DE102015222304A1

DE102015222304A1 - Verfahren zum Herstellen eines Bedienelements sowie Bedienelement

Info

Publication number: DE102015222304A1
Application number: DE102015222304.3A
Authority: DE
Inventors: Helmut Leopold; Matthias Lindner; Heinz Sperl; Thomas Zähnle
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2015-11-12
Filing date: 2015-11-12
Publication date: 2017-05-18

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen eines Bedienelements (1), insbesondere eines Bedienelements für eine Fahrzeugkomponente, angegeben. Bei dem Verfahren wird ein Spritzgusskörper (2) mittels eines Mehrkomponenten-Spritzgießverfahrens mit einer Mehrzahl von Spritzgießvorgängen ausgebildet. Weiterhin wird eine funktionale Beschichtung (3) auf eine Oberfläche (4) des Spritzgusskörpers (2) aufgebracht, wobei zum Aufbringen der funktionalen Beschichtung (3) ein beim letzten Spritzgießvorgang der Mehrzahl von Spritzgießvorgängen eingesetztes Werkzeug unmittelbar nach dem letzten Spritzgießvorgang unter Bildung einer Kavität geöffnet und eine Beschichtungslösung in die Kavität eingebracht wird. Des Weiteren wird ein mit dem Verfahren hergestelltes Bedienelement (1) angegeben.

Description

Es werden ein Verfahren zum Herstellen eines Bedienelements sowie ein durch das Verfahren hergestelltes Bedienelement angegeben. Bei dem Bedienelement kann es sich beispielsweise um einen Bedienknopf eines Kraftfahrzeugs handeln.
Im Stand der Technik sind Bedienelemente bekannt, welche durch Bedrucken einer Folie und anschließendem Umspritzen der Folie hergestellt werden. Um die Bedienelemente vor Beschädigungen durch äußere Einflüsse, wie z. B. vor Kratzern, zu schützen, werden die Bedienelemente üblicherweise in einem separaten, abschließenden Verfahrensschritt mit einer Kratzschutzbeschichtung, beispielsweise mit einem Kratzschutzlack, versehen.
Nachteilig bei dem im Stand der Technik bekannten Verfahren ist, dass sowohl der Foliendruck und das Umspritzen als auch vor allem die nachträgliche Beschichtung der Bedienelemente äußerst zeit- und kostenaufwändig ist. Weiterhin besteht das Risiko, dass die Oberflächen der Bedienelemente nach der Entnahme aus dem Spritzgusswerkzeug und vor dem Auftragen der Kratzschutzbeschichtung beispielsweise durch Staub verunreinigt werden, sodass die Oberflächen vor dem Beschichten mit dem Kratzschutzlack aufwändig gereinigt werden müssen.
Ausgehend vom Stand der Technik ist es daher eine Aufgabe zumindest einiger Ausführungsformen, ein Verfahren zum Herstellen eines Bedienelements anzugeben, mittels dessen das Bedienelement in einem vereinfachten Fertigungsprozess kostengünstig hergestellt werden kann. Eine weitere Aufgabe zumindest einiger Ausführungen ist es, Oberflächenverunreinigungen vor dem abschließenden Beschichtungsprozess der Bedienelemente zu vermeiden.
Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren und einen Gegenstand gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen gehen weiterhin aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen hervor.
Gemäß einer Ausführungsform wird bei einem Verfahren zum Herstellen eines Bedienelements ein Spritzgusskörper mittels eines Mehrkomponenten-Spritzgießverfahrens ausgebildet. Das Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren weist eine Vielzahl von Spritzgießvorgängen auf. Nach dem Ausbilden des Spritzgusskörpers wird eine funktionale Beschichtung auf einer Oberfläche des Spritzgusskörpers aufgebracht. Zum Aufbringen der funktionalen Beschichtung wird ein beim letzten Spritzgießvorgang eingesetztes Werkzeug unmittelbar nach dem letzten Spritzvorgang unter Bildung einer Kavität geöffnet und eine Beschichtungslösung in die Kavität eingebracht. Vorzugsweise bildet die Beschichtungslösung nach einem Aushärtungsvorgang die funktionale Beschichtung. Die Beschichtungslösung härtet bevorzugt zumindest teilweise im Werkzeug, z. B. durch einen Abkühlungsprozess, aus. Beispielsweise kann die Beschichtungslösung zumindest so weit aushärten, dass sich der beschichtete, in einem Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren gefertigte Spritzgusskörper problemlos entformen bzw. aus dem Werkzeug entnehmen lässt. Das hier beschriebene Verfahren zum Herstellen des Bedienelements zeichnet sich insbesondere auch dadurch aus, dass das Bedienelement werkzeugfallend gefertigt wird, d. h. aufwendige Nachbearbeitungsprozesse können entfallen. Weiterhin ist es jedoch auch möglich, dass das zumindest teilweise ausgehärtete Bedienelement nach der Entnahme aus dem Werkzeug zur vollständigen Aushärtung der funktionalen Beschichtung mit einer UV-Strahlung bestrahlt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei der funktionalen Beschichtung um eine Kratzschutzschicht. Durch die Kratzschutzschicht wird der mit der Kratzschutzschicht versehenen Oberfläche des Bedienelements eine hohe Beständigkeit gegenüber Kratzern verliehen. Weiterhin kann die Kratzschutzschicht auch dazu ausgebildet sein, dem Bedienelement eine hohe Chemikalienbeständigkeit zu verleihen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei der Beschichtungslösung um ein Reaktivsystem. Bei dem Reaktivsystem kann es sich um ein System aus einer Mehrzahl von verschiedenen Komponenten handeln, welche beispielsweise derart ausgewählt sein können, dass die Beschichtungslösung im Werkzeug zügig und ohne Bildung von Oberflächenfehlern aushärtet. Bei dem Reaktivsystem kann es sich z. B. um ein Mehrkomponenten-Reaktivsystem auf Acrylat-Basis handeln. Vorzugsweise ist das Reaktivsystem lösemittelfrei.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die funktionale Beschichtung nach dem Aushärten eine dicke zwischen 10 μm und 50 μm auf. Vorzugsweise wird im Anschluss an den letzten Spritzgießvorgang das Werkzeug lediglich um einen sehr kleinen Spalt geöffnet, und lediglich eine geringe Menge der Beschichtungslösung in die entstandene Kavität injiziert. Die Kavität kann beispielsweise durch die Beschichtungslösung derart geflutet werden, dass sich die Beschichtungslösung gleichmäßig auf der Oberfläche des Spritzgusskörpers verteilt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Ausbilden des Spritzgusskörpers in einem 4-K-Spritzgießverfahren. In anderen Worten kann das Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren vier aufeinanderfolgende Spritzgießvorgänge umfassen. Das Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren kann z. B. mittels der sogenannten Drehtechnik erfolgen. Alternativ zu einem 4-K-Spritzgießverfahren kann es sich bei dem Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren auch um ein 2-K-Spritzgießverfahren oder um ein 3-K-Spritzgießverfahren handeln.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird im ersten Spritzgießvorgang des Mehrkomponenten-Spritzgießverfahrens ein Grundkörper ausgebildet, welcher vorzugsweise zumindest ein Buchstabenelement und/oder zumindest ein Symbolikelement aufweist. Das Symbolikelement kann z. B. eine Zahl oder eine Figur sein. Das Buchstabenelement bzw. das Symbolikelement ist vorzugsweise erhaben ausgebildet, d. h. es ragt etwas von der übrigen Oberfläche des Grundkörpers ab. Besonders bevorzugt weist der Grundkörper eine Mehrzahl von Buchstaben- und/oder Symbolikelementen auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Grundkörper transluzent ausgebildet. In anderen Worten ist der Grundkörper für Licht, beispielsweise für Licht in einem Wellenlängenbereich, welches für das menschliche Auge wahrnehmbar ist, zumindest teilweise durchlässig. Der Grundkörper kann z. B. ein Polycarbonat aufweisen oder aus einem Polycarbonat bestehen. Vorzugsweise weist der Grundkörper eine Schmelztemperatur auf, welche zwischen 300°C und 320°C beträgt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein zweiter Körper, welcher als Funktionsbeleuchtung des Bedienelements dient, in einem dem ersten Spritzgießvorgang nachfolgenden Spritzgießvorgang an den Grundkörper angespritzt. Vorzugsweise ist der zweite Körper transluzent ausgebildet. Der zweite Körper kann ebenfalls ein Polycarbonat aufweisen oder aus einem Polycarbonat bestehen. Vorzugsweise weist der zweite Körper eine Schmelztemperatur auf, welche geringer ist als die Schmelztemperatur des Grundkörpers. Beispielsweise kann die Schmelztemperatur des zweiten Körpers zwischen 280°C und 300°C betragen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein opaker Körper in einem weiteren Spritzgießvorgang des Mehrkomponenten-Spritzgießverfahrens angespritzt. Beispielsweise kann der opake Körper an den Grundkörper und/oder an den zweiten Körper angespritzt werden. Weiterhin ist es möglich, dass der opake Körper in einem Spritzgießvorgang, welcher vor dem Spritzgießvorgang zur Ausbildung des zweiten Körpers erfolgt, angespritzt wird. Der opake Körper weist vorzugsweise eine sehr geringe oder eine vollständige Lichtundurchlässigkeit auf. Beispielsweise kann es sich bei dem opaken Körper um einen eingefärbten Körper, z. B. um einen schwarz eingefärbten Körper handeln. Der opake Körper kann z. B. ein Polycarbonat aufweisen oder aus einem Polycarbonat bestehen. Weiterhin kann der opake Körper beispielsweise Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) aufweisen oder daraus bestehen. Die Schmelztemperatur des opaken Körpers ist vorzugsweise geringer als die Schmelztemperatur des Grundkörpers. Beispielsweise kann die Schmelztemperatur des opaken Körpers zwischen 280°C und 300°C betragen. Weiterhin kann es sein, dass die Schmelztemperatur des opaken Körpers geringer ist als die Schmelztemperatur des zweiten Körpers.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird im letzten Spritzgießvorgang des Mehrkomponenten-Spritzgießverfahrens ein transparenter Körper angespritzt. Die funktionale Beschichtung wird vorzugsweise anschließend auf die Oberfläche des transparenten Körpers aufgebracht. Beispielsweise können der transparente Körper und die funktionale Beschichtung nacheinander im selben Werkzeug ausgebildet werden. Die funktionale Beschichtung kann z. B. auf den transparenten Körper aufgebracht werden, nachdem der transparente Körper ausgehärtet ist. Der transparente Körper kann beispielsweise in Form einer Schicht ausgebildet sein. Beispielsweise kann der transparente Körper eine Glasoptik aufweisen bzw. aus einer Glasoptik bestehen. Besonders bevorzugt weist der transparente Körper Polymethylmethacrylat oder ein Polycarbonat auf oder besteht aus einem dieser beiden Materialien.
Weiterhin wird ein Bedienelement angegeben, welches durch ein hier beschriebenes Verfahren herstellbar ist bzw. hergestellt ist. Das Bedienelement kann eines oder mehrere Merkmale, wie sie im Zusammenhang mit dem Verfahren zum Herstellen des Bedienelements genannt worden sind, aufweisen. Besonders bevorzugt ist das Bedienelement als Bedienknopf einer Fahrzeugkomponente eines Kraftfahrzeugs ausgebildet.
Im Vergleich zu bekannten Verfahren weist das hier beschriebene Verfahren zum Herstellen eines Bedienelements eine Vielzahl von Vorteilen auf. Insbesondere kann das Bedienelement in einem Fertigungsprozess werkzeugfallend gefertigt werden, ohne dass kosten- und zeitaufwändige Beschichtungsverfahren zum Aufbringen einer oder mehrerer Kratzschutzschichten benötigt werden. Weiterhin wird vorteilhafterweise vermieden, dass zwischen dem Spritzgießprozess zum Ausbilden des Spritzgusskörpers und dem Aufbringen der Kratzschutzschicht Verunreinigungen auf der Oberfläche des Spritzgusskörpers entstehen können, da das Beschichten Spritzgusskörpers im Werkzeug des abschließenden Spritzgießvorgangs erfolgen kann.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des hier beschriebenen Verfahrens sowie des hier beschriebenen Bedienelements ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1 und 2 beschriebenen Ausführungsformen. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen eines Bedienelements gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
2 eine schematische Schnittansicht eines durch das Verfahren hergestellten Bedienelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen eines Bedienelements 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Ein durch das Verfahren hergestelltes bzw. herstellbares Bedienelement 1 ist in der 2 dargestellt.
Zunächst wird ein Spritzgusskörper 2 mittels eines Mehrkomponenten-Spritzgießverfahrens mit einer Mehrzahl von Spritzgießvorgängen hergestellt. Dabei wird in einem ersten Spritzgießvorgang A des Mehrkomponenten-Spritzgießverfahrens ein Grundkörper 5 mit zumindest einem erhabenen Buchstaben- und/oder Symbolikelement 6 ausgebildet. Der Grundkörper 5 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel transluzent, z. B. milchig oder rauchglasartig, ausgebildet und besteht aus einem Polycarbonat (PC). Die Schmelztemperatur des Grundkörpers 5 kann beispielsweise größer als 300°C sein. Anschließend wird in einem nachfolgenden Spritzgießvorgang B ein weiterer Körper 7, welcher als Funktionsbeleuchtung des Bedienelements dient, an den Grundkörper 5 angespritzt. Der weitere Körper 7 ist vorzugsweise ebenfalls transluzent, z. B. milchig oder rauchglasartig, ausgebildet. Die Schmelztemperatur des weiteren Körpers 7 ist bevorzugt geringer als die Schmelztemperatur des Grundkörpers 5, beispielsweise kleiner als 300°C. Danach wird in einem dritten Spritzgießvorgang C ein opaker, beispielsweise schwarz eingefärbter Körper 8 angespritzt. Der opake Körper 8 besteht vorzugsweise aus einem eingefärbten Polycarbonat. Auch die Schmelztemperatur des opaken Körpers 8 bis vorzugsweise geringer als die Schmelztemperatur des Grundkörpers 5, beispielsweise ebenfalls kleiner als 300°C. Als letzter Spritzgießvorgang D wird anschließend ein transparenter Körper 9 in Form einer Schicht angespritzt. Der transparente Körper 9 besteht vorzugsweise aus Polymethylmethacrylat (PMMA) oder aus einem Polycarbonat. Die Schmelztemperatur des transparenten Körpers 9 ist vorzugsweise geringer als die Schmelztemperatur des weiteren Körpers 7 und des opaken Körpers 8, z. B. kleiner als 280°C. Die einzelnen Spritzgießvorgänge A bis D des Mehrkomponenten-Spritzgießverfahrens erfolgen vorzugsweise jeweils nach einem Aushärten des vorangehend gespritzten Körpers.
In einem dem Verfahrensschritt D nachfolgenden Verfahrensschritt E wird eine funktionale Beschichtung 3 auf der Oberfläche 4 des transparenten Körpers 9 aufgebracht. Die funktionale Beschichtung 3 ist vorzugsweise als Kratzschutzschicht ausgebildet. Zum Aufbringen der Kratzschutzschicht wird das beim Ausbilden des transparenten Körpers 9 eingesetzte Spritzgusswerkzeug unmittelbar nach dem Ausbilden des transparenten Körpers 9, d. h. nach dem Spritzvorgang und einem Aushärtevorgang, leicht geöffnet und eine Beschichtungslösung, welche nach einem Aushärten die Kratzschutzschicht bildet, injiziert. Vorzugsweise erfolgt das Aushärten der Beschichtungslösung zumindest teilweise im Werkzeug, sodass der mit der Beschichtung 3 versehene Spritzgusskörper 2 auf einfache Art und Weise entformt und aus dem Werkzeug entnommen werden kann. Die Beschichtung 3 weist nach dem Aushärten vorzugsweise eine Dicke zwischen 10 μm 50 μm auf. Die funktionale Beschichtung 3 kann z. B. ein Acrylat, insbesondere ein UV-aushärtendes Acrylat, aufweisen oder daraus bestehen.
Die in den gezeigten Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmale können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen auch miteinander kombiniert sein. Alternativ oder zusätzlich können die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele weitere Merkmale gemäß den Ausführungsformen der allgemeinen Beschreibung aufweisen.
Bezugszeichenliste

1: Bedienelement
2: Spritzgusskörper
3: funktionale Beschichtung
4: Oberfläche des Spritzgusskörpers
5: Grundkörper
6: Buchstaben- bzw. Symbolikelement
7: Funktionsbeleuchtung
8: opaker Körper
9: transparenter Körper
A bis E: Verfahrensschritte

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Bedienelements (1), insbesondere eines Bedienelements für eine Fahrzeugkomponente, aufweisend die folgenden Schritte: – Ausbilden eines Spritzgusskörpers (2) mittels eines Mehrkomponenten-Spritzgießverfahrens mit einer Mehrzahl von Spritzgießvorgängen, – Aufbringen einer funktionalen Beschichtung (3) auf eine Oberfläche (4) des Spritzgusskörpers (2), dadurch gekennzeichnet, dass – zum Aufbringen der funktionalen Beschichtung (3) ein beim letzten Spritzgießvorgang der Mehrzahl von Spritzgießvorgängen eingesetztes Werkzeug unmittelbar nach dem letzten Spritzgießvorgang unter Bildung einer Kavität geöffnet und eine Beschichtungslösung in die Kavität eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die funktionale Beschichtung (3) eine Kratzschutzschicht ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Beschichtungslösung im Werkzeug aushärtet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtungslösung ein Reaktivsystem, insbesondere ein Mehrkomponenten-Reaktivsystem auf Acrylat-Basis, ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die funktionale Beschichtung (3) nach einem Aushärten eine Dicke zwischen 10 μm und 50 μm aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ausbilden des Spritzgusskörpers (2) in einem 4K-Spritzgießverfahren erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem ersten Spritzgießvorgang des Mehrkomponenten-Spritzgießverfahrens ein Grundkörper (5) mit Buchstaben- und/oder Symbolikelementen (6) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Grundkörper (5) transluzent ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei in einem weiteren Spritzgießvorgang des Mehrkomponenten-Spritzgießverfahrens ein als Funktionsbeleuchtung des Bedienelements dienender Körper (7) an den Grundkörper (5) angespritzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei in einem weiteren Spritzgießvorgang des Mehrkomponenten-Spritzgießverfahrens ein opaker, insbesondere schwarz eingefärbter, Körper (8) angespritzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im letzten Spritzgießvorgang des Mehrkomponenten-Spritzgießverfahrens ein transparenter Körper (9) angespritzt wird, auf dessen Oberfläche anschließend die funktionale Beschichtung (3) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der transparente Körper (9) Polymethylmethacrylat oder ein Polycarbonat aufweist.
Bedienelement (1), hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Bedienelement nach Anspruch 13, wobei das Bedienelement als Bedienknopf einer Fahrzeugkomponente ausgebildet ist.