzeug 32. Hierbei handelt es sich lediglich um eine schematische Darstellung. Das Formpresswerkzeug 32 umfasst wie das Spritzgießwerkzeug 16 nach 3 zwei Teile, eine Oberform 17 und eine Unterform 18. 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 10 vorgesehen sein. Hierbei bilden Oberform 17 und Unterform 18 zwischen sich eine Kavität 19, auch als Formhohlraum bezeichnet. In dieser Kavität 19 ist ein Werkstoffeinleger 26 angeordnet (in 6 nicht dargestellt, siehe 7 und 8).
Die Herstellung eines Formteils 10 mit diesem Formpresswerkzeug 32 erfolgt grundsätzlich dadurch, dass eine Formmasse bei geöffnetem Formpresswerkzeug 32 zwischen Oberform 17 und Unterform 18 eingelegt wird und anschließend Oberform 17 und Unterform 18 aufeinander zu bewegt werden und dadurch das Formteil 10 durch entsprechendes Pressen gebildet wird. Nach dem Pressen des Formteils 10 wird das Formteil 10 mit Hilfe eines Auswerfers 33 aus dem Formpresswerkzeug 32 entnommen.
7 und 8 verdeutlichen zwei verschiedene Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Formpressverfahrens anhand einer ausschnittsweisen Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Formpresswerkzeugs 32 gemäß 6. 7 und 8 zeigen jeweils das Formpresswerkzeug 32 in einem geöffneten Zustand, d. h. Oberform 17 und Unterform 18 sind auseinander gefahren und die Kavität 19 ist zugänglich.
An die oberformseitige Wandung 27 der Kavität 26 ist der bereits angesprochene Werkzeugeinleger 26 angeordnet. Er weist eine Vorderseite 29 und eine Rückseite 30 auf, die eine Negativform 31 der an der Sichtseite 15 der Dekorschicht 12 des Formteils 10 auszubildenden dreidimensionalen Struktur 15a aufweist. Der Werkzeugeinleger 26 ist mit seiner Rückseite 30 an der oberformseitigen Wandung 27 der Kavität 19 angeordnet. Die Form der Rückseite 30 des Werkzeugeinlegers 26 korrespondiert mit der Form der Wandung der Kavität 19 an der Stelle, an der der Werkzeugeinleger 26 angeordnet wird, so dass der eingelegte Werkzeugeinleger 26 formschlüssig an der Wandung der Kavität 19 anliegt.
In 7 ist der die Dekorschicht 12 bildende Werkstoff 12a beim Einlegen und/oder Positionieren in der Kavität 19 flächig ausgebildet, das heißt er ist noch nicht entsprechend seiner späteren Form im Formteil 10 ausgebildet. In 8 hingegen ist der die Dekorschicht 12 bildende Werkstoff 12a vor dem Einlegen in die und/oder Positionieren in der Kavität 19 vorgeformt entsprechend seiner späteren Form im Formteil 10, bis auf die bereits angesprochene dreidimensionale Struktur 15a. Die Sichtseite 15 liegt somit an der Rückseite 30 des Werkzeugeinlegers 26 mit der Negativform 31 der dreidimensionalen Struktur 15a an.
Das Verfahren gemäß 7 und 8 umfasst folgende Schritte:

a) Bereitstellen des Werkzeugeinlegers 26.
b) Bereitstellen des flächigen (7), noch nicht vorgeformten, oder des vorgeformten (8), gegebenenfalls zugeschnittenen und/oder vorgestanzten bzw. vorgefrästen bzw. vorgebohrten Werkstoffs 12a zur Bildung der Dekorschicht 12.
c) Bereitstellen einer Kunststoff-Formmasse 11a zur Bildung des Trägers 11.
d) Einlegen und Positionieren des Werkzeugeinlegers 26 zur Bildung der Dekorschicht 12 in der Kavität 19 des Formpresswerkzeugs 16. Insbesondere kann hierbei der Werkstoff 12a an der Oberform 17 des Formpresswerkzeugs 16 fixiert werden.
e) Einlegen und Positionieren des flächigen oder vorgeformten Werkstoffs 12a zur Bildung der Dekorschicht 12 in der Kavität 19 des Formpresswerkzeugs 16.
f) Einlegen und Positionieren der Kunststoff-Formmasse 11a in der Kavität 19 des Formpresswerkzeugs 16.
g) Schließen der Kavität 19, d. h. Zufahren des Formpresswerkzeugs 32, indem Oberform 17 und Unterform 18 aufeinander zu bewegt werden. Dabei wird aufgrund des hierbei entstehenden Pressdrucks die Kunststoff-Formmasse 11a und mit ihr der Werkstoff 12a zur Bildung der Dekorschicht 12 in die vorgegebene Form gepresst. Dabei wird die Sichtseite 15 des Werkstoffs 12a zur Bildung der dreidimensionalen Struktur 15a der Dekorschicht 12 gegen den Werkzeugeinleger 26 in der Kavität 19 gedrückt und nimmt dadurch ihre für das fertige Formteil 10 vorgesehene dreidimensionale Struktur 15a an.
h) Erstarren bzw. Aushärten der eingespritzten Kunststoff-Formmasse, wodurch der Träger 12 gebildet wird. Insgesamt bildet sich dadurch der feste Verbund aus Dekorschicht 12 und Träger 11 und damit das herzustellende Formteil 10 gemäß 2, mit der gewünschten dreidimensionalen Struktur 15a an der Sichtseite 15.
i) Auswerfen des Formteils 10 aus dem Spritzgießwerkzeug 16, vorzugsweise mit daran angebundenem Werkzeugeinleger 26.
j) Abziehen des Werkzeugeinlegers 26 von der Sichtseite 15 der Dekorschicht 12.
k) Gegebenenfalls noch Nachbearbeiten des Formteils, beispielsweise durch Schneiden und/oder Schleifen und/oder durch das Aufbringen einer Oberflächenbeschichtung, beispielsweise einer Lackierung.

Bezugszeichenliste

10: Formteil
11: Träger
11a: Kunststoff-Formmasse zur Ausbildung des Trägers 11
12: Dekorschicht
12a: Die Dekorschicht 12 bildender Werkstoff
13: Befestigungselemente
14: Rückseite der Dekorschicht 12
15: Sichtseite der Dekorschicht 12
15a: Dreidimensionale Struktur an der Sichtseite 15
16: Spritzgusswerkzeug
17: Oberform
18: Unterform
19: Kavität
20: Kanal
21: Düsenausnehmung
22: Spritzdüse
23: Pfeile zur Verdeutlichung der Fließrichtung
24: Auswerfer
25: Formabschnitte
26: Werkzeugeinleger
27: oberformseitige Wandung der Kavität 19
28: unterformseitige Wandung der Kavität 19
29: Vorderseite des Werkzeugeinlegers 26
30: Rückseite des Werkzeugeinlegers 26
31: Negativform der dreidimensionalen Struktur 15a
32: Formpresswerkzeug
33: Auswerfer

Claims

Vorrichtung, insbesondere Spritzgießwerkzeug (16) oder Formpresswerkzeug (32), zur Herstellung eines Formteils (10), insbesondere eines als Formteil ausgebildetes Dekorteils und/oder Verkleidungsteils für einen Fahrzeuginnenraum, wobei das Formteil (10) einen Träger (11) und eine Dekorschicht (12) mit einer dem Träger (11) zugewandten Rückseite (14) und einer der Rückseite (14) gegenüber liegenden Sichtseite (15) umfasst, wobei das Formteil (10) an der Sichtseite (15) der Dekorschicht (12) eine dreidimensionale Struktur (15a) aufweist, wobei die Vorrichtung (16, 32) eine Oberform (17) und eine Unterform (18) umfasst, die zwischen sich eine Kavität (19) zur Herstellung des Formteils (10) ausbilden, wobei die Kavität (19) eine Oberformseite und eine Unterformseite aufweist, und wobei eine oberformseitige Wandung (27) der Kavität (19) von der Oberform (17) und eine unterformseitige Wandung (28) der Kavität (19) von der Unterform (18) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (16, 32) mindestens einen Werkzeugeinleger (26) mit einer Vorderseite (29) und einer Rückseite (30) umfasst, wobei der Werkzeugeinleger (26) mit seiner Rückseite (30) an der oberformseitigen Wandung (27) oder an der unterformseitigen Wandung (28) der Kavität (19) angeordnet ist, und wobei die Vorderseite (29) des Werkzeugeinlegers (26) eine Negativform (31) zumindest eines Teilbereichs der an der Sichtseite (15) der Dekorschicht (12) des Formteils (10) auszubildenden dreidimensionalen Struktur (12a) aufweist.
Vorrichtung (16, 32) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Fixierung des Werkzeugeinlegers (26) an der Wandung (27, 28) der Kavität (19) vorgesehen sind, insbesondere eine Einrichtung zur Vakuumansaugung.
Vorrichtung (16, 32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugeinleger (26) mit seiner Vorderseite (29) an der Sichtseite (15) der Dekorschicht (12) des in der Vorrichtung (16, 32) hergestellten Formteils (10) anhaftet, so dass der Werkzeugeinleger (26) mit dem Formteil (10) aus der Vorrichtung (16, 32) entnehmbar ist.
Verfahren zum zur Herstellung eines Formteils (10), insbesondere eines als Formteil (10) ausgebildetes Dekorteils und/oder Verkleidungsteils für einen Fahrzeuginnenraum, a) wobei das Formteil (10) einen Träger (11) und eine Dekorschicht (12) mit einer dem Träger (11) zugewandten Rückseite (14) und einer der Rückseite (14) gegenüber liegenden Sichtseite (15) umfasst, b) wobei das Formteil (10) an der Sichtseite (15) der Dekorschicht (12) eine dreidimensionale Struktur (15a) aufweist, c) wobei das Verfahren mit einer Vorrichtung (16, 32), insbesondere mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, erfolgt, die eine Oberform (17) und eine Unterform (18) umfasst, die zwischen sich eine Kavität (19) zur Herstellung des Formteils (10) ausbilden, wobei die Kavität (19) eine Oberformseite und eine Unterformseite aufweist, und wobei eine oberformseitige Wandung (27) der Kavität (19) von der Oberform (17) und eine unterformseitige Wandung (28) der Kavität (19) von der Unterform (18) ausgebildet ist, d) bei dem ein die Dekorschicht (12) bildender Werkstoff (12a) in die geöffnete Kavität (19) eingelegt wird, e) in einem nachfolgenden Schritt an der Rückseite (14) des die Dekorschicht (12) bildenden Werkstoffs der Träger (11) aus einer Kunststoff-Formmasse gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass f) vor dem Einlegen des die Dekorschicht (12) bildenden Werkstoffs (12a) in die geöffnete Kavität (19) zunächst mindestens ein eine Vorderseite (29) und eine Rückseite (30) aufweisender Werkzeugeinleger (26) in der geöffneten Kavität (19) der Vorrichtung (16, 32) angeordnet wird, g) wobei der Werkzeugeinleger (26) mit seiner Rückseite (30) an der oberformseitigen Wandung (27) oder an der unterformseitigen Wandung (28) der Kavität (19) angeordnet wird, und h) wobei die Vorderseite (29) des Werkzeugeinlegers (26) eine Negativform (31) zumindest eines Teilbereichs der an der Sichtseite (15) der Dekorschicht (12) des Formteils (10) auszubildenden dreidimensionalen Struktur (12a) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugeinleger (26) an der Wandung (27, 28) der Kavität (19) fixiert wird, insbesondere durch Vakuumansaugung.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildung des Trägers (11) aus der Kunststoff-Formmasse durch Einspritzen erfolgt, wobei zunächst die Kavität (19) durch Zusammenfahren von Oberform (17) und Unterform (18) geschlossen und anschließend die Kunststoff-Formmasse an der Rückseite (14) des die Dekorschicht (12) bildenden Werkstoffs (12a) eingesprizt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildung des Trägers (11) aus der Kunststoff-Formmasse (11a) durch Formpressen erfolgt, wobei zunächst die Kunststoff-Formmasse (11a) in die geöffnete Kavität (19) an der Rückseite (14) des die Dekorschicht (12) bildenden Werkstoffs (12a) eingelegt und anschließend die Kavität (19) durch Zusammenfahren von Oberform (17) und Unterform (18) geschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugeinleger (26) nach der Trägerausbildung mit seiner Vorderseite (29) an der Sichtseite (15) der Dekorschicht (12) des Formteils (10) anhaftet, mit dem Formteil (10) aus der Vorrichtung (16, 32) entnommen und anschließend abgezogen wird.
Vorrichtung oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Rückseite (30) des Werkzeugeinlegers (26) mit der Form der Wandung (27, 28) der Kavität (19) an der Stelle, an der der Werkzeugeinleger (26) angeordnet wird, korrespondiert, so dass der eingelegte Werkzeugeinleger (26) formschlüssig an der Wandung (27, 28) der Kavität (19) anliegt.
Vorrichtung oder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der die Dekorschicht (12) bildende Werkstoff (12a) ein Holzfurnier und/oder eine Metalllage und/oder eine Folie, vorzugsweise eine Kunststoff- und/oder Metallfolie, und/oder eine Textillage und/oder ein Leder und/oder ein Stoff, ist oder umfasst.