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Die Erfindung betrifft ein Spritzgusswerkzeug zum Herstellen eines Bauteils mit einem sichtseitigen Kaschiermaterial, welches eine Naht aufweist.
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Unter einer Kaschierung versteht man ein Verbinden mehrerer Lagen gleicher oder verschiedener Materialien mit Hilfe geeigneter Kaschiermittel, beispielsweise Lack, Leim oder Wachs. Eine Kaschierung hat den Zweck, ein Material zu schützen und/ oder zu dekorieren oder das Material mit verbesserten Eigenschaften auszustatten.
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Zur Vorbereitung einer Kaschierung wird das Kaschiermaterial oder ein Träger mit einem wärmeaktivierbaren Klebstoff versehen. Danach wird der zu kaschierende Träger an einer oberen Werkzeughälfte und das Kaschiermaterial an einer unteren Werkzeughälfte befestigt. Schließlich erfolgt eine Erwärmung des wärmeaktivierbaren Klebstoffs und ein Verschließen des Werkzeugs zur Durchführung des Kaschiervorgangs.
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Aus der
DE 10 2009 041 683 A1 sind ein Verfahren zur Herstellung eines Innenverkleidungsteils für ein Kraftfahrzeug sowie ein Innenverkleidungsteil für ein Kraftfahrzeug bekannt. Das Innenverkleidungsteil weist eine Dekorschicht auf, die in ihrem optischen Eindruck als aus mindestens zwei Teilen zusammengesetzt erscheint. Dabei wird die Dekorschicht mittels einer Nut eines Trägerteils fixiert. Dabei erfolgt ein Eindrücken eines Abschnitts der Dekorschicht in Längsrichtung der Nut des Trägerteils, wodurch sich eine in der Nut positionierte Ausbuchtung der Trägerschicht bildet. Danach erfolgt ein Vernähen des Trägerteils und der Dekorschicht mit mindestens einer Naht, die in einer Längsrichtung der in der Nut liegenden Ausbuchtung verläuft und die Dekorschicht und das Trägerteil durchdringt.
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In der 10 2021 123 628.2 der Anmelderin sind ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit einem sichtseitigen Kaschiermaterial, welches eine Naht mit einem Nahtstummel aufweist, und ein Spritzgusswerkzeug zur Durchführung eines derartigen Verfahrens bekannt. Bei diesem Verfahren erfolgt ein Befüllen eines Hohlraums der Kavität des Spritzgusswerkzeugs mit einer Kunststoffschmelze, wobei sich Schmelzfronten der Kunststoffschmelze einem Nahtgraben der Kavität des Spritzgusswerkzeugs beidseitig nähern. Durch diese Schmelzfronten erfolgt im Nahtgraben ein Ausrichten des Nahtstummels und eine Ausbildung einer Bindenaht beim Zusammentreffen der Schmelzfronten. Anschließend erfolgt ein Verbinden der Kunststoffschmelze mit dem Kaschiermaterial, ein Erstarren der Kunststoffschmelze, ein Öffnen des Spritzgusswerkzeugs und ein Entformen des Bauteils mit dem damit verbundenen Kaschiermaterial.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Spritzgusswerkzeug zum Herstellen eines Bauteils mit einem sichtseitigen Kaschiermaterial, welches eine Naht aufweist, anzugeben, bei welchem ein unerwünschtes Verschieben der Naht vermieden wird.
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Diese Aufgabe wird durch ein Spritzgusswerkzeug mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 13 angegeben.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Spritzgusswerkzeug zum Herstellen eines Bauteils mit einem sichtseitigen Kaschiermaterial, welches eine Naht mit einem Nahtstummel aufweist, eine Werkzeughälfte auf, die mit mindestens einem Nahtzentriereinsatz ausgestattet ist, welcher innerhalb der Werkzeughälfte verschiebbar ist. Mittels dieses mindestens einen Nahtzentriereinsatzes wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass das Kaschiermaterial, welches eine Naht mit einem Nahtstummel aufweist, im Spritzgusswerkzeug positionsgenau und reproduzierbar platziert werden kann. Insbesondere kann die Naht beim Schließen des Spritzgusswerkzeugs in engen Toleranzen positioniert und gehalten werden, so dass die Naht beim Schließen des Spritzgusswerkzeugs und beim Einspritzen der Kunststoffschmelze nicht verschoben wird und folglich keinen unsauberen Nahtverlauf aufweist. Der Nahtstummel der Naht wird dabei durch mindestens einen Nahtzentriereinsatz auf Position gehalten. Dieser mindestens eine Nahtzentriereinsatz wird erst durch den Spritzguss im Prozess auf seine Endstellung geschoben. Durch die Positionierung mittels mehrerer Nahtzentriereinsätze, die in der Werkzeughälfte vorgesehen sind, ist ein exakter Nahtverlauf für längere Nähte erreichbar. Die genannte Reproduzierbarkeit ist durch die fließtechnischen Gegebenheiten der Kunststoffschmelze gewährleistet.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der mindestens eine Nahtzentriereinsatz in der Werkzeughälfte federnd gelagert.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der mindestens eine Nahtzentriereinsatz mittels einer Führung in der Werkzeughälfte positioniert.
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Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei der Führung um eine Säulenführung oder eine Nut-/Federführung oder eine Passschraube.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Nahtzentriereinsätze symmetrisch zur Führung durch mindestens ein federndes Element kraftbeaufschlagt.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der mindestens eine Nahtzentriereinsatz eine Aufnahmenut zur Aufnahme des Nahtstummels der Naht auf.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der mindestens eine Nahtzentriereinsatz ein- oder beidseits der Aufnahmenut Druckrippen auf. Durch diese Druckrippen können zur Erhöhung der Steifigkeit des Bauteils auf der Bauteilrückseite vorgesehene Verrippungen geführt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Werkzeughälfte des Weiteren mit Zentrierhilfsmitteln ausgestattet.
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Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei diesen Zentrierhilfsmitteln um Zentrierpins oder Zentrierleisten.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Zentrierpins in den Innenbereich der Werkzeughälfte zurückziehbar oder hineindrückbar. Die Zentrierpins können alternativ dazu auch außerhalb der Kavität in dafür vorgesehene Freimachungen der anderen Werkzeughälfte eintauchen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der mindestens eine Nahtzentriereinsatz durch den Spritzdruck der Schmelzefront einer in die Kavität der Werkzeughälfte eingespritzten Kunststoffschmelze verlagerbar.
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Gemäß einer Ausführungsform wird der Nahtstummel der Naht des Kaschiermaterials bis zur durch den Spritzdruck der Schmelzefronten verursachten Verschiebung des mindestens einen Nahtzentriereinsatzes mittels der Aufnahmenuten in Position gehalten.
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Gemäß einer Ausführungsform hat der mindestens eine Nahtzentriereinsatz jeweils in dessen kavitätsseitigem Endbereich einen rampenförmigen Verlauf. Die Druckrippen können zusätzlich oder alternativ ebenfalls einen rampenförmigen Verlauf aufweisen.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Spritzgusswerkzeug zwei Werkzeughälften auf, wobei es sich bei einer dieser Werkzeughälften um die Dekorseite des Spritzgusswerkzeugs und bei der anderen Werkzeughälfte um die Kunststoffseite des Spritzgusswerkzeugs handelt und wobei der mindestens eine Nahtzentriereinsatz auf der Kunststoffseite des Spritzgusswerkzeugs vorgesehen ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine Schnittdarstellung zur Veranschaulichung eines Spritzgusswerkzeugs vor dem Einspritzen des Kunststoffs,
- 2 eine Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des in der 1 gezeigten Spritzgusswerkzeugs nach dem Einspritzen des Kunststoffs,
- 3 eine perspektivische Darstellung zur Veranschaulichung einer Werkzeughälfte des Spritzgusswerkzeugs vor dem Einlegen des Kaschiermaterials,
- 4 eine perspektivische Darstellung der in der 3 gezeigten Werkzeughälfte zur Veranschaulichung der Verschiebung eines Nahtzentriereinsatzes nach erfolgtem Einspritzen einer Kunststoffschmelze,
- 5 eine Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Einspritzvorgangs in die Kavität des Spritzgusswerkzeugs,
- 6 eine Schnittdarstellung zur Veranschaulichung der Schmelzefront der zugeführten Kunststoffschmelze im Bereich des Nahtzentriereinsatzes und
- 7 eine Schnittdarstellung zur Veranschaulichung der Verschiebung des Nahtzentriereinsatzes durch die Kraft der zugeführten Kunststoffschmelze.
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Die 1 zeigt eine Schnittdarstellung zur Veranschaulichung eines Spritzgusswerkzeugs vor dem Beginn des Spritzgussprozesses. Dieses Spritzgusswerkzeug 1 weist zwei Werkzeughälften 11, 12 auf, wobei es sich bei der Werkzeughälfte 11 um die Dekorseite des Spritzgusswerkzeugs und bei der Werkzeughälfte 12 um die Kunststoffseite des Spritzgusswerkzeugs handelt. Mit dem Bezugszeichen 1d ist eine Werkzeugtrennfläche (Trennebene) angedeutet, an welcher das Spritzgusswerkzeug geöffnet werden kann und an welcher bei geschlossenem Spritzgusswerkzeug die beiden Werkzeughälften aneinanderliegen.
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Auf der Dekorseite 11 des Spritzgusswerkzeugs sind eine Kavität 3 und optional ein Nahtschwert 1g und vorgesehen, wobei vor dem Beginn des Spritzgussprozesses Kaschiermaterial 2 in diese Kavität eingelegt wird. Dieses Kaschiermaterial 2 hat eine Naht 2a, die auf der Nichtsichtseite des Kaschiermaterials einen Nahtstummel aufweist. Das Nahtschwert 1g ist vorzugsweise bei weicheren Kaschiermaterialien in Verbindung mit dem Nahtzentriereinsatz 1e dazu vorgesehen, die Naht während des Spritzgussprozesses in Form zu halten, indem es als Gegenhalter wirkt, sobald durch die in die Kavität eingespritzte Kunststoffschmelze Druck auf den Nahtstummel ausgeübt wird.
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Die Kunststoffseite 12 des Spritzgusswerkzeugs 1 ist mit Nahtzentriereinsätzen 1e ausgestattet, welche jeweils innerhalb dieser Kunststoffseite verschiebbar sind. Diese Nahtzentriereinsätze, die in der 1 in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene hintereinander angeordnet sind, weisen jeweils einen vorgegebenen Abstand voneinander auf, wie dies aus den 3 und 4 ersichtlich ist. Die Verschiebbarkeit der Nahtzentriereinsätze 1e ist in der 1 durch Pfeile FF veranschaulicht, welche eine durch vorgespannte federnde Elemente 1f auf den jeweiligen Nahtzentriereinsatz 1e ausgeübte Kraft veranschaulichen. Bei dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Nahtzentriereinsätze 1e jeweils durch zwei federnde Elemente 1f kraftbeaufschlagt. Diese beiden federnden Elemente 1f sind symmetrisch zu einer Führung 1h angeordnet, welche zur Positionierung des jeweiligen Nahtzentriereinsatzes 1e auf der Kunststoffseite 12 des Spritzgusswerkzeugs dienen. Bei der Führung 1h handelt es sich um eine Säulenführung oder um eine Nut-/Federführung oder eine Passschraube. Die Führungen 1h weisen ein geringes Spiel, eine Hubbegrenzung und eine Arretierung auf, welche den Nahtzentriereinsatz vor Herausfallen schützt.
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Alternativ zu dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Anzahl der Federelemente auch anders gewählt werden. Beispielsweise kann die Anzahl der Federelemente auch eins oder vier sein, solange die Kraftbeaufschlagung des Nahtzentriereinsatzes gleichmäßig und ohne Verkanten desselben erfolgt. Zudem sind als federnde Elemente neben klassischen Maschinenelementen wie Zylinder-, Schrauben-, Teller-, Evolut- oder Ringfedern bspw. auch Gummi-, Luft- oder Gasdruckfedern oder gar (elektro-)magnetisch wirkende Druckelemente zu verstehen.
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Die Nahtzentriereinsätze 1e, die federnden Elemente 1f und die Führung 1h sind in einer Aufnahmeöffnung 1j der Werkzeughälfte 12 angeordnet.
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Wie aus der 1 des Weiteren ersichtlich ist, weisen die Nahtzentriereinsätze 1e in ihrem von den federnden Elementen 1f abgelegenen Endbereich eine Aufnahmenut 1i für den Nahtstummel der Naht 2a des Kaschiermaterials 2 auf. Beidseits dieser Aufnahmenut sind Druckrippen 1k vorgesehen. Durch diese Druckrippen 1k können zur Erhöhung der Steifigkeit des Bauteils auf dessen Rückseite vorgesehene Verrippungen geführt werden. Zudem können die Druckrippen 1k initial die Verschiebung des jeweiligen Nahtziereinsatzes einleiten und Rampen 10 aufweisen, wie diese jedoch erst anhand der 5 bis 7 näher beschrieben sind.
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Die 2 zeigt eine Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des in der 1 gezeigten Spritzgusswerkzeugs nach dem Ende des Spritzgussprozesses, bei welchem in die Kavität 3 zwischen dem Kaschiermaterial 2 und dem Nahtzentriereinsatz 1e eine Kunststoffschmelze 8 eingespritzt wurde, wie es noch unten anhand der 5 bis 7 näher erläutert wird.
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Mit den in der
2 gezeigten Pfeilen ist die Kraft Fs bezeichnet, die beim Einspritzen der Kunststoffschmelze 8 in die Kavität 3 durch den Einspritzdruck auf den jeweiligen Nahtzentriereinsatz 1e wirkt. Diese Kraft Fs wirkt in Gegenrichtung zu der in der
1 gezeigten Federkraft F
F. Für diese Kräfte gilt die folgende Beziehung:
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Dies hat zur Folge, dass die Nahtzentriereinsätze 1e während des Einspritzens der Kunststoffschmelze durch die dabei auf den jeweiligen Nahtzentriereinsatz wirkende Kraft in der 2 in die Werkzeughälfte 12 hinein verschoben wird.
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Die 3 zeigt eine perspektivische Darstellung zur Veranschaulichung der Werkzeughälfte 12 des Spritzgusswerkzeugs vor dem Einlegen des Kaschiermaterials.
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Aus der 3 ist insbesondere ersichtlich, dass in der Werkzeughälfte 12 zwei mit Abstand zueinander angeordnete Nahtzentriereinsätze 1e vorgesehen sind; weitere Nahtziereinsätze 1e können auch vor der Schnittebene angeordnet sein. Diese Nahtzentriereinsätze 1e sind auf federnden Elementen 1f gelagert, wobei diese federnden Elemente eine Kraft FF auf den jeweiligen Nahtzentriereinsatz ausüben, durch welche der Nahtzentriereinsatz innerhalb der Werkzeughälfte nach oben in Richtung der Kavität 3 verschoben ist. Die Federelemente 1f sind beidseits einer Führung 1h angeordnet, mittels welcher der jeweilige Nahtzentriereinsatz 1e in der Werkzeughälfte 12 positioniert ist. Ferner ist in der 3 veranschaulicht, dass die Nahtzentriereinsätze 1e jeweils eine Aufnahmenut 1i zur Aufnahme des Nahtstummels der Naht des Kaschiermaterials aufweisen und dass beidseits dieser Aufnahmenut Druckrippen 1k vorgesehen sind.
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Aus der 3 geht des Weiteren hervor, dass die Nahtzentriereinsätze 1e, die federnden Elemente 1f und die Führung 1h in einer Aufnahmeöffnung 1j der Werkzeughälfte 12 angeordnet sind.
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Ferner ist aus der 3 ersichtlich, dass die Werkzeughälfte 12 mit Zentrierhilfsmitteln 4 ausgestattet ist. Diese können auch in der Dekorseite 11 angeordnet sein. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei diesen Zentrierhilfsmitteln um Zentrierpins. Diese Zentrierpins unterstützen beim Einlegen des Kaschiermaterials dessen exakte Positionierung derart, dass der Nahtstummel der Naht des Kaschiermaterials innerhalb der Aufnahmenut 1i der jeweiligen Werkzeughälfte angeordnet ist. Die Zentrierpins sind nach der Positionierung des Kaschiermaterials beim Schließen der Werkzeughälften 11, 12 in den Innenbereich der Werkzeughälfte 12 zurückziehbar oder hineindrückbar oder alternativ dazu auch außerhalb der Kavität in Löchern freigestellt.
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Die 4 zeigt eine perspektivische Darstellung der in der 3 gezeigten Werkzeughälfte 12 zur Veranschaulichung der Verschiebung der Nahtzentriereinsätze 1e nach erfolgtem Einspritzen einer Kunststoffschmelze. Aus der 4 ist insbesondere ersichtlich, dass die Nahtzentriereinsätze 1e durch die beim Einspritzvorgang ausgeübte Kraft Fs innerhalb der Werkzeughälfte 12 in Richtung der gezeigten Pfeile nach unten verschoben sind. Da das Einspritzen des Kunststoffs im geschlossenen Werkzeug erfolgt, sind die Zentrierhilfsmittel 4 in diesem Stadium entweder eingefahren und ragen dann nicht aus der Trennebene 1d hervor oder sie tauchen in der gegenüberliegenden Werkzeughälfte in vorgesehene Löcher.
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Die 5 zeigt eine Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Einspritzens einer Kunststoffschmelze in die Kavität 3 des Spritzgusswerkzeugs 1.
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Dieses Einspritzen erfolgt unter Verwendung einer Düse 5, die an einer Anbindungsstelle 6 eine Kunststoffschmelze zum Einspritzen in die Kavität 3 des Spritzgusswerkzeugs 1 bereitstellt. Diese Kunststoffschmelze wird in die Kavität 3 eingespritzt. Im Rahmen dieses Einspritzvorganges gelangt die Schmelzefront der Kunststoffschmelze in Kontakt mit den Nahtzentriereinsätzen 1e. Diese Nahtzentriereinsätze 1e weisen in ihren kavitätsseitigen Endbereichen einen rampenförmigen Verlauf auf, wie es in der 5 durch die Rampe 10 veranschaulicht ist, und befindet sich aufgrund der Federkraft FF in Kontakt mit dem Kaschiermaterial 2. Solche Rampen 10 können alternativ oder zusätzlich in den Druckrippen 1k vorgesehen sein.
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Die 6 zeigt eine Schnittdarstellung zur Veranschaulichung der Schmelzefront 9 der zugeführten Kunststoffschmelze 8 im Bereich des Nahtzentriereinsatzes 1e, wobei in der gezeigten Position der Schmelzefront 9 noch kein zur Verschiebung ausreichender Druck durch die zugeführte Kunststoffschmelze auf den Nahtzentriereinsatz ausgeübt wird.
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Die 7 zeigt eine Schnittdarstellung zur Veranschaulichung der Verschiebung des Nahtzentriereinsatzes 1e durch die Kraft Fs der zugeführten Kunststoffschmelze. Aus dieser Figur ist ersichtlich, dass der Nahtzentriereinsatz 1e durch die Kraft der zugeführten Kunststoffschmelze in Richtung des dargestellten Pfeiles nach unten verschoben wurde und dass die eingespritzte Kunststoffschmelze 8 im gesamten Bereich der Kavität 3 mit dem Kaschiermaterial 2 kontaktiert ist, so dass eine Verbindung der Kunststoffschmelze 8 mit dem Kaschiermaterial 2 erfolgen kann.
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Nach einem anschließenden Abkühlen der Kunststoffschmelze erfolgt ein Öffnen des Spritzgusswerkzeugs und ein Entformen des Bauteils mit dem damit verbundenen Kaschiermaterial.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Spritzgusswerkzeug
- 1d
- Werkzeugtrennfläche
- 1e
- Nahtzentriereinsatz
- 1f
- federndes Element
- 1g
- Nahtschwert
- 1h
- Führung für den Nahtzentriereinsatz
- 1i
- Aufnahmenut für den Nahtstummel der Naht
- 1j
- Aufnahmeöffnung im Werkzeug für den Nahtzentriereinsatz
- 1k
- Druckrippe
- 2
- Kaschiermaterial, Dekor
- 2a
- Naht mit Nahtstummel
- 3
- Kavität
- 4
- Positionierpin
- 5
- Düse
- 6
- Anbindungsstelle
- 8
- Kunststoffschmelze
- 9
- Schmelzefront
- 10
- Rampe
- 11
- Werkzeughälfte; Dekorseite des Spritzgusswerkzeugs
- 12
- Werkzeughälfte; Kunststoffseite des Spritzgusswerkzeugs
- FF
- Kraft der Federelemente
- Fs
- Kraft der Schmelze (aus Einspritzdruck bzw. Nachdruck) FS > FF
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009041683 A1 [0004]