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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer hinteren Belüftungslamelle einer Belüftungseinheit mit vorderen und hinteren Belüftungslamellen für ein Lüftungsregister eines Kraftfahrzeugs, unter Verwendung eines kombinierten Abtrenn-Spritzguss-Werkzeugs nach Anspruch 1 sowie nach Anspruch 7.
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Die
DE 10 2013 212 420 A1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines zumindest teilweise lichtdurchlässigen Formkörpers, der mindestens einen lichtreflektierenden Bereich aufweist, wobei ein thermoplastisches Polymer in mindestens eine Kavität eines Werkzeugs eingespritzt wird und eine Folie in dem Werkzeug mit dem thermoplastischen Polymer verbunden und mittels eines mikrostrukturierten Werkzeugbereichs eine Mikrostruktur in die Folie geprägt wird. Die Folie wird durch einen Werkzeuginnendruck vom mindestens 400 bar gegen den mikrostrukturierten Werkzeugbereich gepresst. Die
DE 10 2013 212 420 A1 betrifft ferner einen Formkörper, welcher zumindest teilweise aus einem thermoplastischen Polymer besteht und zumindest teilweise lichtdurchlässig ist, sowie eine zumindest teilweise mit dem Grundkörper verbunden Folie, die mindestens einen lichtreflektierenden Bereich aufweist und mit einer Mikrostruktur versehen ist, umfasst. Die Folie umfasst eine Spiegelfolie und das thermoplastische Polymer ist mit Verstärkungsmitteln dotiert.
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Die
DE 38 00 438 A1 betrifft eine Zierschnalle z. B. für Gürtel, die aus einem zumindest teilweise mit einem flexiblen Bezugmaterial bezogenen Schnallenkörper besteht. Dabei ist der Schnallenkörper als einteiliger Kern mit einer Oberseite und einer Unterseite ausgebildet, wobei auf jeder Seite ein Zuschnitt aus dem Bezugmaterial angeordnet ist. Die Bezugmaterial-Zuschnitte sind flächenmäßig derart größer als der Kern ausgebildet, dass sie den Kern mit einem Rand überragen. Zumindest im Bereich des Randes eines der Zuschnitte ist eine Klebebeschichtung vorhanden, über die die Zuschnitte, den Kern einschließend, stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Ferner betrifft die
DE 38 00 438 A1 eine Vorrichtung zum Herstellen der Zierschnalle, wobei ein Unterwerkzeug und ein Oberwerkzeug einander zugekehrte Andruckflächen aufweisen, und in einem der Werkzeuge im Bereich seiner Andruckfläche eine an den Schnallenkörper angepasste Aufnahme gebildet ist.
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Eine Vorrichtung zum Herstellen eines eine Schaum-Schicht aufweisenden CrashPads durch Einspritzen und Schaum-Formen einer Schaum-Flüssigkeit zwischen einer Basis und einer Haut ist in der
DE 10 2012 110 419 A1 offenbart. Die Vorrichtung weist auf:
- eine erste Form und eine zweite Form, welche die Basis formen durch Einspritzen von geschmolzenem Harz in einen Basis-Form-Raum, welcher in einem formgeschlossenen Zustand der ersten und der zweiten Form ausgebildet ist;
- sowie eine Vakuum-Form zum Vakuum-Formen der Haut, wobei, wenn die Vakuum-Form, an welcher die geformte Haut angebracht ist, mit der ersten Form Form-geschlossen wird, ein Schaum-Raum zwischen der Haut und der Basis ausgebildet wird/ist,
- wobei ein Einspritz-Kanal zum Einspritzen des geschmolzenen Harzes in den Basis-Form-Raum sowie ein Schaum-Flüssigkeit-Einspritz-Kanal zum Einspritzen der Schaum-Flüssigkeit in den Schaum-Raum in der ersten Form vorgesehen sind, so dass die erste Form zusammen mit der Vakuum-Form als eine Schaum-Form verwendet wird.
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Die
DE 10 2016 109 033 A1 offenbart ein Formbauteil und ein Verfahren zum Herstellen des Formbauteils. Das Formbauteil ist eine Türverkleidung, an dessen äußerer Seite ein Befestigungselement mittels Schweißen, also wohl mittels Kunststoffschweißen befestigt ist. Mit der
DE 10 2016 109 033 A1 soll ein Verfahren angegeben werden, mit dem bei dem Schweißprozess der Kunststoffelemente weniger Material verbraucht wird, wobei das Formbauteil, also die Türverkleidung möglichst im Gewicht verringert ist. Dazu weist ein Basisbauteil eine Haut, die an einer Fahrzeuginnenseite angeordnet ist und eine Glättungsschicht auf, die an einer dazu gegenüberliegenden Außenseite angeordnet ist. Das Basisbauteil ist aus einem Faserverbundwerkstoff gebildet. Mit der Glättungsschicht ist ein Bügel z.B. ein Klippsitz verbunden. Dazu wird mittels einer Einspritzeinheit Material in einen Bügelformraum eines Formwerkzeugs eingespritzt, so dass sich die Glättungsschicht und das Material des Bügels verbinden. Zwar behandelt die
DE 10 2016 109 033 A1 in gewisser Weise ein Kunststoffspritzen, jedoch ist die Herstellung einer Belüftungslamelle, insbesondere einer hinteren Belüftungslamelle nicht thematisiert.
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Auch die
DE 10 2013 109 066 A1 befasst sich mit der Herstellung eines Crashpads, wobei eine Belüftungslamelle nicht erwähnt ist. Die
US 3 909 169 A befasst sich mit der Herstellung von Gegenständen die eine Haut aus einem Material und einen Kern aus dazu unähnlichem Material aufweisen, wobei insbesondere eine Vorrichtung beschrieben ist die zur Durchführung geeignet ist. Damit könnten eine Platte mit geschäumtem Kern und ungeschäumter Haut hergestellt werden.
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Im Bereich von Kraftfahrzeugen spielt die Belüftung des Fahrzeuginnenraums für den Fahrkomfort und die Insassensicherheit eine wesentliche Rolle. Gerade die intensive Belüftung zur Enteisung von Scheiben bewirkt in einem Kraftfahrzeug oft eine unangenehme Lautstärke. Belüftungseinheiten, insbesondere auch die Belüftungslamellen der Belüftungseinheiten, müssen daher für verbesserten Fahrkomfort mit schallabsorbierendem bzw. schalldämpfendem Material ausgebildet sein. Schalldämpfende Materialien bestehen typischerweise aus einer porösen Struktur, die Schallenergie aufgrund von Reibungskräften zwischen Schallwellen und den Zellwänden in der Porenstruktur in Wärme umwandelt.
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Formteile wie beispielsweise Belüftungslamellen für die Belüftungseinheiten im Innenraum eines Kraftfahrzeuges sind häufig aus einem Außenhaut-Schaum-Träger-Verbund ausgebildet. Zwischen einer Außenhaut, welche die zugängliche sicht- und fühlbare Außenseite der Formteile bildet und einem Trägerelement ist eine Schaumschicht vorgesehen. Bei der Herstellung derartiger Formteile wird ein schaumbildender Kunststoff in einen Zwischenraum zwischen der Außenhaut und dem Trägerelement eingetragen. Der eingetragene, schaumbildende Kunststoff füllt den Zwischenraum zwischen der Außenhaut und dem Trägerelement gleichmäßig aus. Während dieses sogenannten Hinterschäumens ist das Trägerelement in einem ersten Schäumwerkzeugteil und die Außenhaut in einem zweiten Schäumwerkzeugteil gehalten.
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Bei einem derartigen Herstellungsverfahren für Formteile werden auch Bereiche, in denen später Durchbrüche, wie bspw. Durchbrüche für Lüftungsblenden, erforderlich sind, zunächst vollflächig hinterschäumt. In einem Folgeschritt werden diese nicht erforderlichen Bereiche durch eine geeignete Abtrenntechnologie als Durchbrüche ausgefräst oder ausgestanzt.
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Bekannt aus dem Stand der Technik ist auch die S-FIT-Technologie (Soft Foam Injection Technology), bei der ein Formteil aus zwei verschiedenen Materialien in einem Arbeitsschritt gefertigt werden kann. Dabei wird in eine geschlossene Form zunächst ein Träger aus thermoplastischem Material eingespritzt und anschließend eine dreidimensionale Struktur bspw. durch ein „Core-Back“-Verfahren erzeugt, wobei Aussparungen entstehen. Anschließend wird eine vorab vulkanisierte Dichtung mit der verbleibenden Wärme des soeben gefertigten Trägers an diesen Träger angefügt. (https://www.sumitomo-shi-demag.eu/processes/s-fit.html aufgerufen am 22. Februar 2018)
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Spritzgussverfahren können auch als Schaumspritzgussverfahren ausgeführt sein und auch auf thermoplastische Elastomere ausgedehnt werden. Gute Schaumstrukturen lassen sich durch chemisches sowie physikalisches Schäumen bspw. mit Polypropylen und Polyamid erreichen (http://www.plastics.gl/injection-moulding/foam-injectionmolding, aufgerufen am 15.November 2018).
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Im Stand der Technik werden weitere vergleichbare Herstellungsverfahren, insbesondere für Belüftungseinheiten mit schallabsorbierendem Material, in Kraftfahrzeugen bereits eingesetzt. Ferner sind verschiedene Belüftungseinheiten oder sonstige Formteile mit schallabsorbierendem Material beschrieben.
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Die
US 2008/0 096 481 A1 betrifft eine Kühlgebläsevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei das Gehäuse oder einzelne Komponenten, insbesondere die Lüftungsgitter am Lufteinlass und Luftauslass, einen schallabsorbierenden großporigen Schaum, bspw. Polyurethan oder Polyester aufweisen.
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Die
US 6,767,050 B2 betrifft ein Isolatoren-Panel zwischen dem Motorraum und dem Armaturenbrett zur Dämpfung von Geräuschen und Vibrationen aus dem Motorraum. Das Isolatoren-Panel besteht dabei aus zwei Schichten, nämlich einer Schicht aus einem Elastomer und einer Schicht eines thermoplastischen Olefins. Beide Schichten sind miteinander durch V-förmige Laschen der Elastomer-Schicht verbunden, welche in entsprechende Vertiefungen der thermoplastischen Schicht eingreifen.
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In der
US 6,071,591 A ist ein Kraftfahrzeug-Armaturenbrett mit einer Oberfläche aus thermoplastischem Kunststoff, einem Körper aus spritzgegossenem thermoplastischem Polyurethan und mindestens einem mit dem Armaturenbrettkörper einstückig angeformten Luftkanal offenbart. Der Luftkanal wird mittels eines entfernbaren Einsatzes als Aussparungskörper, insbesondere eines aufblasbaren Luftkörpers, hergestellt. Nach dem Entfernen des Aussparungskörpers wird der Luftkanal mit thermoplastischem Polystyrol ausgefüllt.
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Die
US 6,023,938 A betrifft ein Klimagerät, bei dem die offene Gitterstruktur, die normalerweise direkt vor einer Kondensatoreinheit liegt, durch eine akustische Barriere ersetzt wird, die vor der Kondensatoreinheit angeordnet ist. Die Struktur des akustischen Absorptionsmaterials legt den Luftströmungsweg zur Kondensatoreinheit fest. Der modifizierte Luftströmungsweg führt zu einem modifizierten Schallweg, der wiederum zu einer Schalldämpfung führt. Das akustische Absorptionsmaterial kann aus offenporigem Schaum und Fiberglasmatten bestehen und eine Oberflächenbehandlung zum Schutz vor Umwelteinflüssen aufweisen.
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In dem Artikel von MOHD MOESLI et al., The Effect of Air Gap Thickness on Sound Absorption Coefficient of Polyurethane Foam, Defence Sand T Technical Bulletin, November 2012, werden die Auswirkungen einer zweiten schalldämpfenden Schicht hinter einer Schicht aus Polyurethan-Schaum auf den Schallabsorptionskoeffizienten für niederfrequente und hochfrequente Geräusche untersucht. Polyurethan-Schaum ist weit verbreitet in der Schallschutztechnik, um Schall zu absorbieren. Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass das Einführen eines Luftspalts hinter der Schicht aus Polyurethan-Schaum den Schallabsorptionskoeffizienten, insbesondere bei hochfrequenten Klängen, erhöht.
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In der
US 8,470,217 B2 ist ein geschäumtes Formteil zur Verwendung für das Armaturenbrett, die Türinnenverkleidung oder für den Fahrzeugboden offenbart. Es weist sowohl einen Schaum mit größerer Reißfestigkeit und schallabsorbierendes Material auf. Damit erstreckt sich die Anwendung für diese Formteile auch auf strukturelle Elemente eines Automobils, welche sowohl eine Schalldämpfungswirkung, als auch eine Festigkeit erfordern. Ferner ist an einem solchen Formteil eine Oberflächenschicht als schallabsorbierende Schutzschicht mit einer verringerten Porosität vorgesehen. Dabei beträgt die Dicke einer Oberflächenschicht vorzugsweise 10 bis 45% der Gesamtdicke des geschäumten Formteils.
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Die
EP 2 335 900 A2 betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Haut-SchaumTräger-Verbunds für ein Formteil für den Innenraum eines Fahrzeuges, aufweisend einen Träger, der zumindest bereichsweise elastisch verformbar aus einem Thermoplast, insbesondere aus Polypropylen, ausgebildet ist und an ein erstes Schäumwerkzeugteil eines Schäumwerkzeugs formschlüssig angelegt wird. Eine Haut, bspw. aus dem Thermoplasten Polyurethan, wird an ein zweites Schäumwerkzeugteil des Schäumwerkzeugs formschlüssig angelegt. Das erste und das zweite Schäumwerkzeugteil werden zur Bildung einer Kavität zwischen der Haut und dem Träger aufeinander zubewegt, wobei wenigstens ein Konturvorsprung des zweiten Schäumwerkzeugteils die Haut in den Träger abdichtend eindrückt. Ferner wird ein flüssiger, schaumbildender Kunststoff nach dem Aufeinanderzubewegen der Schäumwerkzeugteile in die entstandene Kavität eingetragen, wobei dieser die Kavität zwischen der Haut und dem Träger ausfüllt und anschließend aushärtet.
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Die
US 6,207,090 B1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mit einem Film überzogenen Artikels. Eine bewegliche Presse mit ersten und zweiten Formschalen wird in eine offene Position bewegt, wobei die erste Formschale eine Dichtfläche und die zweite Formschale eine Schneidfläche aufweist. Ein dünner flexibler, aus thermoplastischem Material geformter Film ist zwischen der ersten und der zweiten Formschale angeordnet. Wenn die Formschalen miteinander verschlossen sind, wird thermoplastisches Harz injiziert, welches sich adhäsiv mit dem Film verbindet. Dabei bleibt außerdem ein Abschnitt des Films zwischen den Versiegelungs- und Schneidoberflächen eingeklemmt und wirkt als eine Dichtung zwischen den Formhälften.
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In der
US 2008/0 012 166 A1 wird mit der „Core-Back“-Technologie ein Schäumteil hergestellt, bei dem ein expandierbares Harz mit einem Schäummittel, in eine Kavität zwischen eine ortsfeste Formhälfte und eine bewegliche Formhälfte gefüllt wird. Durch Wegbewegen der mobilen Formhälfte von der stationären Formhälfte, wird das Volumen der Kavität erweitert, bis sie der Größe des geformten geschäumten Harzprodukts entspricht. Die Bewegungsgeschwindigkeit wird dabei so gesteuert, dass ein Harzprodukt bereitgestellt wird, das eine Hautschicht über der gesamten umgebenden Oberfläche und eine homogene Schaumstruktur unter der Hautschicht aufweist.
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Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik ist noch Raum für Verbesserungen vorhanden. Insbesondere die Gestaltung des Herstellungsverfahrens zur Herstellung einer Belüftungslamelle kann weiter vereinfacht werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Lärm, der durch eine Belüftungseinheit verursacht wird, zu reduzieren und für eine solche Belüftungseinheit ein kostengünstiges Herstellungsverfahren bereitzustellen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung einer hinteren Belüftungslamelle einer Belüftungseinheit mit vorderen und hinteren Belüftungslamellen für ein Lüftungsregister eines Kraftfahrzeugs, unter Verwendung eines kombinierten Abtrenn-Spritzguss-Werkzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und des Anspruchs 7 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die abhängigen Unteransprüche.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer hinteren Belüftungslamelle einer Belüftungseinheit mit vorderen und hinteren Belüftungslamellen für ein Lüftungsregister eines Kraftfahrzeugs, unter Verwendung eines kombinierten Abtrenn-Spritzguss-Werkzeugs mit einer ersten Werkzeughälfte und einer zweiten Werkzeughälfte, aufweisend folgende Schritte:
- - Einlegen einer ersten Schaumkomponente als flächiges, geschäumtes Schaummaterial zwischen die beiden Werkzeughälften,
- - Schließen der beiden Werkzeughälften und Ausstanzen einer Ausnehmung in dem Schaummaterial in einem ersten Formungsschritt, wobei ein Zwischenprodukt erzeugt wird,
- - Bewegen des Zwischenprodukts aus einer ersten Position in eine zweite Position innerhalb des kombinierten Abtrenn-Spritzguss-Werkzeugs, oder ortsfestes Halten des Zwischenprodukts an seiner Position innerhalb des kombinierten Abtrenn-Spritzguss-Werkzeugs,
- - Schließen der beiden Werkzeughälften in einem zweiten Formungsschritt,
- - Einspritzen von einem zweiten spritzgussfähigen Material zur Ausbildung einer zweiten Komponente während eine Schneidvorrichtung des kombinierten Abtrenn-Spritzguss-Werkzeugs entlang einer äußeren Umrandung einen Bereich von der ersten Schaumkomponente zum Freilegen einer Porenstruktur im Innern der ersten Komponente abtrennt, und
- - Entnehmen der hinteren Belüftungslamelle aus dem Abtrenn-Spritzguss-Werkzeug.
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Die Belüftungslamelle kann als innerseitige Belüftungslamelle ausgebildet sein. Die erste Schaumkomponente, auch bezeichnet als Schaumdichtung oder einfach erste Komponente, wird, vorzugsweise unter Zuhilfenahme eines chemischen Schaumbildners, ausgebildet und weist im ausgehärteten Zustand eine poröse schalldämpfende Struktur auf, indem sie wie ein Kamm den Luftstrom bricht. Eine solche Struktur kann auch durch eine entsprechend ausgebildete Oberfläche erreicht oder verstärkt werden. Diese Struktur kann zum einen durch Einfallstellen an der Oberfläche der ausgehärteten ersten Schaumkomponente bereitgestellt werden. Zum anderen kann eine offenporige oder grobporige Struktur im Inneren der ersten Schaumkomponente freigelegt werden, indem Schaummaterial von der ersten Schaumkomponente bereichsweise unter Ausbildung einer Schnittfläche in einem zweiten Formungsschritt abgetrennt wird. An der Schnittfläche wird die Porenstruktur des Schaums freigelegt, womit die schalldämpfende Wirkung entsteht. Die erste Schaumkomponente wird im Stand der Technik typischerweise mit Kautschuk bzw. Gummi gebildet. Die erfindungsgemäße erste Schaumkomponente kann bspw. mit Polyurethan gebildet werden, wobei das Schaummaterial für das Herstellungsverfahren als vorgeschäumtes bzw. bereits vollständig geschäumtes mattenartiges Rollenmaterial bereitgestellt werden kann.
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Die zweite Komponente, auch bezeichnet als Schaumträger, ist als Trägerkomponente für die Belüftungslamelle zur Montage an der Belüftungseinheit ausgebildet. Die zweite Komponente weist hierfür Befestigungselemente auf, die gleichzeitig, vorzugsweise ausgebildet als Pivotierelemente, zur Umlenkung des Luftzugs aus dem Lüftungskanal ausgebildet sind. Für die Trägerfunktion ist prinzipiell jedes geeignete Material verwendbar, welches im ausgehärteten Zustand formstabil ist und die Trägerfunktion der ersten Schaumkomponente erfüllt. Die erste Schaumkomponente wird zuerst ausgebildet und nach dem Aushärten von der zweiten Komponente umspritzt bzw. hinterspritzt. Dadurch entsteht eine feste Verbindung zwischen der ersten Schaumkomponente und der zweiten Komponente. Alternativ kann zuerst die zweite Komponente ausgebildet werden und nach dem Aushärten von der ersten Schaumkomponente umspritzt bzw. hinterspritzt werden.
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Bei dem ersten Formungsschritt wird das Schaummaterial bereits vorgeschäumt, vorzugsweise als Halbzeug oder Schaumrolle, in das Abtrenn-Spritzguss-Werkzeug eingebracht und anschließend eine Ausnehmung innerhalb des Schaummaterials gebildet.
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Geschäumtes, mattenartig zugeschnittenes, Polyurethan weist an der Oberfläche Einfallstellen auf und/oder ist im Inneren mit einer porösen Struktur ausgebildet. Das zu Matten zugeschnittene Polyurethan wird als Schaumrolle aufgerollt. Für den erfindungsgemäßen Herstellungsprozess kann es wieder abgerollt und in das Abtrenn-Spritzguss-Werkzeug als geschäumtes Schaummaterial für die erste Schaumkomponente bereitgestellt werden. Derartiges Rollenmaterial kann als industrieller Massenartikel kostengünstig bereitgestellt werden, womit sich die Herstellungskosten zur Herstellung der hinteren Belüftungslamellen sinken lassen. Einfallstellen, die dem Betrachter als Dellen oder Einbeulungen auf der Oberfläche der Kunststoffteile erscheinen, sind an der Oberfläche von Formteilen typischerweise unerwünscht. Die hinteren Belüftungslamellen sind für Fahrzeuginsassen jedoch nicht oder nur schwer einsehbar oder fühlbar, weshalb hier eine derartige Struktur zur Schallabsorption gezielt ausgebildet werden kann. Die zweite Komponente wird in das Abtrenn-Spritzguss-Werkzeug durch die Ausnehmung hindurch gespritzt, sodass die erste Schaumkomponente von der zweiten Komponente hinterspritzt wird.
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Vorzugsweise erfolgt der erste Formungsschritt als erster Abtrennvorgang zur Ausbildung der Ausnehmung durch Stanzen mit einer Stanzvorrichtung, welche Bestandteil einer ersten Werkzeughälfte und/oder einer zweiten Werkzeughälfte des Abtrenn-Spritzguss-Werkzeugs ist.
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Durch die Stanzvorrichtung kann in einem Arbeitsschritt eine durchgehende oder unterbrochene Ausnehmung in der ersten Schaumkomponente ausgebildet werden, indem sich bspw. eine erste oder mobile Werkzeughälfte mit einem Vorsprung zum Stanzen auf die zweite oder ortsfeste Werkzeughälfte mit einer zu dem Vorsprung komplementären Vertiefung zubewegt, wobei in die zweite Werkzeughälfte das bereits geschäumte Schaumaterial für die erste Schaumkomponente eingelegt ist. Dadurch wird ein Bereich ausgebildet, der beim Einspritzen der zweiten Komponente von dieser hinterspritzt oder umspritzt wird. Mit dieser Stanzvorrichtung können ferner zusätzliche Verbindungslöcher in der ersten Schaumkomponente ausgebildet werden, die ebenfalls von dem eingespritzten spritzgussfähigen Material der zweiten Komponente hinterspritzt oder umspritzt werden können, sodass sich ein besonders stabiler Verbindungsabschnitt zwischen den beiden Komponenten in der gefertigten hinteren Belüftungslamelle bildet.
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Für eine schnelle Fertigung kann das Einspritzen des spritzgussfähigen Materials für die zweite Komponente in die Ausnehmung und das Abtrennen des Schaummaterials von der ersten Schaumkomponente jeweils in dem zweiten Formungsschritt, insbesondere zeitgleich erfolgen.
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Dadurch müssen die Werkzeughälften des Abtrenn-Spritzguss-Werkzeugs zwischen diesen beiden Arbeitsschritten nicht mehr geöffnet werden. Damit wird die Zeit für einen Zyklus zur Fertigung einer Belüftungslamelle verkürzt und somit werden die Herstellungskosten gesenkt. Alternativ können die Werkzeughälften innerhalb des zweiten Formungsschritts geöffnet und das vorliegende Zwischenprodukt durch die Arme eines Roboters bewegt werden.
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Vorzugsweise kann zusätzlich beim zweiten Formungsschritt beim zweiten Abtrennvorgang mit einer Schneidvorrichtung die erste Schaumkomponente entlang des äußeren Umfangs ausgeschnitten und dabei mit der Schneidvorrichtung in Position gehalten werden, während die zweite Komponente in eine Kavität eingespritzt wird.
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Durch Ausbilden der zweiten Komponente in der Kavität zwischen der ersten Werkzeughälfte und der zweiten Werkzeughälfte des Abtrenn-Spritzguss-Werkzeugs und Ausschneiden der ersten Schaumkomponente in einem Formungsschritt kann die Fertigstellung der fertigen Belüftungslamelle beschleunigt werden. Ebenfalls entfällt, dass ein Zwischenprodukt manuell oder durch einen Roboterarm bewegt werden muss. Während die erste Schaumkomponente durch Abtrennen von nicht benötigtem Schaummaterial ausgeschnitten wird, wird sie gleichzeitig derart durch die Schneidvorrichtung in Position gehalten, dass sie die Kavität beim Einspritzen des spritzgussfähigen Materials für die zweite Komponente nach außen abdichtet. Dadurch wird der Herstellungsaufwand weiter reduziert, da zusätzliches Dichtmaterial entfällt.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die erste Schaumkomponente eine höhere Verformungstemperatur oder Erweichungstemperatur auf, als die Schmelztemperatur der zweiten Komponente.
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Die zweite Komponente wird typischerweise heiß eingespritzt. Gleichzeitig ist die erste Schaumkomponente aus einem thermoplastischen oder einem elastomeren Material ausgebildet, das typischerweise eine begrenzte Temperaturbeständigkeit aufweist. Durch die Wahl einer entsprechend hohen Erweichungstemperatur kann die zweite Komponente eingespritzt werden, ohne dass die erste Schaumkomponente Einbußen in der Qualität aufweist. Ebenfalls ist eine ausreichende Druckbeständigkeit gegenüber dem Druck im Inneren der Kavität vorgesehen. Ferner ist vorgesehen, dass die durch die erste Schaumkomponente gebildete Schaumdichtung trotz der Temperaturschwankungen im Innenraum eines Kraftfahrzeugs über die gesamte Lebensdauer eines typischen Kraftfahrzeugs funktionsfähig ist und keine unangenehme Geruchsentwicklung aufweist.
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Alternativ zum Einbringen oder Einlegen bereits geschäumten Schaummaterials in das Abtrenn-Spritzguss-Werkzeug kann beim ersten Formungsschritt das Schaummaterial eingespritzt und durch Öffnen des Abtrenn-Spritzguss-Werkzeugs geschäumt und/oder expandiert werden.
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Dabei gelingt die Lösung der Aufgabe auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7, wobei ein Verfahren zur Herstellung einer hinteren Belüftungslamelle einer Belüftungseinheit mit vorderen und hinteren Belüftungslamellen für ein Lüftungsregister eines Kraftfahrzeugs, unter Verwendung eines kombinierten Abtrenn-Spritzguss-Werkzeugs mit einer ersten Werkzeughälfte und einer zweiten Werkzeughälfte, aufweisend folgende Schritte vorgeschlagen wird:
- - Einspritzen zwei verschiedener spritzgussfähiger Materialien in eine Kavität zwischen den beiden Werkzeughälften, wobei zunächst spritzgussfähiges Material für eine zweite Komponente oder für eine erste Schaumkomponente eingespritzt wird, welches zumindest teilweise aushärtet, wobei anschließend Schaummaterial für eine erste Schaumkomponente oder für eine zweite Komponente in einer durch Vergrößerung der Kavität gebildeten zusätzlichen Kavität eingespritzt wird, und Aneinanderfügen der beiden Komponenten,
- - Öffnen der beiden Werkzeughälften und Expansion der ersten Schaumkomponente unter Einfluss eines chemischen Schaumbildners, wobei nach diesem ersten Formungsschritt ein Zwischenprodukt erzeugt ist,
- - Bewegen des Zwischenprodukts aus einer ersten Position in eine zweite Position innerhalb des kombinierten Abtrenn-Spritzguss-Werkzeugs,
- - Schließen der beiden Werkzeughälften, wobei eine Schneidvorrichtung des kombinierten Abtrenn-Spritzguss-Werkzeugs entlang einer äußeren Umrandung einen Bereich von der ersten Schaumkomponente zum Freilegen einer Porenstruktur im Innern der ersten Schaumkomponente abtrennt, und
- - Öffnen der beiden Werkzeughälften und Entnehmen der hinteren Belüftungslamelle aus dem Abtrenn-Spritzguss-Werkzeug.
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In anderen Worten, beim ersten Formungsschritt kann schäumbares Schaummaterial zur Herstellung der ersten Schaumkomponente in das Abtrenn-Spritzguss-Werkzeug eingebracht werden. Spritzgussfähiges Schaummaterial ist auch als schaumspritzgussfähiges Material zu verstehen, welches vorzugsweise fließfähig oder fluid ist. Dafür kommen thermoplastische Polymere und thermoplastische Elastomere in Betracht. Thermoplastische Elastomere auf der Basis von thermoplastischem Polyester weisen eine gute Schaumstruktur, Porenstruktur und Oberflächenbeschaffenheit auf. Die Schaumstruktur wird mit langsamer und/oder hochpräziser Öffnung der Werkzeughälften und einer langsamen bis mittelschnellen Einspritzgeschwindigkeit genau ausgebildet. Die zweite Komponente kann in einem zweiten Einspritzvorgang durch Umspritzen oder Hinterspritzen der ersten Schaumkomponente ausgebildet werden, sobald die erste Formkomponente ausgehärtet, erkaltet oder formstabil ist. Alternativ kann zuerst die zweite Komponente ausgebildet werden und nach deren Aushärten von der ersten Schaumkomponente umspritzt bzw. hinterspritzt werden.
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Vorzugsweise wird die erste Schaumkomponente offenporig oder mit Einfallstellen zur Schallabsorption, mittels eines chemischen Schaumbildners ausgebildet.
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Der chemische Schaumbildender, welcher auch ein zusätzliches Hilfsmittel zur Schaumbildung sein kann, bewirkt bspw. unter Gasentwicklung eine Expansion der ersten Schaumkomponente, wenn die Werkzeughälften geöffnet werden. Durch Gaseinschlüsse in der ersten Schaumkomponente entsteht eine offenporige oder großporige oder grobporige oder poröse Struktur und/oder es können sich Einfallstellen, Dellen oder Einbeulungen an der Oberfläche der ersten Schaumkomponente ausbilden. Durch Abtrennen oder Abschneiden von Bereichen der ersten Schaumkomponente kann diese Struktur zusätzlich für eine verbesserte Schallabsorption freigelegt werden.
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In einer vorteilhaften aber optionalen Weiterbildung der Erfindung wird eine Kavität beim ersten Formungsschritt und/oder beim zweiten Formungsschritt zur Ausbildung der ersten Schaumkomponente und/oder der zweiten Komponente zwischen der ersten Werkzeughälfte und der zweiten Werkzeughälfte ganz oder teilweise mit einem Core-Back-Verfahren ausgebildet.
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Bei einem Core-Back-Verfahren können Zweikomponentenartikel hergestellt werden, ohne dass dabei die Werkzeughälften des Abtrenn-Spritzguss-Werkzeugs geöffnet werden müssen. Die erste Schaumkomponente und die zweite Komponente werden nacheinander so in dieselbe Kavität eingespritzt, dass beim Einspritzen der ersten und/oder der zweiten Komponente ein verschiebbarer Einsatz im Abtrenn-Spritzguss-Werkzeug einen Teil der Kavität verschließt. Ist der Spritzvorgang der ersten und/oder der zweiten Komponente abgeschlossen, wird durch Betätigen des Schiebers die Kavität komplett geöffnet und die erste und/oder die zweite Komponente wird eingespritzt.
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- 1a zeigt eine perspektivische Darstellung eines Fahrzeuginnenraums mit einer Belüftungseinheit aus dem Stand der Technik.
- 1b zeigt eine perspektivische Darstellung einer Belüftungseinheit mit einer Belüftungslamelle aus dem Stand der Technik.
- 1c zeigt eine Belüftungslamelle aus dem Stand der Technik.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen in beispielhafter Ausführungsform
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- 2 eine Draufsicht einer beispielhaften erfindungsgemäßen ersten Schaumkomponente,
- 3 eine Prinzipskizze einer beispielhaften erfindungsgemäßen Belüftungslamelle,
- 4a eine Prinzipskizze einer Schnittdarstellung einer beispielhaften erfindungsgemäßen Belüftungslamelle durch die Schnittlinie A-A,
- 4b eine Prinzipskizze einer Schnittdarstellung einer beispielhaften erfindungsgemäßen Belüftungslamelle durch die Schnittlinie B-B,
- 5 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens und
- 6 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden. Insbesondere sind die Figuren dahingehend zu verstehen, dass verschiedene Bauteile zur besseren Übersichtlichkeit ausgeblendet oder vereinfacht dargestellt sind. Kombinierte Abtrenn-Spritzguss-Werkzeuge weißen typischerweise eine ortsfeste und eine mobile Werkzeughälfte auf. Die Zuordnung beispielsweise der Stanzvorrichtungen, der Einspritzvorrichtungen und/oder der Schneidvorrichtungen ist ausdrücklich nicht auf eine der beiden Werkzeughälften beschränkt, sondern kann beliebig erfolgen.
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1a zeigt den Kraftfahrzeuginnengraum 200, der mit entsprechenden Formteilen ausgebildet ist und eine Belüftungseinheit 210 mit einem Register aufweist, die einen Luftstrom in den Kraftfahrzeuginnenraum 200 einbläst. Eine Anordnung aus Belüftungslamellen 100 in dem Register der Belüftungseinheit 210 teilt den Luftstrom, wobei die Ausrichtung drehbar gelagerter Belüftungslamellen 100 je nach Vorgaben des Fahrzeuginsassen den Luftstrom entsprechend ablenkt oder umlenkt.
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1b zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus 1. Meist weist eine Belüftungseinheit 210 eine Vielzahl an Belüftungslamellen 100 auf, die sowohl vertikal, als auch horizontal in dem Luftkanal 220 angeordnet sind. Typischerweise sind dabei sowohl eine Reihe parallel zueinander ausgerichtete hinterer, also dem Kraftfahrzeuginnenraum 200 abgewandter, Belüftungslamellen 100 und eine Reihe zueinander parallel ausgerichteter vorderer, also dem Kraftfahrzeuginnenraum 200 zugewandter, Belüftungslamellen vorgesehen. Die vorderen Belüftungslamellen (nicht dargestellt) können vertikal ausgerichtet sein, während die hinteren Belüftungslamellen 100 (eine einzige ist exemplarisch dargestellt) horizontal ausgerichtet sein können. Auch eine entsprechend vertauschte Ausrichtung ist denkbar. Während die vorderen Belüftungslamellen für den Fahrzeuginsassen einen optisch und taktil ansprechenden Eindruck aufweisen müssen, können die hinteren Belüftungslamellen 100, die vom Fahrzeuginsassen optisch und taktil fast komplett abgeschirmt sind, hinsichtlich ihrer Fähigkeit, Schall zu absorbieren, optimiert werden. Diese können somit eine poröse Oberfläche oder Einfallstellen, Dellen bzw. Einbeulungen aufweisen, die den Luftstrom brechen und den Schall absorbieren.
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1c zeigt eine einzelne Belüftungslamelle 100 aus dem Stand der Technik, die eine erste Schaumkomponente 110 und eine zweite Komponente 120 aufweist. Die erste Schaumkomponente 110 ist als Schaumdichtung ausgebildet. Im Stand der Technik werden die erste Schaumkomponente 110 und die zweite Komponente 120 mechanisch und/oder manuell miteinander verfügt. Während die erste Schaumkomponente 110 zur Schallabsorption mit einer porösen Struktur/Oberfläche ausgebildet ist, ist die zweite Komponente 120 als stabiler Träger ausgebildet. Eine Befestigungseinrichtung zur Befestigung mit der Belüftungseinheit 210 im Luftkanal 220 (siehe 1b) ist als Pivotiereinrichtung 101 ausgebildet, damit die Ausrichtung der Belüftungslamelle 100 im Luftkanal 220 veränderbar ist. Der Luftstrom trifft auf die Umrandung 112 der ersten Schaumkomponente 110, weshalb hier die Ausbildung mit schalldämpfenden Eigenschaften zur Reduzierung der Lärmemission der Belüftung des Kraftfahrzeuginnenraums 200 entscheidend ist.
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2 zeigt die erste Schaumkomponente 110, welche die schalldämpfenden Aufgaben für die hintere Belüftungslamelle 100 übernimmt. Sie ist von einer äußeren Umrandung 112 begrenzt, die erfindungsgemäß durch Ausschneiden mit der Schneidvorrichtung 307 des kombinierten Abtrenn-Spritzguss-Werkzeugs 300 (vgl. 5 und 6) ausgebildet wird. Ferner ist eine Ausnehmung 111 vorgesehen, die mit Hilfe einer Stanzvorrichtung 305 ausgebildet wird und prinzipiell auch während des Core-Back-Verfahrens bei geschlossenem Werkzeug kurzzeitig existiert. Zusätzlich sind in der ersten Schaumkomponente 110 Verbindungslöcher 113 für einen Eingriff mit der zweiten Komponente 120 (vgl. 3, 4a) vorgesehen.
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3 zeigt die fertig ausgebildete hintere Belüftungslamelle 100 mit der ersten Schaumkomponente 110, welche einen Verbindungsabschnitt 114 mit der zweiten Komponente 120 ausbildet. Die Ausnehmung 111 in der ersten Schaumkomponente 110 ist von der zweiten Komponente 120 in der dargestellten Ausführungsform vollständig ausgefüllt, wobei auch eine bereichsweise Aussparung in der zweiten Komponente 120 prinzipiell denkbar ist.
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4a zeigt eine Schnittdarstellung des Verbindungsabschnitts 114 entlang der Schnittlinie A-A aus 3 im Bereich eines Verbindungslochs 113 der ersten Schaumkomponente 110. Beim Einspritzen der zweiten Komponente 120 bildet diese hinter der ersten Schaumkomponente 110 ein Hinterspritzung 121. Dadurch entsteht eine nicht lösbare Verbindung zwischen der ersten Schaumkomponente 110 und der zweiten Komponente 120. 4b zeigt zusätzlich eine Schnittdarstellung des Verbindungsabschnitts 114 entlang der Schnittlinie B-B aus 3, wobei die Hinterspritzung 121 einen wesentlich kleineren Bereich im Verbindungsabschnitt 114 betrifft.
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5 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens. Dabei werden mit einem kombinierten Abtrenn-Spritzguss-Werkzeug 300, welches eine erste Werkzeughälfte 303 und eine zweite Werkzeughälfte 304 aufweist, eine hintere Belüftungslamelle 100 in einem ersten Formungsschritt 301 und einem zweiten Formungsschritt 302 ausgebildet. In dem ersten Formungsschritt 301 werden in einem Spritzgussverfahren zwei verschiedene spritzgussfähige Materialien in eine Kavität 306 zwischen den Werkzeughälften 303, 304 eingespritzt, ohne die beiden Werkzeughälften 303, 304 zwischen den Einspritzvorgängen zu öffnen. In die Kavität wird zunächst das spritzgussfähige Material 122 für die zweite Komponente 120 eingespritzt, welches vollständig oder teilweise aushärtet. Anschließend wird, während die beiden Werkzeughälften 303, 304 geschlossen bleiben, ein Schieber, typischerweise langsam, geöffnet, sodass sich die Kavität 306 vergrößert und das Schaummaterial 115 für die erste Schaumkomponente 110 in diese zusätzliche Kavität, ggf. zusammen mit einem chemischen Schaumbildner eingespritzt werden kann. Dabei kann die zweite Komponente 120 hinterspritzt werden. Durch die Restwärme der noch nicht erkalteten zweite Komponente 120 werden beide Komponenten 110, 120 fest aneinandergefügt. Mit Öffnen der beiden Werkzeughälften 303, 304 expandiert die erste Schaumkomponente 110 unter Einfluss des chemischen Schaumbildners und somit steht nach dem ersten Formungsschritt 301 ein Zwischenprodukt 130 zur Verfügung. Das Zwischenprodukt 130 kann, bspw. durch einen Roboterarm aus einer ersten Position in eine zweite Position innerhalb des kombinierten Abtrenn-Spritzguss-Werkzeugs 300 bewegt werden. In dieser zweiten Position schließen die beiden Werkzeughälften 303, 304 sich wieder und eine Schneidvorrichtung 307 trennt entlang einer äußeren Umrandung 112 einen Bereich von der ersten Schaumkomponente 110 ab. Dadurch wird an der Schnittfläche der ersten Schaumkomponente 110 die Porenstruktur im Inneren der ersten Schaumkomponente 110 freigelegt, die beim Schäumen, ggf. mit Hilfe des chemischen Schaumbildners, entstanden ist. Mit dem Öffnen der beiden Werkzeughälften 303, 304 kann die fertige Belüftungslamelle 100 entnommen werden.
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6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens. Auch dabei werden mit einem kombinierten Abtrenn-Spritzguss-Werkzeug 300, welches eine erste Werkzeughälfte 303 und eine zweite Werkzeughälfte 304 aufweist, eine hintere Belüftungslamelle 100 in einem ersten Formungsschritt 301 und einem zweiten Formungsschritt 302 ausgebildet. Ein wesentlicher Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß 5 ist, dass die zweite Komponente 120 in dem zweiten Formungsschritt 302 in eine Kavität 306 zwischen den Werkzeughälften 303, 304 eingespritzt wird. Die erste Schaumkomponente 110 wird ferner als flächiges bereits fertig geschäumtes Schaummaterial 115, vorzugsweise als Schaumrolle 125 oder Bahnenmaterial zwischen die beiden Werkzeughälften 303, 304 eingelegt. Das Schaummaterial 115 der Schaumrolle 125 besteht bspw. aus, eine Porenstruktur aufweisendem, Polyurethan und ist bspw. an einem anderen Herstellungsort vorgeschäumt und zu einer Schaumrolle 125 zugeschnitten worden. Beim Schließen der Werkzeughälften 303, 304 wird durch eine Stanzvorrichtung 305 eine Ausnehmung 111 in dem Schaummaterial 115 in einem ersten Formungsschritt 301 ausgebildet. Mit Öffnen der beiden Werkzeughälften 303, 304 steht nach dem ersten Formungsschritt 301 ein Zwischenprodukt 130 zur Verfügung. Das Zwischenprodukt 130 kann, bspw. durch einen Roboterarm aus einer ersten Position in eine zweite Position innerhalb des kombinierten Abtrenn-Spritzguss-Werkzeugs 300 bewegt werden, kann aber auch ortsfest verbleiben. In dieser zweiten Position schließen die beiden Werkzeughälften 303, 304 sich in einem zweiten Formungsschritt 302 wieder und während eine Schneidvorrichtung 307 entlang einer äußeren Umrandung 112 einen Bereich von der ersten Schaumkomponente 110 abtrennt, wird in diesem zweiten Formungsschritt 302 die zweite Komponente 120 durch Einspritzen von einem zweiten spritzgussfähigem Material 122 in die Kavität 306 vorgenommen. Während bei einer Schneidvorrichtung 307 der Bereich außerhalb einer Umrandung 112 typischerweise als Abfallprodukt anfällt, fällt bei einer Stanzvorrichtung 305 typischerweise der Bereich innerhalb der gestanzten Ausnehmung 111 als Abfallprodukt an. Dabei entsteht unter Ausbildung einer Hinterspritzung 121 eine feste Verbindung zwischen der ersten Schaumkomponente 110 und der zweiten Komponente 120. Das Schaummaterial 115 der ersten Schaumkomponente 110 kann während dem Einspritzvorgang als Dichtmaterial zwischen den beiden Werkzeughälften 303, 304 wirken, während es gleichzeitig durch die Schneidvorrichtung 307 in Position gehalten wird. Durch den Schneidvorgang kann zusätzlich zu den Einfallstellen an der Oberfläche der ersten Schaumkomponente 110 an der Schnittfläche der ersten Schaumkomponente 110 die Porenstruktur im Inneren der ersten Schaumkomponente 110 freigelegt werden, die bereits vor dem gezeigten Herstellungsverfahren beim Schäumen, ggf. mit Hilfe des chemischen Schaumbildners, entstanden ist. Mit dem Öffnen der beiden Werkzeughälften 303, 304 kann die fertige hintere Belüftungslamelle 100 entnommen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- hintere Belüftungslamelle
- 101
- Pivotiereinrichtung
- 110
- erste Schaumkomponente
- 111
- Ausnehmung
- 112
- Umrandung
- 113
- Verbindungslöcher
- 114
- Verbindungsabschnitt
- 115
- Schaummaterial
- 120
- zweite Komponente
- 121
- Hinterspritzung
- 122
- spritzgussfähiges Material
- 125
- Schaumrolle
- 130
- Zwischenprodukt
- 200
- Kraftfahrzeuginnenraum
- 210
- Belüftungseinheit
- 220
- Luftkanal
- 300
- Abtrenn-Spritzguss-Werkzeug
- 301
- erster Formungsschritt
- 302
- zweiter Formungsschritt
- 303
- erste Werkzeughälfte
- 304
- zweite Werkzeughälfte
- 305
- Stanzvorrichtung
- 306
- Kavität
- 307
- Schneidvorrichtung
