DE102019104198A1

DE102019104198A1 - Verfahren zum spritzgiessen dünnwandiger häute

Info

Publication number: DE102019104198A1
Application number: DE102019104198.8A
Authority: DE
Inventors: Bernard Gerard Marchetti; Derren Woods; Bari Brown; Ryan MOWERY
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 2018-02-20
Filing date: 2019-02-19
Publication date: 2019-08-22
Also published as: CN110171100A; US11007693B2; US20190255751A1

Abstract

Diese Offenbarung stellt ein Verfahren zum Spritzgießen dünnwandiger Häute bereit. Ein Verfahren zum Ausbilden einer dünnwandigen Haut beinhaltet das Beschichten zumindest einer Seite einer Formkavität eines Spritzgusswerkzeugs, das Evakuieren von Luft aus der Formkavität und das Befüllen der Formkavität mit einem geschmolzenen Polymerharz. Gemäß anderen optionalen Variationen des offenbarten Verfahrens wird ein Inertgas in das geschmolzene Polymerharz zur gleichen Zeit wie der Schritt des Befüllens der Formkavität mit einem geschmolzenen Polymerharz eingespritzt. Daraus ergeben sich gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung qualitativ hochwertige, große, dünnwandige Häute.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Spritzgussverfahren und insbesondere ein Verfahren zum Ausbilden eines dünnwandigen spritzgegossenen Teils mit verbesserter Oberflächenqualität durch Spritzgießen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Informationen zum allgemeinen Stand der Technik in Bezug auf die vorliegende Offenbarung bereit und stellen unter Umständen nicht den Stand der Technik dar.
Armaturenbretthäute für ein Dashboard oder eine Türverkleidung werden herkömmlicherweise durch Heißumformung von Kunststofftafelmaterial oder durch Hohlkörpergießen von Kunststoffmaterial in Pulverform gefertigt und nur sehr wenige Häute werden unter Verwendung des Spritzgussverfahrens gefertigt. Armaturenbretthäute bilden ein großes Teil mit dünnen Wandabschnitten von etwa 1,0 mm Dicke. Demgemäß müssen in dem Spritzgussverfahren mehrere Einspritzöffnungen oder -Gates in einer Spritzgussform verwendet werden. Wenn somit das Kunststoffmaterial von jedem dieser Gates in die Formkavität fließt, verschmelzen diese und erzeugen potenziell sichtbare „Bindenähte“.
Es ist schwierig, eine große Form mit einem derartig dünnen Wandabschnitt zu befüllen, da die Schmelzfront des geschmolzenen Kunststoffmaterials in dem Spritzgusswerkzeug erstarrt, bevor die gesamte Formkavität befüllt wurde. Somit sind häufig ein hoher Spritzgussdruck und eine sehr hohe Einspritzgeschwindigkeit wünschenswert, was die Verfahrens- und maschinenbezogenen Fähigkeiten potenziell übersteigt.
Nachdem die Häute gefertigt worden sind, kann es nach dem Spritzgießen darüber hinaus nötig sein, auf die Häute einen Lack aufzutragen, um eine gewünschte Farbe und einen gewünschten Glanz bereitzustellen, wodurch dem spritzgegossenen Teil signifikante Kosten und Fertigungskomplexität hinzugefügt werden.
Diese Probleme in Bezug auf Oberflächenmängel und einen nicht einheitlichen Glanz auf der Oberfläche eines dünnwandigen spritzgegossenen Teils während des Spritzgießens werden in der vorliegenden Offenbarung angegangen.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einer Form ist ein Verfahren zum Ausbilden einer dünnwandigen Haut bereitgestellt, das das Beschichten zumindest einer Seite einer Formkavität eines Spritzgusswerkzeugs, das Evakuieren von Luft aus der Formkavität und das Befüllen der Formkavität mit einem geschmolzenen Polymerharz beinhaltet.
Gemäß anderen Merkmalen umfasst das Verfahren ferner das Einspritzen eines Inertgases in das geschmolzene Polymerharz. Während des Schritts des Befüllens der Formkavität wird in der Formkavität ein Vakuum beibehalten. Zwischen nebeneinanderliegenden Teilen des Spritzgusswerkzeugs, welches zwei Hälften beinhaltet, wird eine Dichtung bereitgestellt. Die Formkavität wird durch Spritzgießen mit dem geschmolzenen Polymerharz befüllt. Die dünnwandige Haut weist eine Dicke von etwa 1,0 mm (0,04 Zoll) oder weniger auf. Ein Verhältnis zwischen einer Dicke der dünnwandigen Haut und einer Länge der dünnwandigen Haut (D/L) beträgt etwa 0,002 oder weniger. Die Beschichtung ist ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus einer Chemisch-Nickel-Beschichtung, einer Teflon-Beschichtung und einer Titan-Beschichtung. Die Beschichtung wird lediglich auf eine Kernseite des Spritzgusswerkzeugs aufgetragen. Das Inertgas ist Stickstoffgas oder Kohlenstoffdioxid in einem überkritischen Zustand. Eine Menge des Inertgases beträgt etwa 0,25 % einer Masse der dünnwandigen Haut. Das Verfahren umfasst ferner das Entlüften der Formkavität in der Nähe vorbestimmter Füll-Ende-Positionen.
Gemäß einer anderen Form ist ein Verfahren zum Ausbilden einer dünnwandigen Haut bereitgestellt, das Folgendes beinhaltet: Beschichten zumindest einer Seite einer Formkavität eines Spritzgusswerkzeugs, Evakuieren von Luft aus der Formkavität und Beibehalten eines Vakuumzustands in der Formkavität, und gleichzeitiges Einspritzen eines geschmolzenen Polymerharzes in die Formkavität und Einspritzen eines Inertgases in einem überkritischen Zustand in die Formkavität, während ein Vakuumzustand beibehalten wird.
Gemäß noch einer anderen Form ist ein Verfahren zum Ausbilden einer dünnwandigen Haut bereitgestellt, das Folgendes beinhaltet: Auftragen einer Beschichtung auf lediglich eine Kernseite eines Spritzgusswerkzeugs, Evakuieren von Luft aus einer Formkavität des Spritzgusswerkzeugs und Beibehalten eines Vakuumzustands in der Formkavität, und gleichzeitiges Befüllen der Formkavität mit einem geschmolzenen Polymerharz und Einspritzen eines Inertgases in einem überkritischen Zustand in das geschmolzene Polymerharz, während ein Vakuumzustand beibehalten wird.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hier bereitgestellten Beschreibung ersichtlich. Es versteht sich, dass die Beschreibung und konkrete Beispiele lediglich der Veranschaulichung dienen und den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird auf Grundlage der detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen vollständig ersichtlich, wobei:

1 eine perspektivische Querschnittsansicht eines Spritzgusswerkzeugs mit einem daran montierten Vakuumsystem ist, um ein Verfahren zum Ausbilden einer dünnwandigen Haut durchzuführen gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung;
2 eine perspektivische Ansicht eines spritzgegossenen Teils in einer Formhälfte ist, das durch ein Verfahren zum Ausbilden einer dünnwandigen Haut gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung ausgebildet wurde;
3 eine perspektivische Ansicht eines spritzgegossenen Teils ist, das durch ein Verfahren zum Ausbilden einer dünnwandigen Haut gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung ausgebildet wurde; und
4 eine schematische Querschnittsansicht eines Spritzgusswerkzeugs gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung ist;
5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Ausbilden einer dünnwandigen Haut gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung ist.

Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen in den mehreren Ansichten der Zeichnungen gleiche Teile.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder die Verwendungen nicht einschränken.
Unter Bezugnahme auf 1 beinhaltet ein Spritzgusswerkzeug 10, das dazu verwendet wird, ein spritzgegossenes Teil durch Spritzgießen herzustellen, eine Form mit einer ersten Formhälfte 12, die an eine Spritzgussmaschine (nicht dargestellt) angebracht ist, und mit einer zweiten Formhälfte 14, die in Bezug auf die erste Formhälfte 12 beweglich ist. In 1 ist die erste Formhälfte 12 so dargestellt, dass sie die Kavitätsseite des Spritzgusswerkzeugs 10 ist, da sie eine Kavität definiert, und die zweite Formhälfte 14 ist so dargestellt, dass sie die Kernseite des Spritzgusswerkzeugs 10 ist, da sie einen Kern oder einen Vorsprung beinhaltet, der sich in die Kavität erstreckt. Es versteht sich jedoch, dass die erste Formhälfte 12 dazu konfiguriert sein kann, einen Kern auszubilden, um eine Kernseite des Spritzgusswerkzeugs 10 zu werden, wohingegen die zweite Formhälfte 14 dazu konfiguriert sein kann, eine Kavität zu definieren, um eine Kavitätsseite des Spritzgusswerkzeugs 10 zu werden, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Das spritzgegossene Teil kann eine Armaturenbretthaut oder eine Türverkleidungshaut für ein Kraftfahrzeug sein. Die erste Formhälfte 12 und die zweite Formhälfte 14 definieren zusammen eine Formkavität 16, die eine Form eines Teils aufweist, das spritzgegossen werden soll. Die erste Formhälfte 12 definiert eine Angussöffnung 18 und ein Rohrsystem (nicht dargestellt), das eine Vielzahl von Strömungskanälen beinhaltet, um die Angussöffnung 18 mit der Formkavität 16 zu verbinden. Eine Angussbuchse 20 ist an einem Ende der Angussöffnung 18 bereitgestellt und mit einer Düse (nicht dargestellt) einer Spritzgussmaschine verbunden. Geschmolzene Kunststoffe oder Polymerharze, wie etwa thermoplastisches Elastomer (TPE), thermoplastisches Vulkanisat (TPV) oder andere thermoplastische Materialien, aus der Spritzgussmaschine werden durch die Düse, durch die Angussöffnung 18 und das Rohrsystem in verschiedene Teile der Formkavität 16 eingespritzt. Die zweite Formhälfte 14 ist an eine bewegliche Platte 22 montiert. Wenn ein spritzgegossenes Teil in der Formkavität 16 ausgebildet wird, kann die bewegliche Platte 22 die zweite Formhälfte 14 weg von der ersten Formhälfte 12 bewegen, um das spritzgegossene Teil freizulegen. Eine Vielzahl von Auswerfstiften 24 kann an die Platte 22 montiert sein und sich durch die zweite Formhälfte 14 erstrecken, um das spritzgegossene Teil gegebenenfalls auszuwerfen.
Ein Vakuumsystem 30, wie etwa ein Cumsa™-Vakuumsystem, ist mit dem Spritzgusswerkzeug 10 verbunden, um Luft aus der Formkavität 16 zu evakuieren, um die Formkavität 16 und das Rohrsystem in einem Vakuumzustand zu halten. Das Vakuumsystem 30 beinhaltet eine Steuerung 32 und eine Vielzahl von Vakuumdüsen 34. Das Spritzgusswerkzeug 10 ist dazu konfiguriert, zumindest einen Vakuumkanal 36 zu definieren, der die Vielzahl von Vakuumdüsen 34 mit dem Rohrsystem verbindet, vorzugsweise an den Füll-Ende-Positionen.
Das Spritzgusswerkzeug 10 ist zudem dazu konfiguriert, eine Nut an einer Schnittstelle zwischen der ersten und der zweiten Formhälfte 12 und 14 zu definieren, um eine Dichtung 40 aufzunehmen. Die Dichtung 40 ist entlang des gesamten Umfangs des Spritzgusswerkzeugs 10 bereitgestellt, um die Formkavität 16 und das Rohrsystem vollständig zu umgeben, um dabei behilflich zu sein, einen Vakuumzustand in der Formkavität 16 nach Bedarf beizubehalten.
Eine Beschichtung (nicht dargestellt) wird auf eine Formoberfläche der zumindest einen der ersten und zweiten Formhälfte 12, 14 aufgetragen, um ein Entformen des spritzgegossenen Teils zu ermöglichen. Vorzugsweise wird die Beschichtung lediglich auf die Oberfläche der zweiten Formhälfte 14 aufgetragen, bei der es sich um die Kernseite des Spritzgusswerkzeugs 10 handelt. Somit wird es dem spritzgegossenen Teil nach dem Ausbilden ermöglicht, an der ersten Formhälfte 12, bei der es sich um die Kavitätsseite des Spritzgusswerkzeugs 10 handelt, haften zu bleiben, um Entformen des spritzgegossenen Teils zu erleichtern.
Herkömmlicherweise ist ein Spritzgusswerkzeug dazu ausgestaltet, dass die Kernseite des Spritzgusswerkzeugs mit der beweglichen Platte verbunden ist und die Kavitätsseite des Spritzgusswerkzeugs mit der Düse der Spritzgussmaschine verbunden ist. Sobald das spritzgegossene Teil ausgebildet ist, wird die Kernseite des Spritzgusswerkzeugs weg von der Kavitätsseite des Spritzgusswerkzeugs bewegt und das spritzgegossene Teil bleibt an der Kernseite des Spritzgusswerkzeugs angebracht und zwar aufgrund dessen, dass das spritzgegossene Teil auf den Kern des Spritzgusswerkzeugs aufschrumpft. Herkömmlicherweise werden die Auswerfstifte an der Kernseite des Spritzgusswerkzeugs dazu verwendet, das spritzgegossene Teil auszuwerfen. Da ein spritzgegossenes Teil in Form einer dünnwandigen Haut eine geringe Dicke von 1 mm oder weniger aufweist, können die Auswerfstifte jedoch unerwünschte Dehnungs- oder Verzugsspuren an dem spritzgegossenen Teil verursachen.
In dem Verfahren der vorliegenden Offenbarung wird jedoch vorzugsweise lediglich auf die Kernseite des Spritzgusswerkzeugs 10 eine Beschichtung aufgetragen, um zu ermöglichen, dass das spritzgegossene Teil einfach von der Kernseite des Spritzgusswerkzeugs gelöst werden kann und an der Kavitätsseite des Spritzgusswerkzeugs 10 haften bleibt. Ein robotischer Endeffektor kann dazu verwendet werden, das spritzgegossenen Teil einfach von der Kavitätsseite des Spritzgusswerkzeugs 10 zu entformen, um eine unerwünschte Dehnung und einen unerwünschten Verzug des spritzgegossenen Teils zu reduzieren.
Es versteht sich, dass die Beschichtung lediglich auf die Kavitätsseite oder in anderen Anwendungen nach Bedarf sowohl auf die Kernseite als auch auf die Kavitätsseite des Spritzgusswerkzeugs aufgetragen werden kann.
Die Beschichtung kann eine Tribocoat®-Oberflächenbeschichtung sein, bei der es sich um eine Chemisch-Nickel-Beschichtung handelt. Dieses autokatalytische Nickel-Beschichtungsverfahren stellt eine äußerst gleichmäßige Nickel-Phosphor-Legierungsbeschichtung bereit, die eine gute Verschleißfestigkeit und eine hervorragende Korrosionsfestigkeit aufweist. Die Dicke der Beschichtung über die gesamte Formoberfläche hinweg beträgt zwischen 0,0002 mm und 0,0020 mm (+/- 0,0001 Zoll), was eine äußerst zuverlässige Gleichmäßigkeit bereitstellt. Alternativ stellt eine Kombination aus Nickel- und Teflon®-Polymeren eine Beschichtung bereit, die einen extrem niedrigen Reibungskoeffizienten mit einer mühelosen Freigabe aus dem Spritzgusswerkzeug 10 aufweist. Die Kombination aus einer Nickel-Phosphor-Legierungsbeschichtung und Teflon®-Polymeren eliminiert den Bedarf an Trennsprays.
Alternativ kann die Beschichtung eine Teflon-Beschichtung, eine Titan-Beschichtung oder jedes beliebige Beschichtungsmaterial sein, das dabei helfen kann, das spritzgegossene Teil freizugeben.
Unter Bezugnahme auf 2 ist ein spritzgegossenes Teil 42, bei dem es sich um eine Armaturenbrett- und Dashboard-Haut handelt, gezeigt, um auf einer Formhälfte des Spritzgusswerkzeugs 10 zu bleiben, nachdem das spritzgegossene Teil 42 ausgebildet wurde und sich die Formhälften getrennt haben. Wie in 3 gezeigt, weist das spritzgegossene Teil 42 eine große Größe und eine sehr dünne Wand auf und beinhaltet eine Vielzahl von dünnwandigen Laschen 44. Es ist relativ schwierig, die Auswerfstifte zu verwenden, um das spritzgegossene Teil 42 ohne ein Verursachen von Dehnungsspuren auszuwerfen. Deshalb kann ein robotischer Endeffektor verwendet werden, um das spritzgegossene Teil 42 ohne ein Verursachen von Dehnungs- oder Verzugsspuren einfach zu entformen.
Unter Bezugnahme auf 4 ist eine Formkavität 46 zum Ausbilden einer Dashboard-Haut 42 gezeigt. Es ist eine Dichtung 40 zum Umschließen der Formkavität 46 gezeigt, um sicherzustellen, dass während eines Evakuierungsprozesses in der Formkavität 46 ein Vakuum beibehalten wird.
Unter Bezugnahme auf 5 beginnt ein Verfahren 50 zum Ausbilden einer dünnwandigen Haut durch Spritzgießen bei Schritt 52 mit dem Beschichten zumindest einer Seite einer Formkavität 16 eines Spritzgusswerkzeugs 10. Das Verfahren 50 ist geeignet zum Ausbilden einer dünnwandigen Haut mit einer Dicke so dünn wie etwa 1,0 mm (0,04 Zoll) oder weniger.
Ein Verhältnis zwischen einer Dicke der dünnwandigen Haut und einer Länge der dünnwandigen Haut (D/L) beträgt etwa 0,002 oder weniger.
Die Beschichtung hilft bei einem Steigern des Polymerstroms während des Einspritzprozesses und beim Reduzieren von Entformungsanstrengungen, um das spritzgegossene Teil aus der Form zu entfernen. Vorzugsweise wird die Beschichtung lediglich auf die Kernseite (d. h. die zweite Formhälfte 14) des Spritzgusswerkzeugs 10 aufgetragen, um zu ermöglichen, dass das spritzgegossene Teil an der Kavitätsseite (d. h. die erste Formhälfte 12) des Spritzgusswerkzeugs 10 haften bleibt, sobald die Formhälften 12 und 14 voneinander getrennt sind. Somit kann ein robotischer Endeffektor anstatt von Auswerfstiften verwendet werden, um das spritzgegossene Teil aus der Form zu entfernen, um sichtbare Dehnungs-/Verzugsspuren an dem spritzgegossenen Teil zu eliminieren.
In anderen Anwendungen kann die Beschichtung auf entweder eine oder beide Seiten des Formhälften aufgetragen sein. Zum Beispiel kann die Beschichtung ebenso auf die Kavitätsseite des Spritzgusswerkzeugs aufgetragen sein, um ein Entformen des spritzgegossenen Teils vorhersehbarer zu machen.
Die Beschichtung kann auf die Formhälfte aufgetragen werden, indem die Formhälfte zuerst in eine Beschichtungslösung eingetaucht wird zum Auftragen der Beschichtung auf lediglich eine Hälfte der Formhälfte, gefolgt von einem Umdrehen der Formhälfte und Eintauchen der anderen Hälfte der Formhälfte in die Beschichtungslösung. Die Formhälfte wird aufgrund ihrer großen Größe auf diese Weise eingetaucht. Bei der Beschichtung kann es ein Chemisch-Nickel-Material, wie etwa eine Tribocoat® HT (High Teflon) -Beschichtung, oder andere Beschichtungen handeln, wie etwa Teflon- und Titan-Beschichtung.
Nachdem die Beschichtung ordnungsgemäß auf das Spritzgusswerkzeug aufgetragen wurde und das Spritzgusswerkzeug an die Spritzgussmaschine montiert wurde, wird bei Schritt 54 Luft aus der Formkavität 16 evakuiert, um einen Vakuumzustand in der Formkavität 16 zu erzeugen. Die Formkavität 16 wird in der Nähe vorbestimmter Füll-Ende-Positionen entlüftet, um die gesamte Luft aus der Formkavität 16 zu evakuieren. Die Formkavität 16 wird vor dem Spritzgießen bei einem Vakuum von etwa 0,7 Bar (- 10 psi) gehalten.
Die Dichtung 40 entlang des gesamten Umfangs des Spritzgusswerkzeugs 10 hilft dabei, die Formkavität 16 in dem Vakuumzustand zu halten. Entlüftungsdüsen werden in dem Spritzgusswerkzeug an oder in der Nähe der polymeren „Füll-Ende“-Positionen platziert, die als letztes mit Polymerharzen befüllt werden, sodass das Vakuum innerhalb der Formkavität während des gesamten Befüllzeitraums der Form beibehalten wird.
Das Vakuum ermöglicht es dem Polymerharzmaterial schnell über große Flächen und durch mehrere Gates/Kanäle des Rohrsystems zu fließen, in der Formkavität zusammenzufließen, ohne sichtbare Spuren oder Mängel auf der Oberfläche des spritzgegossenen Teils und keine Veränderungen des Glanzgrads zu zeigen, was andernfalls aufgrund der Wärmekonzentration oder Verfahrens- oder Materialfaktoren aufgetreten wäre.
Wenn die Formkavität 16 in dem Vakuumzustand gehalten wird, wird die Formkavität 16 danach bei Schritt 56 mit einem geschmolzenen Polymerharz befüllt. Die Formkavität 16 wird während des Einspritzprozesses in einem Vakuum gehalten.
Optional kann bei Schritt 58 ein Inertgas in einem überkritischen Zustand zur gleichen Zeit wie der Einspritzprozess in das Polymerharz einspritzt werden. Das Inertgas wird in der Spritzgussmaschine anhand eines MuCell^®-Spritzgussverfahrens in das geschmolzene Polymerharz eingespritzt. Das MuCell^®-Spritzgussverfahren umfasst eine stark kontrollierte Verwendung von Gas in seinem überkritischen Zustand (SCF - super critical fluid (überkritisches Fluid)), um Millionen von mikrometergroßen Poren in dem geschmolzenen Polymerharz zu erzeugen. Die Poren werden erzeugt oder nukleiert infolge einer homogenen Nukleierung, die auftritt, wenn eine einphasige Lösung aus Polymer und Gas durch das Einspritz-Gate die Form passiert.
Die einphasige Lösung wird durch den Betrieb einer herkömmlichen Spritzgussmaschine erzeugt, die dahingehend modifiziert wurde, das Erzeugen einer einphasigen Lösung zu ermöglichen. Die Schlüsselmodifikationen des Systems umfassen die Verwendung von einem Präzisions-SCF-Zufuhrsystem, um SCF speziellen Einspritzvorrichtungen auf Grundlage von Prinzipien der Massenflussmessung zuzuführen. Das SCF wird dann in die beheizte Trommel eingespritzt, wo es anhand einer speziell ausgestalteten Schnecke mit dem Polymerharz vermischt wird. Eine Verschlussdüse hält die einphasige Lösung, während die Spritzgussschnecke stets einen ausreichenden Gegendruck aufrecht erhält, um ein vorzeitiges Aufschäumen oder einen Druckverlust zu verhindern, was zur Folge haben würde, dass die einphasige Lösung wieder in die zweiphasige Lösung übergeht.
Das Gas dehnt sich aus und erzeugt mikroskopische Poren in dem Polymerharz, wenn das Polymerharz in die Formkavität 16 eingespritzt wird. Die Ausdehnung des Gases hilft dabei, die Formkavität 16 vollständig zu befüllen, ohne dass es eines herkömmlichen Einspritzmaschinendrucks gemäß „Packen und Halten“ bedarf, was typischerweise in allen herkömmlichen Spritzgussverfahren angewendet wird. Eine kleine Gasmenge, etwa 0,25 % der finalen Teilmasse, wird eingespritzt. Eine größere Gasmenge erhöht die Wahrscheinlichkeit von kleinen willkürlichen Ballons, die in dem spritzgegossenen Teil erzeugt werden. Das eingespritzte Gas ist ein Inertgas, wie etwa Stickstoff oder Kohlenstoffdioxid (CO₂).
Das MuCell^®-Verfahren reduziert vorteilhafterweise ein nicht einheitliches Oberflächenaussehen (hauptsächlich Glanz), was ansonsten beim Nichtdurchführen des MuCell^®-Verfahrens auffallen würde. Der Schritt des Verwendens von Gas zum Auspacken des Teils reduziert die Belastung des Polymerharzes, wenn dieses in der Formkavität aushärtet. Er hat zudem den Effekt, dass Unterschiede in Bezug auf den Glanzgrad des Teils reduziert oder eliminiert werden, was ansonsten auftreten würde, wenn kein Gas eingespritzt wird.
Das Verfahren der vorliegenden Offenbarung kombiniert ein Vakuumverfahren vor dem Spritzgießen, um die gesamte Luft aus der Formkavität zu evakuieren, mit einer niedrigen Dosierung von Gas durch das MuCell^®-Verfahren während des Einspritzprozesses, um eine große dünnwandige Haut ohne sichtbare Mängel oder einen nicht einheitlichen Glanz auf der Oberfläche des spritzgegossenen Teils zu produzieren. Die vor dem Spritzgießen auf die Formoberfläche aufgetragene Beschichtung ermöglicht ein einfaches Entformen des dünnwandigen spritzgegossenen Teils, um unerwünschte Dehnungsspuren durch Auswerfstifte zu vermeiden. Somit ist kein Lackieren nach dem Spritzgießen notwendig, um das Aussehen des spritzgegossenen Teils zu verbessern, wodurch Fertigungskosten reduziert werden.
Es versteht sich, dass die Offenbarung nicht auf die beispielhaft beschriebene und veranschaulichte Ausführungsform beschränkt ist. Eine große Vielfalt an Modifikationen wurde beschrieben und weitere sind Teil des Wissens eines Fachmanns. Diese und weitere Modifikationen sowie jeder Ersatz durch technische Äquivalente können der Beschreibung und den Figuren hinzugefügt werden, ohne den Schutzumfang der Offenbarung und des vorliegenden Patents zu verlassen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Ausbilden einer dünnwandigen Haut das Beschichten zumindest einer Seite einer Formkavität eines Spritzgusswerkzeugs; das Evakuieren von Luft aus der Formkavität; und das Befüllen der Formkavität mit einem geschmolzenen Polymerharz.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch das Einspritzen eines Inertgases in das geschmolzene Polymerharz zur gleichen Zeit wie der Schritt des Befüllens der Formkavität mit einem geschmolzenen Polymerharz.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Inertgas Stickstoffgas oder Kohlenstoffdioxid (CO₂) in einem überkritischen Zustand.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt eine Menge des Inertgases etwa 0,25 % einer Masse der dünnwandigen Haut.
Gemäß einer Ausführungsform wird während des Schritts des Befüllens der Formkavität ein Vakuum in der Formkavität beibehalten.
Gemäß einer Ausführungsform ist zwischen nebeneinanderliegenden Teilen des Spritzgusswerkzeugs eine Dichtung bereitgestellt.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Spritzgusswerkzeug zwei Hälften.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Formkavität durch Spritzgießen mit dem geschmolzenen Polymerharz befüllt.
Gemäß einer Ausführungsform weist die dünnwandige Haut eine Dicke von etwa 1,0 mm (0,04 Zoll) oder weniger auf.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt ein Verhältnis zwischen einer Dicke der dünnwandigen Haut und einer Länge der dünnwandigen Haut (D/L) etwa 0,002 oder weniger.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Beschichtung ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus einer Chemisch-Nickel-Beschichtung, einer Teflon-Beschichtung und einer Titan-Beschichtung.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Beschichtung lediglich auf eine Kernseite des Spritzgusswerkzeugs aufgetragen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch ein Entlüften der Formkavität in der Nähe vorbestimmter Füll-Ende-Positionen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs die dünnwandige Haut, die anhand des in dieser Schrift beschriebenen Verfahrens ausgebildet wurde.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Ausbilden einer dünnwandigen Haut das Beschichten zumindest einer Seite einer Formkavität eines Spritzgusswerkzeugs; das Evakuieren von Luft aus der Formkavität und das Beibehalten eines Vakuumzustands in der Formkavität; und gleichzeitiges Einspritzen eines geschmolzenen Polymerharzes in die Formkavität und Einspritzen eines Inertgases in einem überkritischen Zustand in die Formkavität, während der Vakuumzustand beibehalten wird.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt ein Verhältnis zwischen einer Dicke der dünnwandigen Haut und einer Länge der dünnwandigen Haut (D/L) etwa 0,002 oder weniger.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt eine Menge des Inertgases etwa 0,25 % einer Masse der dünnwandigen Haut.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch ein Entlüften der Formkavität in der Nähe vorbestimmter Füll-Ende-Positionen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Ausbilden einer dünnwandigen Haut Auftragen einer Beschichtung auf lediglich eine Kernseite eines Spritzgusswerkzeugs; das Evakuieren von Luft aus einer Formkavität des Spritzgusswerkzeugs und das Beibehalten eines Vakuumzustands in der Formkavität; und gleichzeitiges Befüllen der Formkavität mit einem geschmolzenen Polymerharz und Einspritzen eines Inertgases in einem überkritischen Zustand in das geschmolzene Polymerharz, während der Vakuumzustand beibehalten wird.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt eine Menge des Inertgases etwa 0,25 % einer Masse der dünnwandigen Haut.

Claims

Verfahren zum Ausbilden einer dünnwandigen Haut, umfassend: Beschichten von zumindest einer Seite einer Formkavität eines Spritzgusswerkzeugs; Evakuieren von Luft aus der Formkavität; und Befüllen der Formkavität mit einem geschmolzenen Polymerharz.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Einspritzen eines Inertgases in das geschmolzene Polymerharz zur gleichen Zeit wie der Schritt des Befüllens der Formkavität mit einem geschmolzenen Polymerharz.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Inertgas Stickstoffgas oder Kohlenstoffdioxid (CO₂) in einem überkritischen Zustand ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei eine Menge des Inertgases etwa 0,25 % einer Masse der dünnwandigen Haut beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1-4, wobei während des Schritts des Befüllens der Formkavität ein Vakuum in der Formkavität beibehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei zwischen nebeneinanderliegenden Teilen des Spritzgusswerkzeugs eine Dichtung bereitgestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Spritzgusswerkzeug aus zwei Hälften besteht.
Verfahren nach Anspruch 1-4, wobei die Formkavität durch Spritzgießen mit dem geschmolzenen Polymerharz befüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 1-4, wobei die dünnwandige Haut eine Dicke von etwa 1,0 mm (0,04 Zoll) oder weniger aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1-4, wobei ein Verhältnis zwischen einer Dicke der dünnwandigen Haut und einer Länge der dünnwandigen Haut (D/L) etwa 0,002 oder weniger beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1-4, wobei die Beschichtung ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus einer Chemisch-Nickel-Beschichtung, einer Teflon-Beschichtung und einer Titan-Beschichtung.
Verfahren nach Anspruch 1-4, wobei die Beschichtung lediglich auf eine Kernseite des Spritzgusswerkzeugs aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1-4, ferner umfassend das Entlüften der Formkavität in der Nähe vorbestimmter Füll-Ende-Positionen.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Einspritzen eines Inertgases in das geschmolzene Polymerharz zur gleichen Zeit wie der Schritt des Befüllens der Formkavität mit einem geschmolzenen Polymerharz, und Beibehalten eines Vakuums in der Formkavität während des Schritts des Befüllens der Formkavität.
Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs, das die dünnwandige Haut aufweist, die gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 oder 14 ausgebildet wird.