DE10310664A1 - Verfahren zur Herstellung eines mindestens zweifarbigen Bauteils - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mindestens zweifarbigen Bauteils (16) eines Kraftfahrzeugs mit qualitativ hochwertiger Oberfläche, wobei mindestens zwei jeweils andersfarbige Teilelemente (10, 11) des Bauteils (16) so übereinander gelegt werden, dass sie sich in einem Teilbereich überlappen und diese dann durch wenigstens einen Fügeschritt entlang einer Überlappungsnaht (17) miteinander verbunden werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mindestens zweifarbigen Bauteils eines Kraftfahrzeugs mit qualitativ hochwertiger Oberfläche.
  • Die DE 199 51 785 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Außenhautteiles einer Fahrzeugkarosserie, welches in verschiedenen Teilbereichen verschiedenfarbig ausgebildet ist, wobei eine lichtdurchlässige Außenhaut verwendet wird, die in den einzelnen Teilbereichen mit verschiedenfarbigem Material hinterfüttert ist. In einem formgebenden Werkzeug wird eine als Außenhaut dienende Kunststofffolie mit unterschiedlich eingefärbtem Kunststoffmaterial hinterspritzt. Hier wird für die Außenhaut eine transparente Kunststofffolie verwendet, wobei bei hohen Anforderungen an die äußere Oberfläche der Folie für diese nur ungefüllte Kunststoffe verwendet werden können. In vielen Anwendungsbereichen haben solche Kunststofffolien nicht die geforderten Materialeigenschaften. Ein weiterer Nachteil des vorbekannten Verfahrens besteht darin, dass bei einem Übergang zu einer Herstellung andersfarbiger Bauteile ein hoher Aufwand entsteht, da die gesamte Spritzmaschine zunächst gereinigt werden muss, bevor ein Hinterspritzen mit andersfarbigen Kunststoffen erfolgen kann.
  • Für die Herstellung mindestens zweifarbiger Bauteile, insbesondere von Außenbeplankungsbauteilen mit einer hochwertigen (sogenannte Class-A) Außenhaut-Oberfläche, das heißt mit einer Lackqualität, stehen im Automobilbau derzeit keine geeigneten in der Serie wirtschaftlich einsetzbaren Verfahren zur Verfügung. In vielen Fällen bestehen hohe Anforderungen an die Materialeigenschaften derartiger Bauteile, beispielsweise wird ein hohes E-Modul gefordert und/oder eine geringe Ausdehnung bei Wärmeeinfluss, so dass es in diesen Anwendungsfällen ratsam ist, faserverstärkte Kunststoffe zu verwenden. Außerdem sollte ein Herstellprozess bei einer Serienfertigung solcher Bauteile möglichst kontinuierlich erfolgen, so dass Reinigungsarbeiten, wie sie bei dem zuvor genannten Stand der Technik bei einem Farbwechsel notwendig werden, zu vermeiden sind.
    •
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren zur Herstellung eines mindestens zweifarbigen Bauteils eines Kraftfahrzeugs mit qualitativ hochwertiger Oberfläche zur Verfügung zu stellen, welches eine weitgehend kontinuierliche Serienfertigung und die Verwendung faserverstärkter Kunststoffe zulässt.
  • Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines mindestens zweifarbigen Bauteils der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass mindestens zwei jeweils andersfarbige Teilelemente des Bauteils so übereinandergelegt werden, dass sie sich in einem Teilbereich überlappen und diese dann durch wenigstens einen Fügeschritt entlang einer Überlappungsnaht miteinander verbunden werden. Für die vorgenannten erfindungsgemäßen Teilelemente kann man beispielsweise Folien verwenden, das heißt farbige Folien in der jeweils gewünschten Farbe des Teilelements, wobei diese Folien selbstverständlich auch schwarz oder weiß sein können. Vorzugsweise werden diese aus Folien bestehenden Teilelemente vor dem Fügevorgang zugeschnitten, beispielsweise mittels eines Lasers. Das Fügen selbst kann durch verschiedene geeignete Methoden erfolgen, wobei vorzugsweise wenigstens ein Fügeschritt ein Kleben, Schweißen und/oder Laserdurchstrahlschweißen umfasst. Beim Verbinden der beiden Teilelemente sollte vorzugsweise eine geschlossene Überlappungsnaht hergestellt werden. Da vorzugsweise ein anschließendes Hinterspritzen, Hinterschäumen oder Hinterprägen des mindestens zweifarbigen Bauteils vorgesehen ist, verhindert eine solche geschlossene Überlappungsnaht das Austreten des Schaums oder der Schmelze in dem nachfolgenden Hinterspritz- oder Hinterschäumprozess. Unter „Überlappungsnaht" wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung derjenige Bereich verstanden, in dem sich die beiden jeweils andersfarbigen Teilelemente überlappen oder überdecken. Die Teilelemente werden vor dem Fügevorgang so übereinander gelegt, dass sich ein solcher Überlappungsbereich oder Überdeckungsbereich ergibt und werden dann durch den Fügeschritt in diesem Überlappungsbereich so verbunden, dass sich die genannte Überlappungsnaht in dem Verbindungsabschnitt ergibt.
  • Nach dem Fügevorgang kann das aus den jeweils unterschiedlich farbigen Teilelementen entstandene Bauteil hinterspritzt, hinterprägt oder hinterschäumt werden, vorzugsweise mit einem glasfaserverstärkten Thermoplasten und/oder mit einem Schaumsystem, beispielsweise einem Polyurethan-Schaumsystem.
  • Eine besonders bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass bei dem genannten Vorgang des Hinterspritzens, Hinterprägens oder Hinterschäumens sich eines der beiden Teilelemente verformt. Vorzugsweise wird das „oben liegende" der beiden aufeinander gelegten Teilelemente verformt. Dabei bedeutet im Rahmen der vorliegenden Anmeldung „oben liegend" das oberseitige Teilelement, wenn der Schaum oder der anderweitige Kunststoff, der auf das Bauelement aufgebracht wird, von oben aufgebracht wird. Dieses Hinterspritzen, Hinterprägen oder Hinterschäumen des Bauelements erfolgt an der später der Sichtseite abgewandten Rückseite des herzustellenden Bauteils. Der Überlappungsbereich der beiden andersfarbigen Teilelemente liegt also an dieser Rückseite, dem Schaum oder dem glasfaserverstärkten Thermoplasten zugewandt und der Sichtseite abgewandt. An der die spätere Sichtseite des Bauteils bildenden Seite – die dann definitionsgemäß die Unterseite wäre – soll eine möglichst bündige Oberfläche hergestellt werden. Es sollte demnach so wenig wie möglich sichtbar sein, dass es sich um zwei miteinander verbundene sich (rückseitig) überlappende unterschiedlich farbige Teilelemente handelt. Zur Herstellung einer solchen etwa bündigen Oberfläche an der späteren Sichtseite des Bauteils kann das obere Teilelement beim Hinterspritz-, Hinterschäum- oder Hinterprägevorgang durch Temperatur und/oder durch Druck der Schmelze verformt werden. Nach der Entformung des hinterspritzten, hinterschäumten oder hinterprägten mindestens zweifarbigen Bauteils kann dieses beschnitten werden, wobei der Beschnitt vorzugsweise mittels Laserstrahl, Wasserstrahl, beheiztem oder unbeheiztem Messer erfolgt. Eine gegebenenfalls an der Sichtseite erkennbare Naht kann nach dem Fügevorgang versiegelt werden, wobei man dazu vorzugsweise ein Lacksystem verwendet. Gemäß einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahren kann auch die Formgebung im Bereich der Naht durch einen Vorformprozess, vorzugsweise des unteren Teilelements während des Vorgangs des Hinterspritzens, Hinterprägens oder Hinterschäumens unterstützt werden.
  • Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen beschrieben. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung.
    •
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen
  • 1 den Beschnitt einer als Teilelement in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten farbigen Folie vor dem Fügevorgang,
  • 2 das Fügen zweier andersfarbiger Teilelemente in schematisch vereinfachter Darstellung,
  • 3 die sich überlappenden farbigen Teilelemente in schematisch vereinfachter Schnittdarstellung nach dem Fügevorgang,
  • 4 eine entsprechende schematisch vereinfachte Ansicht des Bauteils nach Einbringung in ein Werkzeug für den Hinterschäumprozess,
  • 5 einen schematisch vereinfachten Teilschnitt durch ein erfindungsgemäß hergestelltes zweifarbiges Bauteil nach dem Hinterschäumen.
  • Zunächst wird auf 1 Bezug genommen. Die Darstellung zeigt einen schematisch vereinfachten Teilschnitt durch ein farbiges Teilelement 10 zu Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dieses Teilelement 10 wird vor dem Fügevorgang beispielsweise mittels einer Laserstrahlvorrichtung 12 beschnitten, um vorbestimmte Abmessungen und eine saubere Schnittfläche zu gewährleisten. Es beginnt nun der Fügevorgang, der in 2 dargestellt ist. Das erfindungsgemäße Teilelement 10 gemäß der Darstellung von 1 wird dabei mit einem weiteren andersfarbigen Teilelement 11 zu einem Bauteil gefügt. Beide Teilelemente 10, 11 werden so übereinandergelegt, dass sie sich in einem Fügebereich überlappen. Entsprechend der Darstellung von 2 wird das eine Teilelement 10 als oberes Teilelement und das andere Teilelement 11 als unteres Teilelement bezeichnet. Die Teilelemente 10, 11 können beispielsweise farbige Folien sein. Die Unterseite des unteren Teilelements 11 in der Zeichnung bildet die spätere Sichtseite 21 des Bauteils. Die beiden Teilelemente 10, 11 werden in dem überlappenden Fügebereich 20 gefügt, beispielsweise durch Kleben, Schweißen und/oder Laserdurchstrahlschweißen. Nach dem Fügevorgang wird ein Bauteil 16 mit einer Überlappungsnaht 17 in dem Fügebereich erhalten, welches in 3 dargestellt ist.
  • Das in 3 dargestellte aus den Teilelementen 10, 11 gefügte Bauteil 16 wird nun wie dies in 4 gezeigt ist in ein Werkzeug 18 eingelegt, welches einen Formhohlraum 19 und ein Werkzeugoberteil 15 als obere Abdeckung aufweist. Der Formhohlraum 19 wird anschließend beispielsweise mit einer Kunststoffschmelze, einem Schaummaterial oder dergleichen beaufschlagt, so dass das zweifarbige Bauteil 16 hinterschäumt oder hinterspritzt wird. Das mit dem Hinterschäummaterial 22 versehene fertige Bauteil 16 ist in 5 dargestellt. Wie man durch Vergleich der 5 und 4 erkennt, verformt sich bei diesem Hinterschäumen oder Hinterspritzen das obere Teilelement 10, da es durch den Druck der Schmelze beaufschlagt wird und aufgrund der erhöhten Temperatur weich wird. Bei dieser Verformung gelangt das Folienmaterial des Teilelements 10 in den in 4 erkennbaren unter diesem liegenden Hohlraum 23. Dadurch wird erreicht, dass an der späteren Sichtseite 21 des Bauteils 16 (siehe 5) eine etwa bündige Oberfläche entsteht. Wie man weiter aus 5 erkennt, befindet sich an der Rückseite des Bauteils 16 das Hinterschäummaterial 22, welches quasi als Träger für die beiden aus andersfarbigen Folien bestehenden Teilelemente 10, 11 dient. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also ein sichtseitig mindestens zweifarbiges Bauteil 16 hergestellt, welches eine weitgehend bündige Oberfläche aufweist. Eine eventuell verbleibende Naht 14 in dem Bereich, in dem die beiden andersfarbigen Teilelemente 10, 11 nach dem Fügevorgang aneinandergrenzen kann beispielsweise mittels eines Lacksystems versiegelt werden.
    • 10
    Teilelement
    11
    Teilelement
    12
    Laserstrahlvorrichtung
    14
    Naht
    15
    Werkzeugoberteil
    16
    Bauteil
    17
    Überlappungsnaht
    18
    Werkzeug
    19
    Formhohlraum
    20
    Fügebereich
    21
    Sichtseite
    22
    Hinterschäummaterial
    23
    Hohlraum

Claims (12)

  1. Verfahren zur Herstellung eines mindestens zweifarbigen Bauteils eines Kraftfahrzeugs mit qualitativ hochwertiger Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei jeweils andersfarbige Teilelemente (10, 11) des Bauteils (16) so übereinander gelegt werden, dass sie sich in einem Teilbereich überlappen und diese dann durch wenigstens einen Fügeschritt entlang einer Überlappungsnaht (17) miteinander verbunden werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Fügeschritt ein Kleben, Schweißen und/oder Laserdurchstrahlschweißen umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch wenigstens einen Fügeschritt zwischen den beiden verschiedenfarbigen Teilelementen (10, 11) eine geschlossene Überlappungsnaht (17) hergestellt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Fügeschritt wenigstens ein Verfahrensschritt vorgesehen ist, in dem das Bauteil (16) hinterspritzt, hinterschäumt oder hinterprägt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem gegebenenfalls glasfaserverstärkten Thermoplasten und/oder einem Schaumsystem, vorzugsweise Polyurethan-Schaumsystem hinterspritzt, hinterprägt oder hinterschäumt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilelemente (10, 11) jeweils farbige, schwarze oder weiße Folien umfassen.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim Vorgang des Hinterspritzens, Hinterprägens oder Hinterschäumens das obere Teilelement (10) der beiden überlappend aufeinanderliegenden Teilelemente (10, 11) verformt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Teilelement (10) so verformt wird, dass an der die spätere Sichtseite des Bauteils (16) bildenden Unterseite eine bündige Oberfläche hergestellt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass beim Hinterspritz-, Hinterschäum-, Hinterprägevorgang in der Form das obere Teilelement (10) durch Temperatur und/oder Druck der Schmelze zur Herstellung einer etwa bündigen Oberfläche an der späteren Sichtseite des Bauteils verformt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Entformung des mindestens zweifarbigen Bauteils (16) ein Beschnitt vorzugsweise mittels Laserstrahl, Wasserstrahl, beheiztem, oder unbeheiztem Messer erfolgt.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Fügevorgang die Naht (14) vorzugsweise mittels eines Lacksystems versiegelt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Vorformprozess vorzugsweise des unteren Teilelements (11) die Formgebung im Bereich der Naht (14) während des Vorgangs des Hinterspritzens, Hinterprägens oder Hinterschäumens unterstützt wird.
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