Prüssner, Gunnar (Bohlweg 31, Insenbüttel, 38550, DE)
Brandt, Peter (Wilmersdorfer Str. 9, Wolfsburg, 38446, DE)
Hoffmann, Martin (Letzlinger Str. 10, Wolfsburg, 38442, DE)
Wille, Frank (Zum Drömling 3, Wolfsburg, 38448, DE)
Prüssner, Gunnar (Bohlweg 31, Insenbüttel, 38550, DE)
Brandt, Peter (Wilmersdorfer Str. 9, Wolfsburg, 38446, DE)
Hoffmann, Martin (Letzlinger Str. 10, Wolfsburg, 38442, DE)
| 1. | Vorrichtung zur Herstellung einer SlushHaut mit einem die Kontur (30) und Oberflächenstruktur der SlushHaut bestimmenden beheizbaren Werkzeug (12), gekennzeichnet durch eine nahe oder an dem beheizbaren Werkzeug (12) angeordnete Spritzvorrichtung (10) oder Aufschleudervorrichtung zur Zuführung eines Pulvers und Erzeugung einer SlushHaut, die der Kontur (30) des Werkzeuges folgt und die die Oberflächenstruktur des Werkzeuges auf ihrer dem Werkzeug (12) zugewandten Seite widerspiegelt. |
| 2. | Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das beheizbare Werkzeug (12) eine Galvanoform ist. |
| 3. | Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzvorrichtung eine Sprühpistole (22) umfasst. |
| 4. | Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufschleudervorrichtung ein rotierendes Schaufelrad umfasst. |
| 5. | Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzvorrichtung (10) oder die Aufschleudervorrichtung eine Maske mit mehreren angeordneten Düsen einer Sprühpistole (22) beziehungsweise mehreren Schaufelrädern aufweist. |
| 6. | Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzvorrichtung und die Aufschleudervorrichtung Einrichtungen aufweist, die eine Verfahrbarkeit in und aus dem Werkzeug (12) sowie eine Einstellung in alle Raumrichtungen und Verschwenkung der mindestens einen Sprühpistole (22) beziehungsweise des mindestens einen Schaufelrades und/oder der ganzen Maske mit mehreren Sprühpistolen (22) beziehungsweise Schaufelrädern ermöglicht. |
| 7. | Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzvorrichtung (10) und die Aufschleudervorrichtung Einrichtungen zur Beeinflussung der Austragsmenge und/oder Temperatur und/oder der Austragsgeschwindigkeit aufweist. |
| 8. | Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzvorrichtung (10) oder die Aufschleudervorrichtung als Roboter ausgeführt ist, vorzugsweise computergesteuert ist und an dem beheizbaren Werkzeug (12) anordbar ist oder mit dem beheizbaren Werkzeug (12) eine Einheit bildet. |
| 9. | Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzvorrichtung (10) oder die Aufschleudervorrichtung für das zuzuführende Material einen Vorratsbehälter (14) mit einer Dosiereinrichtung (16) aufweist, von der das Material direkt oder über eine Übergabestelle (18) der Sprühpistole (22) oder der Aufschleudervorrichtung über eine Materialzuführungsleitung (24) zuführbar ist. |
| 10. | Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühpistole (22) oder Aufschleudervorrichtung parallel zur Materialzuführungsleitung (24) über eine Heizleitung (26) ein durch eine Heizeinrichtung (18) vorgewärmtes gasförmiges Fluid, vorzugsweise erwärmte Luft, zuführbar ist. |
| 11. | Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3 und 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühpistole (22) eine regelbare Druckluftleitung (28) aufweist, die in der Sprühpistole (22) eine Injektorwirkung erzielt, so dass sich das Material aus der Materialzuführungsleitung (24) und das gasförmige vorgewärmte Medium aus der Heizleitung (26) erst in der Sprühpistole (22) vermischt und dem Werkzeug (12) zuführbar ist. |
| 12. | Verfahren zur Herstellung einer SlushHaut, die an einem die Kontur (30) und Oberflächenstruktur bestimmenden beheizbaren Werkzeug (12) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pulver in einer Spritzvorrichtung (10) oder einer Aufschleudervorrichtung dosiert und auf das beheizbare Werkzeug aufgespritzt oder aufgeschleudert' und zu einer SlushHaut angeliert wird. |
| 13. | Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver in der Spritzvorrichtung (10) oder die Aufschleudervorrichtung durch Zuführung eines erwärmten gasförmigen Fluids, vorzugsweise Luft, vor dem Auftragen auf das beheizbare Werkstück vorgewärmt wird. |
| 14. | Verfahren nach Anspruch 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver in der Spritzvorrichtung (10) durch eine Injektorwirkung mit dem vorgewärmten gasförmigen Fluid vermischt und auf das Werkzeug (12) aufgebracht wird. |
| 15. | Verfahren nach Anspruch 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Austragsmenge des Pulvers und/oder Temperatur des Pulvers und der vorgewärmten Luft und/oder die Austragsgeschwindigkeit der Sprühpistole (22) der Spritzvorrichtung (10) oder des Schaufelrades der Aufschleudervorrichtung eingestellt wird. |
| 16. | Verfahren nach Anspruch 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver in der Spritzvorrichtung (10) oder einer Aufschleudervorrichtung in einem Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 400 0C vorgewärmt wird. |
| 17. | Verfahren nach Anspruch 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Austragsmenge so einstellbar ist, dass SlushHäute verschiedener Dicke vorzugsweise in den Bereichen zwischen 0,7 bis 1 ,0 mm oder 1 ,0 bis 1,4 mm und dicker herstellbar sind. |
| 18. | Verfahren nach Anspruch 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die SlushHaut und durch Einsatz gleicher oder verschiedenartiger Pulversorten mehrlagig und/oder mehrfarbig herstellbar ist. |
| 19. | Verfahren nach Anspruch 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das beheizbare Werkzeug (12), vorzugsweise die GalvanoForm in einem Temperaturbereich von 100 0C bis 300 0C gefahren wird. |
Aufschleudern
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 und 12 genannten Merkmalen.
Die Slush-Technologie wird zum weitaus größten Teil zur Herstellung von gesinterten Formhäuten eingesetzt, die insbesondere im Fahrzeugbau als Dekormaterial für Instrumententafeln Verwendung finden.
Aus der WO 97/48537 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Slush- Haut bekannt. Die Herstellung erfolgt in einer Galvanoform mit einer die Außenkontur der Slush-Haut bestimmenden Form. In diese Galvanoform wird über einen Pulverkasten ein Polymerpulver eingebracht. Durch Rotation der Galvanoform bildet sich an einer beheizbaren Innenwandung der Galvanoform aus dem Polymerpulver eine Kunststoffschicht in Form einer kompakten Formhaut.
Bei einigen Verfahren zur Herstellung von Slush-Häuten wird, um eine gleichmäßige Angelierung des Pulvers an der Form zu erreichen, die Rotation zumeist bei bestimmten Winkelstellungen kurz unterbrochen. Nachteilig ist, dass eine gleichmäßige Hautdicke bedingt durch die kurzen Unterbrechungen der Rotation mit diesem Verfahren nur schwer zu erreichen ist.
Bei dem bekannten Verfahren ist ferner nachteilig, dass insbesondere bei der Herstellung von dünnen Slush-Häuten im Bereich von 0,6 bis 0,7 mm Hautdicke der Einschluss von Luftbläschen dazu führt, dass in dem Weiterverarbeitungsschritt des Hinterschäumens der Slush-Haut Undichtigkeiten auftreten, so dass teilweise Durchtritte des Schaums beim Hinterschäumen der Slush-Haut auftreten können.
Dadurch, dass mit den bekannten Anlagen nur Slush-Häute mit größerer Hautdicke im Bereich von 1 ,0 bis 1 ,4 mm und dicker mit ausreichender Stabilität herstellbar sind, haben diese Häute in nachteiliger Weise ein relativ hohes Gewicht und zudem wegen der notwendigen Angelierung und daraus verfahrenstechnisch notwendigen Unterbrechung der Rotation in verschiedenen Bereichen unterschiedliche Hautdicken. Die Herstellung von dünneren Slush-Häuten mit hoher Stabilität und gleicher Hautdicke ist mit den bekannten
Verfahren nicht erzielbar, so dass ein erhöhter Materialeintrag von Polymerpulver notwendig ist, um qualitativ hochwertige Slush-Häute herzustellen.
Die notwendigen Anlagen zur Durchführung der Rotation der Galvano-Form sind zudem in ihrer Investition sehr teuer und zudem relativ wartungsaufwendig.
Die Aufgabe der Erfindung besteht ausgehend von den genannten Nachteilen also darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Slush-Häuten anzubieten, welches die oben genannten Nachteile beseitigt.
Dadurch, dass eine nahe oder an dem beheizbaren Werkzeug angeordnete Spritzvorrichtung oder Aufschleudervorrichtung zur Zuführung eines Pulvers und Erzeugung einer Slush-Haut angeordnet ist und die Slush-Haut nach Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einer Kontur des beheizbaren Werkzeuges folgt und eine Oberflächenstruktur des Werkzeuges auf ihrer dem Werkzeug zugewandten Seite widerspiegelt, sind Slush-Häute ohne großen anlagentechnischen Aufwand herstellbar, die sich zudem in ihrer Qualität von den bisherigen Slush-Häuten unterscheiden. -
Das mit der Vorrichtung durchgeführte Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Pulver in der Spritzvorrichtung oder einer Aufschleudervorrichtung dosiert und auf das beheizbare Werkzeug aufgespritzt oder aufgeschleudert und zu einer Slush-Haut geliert wird.
Das neue Verfahren, welches mit Hilfe der Vorrichtung durchführbar ist, ist beeindruckend einfach und ermöglicht die Herstellung von besonders dünnen und besonders gleichmäßig ausgebildeten Slush-Häuten, die insbesondere in einem nachfolgenden Verfahrensschritt dem Hinterschäumen gegenüber dem Schaum trotz geringerer Dicke dicht sind, also der Schaum nicht durch Poren oder Löcher oder dergleichen der Slush-Haut durchschlagen kann.
Nachfolgend soll die Vorrichtung und das Verfahren noch näher erläutert werden.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist das beheizbare Werkzeug eine Galvano- Form.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kommt aber vollständig ohne eine aus dem Stand der Technik bekannte, gegenüber der Galvanoform anzuordnende Gegenform in Form einer
Pulverkiste aus. Eine notwendige und aufwendige Verteilung des Pulvers an der Galvano- Form, durch aufwendige Drehvorrichtungen zur Rotation der Galvano-Form und der mitrotierenden Pulverkistenandocksysteme, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, können vollständig entfallen.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Spritzvorrichtung beziehungsweise die Aufschleudervorrichtung jeweils ein Aggregat, mittels dem das Pulver auf das beheizbare Werkzeug, insbesondere die Galvanoform, aufbringbar ist.
Die Spritzvorrichtung ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung eine Sprühpistole und die Aufschleudervorrichtung wird in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung als ein rotierendes Schaufelrad ausgeführt. Die Sprühpistole beziehungsweise deren ausgebildete Düsen oder die Schaufelräder können dabei mehrfach angeordnet werden, so dass sich für die Spritzvorrichtung beziehungsweise die Aufschleudervorrichtung eine Art Maske ergibt, die der Galvano-Form zur Herstellung der Slush-Haut in einer Art Gegenform zuführbar ist.
Die einzelnen Vorrichtungen, die Sprühpistole oder das rotierende Schaufelrad, beziehungsweise bei mehrfacher Anordnung die entsprechende Maske ist in weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung gegenüber dem beheizbaren Werkzeug verfahrbar und zudem in alle Raumrichtungen veränderbar beziehungsweise verschwenkbar. Diese Verschwenkbarkeit oder Einstellung in alle Raumrichtungen betrifft also zum einen die Maske als Aufnahme der Sprühpistole beziehungsweise der rotierenden Schaufelräder, aber auch die Sprühpistole oder die Schaufelräder für sich alleine oder die Sprühpistole oder die Schaufelräder für sich alleine innerhalb der veränderlichen im Ganzen verschwenkbaren und verstellbaren Maske.
Ferner weist vorzugsweise jede Spritzvorrichtung beziehungsweise Aufschleudervorrichtung prinzipiell zusätzliche Einrichtungen auf, mittels denen die Austragsmenge und/oder Temperatur und/oder Austragsgeschwindigkeit einstellbar beziehungsweise regulierbar ist.
Diese Einrichtungen werden im Ausführungsbeispiel noch näher erläutert.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist die Spritzvorrichtung oder die Aufschleudervorrichtung als Roboter ausgeführt und an dem beheizbaren Werkzeug anordbar. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass das beheizbare- Werkzeug in eine roboterartige und computergesteuerte Anlagenausführung der Spritzvorrichtung oder der Aufschleudervorrichtung vollständig integriert ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren stellt sich prinzipiell wie folgt dar: Zur Herstellung der Slush-Haut an einem die Kontur bestimmenden beheizbaren Werkzeug wird zunächst das Werkzeug entsprechend beheizt. Die Spritzvorrichtung oder die Aufschleudervorrichtung wird gegenüber dem beheizbaren Werkzeug in Position gebracht. Dabei weist beispielsweise das beheizbare Werkzeug eine Temperatur zur Angelierung eines aufbringbaren Polymerpulvers, insbesondere Polyvinylchloridpulver, im Bereich von 200 0 C bis 240 0 C auf.
Für verschiedene Polymerpulver gelten dabei verschiedene vorgebbare Temperaturen an dem beheizbaren Werkzeug.
Das im Verfahren verwendete Pulver, vorzugsweise ein Poiymerpulver, wird zunächst der Spritzvorrichtung oder der Aufschleudervorrichtung zugeführt. Dabei besteht zusätzlich die Möglichkeit, das Polymerpulver entsprechend vorzuwärmen, um eine bessere Verarbeitbarkeit des Polymerpulvers zu erreichen, jedoch ist dieses nicht unbedingt zwingend notwendig.
In vorteilhafter Weise entfällt in diesem erfindungsgemäßen Verfahren eine Kühlung des Materials in der Pulverkiste, wie es bei dem bisherigen bekannten Verfahren teilweise notwendig war, um eine entsprechende Verarbeitbarkeit in dem zweiteiligen Galvano- Werkzeug des bekannten Verfahrens zu gewährleisten.
Das nicht vorgewärmte oder alternativ vorgewärmte Polymerpulver wird in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung zunächst vordosiert und erst anschließend auf das beheizbare Werkzeug aufgespritzt oder aufgeschleudert und nimmt somit dabei Kontur und die Oberflächenstruktur des Werkzeuges an, wobei das Polymerpulver an dem beheizbaren Werkzeug angeliert.
Wenn das Polymerpulver vorgewärmt wird, sind Temperaturen oberhalb der Raumtemperatur bevorzugt. Versuche haben ergeben, dass in Abhängigkeit der Charakteristik des jeweiligen Polymerpulvers Temperaturen insgesamt aber in einem Temperaturbereich zwischen 20 0 C bis 400 0 C zur Vorwärmung des Polymerpulver eingestellt werden können und je nach Polymerpulver zu guten Ergebnissen bei der Ausbildung der Slush-Haut führen.
Durch das Aufspritzen (Spritzvorrichtung) oder Aufschleudern (Aufschleudervorrichtung) des Polymerpulvers ist eine vorgebbare Dicke der Slush-Häute am beheizbaren Werkzeug ausbildbar. Auf dem Werkzeug bildet sich durch Angelieren des Pulvers die Slush-Haut aus, die die gewünschte Kontur aufweist und die, auf der dem Werkzeug zugewandten Seite, auch die Oberflächenstruktur des Werkzeuges übernimmt. Das so aufgebrachte Polymerpulver geliert an dem Werkzeug gleichmäßig und ohne Ausbildung von Luftblasen auch bei geringen Slush-Hautdicken hervorragend an.
Durch das Verfahren sind geringe Slush-Hautdicken erreichbar, die im Bereich von 0,7 bis 1 ,0 mm liegen. Selbstverständlich sind auch Slush-Hautdicken erzielbar, die im Bereich von 1 ,0 bis 1 ,4 mm und dicker liegen, wie sie mit dem bekannten Verfahren herstellbar sind.
Besonders vorteilhaft ist, dass durch das neue Verfahren eine große Materialersparnis erreicht werden kann. Durch die geringere Slush-Hautdicke mit gleich guten oder besseren Eigenschaften ist im Vergleich zu den bisher hergestellten Slush-Häuten ein geringerer Materialeinsatz an Polymerpulver notwendig. Je nach den jeweiligen spezifischen Kosten der Polymerpulver bei der Verarbeitung und dem Einkauf des Materials, lassen sich somit die Herstellungskosten, beispielsweise von Instrumententafeln, wesentlich reduzieren. Schließlich ergibt sich dadurch, dass dünne Slush-Häute zum Einsatz kommen können, eine Reduzierung des Gewichtes der später zumeist hinterschäumten Bauteile und somit eine Gewichtsreduzierung des Endproduktes.
Zusammenfassend bietet die Erfindung also die Möglichkeit, qualitativ hochwertige stabile Slush-Häute mit insbesondere gleichmäßiger Hautdicke herzustellen, die zudem eine Gewichtsreduzierung des späteren hinterschäumten Bauteils ermöglichen und zudem mit geringerem Materialeinsatz herstellbar sind. Die hohen Investitionskosten bei der Beschaffung von Rotationsanlagen, gemäß dem bekannten Stand der Technik, fallen nicht mehr an, somit sind die notwendigen Wartungskosten durch die Einfachheit der neuen Vorrichtung geringer. Schließlich ist eine Kühlung des Materials in der Pulverkiste vor seiner Verarbeitung nicht mehr notwendig.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles noch näher erläutert.
Die einzige Figur 1 zeigt eine Spritzvorrichtung 10, die zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist. Die Spritzvorrichtung 10 weist das beheizbare Werkzeug 12 auf, welches beispielsweise eine Galvanoform sein kann. Das beheizbare Werkzeug 12 ist so gestaltet,
dass auf der einer Sprühpistole 22 zugewandten Seite eine Negativabbildung des herzustellenden Gegenstandes, also der herzustellenden Slush-Haut, abgebildet ist.
Die Slush-Haut wird später hinterschäumt und dient beispielsweise zur Herstellung einer Instrumententafel oder dergleichen. Gleichzeitig weist diese Negativabbildung innerhalb des beheizbaren Werkzeuges 12, auf der der Sprühpistole 22 zugewandten Seite, eine vorgebbare Oberflächenstruktur auf, die sich an der späteren sichtbaren Außenseite der Slush-Haut als Oberflächenstruktur nach Entnahme der Slush-Haut aus dem beheizbaren Werkzeug 12 widerspiegelt.
Die erfindungsgemäße Spritzvorrichtung 10 weist einen Vordosierungsbereich für das zuzuführende Material 14, 16, 18 und eine Heizeinrichtung 20 auf, die vorzugsweise auch im Bereich der Vordosierung anordbar ist. Die Vordosierung umfasst einen Vorratsbehälter 14, eine Dosiereinrichtung 16, beispielsweise eine Schnecke oder dergleichen, und eine Übergabestelle 18. Die Heizeinrichtung 20 dient zur Erzeugung eines vorgewärmten, gasförmigen Fluids, vorzugsweise Luft, die der Sprühpistole 22 gemeinsam mit dem vordosiertem Material zur Anbringung auf dem beheizbaren Werkzeug 12 zuführbar ist.
Zur Zuführung des Materials an die Sprühpistole 22 oder auch Sprühmaske dient eine Materialzuführungsleitung 24 und zur Zuführung des vorgewärmten gasförmigen Fluids dient eine Heizleitung 26.
Die Sprühpistole 22 weist ferner eine weitere Leitung - eine Druckluftleitung 28 - auf, die einendseitig in Sprührichtung hinter einer manuellen oder automatischen weiteren Dosiereinrichtung angeordnet ist.
Diese manuelle oder automatische Dosiereinrichtung öffnet die Druckluftleitung 28, die in der Sprühpistole 22 eine regulierbare Injektorwirkung erzielt und entsprechend Material (Pulver) über die Materialzuführungsleitung 24 beziehungsweise vorgewärmte Luft über die Heizleitung 26 in die Sprühpistole 22 saugt, so dass das Pulver erst innerhalb der Sprühpistole 22 aufgewärmt wird und so im vorgebbaren aufgewärmten Zustand - alternativ ohne Vorwärmung - auf das beheizbare Werkzeug 12 aufgebracht wird.
Selbstverständlich können in der Materialzuführungsleitung 24, der Heizleitung 26 beziehungsweise der Druckluftleitung 28 zusätzliche Verriegelungs- oder Dosierelemente angeordnet sein.
In der erfindungsgemäßen Aufschleudervorrichtung, die in Figur 1 nicht gezeigt ist, ist ebenfalls eine Vordosierung 14, 16, 18 und eine Erzeugung von vorgewärmtem gasförmigem Medium in einer Heizeinrichtung 20 ausführbar, wobei die entsprechende Zuführung zu dem rotierenden Schaufelrad nicht über eine Injektorwirkung erfolgt, sondern eine mechanische oder pneumatische Zuführung oder dergleichen zu dem rotierenden Schaufelrad ausbildbar ist. Selbstverständlich ist es jedoch auch bei der Aufschleudervorrichtung mit rotierendem Schaufelrad gleichfalls möglich, das Material mit dem vorgewärmten gasförmigen Medium erst im Bereich des rotierenden Schaufelrades in Verbindung zu bringen.
Mit diesen beschriebenen Vorrichtungen der Spritzvorrichtung 10 beziehungsweise der Aufschleudervorrichtung mit ähnlichem Grundaufbau ist somit das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar, bei dem ein Material, vorzugsweise ein Polymerpulver, in der Spritzvorrichtung 10 oder der Aufschleudervorrichtung dosiert auf das beheizbare Werkzeug aufgespritzt oder aufgeschleudert und zu einer Slush-Haut am beheizbaren Werkzeug 12 angeliert wird.
BEZUGSZEICHENLISTE
10 Spritzvorrichtung
12 Werkzeug (Galvanoform)
14 Vorratsbehälter
16 Dosiereinrichtung
18 Übergabestelle 20 Heizeinrichtung
22 Sprühpistole
24 Materialzuführungsleϊtung
26 Heizleitung
28 Druckluftleitung 30 Kontur