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DE102009024789A1 - Verfahren zur Herstellung eines Formteils aus faserverstärktem Thermoplast - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Formteils aus faserverstärktem Thermoplast Download PDF

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Publication number
DE102009024789A1
DE102009024789A1 DE200910024789 DE102009024789A DE102009024789A1 DE 102009024789 A1 DE102009024789 A1 DE 102009024789A1 DE 200910024789 DE200910024789 DE 200910024789 DE 102009024789 A DE102009024789 A DE 102009024789A DE 102009024789 A1 DE102009024789 A1 DE 102009024789A1
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DE
Germany
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textile
injection mold
molding
insert
textile insert
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE200910024789
Other languages
English (en)
Inventor
Eckhard Dipl.-Ing. Reese (Fh)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils aus faserverstärktem Thermoplast durch Spritzgießen, wobei ein Textileinleger (1) in einem Spritzgießwerkzeug (S) mit einer Thermoplastschmelze (10) beidseitig umspritzt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils aus faserverstärktem Thermoplast durch Spritzgießen, insbesondere eines Formteils für ein Fahrzeug.
  • In der DE 10 2006 040 748 A1 wird ein derartiges Verfahren zur Herstellung von Exterieur- oder Interieurteilen von Kraftfahrzeugen aus faserverstärkten Thermoplasten durch Spritzguss vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte:
    • – Herstellung mindestens eines Textileinlegers aus nicht konsolidiertem Hybridgarn aus thermoplastischen und aus (an)organischen Verstärkungsfasern,
    • – Vorwärmen des mindestens einen Textileinlegers auf eine Temperatur nahe dem Schmelzpunkt der thermoplastischen Fasern vor oder beim Einbringen des mindestens einen Textileinlegers in eine Spritzgießform,
    • – Umspritzen des mindestens einen Textileinlegers mit einem Thermoplasten bei einer Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur der thermoplastischen Fasern, wobei diese im Wesentlichen vollständig aufgeschmolzen werden,
    • – Abkühlung und Entnahme des Exterieur- oder Interieurteils.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Formteils aus faserverstärktem Thermoplast durch Spritzgießen anzugeben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Formteils aus faserverstärktem Thermoplast durch Spritzgießen wird der Textileinleger in einem Spritzgießwerkzeug beidseitig mit einer Thermoplastschmelze umspritzt.
  • Durch die beidseitige Umspritzung des Textileinlegers ist dieser nach dem Aushärten der Thermoplastschmelze unlösbar mit dem Thermoplast verbunden. Gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten einseitigen Hinterspritzen von Textileinlegern werden dadurch eine mangelhafte Verbundhaftung des Textileinlegers an dem Thermoplast und ein teilweises oder vollständiges Ablösen des Textileinlegers von dem Thermoplast vorteilhaft vermieden. Gleichzeitig wird durch beidseitiges Umspritzen gewährleistet, dass der Textileinleger in der gewünschten Position im Werkzeug und somit im späteren Bauteil verbleibt und nicht durch einseitiges Kraftaufbringen infolge eines einseitigen Hinterspritzens verschoben wird.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben.
  • Dabei zeigen:
  • 1 eine Draufsicht auf einen Textileinleger,
  • 2 einen Längsschnitt durch einen Textileinleger,
  • 3A bis 3G schematisch Längsschnitte durch ein Spritzgießwerkzeug mit zwei Werkzeughälften und einen Textileinleger in verschiedenen Stadien eines Fixierens und Umspritzens des Textileinlegers in dem Spritzgießwerkzeug, und
  • 4 schematisch eine Draufsicht auf einen Textileinleger und eine Metallbuchse, die mittels eines Einstechdorns zwischen Faserstränge des Textileinlegers gedrückt ist.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Textileinleger 1, der als ein Gewebe aus ersten Fasersträngen 2 und zweiten Fasersträngen 3 ausgebildet ist. Die ersten Faserstränge 2 verlaufen parallel zueinander, die zweiten Faserstränge 3 verlaufen senkrecht zu den ersten Fasersträngen 2 und sind mit diesen verflochten. Ein solcher Textileinleger 1 ist beispielsweise ein Leinwandgewebe. Alternativ zum dargestellten und beschriebenen Geweben sind mit gleichen Vorteilen auch weitere technische Textilen, beispielsweise in Form eines Geleges, Gestrickes oder Gewirkes, einsetzbar.
  • 2 zeigt einen Längsschnitt durch den in 1 dargestellten Textileinleger 1.
  • Die Faserstränge 2, 3 sind beispielsweise aus Hybridgarn und/oder so genannten Faser-Rovings, beispielsweise auf Basis metallischer Fasern, Glasfasern, Carbon- oder Aramidfasern, für Thermoplast gebildet. Sie können voll, teilweise oder gar nicht konsolidiert oder imprägniert sein.
  • Aus dem Textileinleger 1 wird durch das im Folgenden beschriebene erfindungsgemäße Verfahren durch Umspritzen des Textileinlegers 1 ein Formteil hergestellt, beispielsweise ein verstärkter, so genannter Softnoseträger oder eine Z-Strebe für eine Frondendträgerausführung eines Fahrzeugs.
  • Die 3A bis 3G zeigen schematisch Längsschnitte durch ein Spritzgießwerkzeug S und einen Textileinleger 1 in verschiedenen aufeinander folgenden Stadien eines Fixierens und Umspritzens des Textileinlegers 1 in dem Spritzgießwerkzeug S.
  • Das Spritzgießwerkzeug S weist zwei zueinander korrespondierende Werkzeughälften 4, 5 auf, welche jeweils als Spannstifte, Spannhaken, Klemmschieber, Federleisten und/oder Fixiernadeln ausgebildete Fixierelemente 6, 7 aufweisen. Dabei sind erste Fixierelemente 6 in einer ersten Werkzeughälfte 4 angeordnet und aus dieser in Richtung der zweiten Werkzeughälfte 5 ausfahrbar. Zweite Fixierelemente 7 sind in der zweiten Werkzeughälfte 5 angeordnet und aus dieser in Richtung der ersten Werkzeughälfte 4 ausfahrbar. Die Fixierelemente 6, 7 sind vorzugsweise unabhängig voneinander mittels Elektromotoren und/oder hydraulisch und/oder pneumatisch steuerbar oder auch selbsttätig durch die Kunststoffschmelze im Umspritzprozess verfahrbar. Ferner ist die zweite Werkzeughälfte 5 beweglich und kann zu einem Schließen des Spritzgießwerkzeuges S auf die erste Werkzeughälfte 4 zu und zum Öffnen des Spritzgießwerkzeuges S von der ersten Werkzeughälfte 4 weg bewegt werden.
  • 3A zeigt schematisch ein Einlegen des Textileinlegers 1 in das Spritzgießwerkzeug S. Dabei ist das Spritzgießwerkzeug S soweit geöffnet, dass der Textileinleger 1 zwischen die beiden Werkzeughälften 4, 5 eingelegt werden kann. Das Einlegen des Textileinlegers 1 in das Spritzgießwerkzeug S erfolgt vorzugsweise automatisch mittels eines Greifers, z. B. eines Spanngreifers oder Nadelgreifers, der an einem Linear- oder Mehr-Achsen-Roboter montiert ist. Dabei kann der Textileinleger 1 direkt in das Spritzgießwerkzeug S eingelegt werden, oder zunächst in einen Spannrahmen gespannt werden, der dann in das Spritzgießwerkzeug S eingelegt wird, oder zunächst in einen wechselbaren dreidimensionalen Aufnahmewerkzeugeinsatz, z. B. eine schmale Schale, eingelegt und dort fixiert werden und darin dem Spritzgießwerkzeug S zugeführt werden.
  • Nach dem Einlegen des Textileinlegers 1 wird das Spritzgießwerkzeug S geschlossen, indem die zweite Werkzeughälfte 5 auf die erste Werkzeughälfte 4 zu bewegt wird, bis der Textileinleger 1, wie in 3B gezeigt, zwischen den beiden Werkzeughälften 4, 5 eingeklemmt ist. Dadurch wird der Textileinleger 1 in seine Endform umgeformt.
  • Nach dem Umformen des Textileinlegers 1 wird die zweite Werkzeughälfte 5, wie in 3C gezeigt, um etwa die halbe Dicke des herzustellenden Formteils von der ersten Werkzeughälfte 4 weg bewegt. Dabei werden die ersten Fixierelemente 6 aus der ersten Werkzeughälfte 4 ausgefahren, bis ihre textileinlegerseitigen Enden den Textileinleger 1 an die zweite Werkzeughälfte 5 drücken.
  • Dann wird die zweite Werkzeughälfte 5, wie in 3D gezeigt, ein weiteres Stück von ersten Werkzeughälfte 4 weg bewegt, bis ihr Abstand von der ersten Werkzeughälfte 4 der Dicke des herzustellenden Formteils entspricht. Dabei werden die zweiten Fixierelemente 7 aus der zweiten Werkzeughälfte 5 ausgefahren, so dass ihre textileinlegerseitigen Enden an den Textileinleger 1 heran oder in ihn hinein ragen und der Textileinleger 1 durch die Fixierelemente 6, 7 zwischen den beiden Werkzeughälften 4, 5 fixiert ist, dabei aber von jeder Werkzeughälfte 4, 5 durch einen Spalt getrennt ist. Dadurch wird der Textileinleger 1 vorteilhaft in seiner Sollposition gehalten, so dass er bei dem folgenden Umspritzen nicht aus dieser Position verschoben wird. Der Textileinleger 1 kann durch die Fixierelemente 6, 7 und/oder zusätzliche Spannelemente, beispielsweise steuerbare oder selbsttätig durch die Kunststoffschmelze bewegbare Leisten, Federleisten und/oder Spannhaken, auch gespannt werden.
  • Nach dem Fixieren des Textileinlegers 1 werden die Spalte zwischen dem Textileinleger 1 und den Werkzeughälften 4, 5 mittels Spritzdüsen 8, 9 mit einer Thermoplastschmelze 10 ausgespritzt und dadurch der Textileinleger 1 umspritzt, wie in 3E gezeigt. Dabei kann der Textileinleger 1 auch in den Zwischenräumen zwischen den Fasersträngen 2, 3 durchspritzt werden. Aufgrund der Druckempfindlichkeit üblicher Textileinleger 1 wird bevorzugt ein Niederdruckspritzgießverfahren zum Umspritzen verwendet. Die Spritzdüsen 8, 9 sind beispielsweise als Nadelverschlussdüsen ausgeführt und es wird z. B. eine Kaskadensteuerung verwendet, so dass der Schmelzestromverlauf schonend für den Textileinleger 1 (Vermeidung nicht gewollter Durchspritzung, Ausspritzung der Fasern, lokale Lageverschiebung) geregelt wird.
  • Anschließend oder noch während des Umspritzens werden, wie in 3F gezeigt, vor dem Aushärten der Thermoplastschmelze 10 die Fixierelemente 6, 7 zurück in die jeweilige Werkzeughälfte 4, 5 gefahren, beispielsweise unabhängig voneinander jeweils kurz bevor sie von der Thermoplastschmelze 10 erreicht werden, wobei das Zurückfahren über reaktionsschnelle Druck- und/oder Temperatursensoren ausgelöst wird. Dadurch kann vorteilhaft der gesamte Textileinleger 1 beidseitig mit Thermoplastschmelze 10 umspritzt werden. Alternativ ist es auch möglich die Fixierelemente 6, 7 derart auszugestalten, dass sie selbsttätig von der Thermoplastschmelze 10 verschoben werden, wodurch auf vorteilhafte Art und Weise eine zuvor beschriebene Prozesssteuerung mittels Sensoren wesentlich vereinfacht wird.
  • Wenn die Thermoplastschmelze 10 ganz oder wenigstens teilweise ausgehärtet ist, wird das Spritzgießwerkzeug S, wie in 3G gezeigt, geöffnet und das aus dem umspritzten Textileinleger 1 bestehende Formteil entnommen. Dabei können die Fixierelemente 6, 7 vorteilhaft zum Auswerfen des Formteils eingesetzt werden. Anschließend kann das Formteil erforderlichenfalls nachbearbeitet werden.
  • In dem anhand der 3A bis 3G beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Thermoplastschmelze 10, wie in 3E schematisch dargestellt, mittels zweier Spritzdüsen 8, 9 gleichzeitig an zwei auf verschiedenen Seiten des Textileinlegers 1 befindlichen Angussstellen eingespritzt. In alternativen Ausführungsbeispielen können auch mehr als zwei Spritzdüsen 8, 9 zum Einspritzen verwendet werden und/oder die Angussstellen können sich auf der gleichen Seite des Textileinlegers 1 befinden, wobei dann die Thermoplastschmelze 10 durch Durchbrüche und/oder zwischen den Fasersträngen 2, 3 hindurch auf die andere Seite des Textileinlegers 1 gespritzt wird. Ferner kann das Formteil beim Umspritzen des Textileinlegers 1 durch entsprechende Gestaltung des Spritzgießwerkzeuges S auch mit funktionsrelevanten Strukturen, z. B. mit Verstärkungsrippen, versehen werden.
  • Der Textileinleger 1 kann vor dem Einlegen in das Spritzgießwerkzeug S vorkonfektioniert sein, d. h. dass er bereits in die Fertig-Soll-Form zugeschnitten ist, so dass keine Nacharbeit an Rändern des Formteils mehr nötig ist. Er kann jedoch auch nicht vorkonfektioniert sein, d. h. dass er ein Übermaß an seinen Rändern aufweist. Dies kann seine Handhabung vorteilhaft vereinfachen, beispielsweise eine einfachere Fixierung des Textileinlegers 1 ermöglichen, macht jedoch eine Nachbearbeitung des Formteils nötig. Ferner kann der Textileinleger 1 auch teilweise vorkonfektioniert sein, so dass er an bestimmten Stellen Übermaß aufweist, um die Handhabung zur erleichtern.
  • Bei wenigstens teilweiser Vorkonfektionierung eines nicht konsolidierten Textileinlegers 1 wird dieser bevorzugt an einem Rand, an dem er zugeschnitten wird, verschweißt, z. B. laserverschweißt. Ein konsolidierter Textileinleger 1 wird zur Vorkonfektionierung beispielsweise gestanzt und/oder mittels eines Wasserstrahls zugeschnitten.
  • Ferner wird der Textileinleger 1 vor, während und/oder nach dem Einlegen in das Spritzgießwerkzeug S vorzugsweise erwärmt. Dies erleichtert insbesondere seine spätere Verformung in dem Spritzgießwerkzeug S, vgl. 3B, durch die Werkzeughälften 4, 5.
  • Beispielsweise wird der Textileinleger 1 vor dem Einlegen in das Spritzgießwerkzeug S auf einem Fließband in einem separaten Ofen durch Wärmekonvektion oder/oder durch Wärmestrahlung, beispielsweise Infrarotstrahlung, auf eine bestimmte Solltemperatur erwärmt. Insbesondere kann der Textileinleger 1 während eines Transports zu dem Spritzgießwerkzeug S erwärmt werden. Die Erwärmung des Textileinlegers 1 erfolgt bevorzugt während einer vorgebbaren Zeitdauer, die besonders bevorzugt mit einer Transportzeit für den Transport des Textileinlegers 1 zu dem Spritzgießwerkzeug S übereinstimmt.
  • Eine Erwärmung kann auch über Strahler, z. B. Infrarotstrahler, erfolgen, die in dem Greifer integriert sind. Dabei soll die Kontaktfläche zwischen der Auflagefläche des Greifers und des Textileinlegers 1 so klein wie möglich gehalten werden, um Verkiebungen und Kältebrücken zu reduzieren oder gar zu vermeiden. Alternativ oder zusätzlich kann der Textileinleger 1 über Wärmeleitung mittels des Greifers erwärmt werden, wobei eine Auflagefläche des Greifers als eine Art Wärmeplatte induktiv auf eine bestimmte Oberflächentemperatur erwärmt wird.
  • Ferner kann der Textileinleger 1 alternativ oder zusätzlich im Spritzgießwerkzeug S erwärmt werden, beispielsweise nach der Schließung der Werkzeughälften 4, 5 durch Wärmeleitung zu dem Textileinleger 1. Dazu werden dem Textileinleger 1 zugewandte Oberflächen der Werkzeughälften 4, 5 zumindest in Teilbereichen variotherm (durch induktive Werkzeugtemperierung) auf eine bestimmte Werkzeugoberflächentemperatur, die beispielsweise je nach Matrixwerkstoff der Kunststoffschmelze zwischen 80°C und 270°C liegt, erwärmt.
  • Der Textileinleger 1 kann auch in mehreren Schritten vor und/oder nachdem Einlegen in das Spritzgießwerkzeug S erwärmt werden. Beispielsweise wird der Textileinleger 1 durch Infrarotstrahler während des Transports zu dem Spritzgießwerkzeug S auf eine bestimmte erste Solltemperatur erwärmt und danach während und/oder nach der Übergabe des Textileinlegers 1 ans Spritzgießwerkzeug S zusätzlich von der Infrarotstrahlung und der Werkzeugoberfläche auf eine zweite Solltemperatur erwärmt. Dabei ist die Werkzeugoberflächentemperatur vorzugsweise höher als die Temperatur des Greifers, um eine bessere Übergabe des Textileinlegers 1 an das Spritzgießwerkzeug S zu ermöglichen und insbesondere ein Verkleben des Textileinlegers 1 an der Greiferoberfläche zu vermeiden. Diesbezüglich kann der Greifer ebenfalls eine Beschichtung, insbesondere eine isolierende Beschichtung, an der Greiferoberfläche aufweisen.
  • Eine vereinfachte Variante des Verfahrens sieht feste statt ausfahrbare Fixierelemente 6, 7 vor. In dieser Variante wird der Textileinleger 1 mittels im Spritzgießwerkzeug S oder einem Aufnahmewerkzeugeinsatz fest angeordneter Fixierelemente 6, 7 fixiert und gegebenenfalls gespannt. Beim Umspritzen des Textileinlegers 1 mit der Thermoplastschmelze 10 wird der Textileinleger 1 von den fest angeordneten Fixierelemente 6, 7 in der Soll-Position gehalten. Dabei entstehen auch freie Stellen (nicht mit Thermoplastschmelze 10 ausgefüllte Bereiche des Textileinleger 1) am Formteil. Diese freien Stellen werden vorzugsweise bei sowieso benötigten Durchbrüchen im Formteil angeordnet.
  • Eine andere Variante des Verfahrens sieht selbsttätig verfahrbare Fixierelemente 6, 7 vor. In dieser Variante wird der Textileinleger 1 mittels im Spritzgießwerkzeug S oder im Aufnahmewerkzeugeinsatz selbsttätig verfahrbare Fixierelemente 6, 7 fixiert und gegebenenfalls gespannt. Dabei werden die selbsttätig verfahrbaren Fixierelemente 6, 7 von der Thermoplastschmelze 10 weggedrückt, wenn sie von dieser errreicht werden. Somit wird der ganze Textileinleger 1 (ohne freie Stellen) mit Thermoplastschmelze 10 umspritzt.
  • Als selbsttätig verfahrbare Fixierelemente 6, 7 eignen sich beispielsweise federnd gelagerte konisch geformte Spanner. Vor der Umspritzung wird ein derartiger Spanner als Spannelement und Fixierelement verwendet, indem er mittels einer Federvorspannung eine Druckkraft auf den Textileinleger 1 ausübt, die diesen von einer Oberfläche einer Werkzeughälfte 4, 5 wegdrückt. Die Druckkraft des Spanners ist vorzugsweise so groß, dass der Textileinleger 1 bei Schmelzefluss weiterhin in der Soll-Position gespannt bleibt. Wenn die Thermoplastschmelze 10 einen Spannpunkt, an dem der Spanner den Textileinleger 1 berührt, erreicht, wird der Spanner durch die Thermoplastschmelze 10 aufgrund seiner konischen Form von dem Textileinleger 1 weg gedrückt. Somit wird der Spannpunkt komplett mit Thermoplastschmelze 10 umspritzt.
  • Zusätzlich oder alternativ kann eine federnd gelagerte Spannleiste als ein selbsttätig verfahrbares Fixierelement 6, 7 verwendet werden. Dabei wird die Spannleiste in einem bestimmten Winkel, z. B. 45°, zum Spalt zwischen den Werkzeughälften 4, 5 und der Schmelzeflussrichtung geneigt. Die Druckkraft der geneigten Spannleiste ist vorzugsweise so groß, dass der Textileinleger 1 bei Schmelzefluss weiterhin in der Soll-Position gespannt bleibt. Beim Eintreffen der Thermoplastschmelze 10 an einem Spannpunkt der Spannleiste wird die geneigte Spannleiste durch die Thermoplastschmelze 10 aufgrund ihrer Neigung und Form von dem Textileinleger 1 weg gedrückt. Somit wird der Spannpunkt komplett mit Thermoplastschmelze 10 umspritzt.
  • Eine weitere Variante des Verfahrens sieht einen geregelten Schmelzestrom an gegenüber liegenden Angussstellen vor. In dieser Variante wird der Textileinleger 1 ohne Fixierelemente 6, 7 bzw. nur am Rand des Textileinlegers 1 mit Fixierelementen 6, 7 oder einem Spannrahmen gespannt. Die Angussstellen für die Thermoplastschmelze 10 befinden sich beidseitig um den Textileinleger 1. Die Thermoplastschmelze 10 wird gleichzeitig auf beiden Seiten des Textileinlegers 1 eingespritzt. Durch das gleichzeitige beidseitige Umspritzen und den beidseitig gleichmäßigen Verlauf der Thermoplastschmelze 10 wird der Textileinleger 1 von selbst mittig im Spalt zwischen den Werkzeughälften 4, 5 positioniert. Somit wird eine beidseitig gleichmäßige Beschickung des Textileinlegers 1 gewährleistet. Das Einspritzen der Thermoplastschmelze 10 erfolgt vorzugsweise von innen nach außen, um Faltenbildungen biegeschlaffer Textileinleger 1 zu vermeiden. Auch in dieser Variante wird der ganze Textileinleger 1 (ohne freie Stellen) mit Thermoplastschmelze 10 umspritzt.
  • Die genannten Varianten können auch kombiniert werden, wobei der Textileinleger 1 aus festen und/oder steuerbar verfahrbaren und/oder selbsttätig verfahrbaren Fixierelementen 6, 7 und/oder beidseitig geregeltem Schmelzestrom fixiert und/oder gespannt wird.
  • Ferner kann das oben anhand der 3E beschriebene einstufige Umspritzen, bei dem beide Seiten des Textileinlegers 1 gleichzeitig umspritzt werden, auch durch ein zweistufiges Umspritzen ersetzt werden, bei dem die beiden Seiten des Textileinlegers 1 nacheinander hinterspritzt werden. Dabei ist das Spritzgießwerkzeug S beispielsweise zumindest in Teilen drehbar ausgeführt. Nach dem Einlegen und Verformen des Textileinlegers 1 wird zunächst eine erste Seite des Textileinlegers 1 mit Thermoplastschmelze 10 hinterspritzt. Danach wird das Spritzgießwerkzeug S gedreht und der einseitig umspritzte Textileinleger 1 nötigenfalls noch einmal erwärmt. Danach wird die zweite Seite des Textileinlegers 1 hinterspritzt.
  • 4 zeigt schematisch eine Draufsicht auf einen Textileinleger 1 und ein als eine Metallbuchse 11 ausgeführtes Einsetzelement. Die Metallbuchse 11 ist mittels eines Einstechdorns 12 zwischen Faserstränge 2, 3 des Textileinlegers 1 gedrückt.
  • Die Metallbuchse 11 ist beispielsweise mit einem Innengewinde zur Aufnahme einer Schraube versehen und wird zur Übertragung großer Anzugsdrehmomente der Schraube im Formteil vorteilhaft integriert. Sie wird bevorzugt nach dem Einlegen des Textileinlegers 1 in das Spritzgießwerkzeug S und nach seiner Erwärmung, aber vor dem Umspritzen des Textileinlegers 1 zwischen Faserstränge 2, 3, gedrückt. Dies hat den Vorteil, dass der erwärmte Textileinleger 1 weich und somit leicht bearbeitbar ist, so dass die Metallbuchse 11 leicht zwischen die Faserstränge 2, 3 drückbar ist. Der Einstechdorn 12 ist dazu entsprechend geformt, beispielsweise mit einer Spitze, deren Längsschnitt eine traktrixartige Kontur aufweist oder kugelig ausgeführt ist, so dass sie die Faserstränge 2, 3 schonend zur Seite drückt, ohne sie zu beschädigen. Der Einstechdorn 12 ist durch die Metallbuchse 11 hindurch geführt und wird nach dem Umspritzen des Textileinlegers aus dem Formteil herausgezogen. Das Eindrücken der Metallbuchse 11 vor dem Umspritzen des Textileinlegers 1 vermeidet vorteilhaft zusätzliche Prozesskosten, die beispielsweise durch Einpressen der Metallbuchse 11 in das Formteil und/oder Ausstanzen eines Loches in das Formteil nach dessen Herstellung entstehen würden. Die Metallbuchse 11 wird bevorzugt auch als ein Fixierelement 6, 7 zum Fixieren und/oder Spannen des Textileinlegers 1 verwendet.
  • Die Metallbuchse 11 ist beispielsweise als eine Spezialbuchse mit Hinterschnitt ausgebildet, so dass eine Querschnittsfläche in einem mittleren Bereich der Metallbuchse 11 kleiner als an ihren Enden ist. Die Metallbuchse 11 wird beim Umspritzen des Textileinlegers 1 ebenfalls mit Thermoplastschmelze 10 umspritzt. Dadurch ist sie nach dem Aushärten der Thermoplastschmelze 10 formschlüssig in dem Formteil verankert. Die Querschnittsverkleinerung in ihrem mittleren Bereich verhindert dabei vorteilhaft ein Herausrutschen der Metallbuchse 11 aus dem Formteil. Die Thermoplastschmelze 10 gibt der Metallbuchse 11 zusätzlichen Halt im Textileinleger 1.
  • Alternativ ist die Metallbuchse 11 als eine Standardbuchse (ohne Hinterschnitt) ausgebildet. Dabei wird die Metallbuchse 11 außer mit dem Einstechdorn 12 noch mit einem Niederhalter, dessen Querschnittsfläche die Querschnittsfläche der Metallbuchse 11 übertrifft, in den Textileinleger 1 gedrückt und anschließend zusammen mit dem Niederhalter mit Thermoplastschmelze 10 umspritzt. Nach dem Aushärten der Thermoplastschmelze 10 verhindert der Niederhalter ein Herausrutschen der Metallbuchse 11 aus dem Formteil.
  • In einer weiteren alternativen Variante wird eine Metallbuchse 11 mit einem Außengewinde verwendet. Mittels des Einstechdorns 12 wird die auf dem Einstechdorn 12 befindliche Metallbuchse 11 in den Textileinleger 1 hineingedreht. Das Hineindrehen der Metallbuchse 11 schont besonders vorteilhaft die Faserstränge 2, 3 des Textileinlegers 1, da keine senkrechten Kräfte auf die Faserstränge 2, 3 wirken. Nach der Fixierung der Metallbuchse 11 im Textileinleger 1 werden die Metallbuchse 11 und der Textileinleger 1 mit Thermoplastschmelze 10 umspritzt. Der Einstechdorn 12 wird nach der Umspritzung aus der Metallbuchse 11 herausgedreht. Dabei verhindert das Außengewinde der Metallbuchse 11 nach dem Aushärten der Thermoplastschmelze 10 ein Herausrutschen der Metallbuchse 11 aus dem Formteil. Vorteilhaft weist die Metallbuchse 11 dabei ein Außengewinde in Form eines Linksgewindes auf.
  • In einer weiteren alternativen Variante, insbesondere für einen dünnen Textileinleger 1, wird eine Metallbuchse 11 aus Blech mit einer an wenigstens einer Stelle geöffneten und vorzugsweise strukturierten Außenwand verwendet. Die Metallbuchse 11 wird derart im Textileinleger 1 angeordnet, dass sie nicht über diesen übersteht, so dass dort Funktionselemente bündig mit dem Textileinleger 1 verbunden werden können. Nach der Fixierung der Metallbuchse 11 im Textileinleger 1 werden sie und der Textileinleger 1 mit Thermoplastschmelze 10 umspritzt. Die Thermoplastschmelze 10 gibt der Metallbuchse 11 zusätzlichen Halt im Textileinleger 1, insbesondere durch die Strukturierung der Außenwand der Metallbuchse 11. Der Einstechdorn 12 wird nach der Umspritzung des Textileinlegers 1 und der Metallbuchse 11 aus der Metallbuchse 11 herausgezogen bzw. bei Innengewinde herausgedreht. Die Öffnung in der Außenwand der Metallbuchse 11 verhindert nach dem Aushärten der Thermoplastschmelze 10 vorteilhaft ein Herausrutschen der Metallbuchse 11 aus dem Formteil.
    • 1
    Textileinleger
    2
    erster Faserstrang
    3
    zweiter Faserstrang
    4
    erste Werkzeughälfte
    5
    zweite Werkzeughälfte
    6
    erstes Fixierelement
    7
    zweites Fixierelement
    8
    erste Spritzdüse
    9
    zweite Spritzdüse
    10
    Thermoplastschmelze
    11
    Metallbuchse
    12
    Einstechdorn
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102006040748 A1 [0002]

Claims (6)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Formteils aus faserverstärktem Thermoplast durch Spritzgießen, wobei ein Textileinleger (1) in einem Spritzgießwerkzeug (S) mit einer Thermoplastschmelze (10) umspritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Textileinleger (1) in dem Spritzgießwerkzeug (S) beidseitig umspritzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Textileinleger (1) vor dem Umspritzen in dem Spritzgießwerkzeug (S) mittels Fixierelementen (6, 7) fixiert wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Textileinleger (1) in dem Spritzgießwerkzeug (S) durch ein Schließen des Spritzgießwerkzeuges (S) verformt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder in dem Spritzgießwerkzeug (S) vor dem Umspritzen des Textileinlegers (1) wenigstens ein Einsetzelement zwischen Faserstränge (2, 3) des Textileinlegers (1) gedrückt und/oder gedreht wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Einsetzelement mittels eines Einstechdorns (12) zwischen Faserstränge (2, 3) des Textileinlegers (1) gedrückt und/oder gedreht wird und der Einstechdorn (12) nach dem Umspritzen des Textileinlegers (1) aus dem Formteil herausgezogen und/oder herausgedreht wird.
  6. Verfahren zur Herstellung eines Formteils für ein Fahrzeug gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
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