DE102018118426A1

DE102018118426A1 - Verfahren und system zur verwendung eines offenen spritzgiessverfahrens mit einem einzelwerkzeug für verkleidungskomponenten

Info

Publication number: DE102018118426A1
Application number: DE102018118426.3A
Authority: DE
Inventors: Lorin A. Mazur
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-07-31
Filing date: 2018-07-31
Publication date: 2019-01-31
Also published as: US20190030876A1; CN109318494A

Abstract

Ein Verfahren und ein System zur Herstellung ist zur Verwendung eines offenen Gießverfahrens mit einem Einzelwerkzeug für ein Formgebungsverfahren einer Komponente vorgesehen, wobei das Formgebungsverfahren die Verwendung von nicht mehr als einer Zweischichtstruktur für die Komponente einer ersten und einer zweiten Schicht umfasst, worin die erste Schicht Folgendes beinhaltet: eine Verbundschicht, gebildet aus einer auf einer Schaumschicht angeordneten Hautschicht, worin die Schaumschicht zum Tragen der Hautschicht und als Klebstoff zwischen der Hautschicht und der Schaumschicht dient, um beide Schichten zur Verbundschicht zu verbinden, und zusätzlich als weiterer Klebstoff zwischen einer zweiten Schicht dient, auf der die Verbundschicht angeordnet ist, worin die zweite Schicht eine aus einem Substrat gebildete Substratschicht ist. Anschließend erfolgt das Verbinden unter Verwendung einer ersten und einer zweiten Hälfte des Einzelwerkzeugs, der ersten Schicht und der zweiten Schicht miteinander.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Ausführungsformen des hierin beschriebenen Gegenstands beziehen sich im Allgemeinen auf Herstellungsverfahren für Innen- und Außenkomponenten und insbesondere auf ein Verfahren und System zur Herstellung von Komponenten unter Verwendung eines offenen Gussverfahrens mit einem kombinierten Verbindungsschaum und einer Sprühurethanhaut als Klebstoff, um eine direkte Pressverbindung der Urethanhaut mit einem Substrat zu ermöglichen, die eine geringere Masse des darin verwendeten kombinierten Verbindungsschaums, Substrats und der Urethanhaut sowie eine verkürzte Verarbeitungszeit eines gesamten Klebeverfahrens für die Komponente ermöglicht.
HINTERGRUND
Schaumkunststoffpolymere werden bei der Herstellung von Verkleidungskomponenten für ein Automobil für eine Vielzahl von Oberflächen im Innenraum eines Automobils im geschlossenen Guss - oder Presslaminatverfahren eingesetzt. Beim geschlossenen Gießverfahren wird ein Schaumkunststoffpolymer (z. B. Polyurethan) im Allgemeinen in einem fließfähigen Zustand zwischen einem Substrat und einer Außenhaut durch eine Öffnung eingespritzt und fließt durch einen geschlossenen Raum innerhalb einer Innenverkleidungskomponente und dehnt sich aus, um den Raum mit dem eingespritzten Polyurethanschaum zu füllen. Im Presslaminatverfahren wird der in einem Werkzeug vorgeformte Schaum in einem offenen Werkzeug mit einem Sprühkleber auf die Außenhaut gepresst. Der in beiden Verfahren verwendete Schaum dient nicht nur zur Dämpfung der Verkleidungskomponenten, um Komfort und Sicherheit zu gewährleisten, sondern auch für eine ästhetische Optik und eine glatte Unterlage für die Außenhaut.
Die derzeitigen Herstellungsverfahren des offenen Gieß- und Presslaminatverfahrens bieten keine ausreichenden Kosteneinsparungen bei den verwendeten Substraten, um leichtere und teurere NF-Substrate in der Verkleidungskomponente zu ermöglichen, die durch eine Reduzierung der Klebezeiten und des Materialverbrauchs während des Herstellungsprozesses der Verkleidungskomponente besser zu realisieren sind. Darüber hinaus gibt es sowohl im geschlossenen Gieß- als auch im Presslaminatverfahren Einschränkungen in der Schaumdicke, die zu den Kosten und der Masse der gesamten Verkleidungsanordnung beitragen. Dementsprechend ist es wünschenswert, Systeme und Verfahren vorzusehen, die diese Mängel insbesondere bei den Schaumdicken, der Masse der Verkleidungskomponenten, den verwendeten Mehrfachwerkzeugen und den während des Herstellungsprozesses erforderlichen Latenzzeiten in Bezug auf die folgenden Verfahrensschritte beheben: die Haftung des Schaums auf der Haut und anschließend auf dem Substrat sowie die damit verbundenen Materialkosten des Schaums, des Substrats und der Haut, die bei der Herstellung der Verkleidungskomponente verwendet werden. Außerdem werden andere wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung und den hinzugefügten Ansprüchen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen und diesem Hintergrund der Erfindung sichtbar.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG
Verfahren und Systeme, die ein einzelnes Werkzeug in einem offenen Guss in Form von Spray oder Guss auf die Substrat- oder Hautseite des Werkzeugs verwenden, wodurch der Schaum sich zwischen den beiden Schichten gleichmäßig ausbilden kann, was die Haftung und Dämpfung für die Montage gewährleistet. Das offene Gießverfahren mit nur einem Werkzeug ermöglicht eine Schaumdicke von nur 1 mm und eine Reduzierung der Schaumdicke um bis zu 5-8 mm.
In einem Beispiel, einem Verfahren zur Herstellung unter Verwendung eines offenen Gießverfahrens mit einem einzigen Werkzeug für einen Formgebungsprozess einer Komponente, beinhaltet der Formgebungsprozess: Verwendung einer Struktur, die mindestens eine erste und eine zweite Schicht für die Komponente umfasst, wobei die erste Schicht umfasst: eine Verbundschicht, die aus einer auf einer Schaumschicht angeordneten Hautschicht gebildet ist, worin die Schaumschicht zum Tragen der Hautschicht und als Klebstoff zwischen der Hautschicht und der Schaumschicht dient, um beide Schichten zu der Verbundschicht zu verbinden, und zusätzlich als weiterer Klebstoff zwischen einer zweiten Schicht dient, auf der die Verbundschicht angeordnet ist, worin die zweite Schicht eine Substratschicht ist, die aus einem Substrat gebildet ist; Verkleben in dem einzelnen Werkzeug unter Verwendung einer ersten und einer zweiten Hälfte des einzelnen Werkzeugs, wobei die erste Schicht der Verbundschicht umfasst: die an der Schaumschicht befestigte Hautschicht, die wiederum an der zweiten Schicht des Substrats befestigt ist, durch Sprühen von Urethan in die erste Hälfte des einzelnen Werkzeugs, um die Hautschicht der ersten Schicht zu bilden, Laden des Substrats in die zweite Hälfte des einzelnen Werkzeugs, um die Substratschicht der zweiten Schicht zu bilden, und Öffnen des Gießschaums in entweder der ersten oder der zweiten Hälfte des einzelnen Werkzeugs; und abschließend die erste und zweite Hälfte des Einzelwerkzeugs so zu verschließen, dass sowohl die erste als auch die zweite Schicht miteinander verbunden werden, indem die Schaumschicht dazwischen haften kann, wodurch durch das einzelne Werkzeug im Formgebungsprozess der zweischichtige Aufbau der Komponente gebildet wird.
Das Verfahren beinhaltet weiterhin: Sprühen von Urethan, um die Hautschicht in eine Form in der ersten Hälfte des Werkzeugs zu bilden, um die Komponente zu bilden, worin das gespritzte Urethan eine Farbschicht auf die Hautschicht der Komponente aufbringt. Das Verfahren beinhaltet ferner: Bilden der Hautschicht durch Sprühen von Urethan, einschließlich: einer Außenhaut der Farbschicht der Komponente, die von einer Innenhaut der Komponente getragen wird, die durch das offene Ausgießen des Schaums gebildet wird, worin die Innenhaut die Außenhaut trägt und an ihr haftet, worin das Substrat ein Naturfasersubstrat ist und die Substratschicht eine Dicke von etwa 3,0 mm aufweist.
Die Verbundschicht beinhaltet: die Außenhaut mit einer Dicke von ca. 0,2 mm, die Innenhaut mit einer Dicke von ca..5 mm und die Schaumschicht mit einer Dicke im Bereich von 2,0 mm bis 3,0 mm. Das Verfahren beinhaltet das Aufbringen einer einheitlichen Druckkarte über die Schaumstoffschicht zum Bilden einer Schaumstoffschicht mit einer konstanten Dichte, worin eine Vielzahl von Pfaden des einzelnen Werkzeugs eine Entlüftung für das Entweichen von Luft während des Schließschritts vorsehen, wodurch die Schaumstoffschicht mit der konstanten Dichte gebildet werden kann. Das Verfahren umfasst den Formationsprozess mit einem einzigen Werkzeug, das etwa eine Minute für die Fertigstellung in Anspruch nimmt.
In einem anderen Beispiel beinhaltet ein Verfahren zur Herstellung einer Komponente in einem Mehrfachkombinationsschrittverfahren unter Verwendung eines offenzelligen Einzelwerkzeugs in dem Mehrfachkombinationsschrittverfahren: Sprühen einer Hautschicht in Form der Komponente in eine Gussform in einem ersten Teil eines offenzelligen Einzelwerkzeugs, worin das offenzelligen Einzelwerkzeug einen ersten und einen zweiten Teil umfasst; Anordnen eines Substrats in einer Gussform des zweiten Teils des offenzelligen Einzelwerkzeugs, worin der zweite Teil dem ersten Teil des offenzelligen Einzelwerkzeugs gegenüberliegt, sodass der erste und der zweite Teil das offenzelligen Einzelwerkzeug bilden; Gießen einer Schaumschicht auf die Hautschicht innerhalb des ersten Teils des offenzelligen Einzelwerkzeugs, sodass die Schaumschicht auf der Hautschicht angeordnet ist und an der Hautschicht haftet, oder abwechselnd Gießen der Schaumschicht innerhalb des zweiten Teils des offenzelligen Einzelwerkzeugs, sodass die Schaumschicht auf dem Substrat angeordnet ist und an einer Substratschicht haftet; und Kombinieren des ersten und des zweiten Teils des offenzelligen Einzelwerkzeugs in dem Kombinationsschrittverfahren zur Herstellung der Komponente, indem ein gleichmäßiger Druck zum Anhaften der Schaumschicht und eine konstante Dichte der Schaumschicht dazwischen sowohl auf der Haut- als auch auf der Substratschicht ermöglicht wird und das Anhaften für beide Schichten während eines gleichen vorbestimmten Zeitraums erfolgt.
Die gleiche vordefinierte Zeitspanne beträgt etwa eine Minute. Das Verfahren beinhaltet: Sprühen von Urethan zum Bilden der Hautschicht, worin das Urethan in einem ersten Teil des offenzelligen Einzelwerkzeugs gespritzt wird. Das Verfahren beinhaltet ferner: Bilden einer Außenhaut aus einer Farbschicht der Hautschicht der Komponente, die von einer Innenhaut der Komponente getragen wird, die durch das Gießen der Schaumschicht in entweder den ersten oder zweiten Teil des offenzelligen Einzelwerkzeuges gebildet wird, worin die Innenhaut die Außenhaut trägt und an ihr haftet.
Das Substrat ist ein Naturfasersubstrat und die Substratschicht weist eine Dicke von ca. 3,0 mm auf. Das Verfahren beinhaltet ferner: Bilden einer Verbundschicht, umfassend: die Außenhaut mit einer Dicke von ca. 0,2 mm, die Innenhaut mit einer Dicke von ca..5 mm und die Schaumschicht mit einer Dicke im Bereich von 2,0 mm bis 3,0 mm. Das Verfahren beinhaltet: das Aufbringen des gleichmäßigen Drucks auf die Schaumstoffschicht mit dem offenzelligen Einzelwerkzeug unter Verwendung einer Vielzahl von Pfaden des offenzelligen Einzelwerkzeugs, um eine Entlüftung für das Entweichen von Luft während des Kombinationsschritts zu gewährleisten.
In einem anderen Beispiel beinhaltet ein System zur Herstellung einer Komponente in einem Einzelwerkzeug in einem offenen Gießverfahren unter Verwendung des Einzelwerkzeugs, das in einer offenen Zellenanordnung konfiguriert ist, wobei das System beinhaltet: das Bilden, in einer ersten Hälfte der offenen Zellenanordnung, einer Verbundschicht aus einer äußeren Hautschicht, die in einer Form der Komponente konfiguriert ist, sodass die äußere Hautschicht auf einer inneren Haut angeordnet ist, worin die innere Haut durch einen offenen Schaumguss auf die äußere Hautschicht in der offenen Zellenanordnung gebildet wird, worin die innere Haut an der äußeren Haut haftet, wenn sie gegossen wird ohne eine gesonderte Kleberschicht zu erfordern; Anordnen, in einer zweiten Hälfte der offenen Zellenanordnung, eines Substrats, das mit Befestigungsmitteln zum Befestigen der Komponente konfiguriert ist, worin eine Substratschicht umfasst: sowohl das Substrat als auch die Verbindungselemente; und Inkontaktbringen sowohl der ersten Hälfte als auch der zweiten Hälfte der offenen Zellenanordnung, um die Komponente zu bilden, worin die Komponente eine zweischichtige Struktur der Verbundschicht und der Substratschicht umfasst, worin der Schaum durch den offenen Guss sowohl an der Außenhaut als auch an dem Substrat während eines gleichen Zeitraums und ohne Notwendigkeit einer zusätzlichen Haftschicht als Folge von Klebeeigenschaften des Schaums haftet, die beim Inkontaktbringen beider Hälften der offenen Zellenanordnung realisiert werden.
Die Komponente beinhaltet einen zweischichtigen Aufbau der Verbundschicht und der Substratschicht, worin der Schaum durch den offenen Guss sowohl auf der Außenhaut als auch auf dem Substrat während eines gleichen Zeitraums und ohne eine zusätzliche Adhäsionsschicht infolge der Klebeeigenschaften des Schaums haftet, die bei der Kontaktierung beider Hälften der offenen Zellanordnung realisiert werden. Das Substrat ist ein Naturfasersubstrat und die Substratschicht weist eine Dicke von ca. 3,0 mm auf. Die Verbundschicht beinhaltet: die Außenhaut mit einer Dicke von ca. 0,2 mm, die Innenhaut mit einer Dicke von ca..5 mm und die Schaumschicht mit einer Dicke im Bereich von 2,0 mm bis 3,0 mm. Das System beinhaltet: das Aufbringen eines gleichmäßigen Drucks auf die Verbundschicht, um eine Verbundschicht mit einer konstanten Dichte zu bilden, wobei eine Vielzahl von Pfaden des Einzelwerkzeugs eine Entlüftung ermöglicht, damit Luft entweichen kann, wenn beide Hälften in Kontakt gebracht werden. Die gleiche Zeitspanne gilt für eine vordefinierte Zeitspanne, die eine Minute nicht überschreiten darf, wenn der Schaum auf den Verbund- und Substratschichten haftet.
Diese Kurzdarstellung wird bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten in einer vereinfachten Form einzuführen, die im Folgenden in der ausführlichen Beschreibung beschrieben sind. Diese Kurzdarstellung ist nicht dazu gedacht, Schlüsselmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, noch beabsichtigt sie, als Hilfsmittel verwendet zu werden, um den Umfang des beanspruchten Gegenstands zu ermitteln.
Figurenliste
Ein vollständigeres Verständnis des Gegenstands kann durch Bezugnahme auf die ausführliche Beschreibung und die Ansprüche, wenn in Verbindung mit den folgenden Figuren betrachtet, abgeleitet werden, in denen gleiche Bezugszeichen auf ähnliche Elemente in den Figuren verweisen.

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeuginnenraums, die eine exemplarische Ausführungsform von Verkleidungskomponenten in einem Fahrzeug veranschaulicht;
2 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Teils einer Verkleidungskomponente eines Fahrzeugs, das eine exemplarische Ausführungsform einer Verkleidungskomponente gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht;
3 ist ein Funktionsblockdiagramm, das eine exemplarische Ausführungsform eines geschlossenen Gieß-, Presslaminat- und offenen Gießprozesses in einem Fertigungsprozess für Verkleidungskomponenten eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht;
4 ist eine Querschnittsansicht einer Verkleidungskomponente, die eine exemplarische Ausführungsform von Verkleidungskomponenten veranschaulicht, die in einem geschlossenen Gieß-, Presslaminat- und offenen Gießverfahren hergestellt werden und ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform veranschaulichen;
5 ist ein Funktionsblockdiagramm, das eine exemplarische Ausführungsform von Gusshaut und Schaum bei der Herstellung von Verkleidungskomponenten für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht;
6 ist ein funktionelles Flussdiagramm, das eine exemplarische Ausführungsform eines geschlossenen Gießverfahrens für eine Verkleidungskomponente für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht;
7 ist ein funktionelles Flussdiagramm, das eine exemplarische Ausführungsform eines Pressverbindungsverfahrens für eine Verkleidungskomponente für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht;
8 ist ein funktionelles Flussdiagramm, das eine exemplarische Ausführungsform offenen Pressklebeverfahrens für eine Verkleidungskomponente für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht;
9A und 9B sind Darstellungen von exemplarischen Ausführungsformen von Verkleidungskomponenten, die eine exemplarische Ausführungsform eines offenen Pressklebeverfahrens für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform veranschaulichen;
10A, 10B, 10C, 10D und 10E sind Darstellungen von exemplarischen Ausführungsformen eines offenen Pressklebeverfahrens für eine Verkleidungskomponente für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform;
11 ist ein funktionelles Flussdiagramm, das eine exemplarische Ausführungsform offenen Pressklebeverfahrens für eine Verkleidungskomponente für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht;
12A, 12B, 12C und 12D sind Darstellungen von exemplarischen Ausführungsformen eines offenen Pressklebeverfahrens für eine Verkleidungskomponente für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform; und
13A und 13B sind Darstellungen von exemplarischen Ausführungsformen eines offenen Pressklebeverfahrens für eine Verkleidungskomponente für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die nachfolgende ausführliche Beschreibung ist lediglich veranschaulichender Natur und soll die Ausführungsformen des Gegenstandes oder die Anwendungen und Verwendungen derartiger Ausführungsformen in keiner Weise einschränken. Wie hierin verwendet, bedeutet das Wort „exemplarisch“ „dient als ein Beispiel, eine Instanz oder Veranschaulichung“. Jede hierin als exemplarisch beschriebene Anwendung ist gegenüber anderen Anwendungen nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft auszulegen. Weiterhin besteht keine Absicht, im vorstehenden technischen Bereich, Hintergrund, der Kurzzusammenfassung oder der folgenden ausführlichen Beschreibung an eine ausdrücklich oder implizit vorgestellte Theorie gebunden zu sein.
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeuginnenraums, die eine exemplarische Ausführungsform von Verkleidungskomponenten in einem Fahrzeug veranschaulicht. Ein Fahrzeug kann als Fahrzeug definiert werden, ist jedoch nicht auf ein Flugzeug, ein Fahrrad, ein Motorrad, ein Boot, einen Bus, einen Lastwagen, Baumaschinen und alle Betriebsmittel oder Nichtbetriebsmittel beschränkt, die eine mehrschichtige Urethanhaut, Schaumstoff und Substratkomponente(n) verwenden, die durch das beschriebene offene Werkzeugsprüh-Urethanherstellungsverfahren hergestellt werden. Zusätzlich kann eine Verkleidungskomponente als jede Komponente definiert werden, die nach dem beschriebenen Herstellungsverfahren hergestellt wird. Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Innenraum 10 eines Fahrzeugs mit Innenverkleidungskomponenten stellvertretend für einen Armaturenbrettabschnitt 12 und einer vorderen Armlehne 15 des Fahrzeugs dargestellt. Während hier nur auf zwei Verkleidungskomponenten Bezug genommen wird und es eine signifikante Anzahl von so unterschiedlichen und ähnlichen Verkleidungskomponenten in einem Fahrzeug gibt; wird erwogen, dass die gleiche Struktur, das gleiche Herstellungsverfahren verwendet wird und in Bezug auf die anderen Verkleidungskomponenten, die sich in einem Fahrzeug befinden, verwendet und angewendet werden kann. Eine hergestellte Verkleidungskomponente kann eine Hülle aus einem flexiblen Kunststoff-Polymermaterial mit einer Oberfläche einer flexiblen Außenhaut einer ausgewählten Farbe und Textur, ein starres Substrat mit einer Schaumschicht dazwischen, die ebenfalls eine Innenhaut bildet, und das Substrat beinhalten. Die Außenhaut wird in einem Verfahren gebildet, bei dem die Schaumschicht auf die Außenhaut geklebt und auf dem Substrat angeordnet wird. Die Schaumschicht dient als strukturelle Stütze und Dämpfung zwischen dem starren Substrat und der Außenhaut, welche die gewünschte Textur und Farbe der Oberfläche der Verkleidungskomponente liefert. Darüber hinaus, während die Ausführungsformen auf die Verkleidungskomponenten in einem Fahrzeug gerichtet sind, wird erwogen, dass der Herstellungsprozess der Offenbarung auf jedes ähnliche Produkt angewandt werden kann, das ein derartiges Verfahren erfordert. So können beispielsweise alle Produkte, die auf einem Fahrrad, Flugzeug, Bus oder Haushaltsgegenstand gefunden werden, das beschriebene Herstellungsprodukt verwenden, und als solches ist die Offenbarung nicht auf Verkleidungskomponenten in Fahrzeugen beschränkt.
2 stellt die mehrschichtige Verkleidungskomponente 210 mit unterschiedlichen Schichten dar. Die Hautschicht 216 beinhaltet eine äußere Hautschicht 218 und eine innere Hautschicht 220. Die äußere Hautschicht 218 weist eine äußere Fläche 222 und eine innere Fläche 224 entgegengesetzt zur äußeren Fläche 222 auf. Die Außenfläche 222 kann vom Innenraum aus sichtbar sein, wenn die mehrschichtige Verkleidungskomponente 210 als Instrumententafel eingebaut ist, wie im Fahrzeugabschnitt von 1 ersichtlich. Die Hautschicht 216 ist auf einer Schaumschicht 230 und einem Substrat einer Substratschicht 240 angeordnet, wobei die Substratschicht 240 die Steifigkeit der mehrschichtigen Verkleidungskomponente 210 gewährleistet.
Optional kann eine Schutzschicht auf die Außenfläche aufgebracht werden 222. Die Hautschicht 216 kann in einem Werkzeug gebildet werden, das eine Form und/oder ein Formwerkzeug sein kann, das im Allgemeinen die Form der mehrschichtigen Verkleidungskomponente 210 aufweist. Die äußere Hautschicht 218 und die innere Hautschicht 220 können verschiedene Materialien sein. In einer Ausführungsform sind sowohl die äußere Hautschicht 218 als auch die innere Hautschicht 220 ein gespritztes Urethanmaterial und können die gleichen oder verschiedene Urethanmaterialien sein. So kann beispielsweise jedes Urethanmaterial eine andere physikalische Eigenschaft aufweisen, wie zum Beispiel eine andere Härte, Dicke, Farbe, Textur oder Zusammensetzung. Die äußere Hautschicht 218 kann als Farbschicht bezeichnet werden, da sie verwendet werden kann, um der mehrschichtigen Verkleidungskomponente 210 eine gewünschte Farbe zu verleihen.
Die innere Hautschicht 220 kann als strukturelle Schicht bezeichnet werden, da sie dicker ist als die äußere Hautschicht 218, um strukturelle Unterstützung vorzusehen. Die Textur oder das Muster kann durch das Werkzeug oder durch einen anderen mechanischen oder thermischen Prozess erzeugt werden. Die innere Hautschicht 220 kann dann im Werkzeug gegen die innere Oberfläche 224 der äußeren Hautschicht 218 aufgebracht werden. In einer Ausführungsform, bei der die innere Hautschicht 220 ein gespritzter Urethanschaum ist, wird die innere Hautschicht 220 durch Sprühen aufgebracht, und eine äußere Oberfläche 232 der inneren Hautschicht 220 kann mit der inneren Oberfläche 224 der inneren Hautschicht 220 beim Sprühen ohne Zusatz von Bindemitteln auf der äußeren Hautschicht 218 verklebt werden. Als Alternative zum gespritzten Urethanschaum können die äußere Hautschicht 218 und die innere Hautschicht 220 andere Materialien, wie Polyurethan, Thermoplast, Ethylenvinylacetat (EVA)-Schaum, Schaumstoff, Polyethylen, Polyvinylchlorid (PVC) oder ein biobasierter Schaumstoff sein.
3 ist ein Funktionsblockdiagramm, das eine exemplarische Ausführungsform eines geschlossenen Gieß- und Presslaminatverfahrens zusammen mit dem verwendeten offenen Gießverfahren veranschaulicht, das ein Sprühurethan als Hautklebstoff zur Verklebung der Verkleidungskomponente in einem Herstellungsverfahren für ein Fahrzeug aufweist. Das Funktionsblockdiagramm in 3 veranschaulicht Vergleiche des geschlossenen Gießprozesses 305, des Presslaminatprozesses 335 und des offenen Gießpressverbindungsprozesses 365 mit Urethan-Sprühhaut.
Der geschlossene Gießprozess 305 beinhaltet ein Substrat 310, das der Verkleidungskomponente Form und Struktur verleiht. Das verwendete Substrat besteht im Allgemeinen aus einem Kunststoff-Polymerwerkstoff und ist auf eine bestimmte Komponente des Fahrzeuginnenraums abgestimmt und kann integrierte Befestigungselemente zur Befestigung der jeweiligen Komponente am Fahrzeug beinhalten. Das Substrat 310 kann spritzgegossen werden oder alternativ können auch andere Verfahren wie das Formpressen und das Vakuumpressen verwendet werden, um das Substrat 310 herzustellen. Im geschlossenen Gießverfahren 305 wird ein spritzgegossenes Substrat des Substrats 310 von 2,5 mm bis 3,5 mm verwendet. Das Substrat 310 trägt die Schaumschicht 330, wobei die Schaumschicht 330 in einem separaten Schritt auf dem Substrat 310 angeordnet wird. Das Substrat 310 kann mit der Schaumschicht 330 in Kontakt gebracht werden, wenn die Schaumschicht 330 aushärtet oder ausgehärtet ist. Wenn die Schaumschicht 330 ausgehärtet ist, ist ein zusätzlicher Haftkleber erforderlich. Das heißt, mit einem separaten mechanischen Kompressionsschritt im Werkzeug werden das Substrat 310 und die Schaumschicht 330 im Werkzeug mit einem Haftklebstoff, der entweder auf die Schaumschicht 330 oder auf das Substrat 310 vor der Kompression aufgebracht wird, mechanisch zusammengefügt. Der Klebstoff kann gleichmäßig auf den Untergrund 310 oder die Schaumschicht 330 aufgetragen werden oder einem bestimmten Sprühbild folgen. Alternativ kann die Schaumschicht 330 oder das Substrat 310 oder beides unter Ausnutzung der thermoplastischen Eigenschaften des Schaums erhitzt werden, um die Bindung der Schaumschicht 330 an das Substrat 310 zu verbessern. Während die Schaumschicht 330 im vorhergehenden Prozess noch aushärtet, wirkt die Schaumschicht 330 selbst als Klebstoff, weshalb kein zusätzlicher Klebstoff erforderlich ist und die Schaumschicht 330 durch die thermoplastischen Hafteigenschaften der Schaumschicht 330 auf dem Substrat 310 befestigt wird. Wenn die Schaumschicht 330 noch aushärtet, dann erfolgt die Verklebung im Allgemeinen im Werkzeug; wenn die Schaumschicht 330 ausgehärtet ist, kann die Verklebung außerhalb des Werkzeugs mit dem Sprühkleber erfolgen. Weiterhin kann die Haut 320 bereits angebracht sein, wenn die Schaumschicht 330 so ausgehärtet ist, dass das Substrat 310 und die Schaumschicht 330 auch die Außenhaut 324 in diesem Stadium des Herstellungsprozesses beinhalten würden.
Die einmal ausgehärtete Schaumschicht 330 kann an der Oberfläche der Schaumschicht 330 eine Innenhaut 320 bilden, die sich beim Klebevorgang mit der Außenhaut verbindet. Die Außenhaut der Haut 320 ist üblicherweise eine aufgesprühte Urethanhaut ohne Bindemittel und kann während des Spritzvorgangs in einer gewünschten Farbe oder Textur oder Mischung aus beiden ausgewählt werden. Das Muster kann durch das Werkzeug oder durch einen zusätzlichen mechanischen Kompressionsschritt erzeugt werden, um der Außenhaut ein Muster oder eine Textur zu verleihen. Die verwendete Haut 320 kann in einer exemplarischen Ausführungsform aus einer Außenhaut aus einem Urethanschaum von 1,8 mm bis 2,4 mm Dicke bestehen. Die Außenhaut wäre auch eine Urethan-Sprühhaut und kann wahrscheinlich eine andere Farbe aufweisen als die Innenhaut oder die gewünschte Farbe sein und eine geringere Dicke in einer Nähe von 1 mm aufweisen, wenn sie in eine Gussform gesprüht wird. Zusätzlich bildet die aufgesprühte Haut im Werkzeug die Form der Verkleidungskomponente.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Außenhaut durch einen thermoplastischen Olefin (TPO)-Kunststoff im Vakuumverfahren (VAC) gebildet werden und eine Dicke von 1-1,2 mm aufweisen. So wird beispielsweise in einer exemplarischen Ausführungsform eine erwärmte Platte aus TPO-Kunststoff mit einer Dicke von ca. 1-1,2 mm über eine Form gelegt, die Teil des Werkzeugs sein kann oder auch nicht, das dann durch Vakuum gegen dieses gedrückt wird, um eine Dichtung zu erzeugen. Das heißt, die Anwendung eines Vakuums saugt die Luft zwischen der Form und der erwärmten Platte an, sodass sich der TPO genau an die Form anpasst, welche die Form der Verkleidungskomponente bilden kann. Die Form kann auch eine integrierte Wasserkühlung beinhalten, welche die Temperatur des TPO-Kunststoffs auf die gewünschte Aushärtungstemperatur führt. Sobald die Aushärtungstemperatur erreicht ist und das Teil gebildet ist, wird Luft in die Form zurückgeblasen, welche die TPO-Kunststoffhaut von der Form trennt.
Die Außenhaut ist auf der die Haut bildenden Innenhaut angeordnet 320 und die Innenhaut bildet die für die Verkleidungskomponente erforderliche Struktur oder Strukturschicht, sodass die Außenhaut im Allgemeinen eine größere Dicke aufweist als die Außenhaut, die durch die Notwendigkeit, die erforderliche Struktur und Form der Verkleidungskomponente bereitzustellen, erforderlich ist. Die Außenhaut verleiht die Ästhetik und Haptik der Oberflächenbeschaffenheit der Verkleidungskomponente. Die Innenhaut kann die zusätzliche Gesamtdämpfung, Verformbarkeit und Härte der darunter liegenden Oberflächeneigenschaften der Außenhaut der Verkleidungskomponente bereitstellen.
Die Schaumschicht 330 verwendet einen Haftschaum mit einer Dicke von 6-8 mm aus Urethanschaum, der im Werkzeug vorgebildet bzw. ausgehärtet werden kann. Der geschlossene Gießprozess 305 erfordert eine Dicke des Urethanschaums von 6-8 mm, um einen gleichmäßigen Schaumfluss zu ermöglichen, was aufgrund der erforderlichen Dicke von 6-8 mm zu höheren Schaumdichten und -massen führt. Die verwendeten biegsamen Kunststoffe sind keine beschränkten Polyurethan-Kunststoffe, es wird jedoch in Betracht gezogen, dass Materialien wie chlorierte Polyethylene, Polyethylene, Polypropylene, Ethylenvinylacetat, Polyvinylchlorid, thermoplastisches Elastomer, Acryl-Styrol-Acrylnitril und andere Thermoplaste oder biologisch hergestellte Produkte und dergleichen verwendet werden können.
In Fortführung von 3 beinhaltet das Presslaminatverfahren 335 ein starres, nicht biegsames Substrat, das im Allgemeinen aus einem thermoplastischen Material spritzgegossen wird. In 3 wird ein spritzgegossenes Substrat 340 von ca. 2,5 mm Dicke für die Steifigkeit verwendet. Die Haut 350 ist eine Polyvinylchlorid (PVC)-Mischung, die unter Vakuum und Druck erwärmt und gebildet werden kann, um die äußere Form der Verkleidungskomponente zu erhalten. In exemplarischer Ausführungsform ist die Haut 350 ein Kalanderverbund aus einem VAC-Form-Polyvinylchlorid (PVC) mit einer Dicke von 0,7 mm und einer offenzelligen Formstärke von 3,0 mm. Die Haut 350 ist ein druckgeformter TPO mit einer Dicke von 0,7 mm, der auf einem offenzelligen Polypropylen (PP)-Schaum mit einer Dicke von 3,0 mm angeordnet ist, der verwendet wird, um der Haut 350 Struktur zu verleihen. Eine Verbindung 360 erfolgt durch Verpressen mit einem Sprühkleber. Das Klebespray zur Verbindung 360 wird gleichmäßig oder durch ein Sprühbild auf das spritzgegossene Substrat 340 und die Haut 350 gesprüht, die im Schäumprozess miteinander verbunden werden.
Das spritzgegossene Substrat 340 und die Haut 350 werden durch Schäumen unter Verwendung einer zweiteiligen oder teilweisen Formanordnung verbunden, die in einer offenen Zelle konfiguriert ist, wobei die offene Zelle zwei Teile aufweist, die mit einem Teil oder einer Hälfte „A“ und einem Teil oder einer Hälfte „B“ bezeichnet werden können. In einer exemplarischen Ausführung enthält die „B“-Hälfte die Haut 350 und die „A“-Hälfte das spritzgegossene Substrat 340. Die beiden Formhälften der Zelle „A“ und „B“ sind ineinandergreifend geschlossen, um einen inneren Hohlraum zwischen der Haut 350 und dem spritzgegossenen Substrat 340 zu ermöglichen, in den schaumartige Vorprodukte eingespritzt werden können. Beim Eingriff in die Formhälften der Zelle reagieren die flüssigen Vorläufer exotherm und dehnen sich aus, um den freien Raum auszufüllen. Die Schaumvorläufer können in eine offene Formzelle eingebracht werden, wobei die beiden Formhälften „A“ und „B“ zunächst getrennt werden und der Schaumvorläufer in beiden Hälften gleichmäßig besprüht wird und dann die Formhälften der Zelle zusammengesetzt werden, um die Schaumvorläufer abzudichten, die sich dann zwischen der Haut 350 und dem spritzgegossenen Substrat 340 ausdehnen. In der exemplarischen Ausführungsform würde die offene Zelle aus PP-Schaum mit einer Dicke von 3,0 mm bestehen.
Mit fortgesetzter Bezugnahme auf 3 beinhaltet der offene Gießpressverbindungsprozess 365 mit Sprühurethanhaut ein formgepresstes PP-Naturfasersubstrat aus einem Substrat 370 mit einer Haut 380 aus Sprühurethan, die auf eine Dicke von 0,2 mm gespritzt ist, welche die Farbschicht bildet, 05 mm Strukturschicht und 2,0-3,0 mm Dicke von expandiertem Urethan-Verbindungsschaum, der beim Aushärten 3-4 Minuten lang haftfähig bleibt, um in einer „A“ Seite der Zelle zu haften. Das heißt in der Gussform, beim Formen und Kleben 390 der Gussform beinhaltet eine „B“-Hälfte der Formseite ein erwärmtes NF-Substrat eines Substrats 370, das in einem Schritt mit der „A“-Seite der Gussform unter Verwendung einer gespritzten Urethanhaut der Haut 380 als Klebstoff verbunden wird. Diese Verbindung tritt auf, wenn die expandierte Haut der Haut 380 in den 3-4 Minuten aushärtet, wenn die Haut 380 haftfähig bleibt und als die Haut 380 der Verkleidungskomponente und als Klebstoff für das Substrat 370 auf der Haut 380 dient. Das heißt, die Verwendung von offen gegossenem Schaum in Form eines Sprays oder eines Gusses auf dem Substrat 370 oder der Seite der Haut 380 des Werkzeugs ermöglicht es, dass sich der Schaum zwischen den beiden Schichten, die für die Montage Haftung und Dämpfung sorgen, gleichmäßig bildet. Der offene Guss ermöglicht eine Schaumdicke von nur 1,0 mm, um das Substrat 370 und die Haut 380 zu verbinden, wodurch die Schaumdicke um 5,0-8,0 mm reduziert wird. Der offene Guss des Pressklebeverfahrens 365 ist vorgesehen, um eine fertige Montage mit einem Werkzeug mit weniger Montagestationen und einer reduzierten Zykluszeit zum Bilden der Gesamtmontage zu erhalten. Die Reduzierung der Dicke und Dichte des Schaums führt wiederum zu einer Reduzierung der Kosten und der Masse. Durch die Verdünnung des Sprühurethans auf 0,7 mm Sprühvolumen wird auch die Zykluszeit jeder produzierten Verkleidungskomponente reduziert, wodurch die für die Herstellung einer Endmontage erforderlichen Arbeitsgänge ausgeglichen und die Anzahl der für die Herstellung einer Gesamtmontage erforderlichen Werkzeuge reduziert werden. Das Verfahren zeigt eine Massenreduzierung von 10 % beim Walzen des Erzeugnisses und eine 25%ige Reduzierung der geschlossenen Gussverarbeitung von Urethankomponenten. Dadurch werden weniger Material und weniger Arbeitsschritte für die Herstellung der Verkleidungskomponente benötigt, was eine Reduzierung der Montagekosten und der Werkzeugkosten für die Herstellung der Verkleidungskomponente ermöglicht.
4 veranschaulicht eine Querschnittsansicht der Querschnitte des geschlossenen Gießverfahrens 410, des Pressverbindungsverfahrens 430 und des offenen Gießsprayurethans des offenen Gießverfahrens 455. Im geschlossenen Gießverfahren 410 beträgt die Masse pro Meter etwa 6000 g/m² und ein Großteil der Masse wird durch eine 8,00 mm dicke Schaumschicht 420 aus Urethanschaum zur Verklebung des Substrats 425 und der Haut 415 eingebracht. Die resultierende Dicke der Schaumschicht 420 ist zum Teil auf die Ausdehnungseigenschaften des Schaums nach dem Einspritzen in die geschlossene Zelle zurückzuführen. Die Schaumschicht 420 ist auf einem Substrat 425 mit einer 3,00 mm starken Struktur angeordnet. Die thermoplastischen Eigenschaften der Schaumschicht 420, wenn sie auf der festen Schicht des Substrats 425 angeordnet ist, ermöglichen eine Verklebung während der Aushärtung der Schaumschicht 420, ohne dass ein Sprühen auf die Klebeschicht erforderlich ist. Ebenso wird während der Aushärtung eine 1,0 bis 2,0 mm TPO- oder Urethanhaut einer Haut 415 Schicht, die in die andere Hälfte der Zelle in der Form eingebracht werden kann und während des geschlossenen Gießverfahrens 420 auf der Schaumschicht 410 angeordnet ist. Daher ist für das geschlossene Gießverfahren 410 eine Gesamtdicke des unteren Bereichs von 12 mm bis zum oberen Bereich von 13 mm für die Verkleidungskomponente unter Berücksichtigung aller drei Schichten erforderlich.
Im Pressverbindungsverfahren 430 ist eine zusätzliche Klebstoffschicht erforderlich, da die Schaumschicht 440 bereits ausgehärtet ist, bevor sie auf das Substrat 450 aufgebracht wird. Das Presskleben beinhaltet eine Haut 435, die auf einer Schaumschicht 440 eines aus Kalanderplatten vorgeformten offenzelligen Schaums mit einer Klebeschicht 445 zum Verkleben der Schaumschicht 440 mit dem Substrat 450 angeordnet ist. Das Substrat 450 weist eine Dicke von etwa 2,5 mm und die Schaumschicht 440 eine Dicke von 3,00 mm auf, wobei eine gewisse Reduktion auf das Pressklebeverfahren 430 selbst sowie auf die vorgeformten kalandrierten Schaumplatten zurückgeführt werden kann. Die Haut 435 weist eine Dicke von ca. 0,7 mm auf und besteht aus einem TPO-PVC-Material. Die Klebeschicht 445 weist eine minimale Dicke auf und kann nach einem vorgegebenen Muster gleichmäßig aufgetragen oder aufgesprüht werden. Die vier Schichten des Pressverbindungsverfahrens 430 haben eine Masse von ca. 4025 g/M² oder eine ca. 30%ige Massenreduktion gegenüber der Masse eines vergleichbaren Segments des Querschnitts aus dem geschlossenen Gießverfahren 410.
Das offene Gießpressverfahren 455 der Sprühurethanverklebung ist eine zweischichtige Struktur mit einer Deckschicht 460, die eine Zusammensetzung aus Hautmaterial, Schaum und klebender Sprühhaut ist. Das heißt, die oberste Schicht 460 besteht aus einer Außenhautschicht von 0,2 mm Dicke für die Farbschicht, eine zusätzliche Innenhaut von 0,5 mm Dicke für die strukturelle Abstützung der Außenhaut, wobei die Innenhaut Teil der Schaumschicht ist. Die Schaumschicht weist eine Dicke von 2,0 bis 3,0 mm ohne Innenhaut auf. Eine minimale Schicht oder ein Muster aus einer haftenden Urethanhaut wird entweder auf die Unterseite der Schaumschicht oder auf die Oberfläche der Substratschicht 465 gesprüht. Die aufgesprühte Klebeschicht ist geringer als die .2 mm der Farbschicht der Außenhautschicht. Das Substrat, das ein Naturfaser-NF-Substrat ist, weist eine Steifigkeit und eine Dicke von ca. 3,0 mm auf. Daher liegt die Gesamtdicke beider Schichten, der Deckschicht 460 und der Substratschicht 465 im Bereich von 5,7 mm bis 6,7 mm. Die Masse eines Segments der beiden Schichten pro Querschnitt beträgt ca. 2085 g/M². Das heißt, es gibt eine wesentliche Reduzierung der Dicke durch den geschlossenen Gießprozess 410 und das Pressverbindungsverfahren 430, mit ungefähr 50% Reduktion gegenüber dem Ersteren und ungefähr 10% Reduktion des oberen Bereichs des Pressverbindungsverfahrens 430. Daher gibt es beim Pressverbindungsverfahren 430 im Vergleich zum offenen Pressverbindungsverfahren 455 keine wesentliche Reduzierung der Dicke. Vielmehr lässt sich das Fehlen einer wesentlichen Reduktion und die tatsächliche Massenzunahme beim Vergleich der Masse ähnlicher Querschnittsflächen ablesen. Für das geschlossene Gießverfahren 410 ergibt sich im Vergleich zum offenen Gießpressverbindungsverfahren 455 eine Massezunahme von etwa 60%, für das Pressverbindungsverfahren 430 eine Massezunahme von etwa 50% im Vergleich zum offenen Gießpressverfahren 455. In einer exemplarischen Ausführungsform kann die Masse pro Meter einer Verkleidungskomponente jedes hergestellten Verfahrens wie folgt betrachtet und verglichen werden: für das geschlossene Gießverfahren 410 wird gezeigt, dass ein Querschnittssegment eine Masse von 6000 g/M² aufweist, die etwa 2000g/M² in der Masse größer ist als ein ähnliches Querschnittssegment des Pressverbindungsverfahrens 430; das wiederum etwa 2000g/M² in der Masse größer ist als das offene Gießpressverbindungsverfahren 455. Zusätzlich ist das offene Gießpressverbindungsverfahren 455 Querschnittssegment etwa 4000 g/M² kleiner als das geschlossene Gießverfahren 410 eines ähnlichen Querschnittssegments der Verkleidungskomponente.
5 veranschaulicht das Aufsprühen auf die Haut in einer Form mit im Werkzeug gebildeter Gusshaut und die zusätzlichen Schritte bei der Durchführung eines Presskaschierverfahrens. In 5 wird ein Spritzgießwerkzeug bei 510 für das erste Spritzgießen des Substrats verwendet. Das Substrat wird in eine Formhälfte eingelegt. In diesem Fall wird das Spritzgießwerkzeug für ein Polstersubstrat und ein Armlehnensubstrat gezeigt. Als nächstes wird bei 520 ein drei-in-eins (3-1) Werkzeug verwendet, das drei Funktionen erfüllt, die in diesem Zusammenhang das Sprühen, Schäumen und Kleben sind. Das 3-1 Werkzeug bettet die Polyurethan (PU)-Haut, spritzt den Schaum in einer gleichmäßigen Schicht oder nach einem Muster und kann einen Haftkleber auftragen, um den Untergrund mit dem Abdeckmaterial zu verbinden. Der Abdeckstoff ist die Haut und der Schaum, d. h. das Material, das den Untergrund bedeckt. In einer alternativen Ausführungsform kann anstelle der Sprühhaut eine Gusshaut bei 530 verwendet werden. Bei der Verwendung von Gusshaut wird das Pulver in ein erwärmtes Metallwerkzeug gegeben und für einen Zeitraum von 2-3 Minuten gedreht und dann entfernt und getrimmt. Das Entfernen und Trimmen erfolgt in einer Zeit von weniger als einer Minute und die Gusshaut weist eine Dicke von 1,8+ mm auf, die der Dicke der in einem geschlossenen Gießverfahren verwendeten Haut entspricht. Die PU-Sprühhaut bei 545 verfügt über das gleiche Verfahren mit einer kürzeren Zykluszeit von 1-2 Minuten und einer etwas geringeren Dicke von 1,8 mm. Bei 525 wird in der gehefteten Version eines Abdeckmaterials eine Sprühhaut aufgetragen sowie ein Nahtschritt der auf der Schäumzelle angeordneten PU-Sprühhaut mit der das Substrat bedeckenden PU-Haut. Bei 535 wird die Gusshaut in die Schaumform eingelegt und der Schaum in einem geschlossenen Gießverfahren für 2 Minuten gegossen. Dies erfolgt nach der Randwicklung bei 540 der Gusshaut in der Form und anschließend, nachdem der Schaum gegossen und ausgehärtet ist, erfolgt die endgültige Türmontage bei 550.
6 veranschaulicht ein Diagramm des Pressverbindungsverfahrens unter Verwendung eines PU-Sprays als Haut und als Klebstoff. Das Pressverbindungsverfahren 600 beinhaltet einen ersten Schritt eines vollständigen Spritzgießzyklus 610 des Spritzgießens von etwa 60 Sekunden, um das 2,5 bis 3,5 mm starre Substrat zu bilden. Anschließend wird die Haut in einem von drei Verfahren erzeugt. Ein erstes Verfahren der geformten Urethanhaut 620, bei dem eine geformte Urethanhaut von 1,8 mm bis 2,4 mm durch eine separate, rotationsbeheizte Form erzeugt wird, die etwa 120 Sekunden benötigt, um die geformte Urethanhaut zu bilden. Beim zweiten Verfahren der Urethan-Sprühhaut 630 wird eine Urethan-Sprühhaut in zwei Schichten mit Wärme für ca. 120 Sekunden aufgetragen. Es entsteht eine Urethan-Sprühhaut mit einer Farbschicht und einer Struktur von ca. 1,0 mm.
Beim dritten Verfahren wird eine TPO VAC Wärmehaut 640 gebildet, was ungefähr 60 Sekunden beansprucht. Die Bindung kann in einem 2-teiligen Verfahren charakterisiert werden, wobei im ersten Teil sowohl die Haut als auch der Schaum in ein separates Werkzeug bei 650 geladen werden, wobei das erste Werkzeug verwendet wurde, um die Haut in dem vorstehend beschriebenen Verfahren zu bilden. Im zweiten Teil der Bindung werden Substrat und Haut in das zweite Werkzeug bei 660 geladen. Bei 665 wird das Substrat in eine „B“-Seite des Werkzeugs geladen und bei 670 wird die Haut in eine „A“-Seite des Werkzeugs geladen und der Schaum entweder in die „B“- oder die „A“-Seite des Werkzeugs gegossen und das Werkzeug wird geschlossen, um die gesamte Montage von Haut, Schaum und Substrat miteinander zu verbinden, wobei der Schaum als Klebstoff wirkt.
Der Schaum weist eine Dicke von 8 mm auf, und zwar bei 680, wenn die Bindung abgeschlossen ist; das montierte Teil wird entfernt und der überschüssige Schaum wird abgeschnitten. Dieser Bindungsvorgang dauert ca. 60 Sekunden. Daher beträgt die Gesamtprozesszeit auf jeder der einzelnen Linien im Allgemeinen 180 Sekunden oder mehr, abhängig von der Bewegung der Teile zu jedem Werkzeug und dem Endmontagepunkt.
7 veranschaulicht das Presskaschierverfahren 700 mit einem vollständigen Spritzgießzyklus 710 von ca. 60 Sekunden. Es wird eine zweifache Option gezeigt, um die Haut bei 720 einer ersten Option als VAC Kalander-PVC-Haut zu bilden, die als Außenhaut ausgebildet ist und die mit einer Innenhaut aus Schaumstoff verbunden ist, der für die Verbindung erwärmt wird und die darunterliegende strukturelle Unterstützung der Außenhaut bildet. Alternativ wird die Haut in einer zweiten Option mit einem TPOerwärmten Hautvakuum bei 730 gebildet, um die TPO-Haut in der Form zu bilden. In beiden Fällen beträgt die ungefähre Zeit für die Hautbildung ca. 60 Sekunden. Zusätzlich hat die VAC Kalander PVC-Haut eine Dicke in der Nähe von 0,7 mm und ist auf dem Schaumstoff angeordnet, der durch einen offenen Guss in die Zelle eingebracht wird und der Schaumstoff eine Dicke von 3,0 mm aufweist. Während die druckgeformte Haut der TPO VAC erwärmten Haut eine ähnliche Dicke in der Nähe von 0,7 mm und die offene Gießzelle des PP-Schaums eine ähnliche Dicke in der Nähe von 3,0 mm aufweist. Nach dem Hautbildungsschritt erfolgt ein Klebevorgang zwischen Haut-, Schaum- und Substratschicht. Bei 740 wird ein Substrat in die „B“-Seite geladen und Klebstoffspray entweder gleichmäßig oder in einem Muster auf das Substrat und/oder die Haut aufgetragen und dort angeordnet, wobei die Haut auf dem Boden und das Substrat unterhalb der Schaumschicht gleichmäßig aufgesprüht und für 60 Sekunden zum Verbinden gehalten wird. Alternativ kann das Substrat separat in die Zelle geladen werden, sobald der Klebstoff auf die Haut oder die Schaumschicht aufgetragen wird und anschließend mit der Haut und der Schaumschicht verbunden wird. Die Prozesszeit auf jeder der einzelnen Linien beträgt ca. 120 Sekunden und beinhaltet nicht den Transport des Substrats und der Hautteile zur Zelle bzw. der fertig montierten Verkleidungskomponente zum Montagepunkt oder zur Endlinie. Darüber hinaus kann zusätzliche Zeit zum Bilden von Haut- und Schaumschichten zur Verfügung stehen, die nicht im Zeitrahmen von 120 Sekunden zugeteilt wurden, sodass 120 Sekunden für das Presskaschierverfahren 700 am unteren Ende oder am wenigsten benötigt werden, da die Wahrscheinlichkeit besteht, dass mehr Zeit für die zusätzlichen Schritte der Herstellung der Haut und des Schaums benötigt wird.
8 veranschaulicht den Sprüh-Urethanschaum mit Haut und Haftung für ein Pressklebeverfahren 800. In dem in 8 veranschaulichten offenen Gießverfahren der Pressverbindung erfordert der erste Schritt bei 810, dass eine „B“-Seite einer Zelle mit gegossenen Verbindungselementen beladen wird, die für etwa 20 Sekunden zusammen mit einem auf 300 Grad erwärmten PP-Naturfasersubstrat zur Befestigung separat gegossen wurden. Auf dem Substrat der Verkleidungskomponente sind daher bereits Befestigungselemente für eine schnellere Befestigung am Fahrzeugabschnitt auf der Substratseite integriert. Die Haut wird in die gegenüberliegende Seite der Zelle, Seite „A“ im Werkzeug eingelegt bzw. gespritzt und bildet die Verkleidungskomponente entsprechend einer Form auf der Seite „A“. Weiterhin verfügt das Spray-PU über eine Farbschicht mit einer Dicke von 0,2 mm und eine PU-Substratschicht, die ebenfalls mit einer Dicke von 0,5 mm aufgesprüht wird, sowie eine Haftbeschichtung mit einer Dicke von ca. 2,0 mm bis 5,0 mm. Beim Bilden der Haut wird die Farbschicht entsprechend der Form gespritzt, sodass sie eine geringere Dicke von 0,2 mm aufweist als die darunterliegende Schicht, jedoch mit einer Dicke von 0,5 mm Teil des PU- oder Urethanschaums, der 3-4 Minuten lang haftfähig bleibt. Diese 3-4 Minuten reichen aus, damit der Schaum aushärtet und auf der Seite „A“ auf der Haut und dem Untergrund haftet. Das heißt, bei 830 wird das Substrat in der Seite „B“ des Werkzeugs geladen und die besprühte Haut bleibt in der Seite „A“ des Werkzeugs. Ein offener Prozess des Werkzeugs wird verwendet, bei dem der Schaum auf beide Seiten gesprüht oder eingespritzt wird und dann das Werkzeug geschlossen wird, um die gesamte Baugruppe der Verkleidungskomponente zu verbinden. Danach wird die Verkleidungskomponentenbaugruppe entfernt und zugeschnitten, dies dauert ca. 90 Sekunden. Das Pressverbindungsverfahren 800 verwendet daher nur eine einzige Endstation, die von zwei Formstationen des PP-Naturfasersubstrats und dem Urethanschaum und der Farb-/Strukturhaut gespeist wird.
Beim Pressverbindungsverfahren 800 erfolgt die Bindung des Substrats nicht mit einem separaten Klebebindungsverfahren, sondern mit einem einzigen Schritt des Aufsprühens des Schaums, wodurch die Reduzierung der Hautdicke und der Schaumdicke sowie die Belastung des Substrats sowohl während der Formgebungs- als auch der Verbundschritte ermöglicht wird, was wiederum eine geringere Masse für den verwendeten Schaum ermöglicht. Dies führt zu einem geringeren Materialeinsatz und reduziert nicht nur die Masse für ein Segment der Verkleidungskomponente, sondern auch die Gesamtfertigungskosten für alle Verkleidungskomponenten. Dieser einstufige Herstellungsprozess wird durch den Einsatz eines offenen Gießverfahrens mit kontrollierter Entlüftung oder Ventilen zur Aushärtung des Schaums und eines geschlossenen Gießverfahrens mit kontrollierter Entlüftung oder Ventilen zur Aushärtung der gesamten Baugruppe ermöglicht.
Die 9A und 9B veranschaulichen eine Baugruppe von Verkleidungskomponenten eines Fußtürpolsters/Armlehne in 9A und eines hinteren Türpolsters/Armlehne in 9B. In beiden Verkleidungskomponenten der vorderen Türpolster/Armlehne 900 und der hinteren Türpolster/Armlehne 910, wird eine Urethan-Sprühhaut 920 mit einer minimalen Dicke von 0,2 mm für die Farbschicht der Außenhaut und einer Dicke der Innenhaut von 0,5 mm (nicht dargestellt) verwendet, welche die strukturelle Unterstützung für die Außenhaut darstellt. Außerdem wird ein Urethanschaum mit einer Dicke von 3,00 mm als Klebstoff verwendet, um die Verkleidungskomponente zurückzudrücken, und der Schaum kann zur Verbindung mit einem eingespritzten NF-Substrat oder einem Glas-matten Substrat verwendet werden. Dies ermöglicht eine Kostenreduzierung und Qualitätsverbesserung durch den Einsatz eines hochwertigen NF-Substrats als zugrundeliegendes starres Trägerelement der Verkleidungskomponente. In der Ersteren, der Darstellung der vorderen Türpolster/Armlehne 900 aus 8A, besteht ein Substrat aus einem dünnwandigen Polystyrolmaterial aus einem Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)-Kunststoffpolymer, das durch Spritzgießen gebildet wird, wobei eine Verkleidungskomponente aus einer kombinierten Armlehne und Polster mit der ABS-Dünnwand von 1,7 mm und einer Sprühhaut von 0,7 mm Dicke gebildet wird. Zusätzlich wird eine Schaumfüllung (FIP) mit einer Dicke von 3,0 mm für eine Gesamtdicke von ca. 5,4 mm verwendet. Daraus ergeben sich etwa 25-30% Massenreduzierung aufgrund der reduzierten geformten Querschnittsflächen und eine Materialeinsparung durch einen geringeren Materialeinsatz und reduzierte Bearbeitungsschritte pro Verkleidungsteilsegment; die Gesamtreduzierung liegt bei etwa 12-17%. In der letzteren Darstellung der hinteren Türpolster/Armlehne 910 in 8B wird in einer exemplarischen Ausführungsform ein Substrat mit einer Masse von 1000 g/M² verwendet und das verwendete Substrat ist ein Naturfaser (NF) Polyethylenterephthalat (PET) Acrylharz-Formträger, der aus zwei Teilen eines ersten unteren Trägerabschnitts 930 und einem oberen Abschnitt 925 besteht. Jeder Abschnitt 925, 930 weist ein Spray auf der Haut von 0,7 mm Dicke und FIP von etwa 3,0 mm Dicke auf. In diesem Fall sind mehr Massenreduzierungen von 40-45% zu beobachten, während aufgrund der Komplexität des Bauteilprozesses durch die zweiteilige Struktur der Verkleidungskomponente eine geringere Kostenersparnis von 8-13% realisiert wird.
10A, 10B, 10C, 10D und 10E sind Darstellungen von exemplarischen Ausführungsformen eines offenen Pressklebeverfahrens für eine Verkleidungskomponente für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform;
In den 10A-E, 10A veranschaulicht eine gleichzeitige Verbindung auf beiden Seiten des offenen Werkzeugs 1000 eines ersten Schritts bei der Herstellung der Verkleidungskomponente. In einem ersten Fall wird die Seite „A“ 1020 des offenen Werkzeugs (an dem eine Freigabe aufgebracht wurde) mit Urethan für eine Außenhaut der Verkleidungskomponente aus gleichmäßig aufgesprühtem Urethan bei minimaler Dicke besprüht. Die Haut beinhaltet zwei Teile des ersten Teils der gewünschten Farbe und Textur oder Oberflächenberührung der Verkleidungskomponente und den zweiten Teil eine gewisse Struktur bei minimalen Dicken, um schnelle Aushärtungszeiten und einen effizienten Einsatz von Urethanmaterial zu ermöglichen. Im ersten Schritt von 10A ist eine Zeitspanne von etwa 60 Sekunden erforderlich, damit der Aushärtungsprozess für dieses Segment des Herstellungsprozesses beginnt und endet und eine Haut mit einer Dicke von etwa 0,7 mm hervorgeht. Auf der anderen Seite des offenen Werkzeugs 1000 wird innerhalb der gleichen Zeitspanne oder gleichzeitig auf der gegenüberliegenden Seite „B“ 1010 des offenen Werkzeugs ein formgepresstes oder eingespritztes Substrat wie Naturfaser oder Glasfaser für etwa 60 Sekunden im Vakuum geformt oder mechanisch gehalten und in derselben Schalenform geschnitten und weist eine Dicke von 1,0-3,0 mm auf. In alternativen exemplarischen Ausführungsformen kann ein vollständig ausgeformtes Substrat in die Seite „B“ 1010 geladen werden und kann bereits aus Fertigungsprozessen wie Pressen, Spritzgießen, Gießen oder Stanzen basierend auf Metriken für die Darstellbarkeit der Kosten und anderen Anforderungen wie Sicherheit, Festigkeit oder benötigte Masse gebildet werden. Darüber hinaus können andere potenzielle Materialien für das gebildete Substrat jede Naturfaser, jedes Spritzgussmaterial, jedes Metall und/oder Glasfasermaterial usw. sein. Es ist vorgesehen, dass der erste Schritt eine Zykluszeit von ca. 60 Sekunden für beide Formationen der Haut und des Untergrunds aufweist und dass die Gesamtzykluszeit einschließlich der Sprüh-, Gieß- oder Verladetätigkeiten eine Gesamtzykluszeit von etwa 80 Sekunden nicht überschreitet.
In 10B wird der Gieß- oder Sprühschaum auch auf der gegenüberliegenden Seite „A“ 1030 oder der Kernseite aufgetragen, während sich das Werkzeug in der geöffneten oder freigegebenen Position befindet. Das heißt, im offenen Werkzeug 1000 in der Seite „A“ 1030 wird während der Aushärtungszeit des zuvor zugegebenen Sprühurethans auf dieser Sprühurethanschicht eine Schicht aus expandierendem Urethanschaum, der als Bindemittel oder Bindeschaumschicht wirkt, entweder durch Gießen oder Sprühen in den Hohlraum auf der Seite „A“ 1030 des offenen Werkzeugs 1000 hinzugefügt. Dieser Sprühvorgang dauert etwa 10 Sekunden und kann abhängig von der Komplexität und Latenzzeit der zu sprühenden Oberfläche innerhalb der vorhergehenden Zeitspanne von 60 Sekunden durchgeführt oder aktiviert werden. Das heißt, wenn die Urethanschicht in kürzerer Zeit fertiggestellt ist, kann das Schaumspray beginnen, oder sogar während einer Zeitspanne, nachdem das Sprühen der Urethanschicht begonnen, aber nicht beendet wurde. Mit anderen Worten, das gleichzeitige Aufsprühen der Verbindung der Haftschaumschicht kann mit der komprimierten oder eingespritzten Substratschicht in der Seite „B“ 1010 von 10A erfolgen. Dies führt zu einer weiteren Verkürzung der Fertigungszeit bei der Herstellung der vielschichtigen Verkleidungskomponente durch den Einsatz des offenen Einzelwerkzeugs während des offenen Presskaschierverfahrens.
In 10C ist das offene Werkzeug 1000, vorher in einer offenen Position während des Sprüh- oder Einspritzvorgangs, von einer Art offener Muschelschale, geschlossen in einem Schließvorgang 1040, wobei ein Verbinden oder Verkleben der Substratschicht und der Hautschicht durch eine Oberflächenverdichtung auftritt. Durch die Verdichtung wird überschüssiger Schaum von der Schaumschicht weggeleitet, um eine gleichmäßige, glatte Schaumschicht ohne Lücken und eine zusätzliche Gleichmäßigkeit in Dichte und Schaumdicke zu ermöglichen. Zusätzlich ermöglicht die Verdichtung der Schaumschicht durch den Schließvorgang 1040 eine Schaumdicke, die durch die Druckkraft auf weniger als 6,00 mm reduziert wird. Mit anderen Worten, die resultierende Schaumschicht von ca. 2,00-3,00 mm in der offenen Gießpressverbindung mit einem Einzelwerkzeug und Sprüh-Urethan-Hautverfahren ist deutlich geringer als im geschlossenen Gießverfahren, wobei eine 8,00 mm Schaumschicht erforderlich ist. Die Reduktion ist mindestens 20% geringer (bei Verwendung der Obergrenze von 6,00 mm) bzw. ca. 62,5% geringer, wenn die Schaumschicht im geschlossenen Gießverfahren ca. 3,00 mm beträgt, ähnlich dem Presskaschierverfahren, bei welchem die Schaumschicht ca. 3,00 mm beträgt. Im offenen Gießspritzverfahren mit Pressverbindung ermöglicht die Kompositionsschicht 2,0-3,0 mm Haftschaum.
Mit weiterem Bezug auf 10C werden die Substratschicht und die Hautschicht durch den Quellschaum nach dem Schließen des Werkzeugs im offenen Gießverfahren miteinander verbunden. Die gleichmäßige Druckabbildung der Schaumausdehnung ist nach dem Schließen des Werkzeugs entscheidend, um eine gleichmäßige Dichte des expandierenden Schaums im dünneren Bereich zwischen dem Substrat und der Hautschicht in Abhängigkeit von der Form der Verkleidungskomponente zu ermöglichen. Diese konstante Dichte wird durch das Bereitstellen von kontrollierten Pfaden 1045 für die Luft im Hohlraum ermöglicht.
Die kontrollierten Pfade 1045 können Kantenschlitze 1035 unterschiedlicher Größe sein, die in das Werkzeug selbst geschnitten werden. In alternativen exemplarischen Ausführungsformen können Löcher 1050 in das Substrat in kritischen Bereichen um die Verkleidungskomponente herum geschnitten werden, um Pfade für Luft oder Gase zu ermöglichen, die sich während des offenen Gießverfahrens im Substrat und/oder in den Schaumschichten bilden, um aus dem Substrat zu entweichen und von hinten zu entlüften, anstatt durch die Pfade 1045 oder in Verbindung mit den Pfaden 1045 des Werkzeugs selbst. Diese Löcher 1035 können durch verschiedene Verfahren erzeugt werden, unter anderem durch eine Form des Substrats mit einer Vielzahl von Hohlräumen oder Löchern. Zusätzlich können Tüllen verwendet und auf dem Untergrund befestigt werden, sowie Aussparungen, die in der Form der Substratschicht vorgeformt sind. Zusätzlich kann die entlüftete Luft oder Gase kontrolliert entlüftet werden, um die gewünschte Wirkung auf den Untergrund oder die Schaumschicht zu erzielen. So ermöglichen beispielsweise mechanische oder hydraulische Gates und/oder pneumatische Taschen (nicht dargestellt) auch die Kontrolle des Luftaustritts an der richtigen Stelle der Verkleidungskomponente, um dünne Schaumabschnitte und eine gleichmäßige Dichte des Schaums zu ermöglichen. Das Werkzeug bleibt für die Aushärtung der Schaumschicht und der Hautschicht sowie für eine vollständige Verbindung der gesamten vielschichtigen Baugruppe der Verkleidungskomponente geschlossen. In einer exemplarischen Ausführungsform kann während der Aushärtungszeit der Schaumstoffschicht ein mechanischer Randwickelvorgang erfolgen. Durch das Ausführen der mechanischen Umhüllung während der Aushärtungszeit des Schaums würde die Latenzzeit des Aushärtungsprozesses nicht verlängert. Die Polyurethan-Sprühhaut wird häufig verwendet, um den Schaum von Verkleidungskomponenten zu umwickeln.
In 10D wird das geschlossene Werkzeug in einem Öffnungsvorgang 1055 geöffnet, um die verbundene und fertige Baugruppe 1070 der Verkleidungskomponente zu entfernen. Die Verkleidungskomponente der fertigen Baugruppe 1070 ist die Endverkleidungskomponente mit einem mehrschichtigen Querschnitt „A“, dargestellt in 10. In diesem Stadium ist die gebildete oder zusammengesetzte Verkleidungskomponente 1070 bereit für eine endgültige Verkleidung und eine Kantenumwicklung. In 10E weist der Querschnitt „A“ der Baugruppe 1070 eine Hautschicht 1075 auf, welche die äußere Schicht darstellt, die Schaumschicht 1060, welche die verbindende Mittelschicht darstellt, auf welcher die Hautschicht 1075 angeordnet ist und die Substratschicht 1065 darstellt, auf welcher die Schaumschicht 1060 angeordnet ist. Die Substratschicht 1065 sorgt für die Steifigkeit der Verkleidungskomponente und die Schaumschicht 1060 für die Dämpfung und Unterstützung der Hautschicht 1075. Die Hautschicht 1075 sorgt für die Gesamtästhetik und das Erscheinungsbild der Verkleidungskomponente. Der überschüssige Schaum aus der Schaumschicht 1060 wird entfernt und der Herstellungsprozess für die nächste Verkleidungskomponente wiederholt. Obwohl in 10E der Querschnitt „A“ mit einer Hautschicht 1075 und einer Schaumschicht 1060 beschrieben wird, kann eine Verbundschicht (nicht dargestellt) als Kombination aus der Hautschicht 1075 und der Schaumschicht 1060 beschrieben sein. Es wird daher in Betracht gezogen, dass eine Doppelschicht aus einer Verbundschicht und einer Substratschicht 1065 auch einen derartigen Querschnitt „A“ beschreiben kann.
In der exemplarischen Ausführungsform, die zur Herstellung der Verkleidungskomponente verwendet wird, würde das beschriebene offene Gießverfahren mit einem geschlossenen Werkzeugbetrieb und einer Aushärtezeit von 60 Sekunden die Herstellung oder Bearbeitung eines Teils einer Verkleidungskomponente etwa alle 90 Sekunden ermöglichen, wenn zwei Werkzeuge und eine Bearbeitungsvorrichtung für die komplette Baugruppe verwendet werden. Das heißt, das erste Werkzeug kann beispielsweise für die Herstellung der Substrat- und/oder Hautschicht verwendet werden, während das zweite Werkzeug für die Verbindung und Aushärtung der Schaumschicht verwendet wird. Bei einer Maschine und einem Werkzeug würde die Herstellung eines Teils der Verkleidungskomponente etwa 150 Sekunden in Anspruch nehmen. Es gibt eine Reduzierung von mindestens 50% der Herstellungsprozesse, die mindestens 3 Maschinen, 3 Werkzeuge und 180 bis 300 Sekunden plus Materialhandhabung erfordern
11 ist ein funktionelles Flussdiagramm, das eine exemplarische Ausführungsform offenen Pressklebeherstellungsverfahrens 1100 für eine Verkleidungskomponente für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht. In 11 befindet sich das Werkzeug zunächst in der geöffneten Position bei 1110. In Schritt 1, der etwa 60 Sekunden andauert, wird die Haut in der Seite „A“ und das Substrat in der Seite „B“ des Werkzeugs in der offenen Position 1110 gebildet. Bei 1120, in Schritt 1 an der Seite „A“, wird Urethan mit einer minimalen Dicke aufgetragen, sowie zwei Teile von Farbe/Haptik und Struktur mit minimalen Dicken, was eine schnelle Aushärtezeit und einen effizienten Materialeinsatz ermöglicht. Für diesen Schritt werden ca. 60 Sekunden benötigt, um die Urethan-Sprühhaut aufzutragen und die Aushärtung für eine Hautschicht mit einer Gesamtdicke von etwa .7 mm zu beginnen. Auch bei 1130, in Schritt 1, in der Seite „B“ des Werkzeugs wird ein formgepresstes Substrat wie Naturfaser oder Glasfaser im Vakuum gebildet und in derselben Muschelschalen-Form geschnitten. Dies dauert etwa 60 Sekunden und bildet ein Substrat von 1,0-3,0 mm Dicke. Schritt 1 dauert im Allgemeinen nicht länger als 80 Sekunden, wenn man die Zeit für die Materialhandhabung oder das Verladen usw. mit einbezieht. In Schritt 2, bei 1140, wird in der Seite „A“ während der Aushärtungszeit der Urethan-Sprühhaut der expandierende Urethan-Bindeschaum entweder durch Gießen oder Sprühen hinzugefügt. Dieser Schritt 2 dauert ca. 10 Sekunden und kann je nach Komplexität der zu besprühenden Oberfläche in der vorhergehenden Zeitspanne aktiviert werden. Die Schritte 1 und 2 dauern also etwa 90 Sekunden. In Schritt 3, bei 1150, wird das Werkzeug geschlossen und das Substrat und die Haut werden durch den expandierenden Schaum miteinander verbunden, nachdem das Werkzeug durch ein offenes Gießverfahren geschlossen wurde. Bei 1150 wird eine gleichmäßige Druckkartierung durch das geschlossene Werkzeug der Schaumausbreitung durchgeführt und ist ein kritischer Schritt, da diese gleichmäßige Druckkartierung eine gleichmäßige Dichte des sich ausbreitenden Schaums in dünnen Abschnitten der Verkleidungskomponente sowie eine gleichmäßige Dichte des Schaums ermöglicht, indem kontrollierte Pfade für die Luft im Hohlraum und/oder Schaum bereitgestellt werden, die während der Druckkartierung entweichen. Die Zeit für Schritt 3 beträgt 60 Sekunden für die Verbindung beider Schichten. In Schritt 4 wird das Werkzeug geöffnet, um den Beschnitt zu entfernen und zu wickeln, bei 1160 bleibt das Werkzeug zunächst geschlossen, damit die Schaumschicht und die Hautschicht richtig aushärten und eine vollständige Verbindung der Montage erfolgen kann. Anschließend wird das Werkzeug geöffnet, um eine fertige Baugruppe zu entfernen, die für den endgültigen Beschnitt und bei Bedarf für die Kantenumwicklung bereit ist. Außerdem wird überschüssiger Schaum entfernt und der Prozess für die nächste Verkleidungskomponente beginnt, wobei der Prozess bei Bedarf bei der Herstellung der jeweiligen Verkleidungskomponente wiederholt wird. Die Gesamtzeit beträgt ca. 150 Sekunden für alle Schritte 1 bis 4.
12A, 12B, 12C und 12D sind Darstellungen von exemplarischen Ausführungsformen eines geschlossenen Pressklebeverbindungsherstellungsverfahrens für eine Verkleidungskomponente für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform. 12A veranschaulicht einen geschlossenen Guss mit Druckentlastung mit zunächst einem offenen Werkzeug 1200, wobei eine Entlastung und eine Urethanschicht für Farbe und Struktur auf eine Seite des offenen Werkzeugs 1200 aufgebracht wird; während in einer gegenüberliegenden Seite des offenen Werkzeugs 1200 ein Substrat gegossen oder eingespritzt wird 1210. Die Urethanschicht und die Substratschicht werden daher während des ersten Formationsschrittes getrennt und nicht kontaktiert, da beide Schichten gebildet werden oder sich zu Beginn in gegenüberliegenden Seiten oder Teilen des offenen Werkzeugs 1200 bilden, während sich das offene Werkzeug 1200 in einer offenen Position befindet. Im offenen Werkzeug 1200 befinden sich eine Reihe von Druckbegrenzungsventilen 1220, die in das offene Werkzeug 1200 so platziert oder integriert sind, dass beim Schließen des offenen Werkzeugs 1200 die Druckbegrenzungsventile 1220 eine Druckentlastung durch einen oder mehrere der Druckbegrenzungswerte 1220 in geeigneter Weise ermöglichen.
Der Druck entsteht durch Schaum, der in das offene Werkzeug 1200 eingespritzt oder gegossen wurde, während sich das offene Werkzeug 1200 in der offenen Position und in einer der Seiten des offenen Werkzeugs 1200 befindet und sich während der Formation ausdehnt und durch das Schließen des offenen Werkzeugs 1200 während der Ausbreitung mit Druck beaufschlagt wird. Das heißt, es bildet sich eine Schaumschicht zwischen der Urethanschicht und der Substratschicht, wobei beim Schließen des offenen Werkzeugs 1200 der Schaum der Schaumschicht nicht vollständig ausgehärtet ist und sich ausdehnen kann und auch mit der von den Seiten des offenen Werkzeugs 1200 aufgebrachten Kraft komprimiert werden kann. Die Schaumschicht während der Formation, insbesondere während der Ausbreitung, kann Luft enthalten und Luftspalte oder Lufteinschlüsse aufweisen oder ungleichmäßig verteilt sein, was zu Luftspalten oder -einschlüssen im Schaum oder in der Schaumschicht führen kann. Wie in 12B veranschaulicht, wird das offene Werkzeug 1200 geschlossen, wobei eine Seite des offenen Werkzeugs 1200 und die gegenüberliegende Seite des offenen Werkzeugs 1200 ineinandergreifen oder in Kontakt gebracht werden, um eine geschlossene Einheit mit einem Satz von Druckentlastungsventilen 1240 zwischen beiden Seiten zu bilden. Obwohl die Druckentlastungsvorrichtungen als Druckentlastungsventile 1240 bezeichnet werden, ist vorgesehen, dass verschiedene Vorrichtungen zur Druckentlastung verwendet werden können. In einer alternativen Ausführungsform können Druckentlastungsvorrichtungen auch Schieberventile beinhalten, welche die Schaumstoffschicht oder die anderen Schichten oder eine Kombination derselben umgeben und eine umlaufende Konfiguration bilden. Die Schieberventile werden bei der Ausdehnung in Wandabschnitten kleiner als 3,0 mm eingesetzt. Die Schieberventile können so eingestellt werden, dass die Freisetzung des Gasdrucks moduliert wird, um ein gleichmäßiges Druckbild über die Schaumschicht während der Schaumausdehnung zu ermöglichen und gleichzeitig die Freisetzung von Schaum zur Außenseite des geschlossenen Werkzeugs 1225 zu verhindern. Darüber hinaus können andere Perimeter-Konfigurationen verschiedene Druckvorrichtungen beinhalten, die in Form von Airbags, Blasendichtungen oder anderen mechanischen oder pneumatischen Vorrichtungen integriert oder in Verbindung damit verwendet werden, die eine gleichmäßige Druckkartierung der Schaumschicht während einer Ausdehnung durch Steuerung der Luftabgabe ermöglichen oder erzeugen können. Darüber hinaus können Druckentlastungsvorrichtungen 1230 durch oder mit dem Substrat oder den Urethanschichten platziert werden und befinden sich auf einer Ober- und Unterseite oder einem Teil des geschlossenen Werkzeugs 1225.
In 12C wird beim Schließen des geschlossenen Werkzeugs 1250 durch einen einzelnen oder mehrfachen Satz von Druckentlastungsvorrichtungen 1255 der Druck aus dem geschlossenen Werkzeug 1250 gelöst und überschüssiger Schaum kann unter Umständen durch die Druckentlastungsvorrichtungen 1255 fließen, um den Druck zu kontrollieren. Das heißt, die Druckentlastungsvorrichtungen 1255 in einer exemplarischen Ausführungsform können Druckventile oder Schieber sein, die sowohl den Austritt der Luft als auch des Schaums zur Druckreduzierung und zur gleichmäßigen Zuordnung des Drucks auf die Schaumschicht sowie, auch in Positionen, auf die Urethan- und Substratschicht ermöglichen. Die Druckentlastungsvorrichtungen 1255 können priorisiert werden, wenn ein Satz von Druckentlastungsvorrichtungen 1255 zur Durchführung der Druckentlastungsvorgänge erforderlich ist oder einfach auf einmal betätigt werden kann oder nur ein bestimmter Teilsatz verwendet werden kann, abhängig von den Anforderungen für die jeweilige Verkleidungskomponente und den Schaumverbrauch sowie die Ausdehnungseigenschaften.
In 12D ist das geschlossene Werkzeug 1250 (von 12C) nachträglich geöffnet und das offene Werkzeug 1260 darin ermöglicht das Entfernen der Endmontageverkleidungskomponente 1265 der vielschichtigen Verkleidungskomponente aus Urethan, Schaum und Substrat oder Verbundstoff und Substrat. Die Endmontageverkleidungskomponente 1265 von 12D kann in diesem Stadium des Herstellungsprozesses vom überschüssigen Schaum abgeschnitten werden.
13A und 13B sind Darstellungen von exemplarischen Ausführungsformen eines offenen Pressklebeverfahrens für eine Verkleidungskomponente für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform. In den 13A und 13B wird ein offenes Werkzeug 1330 mit Schaum als Beispiel offenbart, um die Bildung eines Werkzeugs im Herstellungsprozess zu ermöglichen. In einem exemplarischen Beispiel wird zunächst die formgepresste Platte 1310, die aus einer Vielzahl oder Anzahl verschiedener Substratarten einer Naturfaser NF, Glas PP, Polymerbasis, Kohlefaser usw. bestehen kann, in eine Seite „B“ eines offenen Werkzeugs geladen, die vollständig geöffnet werden kann. Das Substrat der formgepressten Platte wird auf eine Form 1320 der herzustellenden Komponente konfiguriert. Die Form 1320 wird aus der Druckplatte gebildet, die in die Form 1320 geformt und dann verformt wird und einen Teil der Endmontage aus einem Teil in der Form 1340 des Werkzeugs bildet. Die hinzugefügte Buchsenhälfte des oberen Teils 1300 verdichtet und ermöglicht das Beschneiden des Substrats und das Bilden des kompletten Substrats. Zusätzlich kann überschüssiges Material gebildet werden, d. h. das überschüssige Material wird zurückgehalten und haftet an der oberen Hälfte oder Seite des Werkzeugs durch Vakuum, was die Entfernung des überschüssigen Materials durch einen Entnahmeprozess während des Vakuums ermöglicht. Nach der Fertigstellung kann eine neue Platte der formgepressten Platte in den oberen Teil 1300 oder unteren Teil 1345 des Werkzeugs geladen werden. Zusätzlich kann sich der obere Teil 1300 auf den unteren Teil 1345 mit Kraft und Wärme zum Verdichten der geformten Platte nach unten bewegen. Das Spray der Urethanhaut kann gleichzeitig in 1335 des freigelegten Werkzeugs auftreten.
Während mindestens eine exemplarische Ausführungsform in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung dargestellt wurde, versteht es sich, dass es eine große Anzahl an Varianten gibt. Es versteht sich weiterhin, dass die hierin beschriebene exemplarische Ausführungsform oder Ausführungsformen den Schutzumfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration des beanspruchten Gegenstandes in keiner Weise einschränken sollen. Die vorstehende ausführliche Beschreibung bietet Fachleuten vielmehr einen zweckmäßigen Plan zur Implementierung der beschriebenen Ausführungsform oder Ausführungsformen.
Es sollte im Allgemeinen klar sein, dass verschiedene Änderungen in der Funktion und Anordnung von Elementen möglich sind, ohne von dem durch die Ansprüche definierten Schutzbereich abzuweichen, der die zum Zeitpunkt der Einreichung dieser Patentanmeldung bekannten Äquivalente und vorhersehbaren Äquivalente umfasst.

Claims

Verfahren zur Herstellung unter Verwendung eines offenen Gießverfahrens mit einem Einzelwerkzeug für ein Formgebungsverfahren einer Komponente, wobei das Formgebungsverfahren Folgendes umfasst: Verwenden einer Struktur, umfassend mindestens eine erste und eine zweite Schicht für die Komponente, worin die erste Schicht Folgendes umfasst: eine Verbundschicht, gebildet aus einer auf einer Schaumschicht angeordneten Hautschicht, worin die Schaumschicht zum Tragen der Hautschicht und als Klebstoff zwischen der Hautschicht und der Schaumschicht dient, um beide Schichten zur Verbundschicht zu verbinden, und zusätzlich als weiterer Klebstoff zwischen einer zweiten Schicht dient, auf der die Verbundschicht angeordnet ist, worin die zweite Schicht eine aus einem Substrat gebildete Substratschicht ist; Verbinden im Einzelwerkzeug unter Verwendung einer ersten und einer zweiten Hälfte des Einzelwerkzeugs, wobei die erste Schicht der Verbundschicht Folgendes umfasst: die an der Schaumschicht befestigte Hautschicht, die wiederum an der zweiten Schicht des Substrats befestigt ist, durch Sprühen von Urethan in die erste Hälfte des Einzelwerkzeugs, um die Hautschicht der ersten Schicht zu bilden, Laden des Substrats in die zweite Hälfte des Einzelwerkzeugs, um die Substratschicht der zweiten Schicht zu bilden, und offenes Gießen von Schaum in entweder der ersten oder der zweiten Hälfte des Einzelwerkzeugs; und Schließen der ersten und zweiten Hälfte des Einzelwerkzeugs in einer Weise, dass sowohl die erste als auch die zweite Schicht miteinander verbunden werden, indem die Schaumstoffschicht dazwischen haftet, wodurch durch das Einzelwerkzeug im Formgebungsverfahren die zweischichtige Struktur der Komponente gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Sprühen von Urethan zum Bilden der Hautschicht in eine Gussform in der ersten Hälfte des Einzelwerkzeugs zum Bilden der Komponente.
Verfahren nach Anspruch 2, worin das gesprühte Urethan eine Farbschicht auf die Hautschicht der Komponente aufbringt.
Verfahren nach Anspruch 3 des Weiteren Folgendes umfassend: Bilden durch Versprühen von Urethan, wobei die Hautschicht Folgendes umfasst: eine Außenhaut der Farbschicht der Komponente, die von einer Innenhaut der Komponente getragen wird, die durch das offene Gießen des Schaums gebildet wird, worin die Innenhaut die Außenhaut trägt und an ihr haftet.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Substrat eine Naturfaser ist und die Substratschicht eine Dicke von etwa 1,0-3,0 mm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 4, worin die Verbundschicht umfasst: die Außenhaut, die eine Dicke von etwa 0,2 mm aufweist, die Innenhaut, die eine Dicke von etwa .5 mm aufweist, und die Schaumschicht, die eine Dicke im Bereich von 2,0 mm bis 3,0 mm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der abschließende Schritt ferner umfasst: Aufbringen einer gleichmäßigen Druckkarte über die Schaumstoffschicht zum Bilden einer Schaumstoffschicht mit einer konstanten Dichte, worin eine Vielzahl von Pfaden des Einzelwerkzeugs eine Entlüftung für das Entweichen von Luft während des Schließschritts vorsehen, wodurch die Schaumstoffschicht mit der konstanten Dichte gebildet werden kann.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Formgebungsverfahren unter Verwendung eines Einzelwerkzeugs etwa eine Minute bis zur Fertigstellung beansprucht.
Verfahren zur Herstellung einer Komponente in einem mehrstufigen Kombinationsschrittverfahren unter Verwendung eines offenzelligen Einzelwerkzeugs in dem mehrstufigen Kombinationsschrittverfahren, umfassend: Besprühen einer Hautschicht in Form der Komponente in einer Gussform in einem ersten Teil eines offenzelligen Einzelwerkzeugs, worin das einzelne offenzellige Werkzeug einen ersten und einen zweiten Teil umfasst; Anordnen eines Substrats in einer Gussform des zweiten Teils des offenzelligen Einzelwerkzeugs, worin der zweite Teil dem ersten Teil des offenzelligen Einzelwerkzeugs gegenüberliegt, sodass der erste und der zweite Teil das einzelne offenzellige Werkzeug bilden; Gießen einer Schaumschicht auf die Hautschicht innerhalb des ersten Teils des offenzelligen Einzelwerkzeugs, sodass die Schaumschicht auf der Hautschicht angeordnet ist und an der Hautschicht haftet, oder abwechselnd, Gießen der Schaumschicht innerhalb des zweiten Teils des offenzelligen Einzelwerkzeugs, sodass die Schaumschicht auf dem Substrat angeordnet ist und an einer Substratschicht haftet; und Kombinieren des ersten und zweiten Teils des offenzelligen Einzelwerkzeugs im Kombinationsschrittverfahren, um die Komponente herzustellen, indem ein gleichmäßiger Druck zum Anhaften der Schaumschicht und eine konstante Dichte der Schaumschicht dazwischen sowohl auf der Haut- als auch auf der Substratschicht ermöglicht wird und das Anhaften für beide Schichten während eines gleichen vorbestimmten Zeitraums erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9, worin das Substrat ein Naturfasersubstrat ist und die Substratschicht eine Dicke von etwa 3,0 mm aufweist.