DE10259570A1

DE10259570A1 - Kantenversiegelung an Kunststoff-Bauteilen

Info

Publication number: DE10259570A1
Application number: DE10259570A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl.-Ing. Hermann; Karl-Heinz Dipl.-Ing. Ilzhöfer; Thomas Dr. Schuh; Thorsten Dipl.-Ing. Wesse
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2004-07-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausgleich von Fehlstellen an Kanten von Kunststoffbauteilen, insbesondere aus faserverstärktem Kunststoff hergestellten Pressbauteilen, wobei fließfähiger Kunststoff im Bereich der Fehlstellen mit einem relativ und mit konstantem Abstand zu der Oberfläche des Bauteils bewegten Ziehwerkzeug über das Bauteil im Bereich der Kanten verteilt und zumindest in die Fehlstellen eingebracht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausgleich von Fehlstellen an Kanten von Kunststoffbauteilen, insbesondere aus faserverstärktem Kunststoff hergestellten Pressbauteilen.
Pressbauteile aus Kunststoff finden u.a. im Automobilbau in großem Umfang Anwendung, da sie bei geringem Gewicht eine große Flexibilität bei der Formbarkeit und damit bei der Formgebung aufweisen.
Kunststoffteile, insbesondere im Pressverfahren hergestellte Teile weisen vor allem in dem Bereich, in dem die einzelnen Teile der Presswerkzeuge aneinander stoßen, Grate auf. Diese Grate müssen nach Entnahme des Formteils aus der Pressform mechanisch entfernt werden. Diese Bearbeitung führt insbesondere bei Bauteilen aus faserverstärktem Kunststoff zu Fehlstellen und Poren durch abbrechende Faserenden.
Insbesondere im Automobilbau werden heute aber sehr hohe Anforderungen an die optische Wertanmutung von Oberflächen gestellt. Wenn die bei der Entfernung von Graten auftretenden Fehlstellen im später sichtbaren Bereich liegen und lackiert werden müssen, können diese Fehlstellen zu sichtbaren Mängeln bei der Lackierung führen.
In herkömmlicher Weise werden die mit Fehlstellen behafteten Kanten mechanisch nachbehandelt und die Faserenden beispielsweise durch Fräsen entfernt und der Bereich der Fehlstellen durch Schleifen aufgearbeitet. In einem weiteren Schritt oder auch alternativ wird das Bauteil mit einem dünnen Lackfilm vorzugsweise aus einem Primermaterial behandelt.
Dieses Verfahren ist aufwändig, sehr kostenintensiv und birgt die Gefahr von Ausfällen durch irreparable Schäden an dem Bauteil.
Aus der DE 19907439 C2 ist ein Verfahren für den Automobilbau bekannt, bei dem an ein glasfaserverstärktes Kunststoffteil eine zusätzliche Komponente, beispielsweise eine Dichtungslippe, aus einem weichen Polymer angespritzt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kunststoffbauteile mit Fehlstellen in einer einfachen und sicheren Weise so zu bearbeiten, dass die Fehlstellen beseitigt werden und ein homogenes Bauteil ohne sichtbare Übergange an der zu bearbeitenden Stelle geschaffen wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird sichergestellt, dass zumindest die vorhandenen Poren mit Material gefüllt werden. Das Ziehwerkzeug führt zu einer Nivellierung der Oberfläche, indem dieses in einem einstellbaren, konstanten Abstand zu dem Bauteil geführt ist und der fließfähige Kunststoff dadurch über den zu bearbeitenden Bereich verteilt wird.

In einer vorteilhaften Weiterbildung wird der fließfähige Kunststoff nicht zusätzlich aufgebracht, sondern aus dem Material des Bauteils durch lokale Erwärmung erzeugt.

Weitere Vorrichtungen zum Aufbringen zusätzlichen Materials sind dabei nicht notwendig.

Es ist dabei weiter sinnvoll, wenn in gleicher Weise wie das Ziehwerkzeug auch eine Einrichtung zur lokalen Erwärmung relativ zu dem Bauteil bewegt wird und die Erwärmung des Bauteils auf den gerade zu bearbeitenden Bereich der Oberfläche begrenzt werden kann.

In einer alternativen Ausbildungsform wird der fließfähige Kunststoff als zusätzliches Material mit einer der Relativbewegung des Ziehwerkzeugs vorausgehenden Extrusionsdüse auf das Bauteil aufgebracht. Bei dieser Ausbildung des Verfahrens verbleibt die Struktur des Bauteils unverändert und mit dem zusätzlichen aufgebrachten Material ist des Weiteren ein formgestalterisches Vorgehen möglich.

Um die Verbindung des Materials des Bauteils und des zusätzlichen aufgebrachten Kunststoffes zu verbessern, kann das Bauteil in dem von der Extrusionsdüse und dem Ziehwerkzeug überstrichenen Oberflächenbereich erwärmt werden. Der Wärmeeintrag verbessert das Vernetzen bzw. das Aushärten des zusätzlich aufgebrachten Kunststoffes.

Unterstützend kann in dem Auftragsbereich ein Vakuum angelegt werden. Damit wird vermieden, dass in den Poren Luft eingeschlossen wird.

Zur elektrostatischen Lackaufbringung wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens mit dem zusätzlich aufgebrachten Kunststoff eine zumindest in Teilbereichen des Bauteils elektrisch leitende Oberfläche erzeugt.

Aufgrund ihrer hohen Beständigkeit haben sich duroplastische Werkstoffe als Material für den zusätzlich aufzubringenden Kunststoff als besonders geeignet erwiesen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung zu den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen sowie den einzelnen Patentansprüchen entnommen werden.

In der Zeichnung zeigt:
1 in einer schematisierten Ansicht ein Bauteil und ein Ziehwerkzeug im Querschnitt, und
2 in gleicher Darstellung ein Ziehwerkzeug in einer alternativen Ausbildung.
In 1 ist ein Bauteil 1 dargestellt, das für den Einsatz in der Automobilindustrie im Pressverfahren hergestellt worden ist. Bei dem Bauteil 1 kann es sich dabei sowohl um ein SMC (= Sheet Molding Compound) -Bauteil wie auch um ein GMT (= Glasmattenverstärktes Thermoplast) -Bauteil handeln.
Während des Pressvorgangs im Bereich der Tauchkante entstandene Grate sind entfernt. Die betreffenden Stellen sind von eventuell überstehenden Faserenden der Glasfaserverstärkung befreit.
Um die vorhandenen Poren und Fehlstellen in dem Bauteil zu beseitigen, wird ein Ziehwerkzeug 2 mit einer entsprechend geformten Vorderseite 3 über das Bauteil 1 bewegt. Die Vorderseite 3 weist eine Stahlkante 4 als Abstreifeinrichtung auf, die über das Bauteil gezogen wird und mit der vorhandenes Material auf der Oberfläche des Bauteils verschiebbar ist.
Dem Ziehwerkzeug 2 ist als Einrichtung zum Erwärmen eine Warmluftdüse 5 vorgeschaltet, die den Kunststoff im Bereich der Oberfläche zumindest bis in den Bereich plastischen Fließens erwärmt. Die Warmluftdüse 5 wird gemeinsam mit dem Ziehwerkzeug 2 über den zu bearbeitenden Bereich der Oberfläche des Bauteils 2 in Richtung des Pfeils A bewegt. Der durch die Warmluftdüse 5 plastifizierte Kunststoff wird durch die Stahlkante 4 des Ziehwerkzeugs 2 in Pfeilrichtung A verschoben. Dabei werden Poren durch Eintrag von Kunststoff und Glättung durch das Ziehwerkzeug 2 mit Kunststoff gefüllt.
Mit gleicher Wirkung kann erfindungsgemäß die Warmluftdüse auch durch eine Einrichtung für eine Kontakterwärmung, einen Mikrowellenstrahler oder eine Ultraschallquelle ersetzt werden und auf diese Weise der fließfähige Kunststoff durch Plastifizierung der Oberflächenbereiche des Bauteils 2 erzeugt werden.
In 2 wird das gleiche Bauteil 1 mit einem ebenfalls als Ziehwerkzeug ausgebildeten Werkzeug 6 bearbeitet. Bei diesem Verfahren wird mittels einer in das Werkzeug 6 integrierten Extrusionsdüse 7 fließfähiger Kunststoff auf das Bauteil 1 aufgegeben, während das Werkzeug 6 und mit diesem die Extrusionsdüse 7 in Pfeilrichtung B über das Bauteil 1 bewegt werden.
Mit einer der Extrusionsdüse 7 nachlaufenden Abstreifkante 8 wird der über die Extrusionsdüse aufgegebene Kunststoff auf der Oberfläche des Bauteils 2 verteilt. Durch Einstellen des Abstandes zwischen der Abstreifkante 8 und dem Bauteil 1 wird die Dicke der aufgetragenen Kunststoffschicht eingestellt. Das Werkzeug 6 kann zusätzlich auch noch beheizt werden, um die Vernetzung eines aufgebrachten duroplastischen Kunststoffes durch zusätzliche Wärme zu fördern. Auch wird durch diesen zusätzlichen Wärmeeintrag die Verbindung zwischen dem Bauteil 1 und dem aufgetragenen Kunststoff verbessert.
Der zusätzlich aufgebrachte duroplastische Kunststoff wird mit einer solchen Viskosität aufgegeben, dass der Kunststoff die in den Poren enthaltene Luft verdrängen kann, falls im Auftragsbereich kein Vakuum angelegt worden ist. Der Kunststoff wird aber nicht so dünnflüssig aufgetragen, dass sich durch die Expansion noch in dem Kunststoff eingeschlossener Luft neue Fehlstellen bilden können.
Die Abstreifkante 8 des Werkzeuges 6 kann so ausgebildet werden, dass eine Profilausbildung bei dem zusätzlich aufgebrachten Kunststoff möglich ist. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Dichtungslippe in Ergänzung zu dem Kantenschutz erzeugt werden.
Des weiteren ist es mit einer solchermaßen profilierten Abstreifkante auch möglich, Enden der Faserverstärkung des Kunststoffes des Bauteils 2 mit dem zusätzlich aufgebrachten Kunststoff zu überdecken. Damit kann der Bearbeitungsschritt des Fräsens der Faserenden der Verstärkung nach dem Entfernen eines durch den Pressvorgang bei der Fertigung des Bauteils entstandenen Grates entfallenen.
Um die durch den zusätzlich aufgebrachten Kunststoff entstandene Schicht oder das auf dem Bauteil erzeugte Profil einer elektrostatischen Lackierung unterziehen zu können, wird ein duroplastischer Kunststoff ausgewählt, der an sich bereits elektrisch leitfähig ist oder der Kunststoff wird vor dem Aufbringen durch Zugabe von Ruß, Aluminiumteilchen oder ähnlichem elektrisch leitfähig gemacht.
Zur Erzeugung des Vakuums oder zumindest eines Unterdruckes im Aufgabebereich des Kunststoffes an dem Bauteil 1 kann das Ziehwerkzeug so ausgebildet werden, dass es dicht an dem Bauteil anliegt und eine Einrichtung zum Absaugen von Luft aufweist. Beispielsweise kann das Ziehwerkzeug Dichtlippen aufweisen, die an der Oberfläche des Bauteils anliegen.

Claims

Verfahren zum Ausgleich von Fehlstellen an Kanten von Kunststoffbauteilen, insbesondere aus faserverstärktem Kunststoff hergestellten Pressbauteilen, wobei fließfähiger Kunststoff im Bereich der Fehlstellen mit einem relativ und mit konstantem Abstand zu der Oberfläche des Bauteils (1) bewegten Ziehwerkzeug (2) über das Bauteil (1) im Bereich der Kanten verteilt und zumindest in die Fehlstellen eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der fließfähige Kunststoff an der Oberfläche des Bauteils (1) durch lokale Erwärmung erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ziehwerkzeug (2) gemeinsam mit einer Einrichtung (5) zur Erwärmung des Bauteils (1) relativ zu diesem bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der fließfähige Kunststoff mittels einer dem Ziehwerkzeug (2) in Bewegungsrichtung vorgeschalteten Extrusionsdüse (7) zusätzlich aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) im von der Extrusionsdüse (7) überstrichenen Oberflächenbereich vorgewärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem zusätzlich aufgebrachten Kunststoff eine zumindest in Teilbereichen des Bauteils (1) elektrisch leitende Oberfläche erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzlicher Kunststoff ein duroplastischer Werkstoff aufgebracht wird.