Verfahren zur Erzeugung eines Hinterschnitts in einem Spritzgießbauteil

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Hinterschnittes in einem Spritzgießbauteil aus Kunststoff, insbesondere zur Befestigung von weiteren Bauteilen mit dem Spritzgießbauteil. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Erzeugung von Hinterschnitten in Spritzgießbauteilen für eine werkzeuglose Befestigung, zum Beispiel Verrastung, von einem oder mehreren weiteren Bauteilen mit dem Spritzgießbauteil mit Hinterschnitt.

Für eine werkzeuglose Befestigung (z. B. Verrastung) von Bauteilen, wie Bauteilen aus Kunststoff, werden geometrische Hinterschnitte benötigt, die ein späteres Lösen der Verbindung verhindern sollen.

Sollen auf diese Weise zwei Bauteile miteinander verbunden werden, so muss mindestens eines der beiden Bauteile diese geometrischen Hinterschnitte für die gewünschte Befestigung aufweisen. Derartige Hinterschnitte können nach bisherigem Stand der Technik mittels Spritzgusstechnik auf folgende Weise gebildet werden.

Nach einer Methode werden die Hinterschnitte durch Schieber im Spritzgießwerkzeug gebildet.

Als Schieber bezeichnet man bewegliche Werkzeugteile, die vor, während oder nach der Öffnung des Spritzgießwerkzeuges mechanisch oder hydraulisch angetrieben bewegt werden, um den Hinterschnitt im Spritzgießwerkzeug freizustellen, da das Bauteil ohne eine vorherige Freistellung des jeweiligen Hinterschittes nicht beschädigungsfrei aus dem Spritzgießwerkzeug entformt werden könnte.

Durch Einsatz eines derartigen Schiebers im Werkzeug wird die gewünschte Hinterschnittgeometrie direkt am Kunststoffbauteil angeformt. Die Einbringung derartiger Schieber im Werkzeug zur Realisierung von gewünschten Hinterschnitten im Kunststoffbauteil ist jedoch bei der Herstellung von Spritzgießwerkzeugen ein wesentlicher Kostenfaktor. Je nach Geometrie des Spritzgießbauteiles ist es auch nicht immer möglich, einen gewünschten Hinterschnitt mit einem Schieber zu bilden, da die räumliche Umsetzung eines Schiebers bestimmte Vorrausetzungen an das jeweilige Spritzgießwerkzeug und die darin umgesetzte Bauteilgeometrie stellt. Voraussetzung sind z. B. ausreichender Bauraum im Kunststoffteil, um die freifahrende Bewegung des Schiebers zu gewährleisten, und um die für die Bewegung des Schiebers erforderliche rückseitige Anbindung des Schiebers umzusetzen sowie eine Bauteilgeometrie welche die fahrende Bewegung des Hinterschnittes zulässt. So ist zum Beispiel mittels Schieber keine sich verjüngende Geometrie umsetzbar. Darüber hinaus muss ausreichend Abstand der Schieber zur erforderlichen Werkzeugkühlung im Spritzgießwerkzeug eingehalten werden.

Eine weitere Möglichkeit zur Bildung von Hinterschnitten für eine Befestigung wie einer Verrastung besteht darin, so genannte gegentauchende Kerne im Spritzgießwerkzeug vorzusehen. Dabei werden bewusst offene Durchbrüche in dem Spritzgießbauteil erzeugt, in denen dann später die gewünschte Befestigung des weiteren Bauteiles erfolgen kann.

Eine derartige Befestigung kann aber nur in den Bauteilbereichen erfolgen, in denen ein Durchbruch für die spätere Funktion des Spritzgießbauteiles akzeptiert werden kann. Wenn das Spritzgießbauteil eine geschlossen Sichtfläche ausweist, kann diese Befestigungsart nicht in dem späteren Sichtbereich eingesetzt werden. Eine weitere Form der Realisierung des gewünschten Hinterschnittes für eine Befestigung besteht in der Verwendung eines zusätzlichen Bauteiles, welches z. B. durch Verschrauben oder Verschweißen mit dem ersten Spritzgießbauteil verbunden wird, sodass in der gemeinsam aus zwei Bauteilen gebildeten Geometrie ein Hinterschnitt für die gewünschte Befestigung an der Baugruppe erzeugt wird. Ein deutlicher Nachteil dieser Lösung sind jedoch die damit verbundenen deutlich höheren Stückkosten des späteren Verbundbauteiles, sodass diese Lösung meist nur dann gewählt wird, wenn keine alternative Lösung besteht.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung eines Hinterschnittes für eine Befestigung in Spritzgießbauteilen aus Kunststoff wird ein Gas, z. B. Stickstoff, zur Bildung des gewünschten Hinterschnittes im Spritzgießbauteil verwendet.

Es ist bereits bekannt, Stickstoff für die Erzielung bestimmter Eigenschaften an Spritzgießbauteilen aus Kunststoff einzusetzen.

Ein Verfahren ist das Gas-Außendruckverfahren, dessen Funktionsweise in Figur 1 skizziert ist.

Dabei wird ein Spritzgießbauteil 1 in der Abkühlphase des Herstellungsprozesses rückseitig großflächig mit Stickstoff 2 beaufschlagt.

Damit lässt sich die sichtbare Oberfläche 3 auf der Vorderseite des Bauteiles 1 optimal ausprägen. Es wird somit eine optimale Oberfläche erhalten, die frei von Einfallstellen ist.

Darüber hinaus wird das Verfahren genutzt, um die erforderliche Schließkraft der Spritzgießmaschine zu reduzieren. Ein größeres Bauteil kann auf gleicher Maschinengröße hergestellt werden, da der als Nachdruck fungierende Gasdruck den Maschinennachdruck ersetzt.

Das Verfahren wird häufig angewendet bei hochwertigen Verkleidungsteilen mit Hochglanzoberflächen auf Spritzgießbauteilen, wie z. B. Fernseherfronten oder sonstigen Hochglanzabdeckungen. Ein weiteres Verfahren, das Stickstoff einsetzt, ist das Gas-Innendruckverfahren, das in Figur 2 skizziert ist.

Dabei wird Stickstoff 2 während der Abkühlphase des Herstellungsprozesses des Spritzgießbauteiles 1 in das Innere der noch plastischen partiell dickwandigen Wandstärke nasshäufung 4 injiziert. So wird ein Hohlraum 5 innerhalb der Wandstärkenanhäufung 4 der Spritzgießbauteiles 1 erzeugt. Durch den Gasdruck 2 wird eine optimale Sichtoberfläche 3 des Bauteiles 1 erhalten.

Mit diesem Verfahren können gestalterische Wanddickensprünge innerhalb der Bauteilgeometrie realisiert werden, ohne dass sich hohe Wandstärken negativ auf die sichtbare Oberfläche auswirken. Es soll somit eine optimale Oberfläche erzeugt werden, die frei von Einfallstellen ist.

Darüber hinaus führt der Einsatz des Verfahrens zu einer Reduzierung des Verzuges des Bauteiles.

Dieses Verfahren wird insbesondere zur Herstellung von Kunststoffteilen mit anspruchsvollen Sichtoberflächen wie Gehäusebauteilen und Blenden eingesetzt. Ein drittes Verfahren ist das sogenannte Gas-Ausblasverfahren, das in Figur 3 skizziert ist.

Dabei wird Stickstoff 2 während der Abkühlphase des Herstellungsprozesses des Spritzgießbauteiles 1 in das Innere der noch plastischen Wandstärke 6 injiziert, wobei es sich hierbei in der Regel um Wandstärken mit großen Querschnitten handelt. Durch die Injektion des Gases 2 durch eine Gas- Eintrittsöffnung 7 wird das noch plastische Material in dem Inneren beziehungsweise im Querschnitt der Wandstärke 6 über eine dafür vorgesehene Austrittsöffnung 8 aus dem Bauteil 1 heraus in eine sogenannte Überlaufkavität (hier nicht gezeigt) gedrückt. So entsteht ein Hohlprofil innerhalb der Bauteilgeometrie 1 . Darüber hinaus führt der Prozess zu einer Verringerung des Bauteilgewichtes.

Das Verfahren wird in der Regel bei tragenden Bauteilen mit großen Geometriequerschnitten eingesetzt. Durch den erzeugten Hohlraum weisen auf diese Weise erzeugte Spritzgießbauteile ein vergleichsweise hohes Trägheitsmoment und hohe Steifigkeiten auf.

Nach diesem Verfahren werden zum Beispiel Dachhaltegriffe für PKW oder Haltegriffe für Linienbussen hergestellt. Keines der bisher mit Stickstoff arbeitenden Verfahren in der Kunststoffverarbeitung zielt auf eine Befestigung von Kunststoffbauteilen ab. Die vorliegende Erfindung ermöglicht nun durch die erfindungsgemäß erzeugten Hinterschnitte eine neuartige Befestigung in Spritzgießbauteilen ohne die Einbringung von Schiebern im Spritzgießwerkzeug und ohne die Verwendung von zusätzlichen Bauteilen. Die Erfindung stellt somit eine echte Innovation für die Gestaltung von Kunststoffbauteilen dar.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Hinterschnitten in Kunststoffbauteilen, welche für eine Befestigung, insbesondere Verrastung, in Kunststoffteilen benötigt werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Hinterschnitten in Spritzgießbauteilen aus Kunststoff, wobei während des Herstellungsprozesses des Spritzgießbauteils in das Werkzeug ein Gas zwischen Werkzeugwand und Kunststoffmaterial für das Spritzgießbauteil injiziert wird, wobei durch das Gas ein Hinterschnitt innerhalb des Spritzgießbauteils erzeugt wird.

Der so erzeugte Hinterschnitt kann für eine Befestigung eines weiteren Bauteils an dem Spritzgießbauteil verwendet werden.

Die Erfindung kann bei der Verbindung von mehreren Kunststoffbauteilen eingesetzt werden oder auch bei der Verbindung eines Kunststoffbauteiles mit Bauteilen aus anderen Materialien wie Textil, Kunststoff, Metall wie Stahl, Aluminium, Holz etc.

Die Erfindung nutzt die physikalisch bedingte Volumenschwindung von Kunststoffmaterialien z.B. während der Abkühlphase, um an einer definierten Stelle innerhalb des Kunststoffbauteiles durch gezielte Injektion eines Gases zwischen Werkzeugoberfläche und Kunststoffmaterial eine Gasblase zu erzeugen, welche während der Abkühlphase des Kunststoffbauteiles einen geometrischen Hinterschnitt im gewünschten Geometriebereich am Kunststoffbauteil erzeugt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können an beliebigen Bauteilgeometrien aus Kunststoff wie zum Beispiel an flächigen Bauteilen wie Verkleidungsteilen und Gehäusen, in rahmenförmigen Bauteilen oder Profilen, Hinterschnitte erzeugt werden, die für die Befestigung weiterer Bauteile geeignet sind.

Kunststoffbauteile finden durch die immer vielseitiger werdenden Eigenschaftsprofile neue Anwendungsgebiete und verdrängen in zahlreichen Industriegebieten die dort bisher eingesetzten Werkstoffe wie Stahl, Aluminium oder Holz.

Kunststoff-Spritzgießbauteile haben aufgrund der sehr vielfältigen Materialeigenschaften gegenüber Materialien wie Stahl und Aluminium den großen Vorteil, dass sie durch das Herstellungsverfahren durch Spritzgießen bereits formgebunden viele Geometrien und Funktionalitäten in das Bauteil integrieren können.

Für eine werkzeuglose Befestigung von zusätzlichen Bauteilen, welche innerhalb einer Baugruppe eine bestimmt Funktionen erfüllen sollen, werden häufig Verrastungen in Kunststoffbauteilen verwendet. Auf diese Art können zum Beispiel zwei Kunststoffteile ohne zusätzliches Befestigungsmittel und ohne Werkzeug formschlüssig miteinander verbunden werden.

Hierfür ist es erforderlich in dem Bauteil sogenannte geometrische Hinter- schnitte auszubilden, in die die Befestigung, z. B. Verrastung, erfolgen kann. Durch diesen Hinterschnitt wird ein ungewünschtes Lösen der Rastverbindung vermieden. Die Erfindung ermöglicht es nun, derartig gewünschte Hinterschnitte für eine Befestigung, z. B. Verrastung, in Spritzgießbauteilen ohne die Einbringung von Schiebern im Spritzgießwerkzeug und ohne die Verwendung von zusätzlichen Bauteilen zu realisieren.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden somit durch den Entfall der bisher eingesetzten Schieber im Werkzeug erhebliche Werkzeugkosten eingespart. Bei einer bisherigen Anwendung, bei der ein Hinterschnitt nur mittels eines zusätzlichen Bauteils realisiert werden konnte, kann das zusätzliche Bauteil nun komplett entfallen. Somit entfallen sowohl die Kosten des Spritzgießwerkzeuges für das Zusatzteil als auch die Kosten des Zusatzteiles selbst inkl. der bisher erforderlichen Kosten für den Verbindungs- bzw. Montageprozess des Zusatzteiles.

Darüber hinaus ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Einbringung von Hinterschnitten in engen baulichen Verhältnissen in Kunststoffbauteilen, in denen es bisher konstruktiv nicht möglich war, eine Befestigung zu realisieren. Dies führt zu neuen gestalterischen Möglichkeiten bei Kunststoffteilen.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die Erfindung bei der Anwendung von Dichtungen in Kunststoffbauteilen. Mit der Erfindung kann eine formschlüssige Befestigung entlang des Konturverlaufs eines Kunststoffbauteils ermöglicht werden. Bisher wurden Dichtungen nachträglich aufgeschäumt oder in einem 2-Komponenten Verfahren nach dem Spritzgießen aufgeschäumt. Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich deutlich vielseitigere Gestaltungsmöglichkeiten, da nun Dichtungen mit einer gezielten Kontur an einem Spritzgießbauteil formschlüssig befestigt werden können. Vielseitige Anwendungsmöglichkeiten für Kunststoffgehäuse mit entsprechenden Dichtigkeitsanforderung aus unterschiedlichen Industriebereichen sind somit denkbar.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird während des Herstellungsprozesses eines Spritzgießbauteiles, kurz Bauteil bezeichnet, in das Spritzgießwerkzeug, kurz Werkzeug bezeichnet, das das Bauteil enthält, ein Gas zwischen Werkzeugwandung und Bauteil beziehungsweise Kunststoff- material für die Ausbildung des Bauteils injiziert.

Die Injektion des Gases erfolgt an einer oder mehreren definierten Stellen an denen eine Hinterschneidung in dem Bauteil ausgebildet werden soll, insbesondere an Stellen, an denen das Bauteil mit weiteren Bauteilen verbunden werden soll. Die Erfindung nutzt dabei die physikalisch bedingte Volumenschwindung des Kunststoffmaterials insbesondere während der Abkühlphase des Spritzgießvorganges. Durch die gezielte Injektion des Gases wird zwischen Werkzeugwandung und Kunststoffmaterial ein Gasdruck erzeugt, der der Volumenschwindung während der Abkühlphase des Bauteils entgegenwirkt, und wodurch sich in diesem Bereich des Bauteils eine Gasblase bildet.

Wird das fertige Bauteil entformt, entweicht das Gas und in der Oberfläche des Bauteils verbleibt eine Vertiefung mit Hinterschneidung entsprechend der Form der Gasblase.

Im Prinzip kann ein beliebiges Gas verwendet werden. Vorzugsweise wird jedoch ein inertes Gas eingesetzt. Besonders bevorzugt ist Stickstoff, da dieser ohne Weiteres erhältlich ist und dessen Handhabung für den Einsatz in der Spritzgießtechnik im Prinzip bekannt und erprobt ist.

Für die Injektion des Gases sind in dem Spritzgießwerkzeug je nach Bedarf eine oder mehrere Gasinjektionsöffnungen vorgesehen, mit denen das Gas an der Stelle in den Hohlraum des Werkzeuges, der Kavität, eingeleitet werden kann, an der in dem fertigen Bauteil ein Hinterschnitt gebildet werden soll.

Gemäß einer Ausführungsform kann an der Wandung des Werkzeuges ein einstehender Kern vorgesehen sein, der im geschlossenen Zustand des Werkzeuges in die Kavität hineinragt. Die eingespritzte plastifizierte Kunststoffmasse umspült den Kern und das fertige Bauteil weist an der Stelle, an der der Kern in die Kunststoffmasse hineingeragt hat, eine der Kerngeometrie entsprechende Vertiefung auf.

Der einstehende Kern kann aus demselben Material wie das Werkzeug gebildet sein und mit diesem eine Einheit bilden. Er kann, je nach Bedarf, auch ein eigenständiges Bauteil sein. Je nach gewünschter Geometrie des Bauteils können an einer oder auch an beiden Werkzeughälften einstehende Kerne vorgesehen sein. Mittels des einstehenden Kerns können in der Oberfläche eines Bauteils nahezu beliebige Vertiefungsgeometrien ausgebildet werden. Beispielsweise lassen sich Nute erzeugen, die in der Oberfläche entlang des Bauteils verlaufen.

Entsprechend der Kerngeometrie können die Vertiefungen gerade Wände oder sich nach unten verjüngende Wände aufweisen. Der Grund oder Boden der Vertiefung kann eben oder gerundet sein.

Erfolgt nun die Gasinjektion im Bereich oder unterhalb der Stirnfläche, mit der ein Kern in das Kunststoffmaterial hineinragt, bildet sich die Gasblase im Bereich und unterhalb des Kerns und ragt zumindest teilweise über die Stirnfläche des Kernes seitlich hinaus, sodass in diesem Bereich in dem fertigen Bauteil ein Hohlraum mit Hinterschneidung verbleibt. Im Ergebnis wird am Grund oder Boden der durch den Kern gebildeten Vertiefung eine Hinterschneidung erhalten.

Diese Hinterschneidung kann für eine Rastverbindung mit einem weiteren Bauteil genutzt werden, wobei das weitere Bauteil ein entsprechend geformtes Verbindungselement aufweist, das in die Hinterschneidung in der Vertiefung des ersten Bauteils einrasten kann.

Rastverbindungen und einrastende Verbindungselemente sind an sich bekannt. Beispielsweise kann das Verbindungselement als Rasthaken ausgebildet sein, oder an seinem Umfang Lamellen oder Federn aufweisen, die in eine Hinterschneidung einrasten können.

Die Abmessungen der Vertiefung, wie Durchmesser und Tiefe, können auf einfache Weise durch den Zeitpunkt der Injektion während des Herstellungsprozesses, insbesondere in der Abkühlphase, Druck und Menge des injizierten Gases variiert werden.

Beispielsweise bilden sich kleinere Hinterschneidungen, je später die Gasinjektion während der Abkühlphase erfolgt. Gleichermaßen kann über den Abkühlvorgang Einfluss auf die Geometrie der sich bildenden Hinterschneidung genommen werden.

Die Kühlung kann mit herkömmlicher Werkzeugkühlung durchgeführt werden, wie herkömmliche Öl- oder Wasserkühlung, Impulskühlung oder auch eine Kohlensäure-Kühlung.

Bei Bedarf kann in Abhängigkeit der Geometrie des Bauteils und/oder des Hinterschnittes ein einstehender Werkzeugkern mit einer separaten Kühlung gekühlt werden, die von dem Kühlkreislauf des Spritzgießwerkzeuges getrennt ist.

Die erfindungsgemäß erhaltenen Hinterschneidungen, insbesondere mit Hilfe von einstehenden Kernen erhaltenen Vertiefungen mit Hinterschneidung am Vertiefungsgrund wie Nute mit Hinterschneidung am Nutgrund, eignen sich insbesondere auch zur Verbindung mit sogenannten Kederprofilen.

Kederprofile sind üblicherweise an einem Rand eines Tuches oder einer Plane befestigt und dienen zur Randverstärkung.

Durch Einrasten des Kederprofils in eine erfindungsgemäße Hinterschneidung in einem Kunststoffbauteil kann auf diese Art und Weise das Bauteil mit einem Tuch oder einer Plane verbunden werden. Das Tuch beziehungsweise die Plane kann im Prinzip aus einem beliebigen Material gebildet sein. Sie kann aus einem Textil, Metall, Kunststoff, Leder oder sonstigen bestehen. Gemäß einer Modifikation sind in den Stirnflächen der einstehenden Kerne Unregelmäßigkeiten vorgesehen. Diese Unregelmäßigkeiten weisen dabei eine nur geringe Weite auf, sodass im Wesentlichen keine Kunststoffmasse in diese Unregelmäßigkeiten eindringen kann.

Diese Unregelmäßigkeiten können Rillen oder Kerben sein, die sich in Richtung der gewünschten Ausbreitung des injizierten Gases und damit des gewünschten Verlaufes der zu bildenden Hinterschneidung, erstrecken. Da die Weite der Rillen nur gering ist, dringt im Wesentlichen keine Kunststoffmasse ein, sodass Hohlräume verbleiben, die das Gas entlang der Erstreckung der Rillen leiten und so die Ausbreitung des Gases entlang der Stirnfläche fördern. Diese Modifikation ist besonders vorteilhaft für die Erzeugung von langen zusammenhängenden Hinterschneidungen, zum Beispiel entlang eines Rahmens oder Profils. Diese Rillen können beispielsweise entlang der Längskanten der Stirnfläche eines einstehenden Kernes für die Ausbildung einer Nut verlaufen.

Die Rillen können beispielsweise eine V-förmigen Querschnitt haben, wobei die Spitze in den Kern hineinragt. Mit diesen Unregelmäßigkeiten lässt sich eine deutlich bessere Verteilung und Vergleichmäßigung der sich ausbildenden Gasblase erreichen. Aus den vorstehenden Ausführungen ergibt sich, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zahlreiche Möglichkeiten für die Verbindung von Bauteilen unterschiedlichster Materialien und Funktionalitäten mit einem Spritzgießbauteil aus Kunststoff realisiert werden können. Nachstehend werden einige Beispiele für die Anwendung der Erfindung unter Verweis auf die anliegenden Figuren näher erläutert.

Nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand der anliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigt dabei

Figur 1 eine Prinzipienskizze mit Wirkweise des Gasau ßendruck- Verfahrens nach dem Stand der Technik; eine Prinzipienskizze mit Wirkweise des Gasinnendruckverfahrens nach dem Stand der Technik; Figur 3 eine Prinzipienskizze mit Wirkweise des Gas-Ausblasverfahrens nach dem Stand der Technik;

Figuren 4 und 5

Prinzipienskizzen mit Wirkweise des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung eines Hinterschnitts in einem

Spritzgießbauteil mittels Gasinjektion; die Verbindung des nach Figuren 4 und 5 erhaltenen Spritzgießbauteils mit erfindungsgemäß erzeugtem Hinterschnitt mit einem weiteren Bauteil;

Figuren 7 und 8

Prinzipienskizzen zur Wirkweise einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung eines Hinterschnitts insbesondere in rahmenförmigen Spritzgießbauteilen;

Figuren 9, 10, 11 und 12

Prinzipienskizzen mit weiteren Ausführungsformen von Verbindungsmöglichkeiten mittels erfindungsgemäß erzeugten

Hinterschnitten in Spritzgießbauteilen, insbesondere zur Verbindung mit Kederprofilen; Figuren 13, 14

Prinzipienskizzen einer weiteren Ausführungsform von Verbindungsmöglichkeiten mittels erfindungsgemäß erzeugtem Hinterschnitt;

Figuren 15, 16

Prinzipienskizzen zu noch einer weiteren Ausgestaltung einer Verbindungsmöglichkeit mittels erfindungsgemäß erzeugtem Hinterschnitt in einem Spritzgießbauteil, insbesondere mit einem Dichtungsprofil; und

Figur 17

eine Modifikation für die Herstellung einer Hinterschneidung.

In Figur 4 ist ein geschlossenes Spritzgießwerkzeug dargestellt mit erster Werkzeughälfte 9 und zweiter Werkzeughälfte 10 und Spritzgießbauteil 1 .

Es wird konstruktiv bewusst eine Materialanhäufung 4 im Spritzgießbauteil 1 vorgesehen, wie sie nach bisherigem Stand der Technik eigentlich zu vermeiden ist. Diese Materialanhäufung 4 kann aus zwei sich gegenüberstehenden Rippengeometrien 12, 13 gebildet sein, in welche hinein die spätere Befestigung erfolgt.

Um den erfindungsgemäßen Hinterschnitt zu erzeugen wird ein fester Kern 14 im Werkzeug in die Rippenpaarung 12, 13 einstehen gelassen. Bei Formfüllung beziehungsweise Einspritzung des Kunststoffmaterials für die Ausbildung des Spritzgießbauteils 1 wird dieser Werkzeugkern 14 mit dem Kunststoffmaterial umspült. Während nun die Abkühlphase des Spritzgießbauteils 1 im Spritzgießwerkzeug 9, 10 beginnt, wird durch den Kern 14 oder durch eine nahe dem Kern 14 vorgesehene Gasinjektionsöffnung 1 1 ein Gas injiziert.

Der Gasdruck des injizierten Gases wirkt dabei der physikalischen Volumenschwindung des Kunststoffmaterials des Spritzgießbauteils 1 in der Abkühlphase so entgegen, dass mittels des Gasdruckes eine Gasblase 15 zwischen Werkzeugwandung und bereits abgekühlter Kunststoffhaut des Spritzgießbauteils 1 entsteht (Figur 5). Die Gasblase 15 ragt seitlich über die Stirnfläche des Kerns 14 hinaus, wodurch eine Hinterschneidung 16 entsteht. Der durch die Gasblase 15 im Bereich des einstehenden Werkzeugkerns 14 entstehende Hinterschnitt 16 kann für eine Befestigung eines zu verbindenden Bauteils, zum Beispiel mittels Verrastung, genutzt werden.

Da der Hinterschnitt 16 nur mittels Gasblase 15 erzeugt wird, kann das Spritzgießbauteil 1 nach Abschluss der Abkühlzeit direkt aus dem Werkzeug 9, 10 entformt werden. Bei der Entformung des Spritzgießbauteils 1 entweicht das Gas 15 in die Umgebung.

Das Gas ist vorzugsweise ein inertes Gas, insbesondere Stickstoff.

Die Gasinjektionsöffnung 1 1 kann durch den Kern 14 hindurchverlaufen und/oder nahe des Werkzeugkerns 14 vorgesehen sein. Es können mehrere Gasinjektionsöffnungen 1 1 vorgesehen sein. Die Gasinjektionsöffnung kann auch als Spalt ausgebildet sein, der sich bei Bedarf über eine längere Strecke erstrecken kann.

Die Bildung eines Hinterschnittes 16 zur Verbindung mit einem weiteren Bauteil kann an dem Spritzgießbauteil 1 an nur einer Stelle oder je nach Bedarf an mehreren voneinander unabhängigen Stellen erfolgen, sodass die Verbindung mit einem weiteren Bauteil an mehreren Stellen erfolgen kann und/oder mehrere Bauteile mit dem Spritzgießbauteil 1 verbunden werden können.

Ein Beispiel für eine Verbindungsgeometrie wie sie nach der in den Figuren 4 und 5 gezeigten Ausführungsform ermöglicht wird, zeigt Figur 6. Durch den einstehenden Kern befindet sich zwischen den Rippen des erhaltenen Bauteils 1 ein Hohlraum mit einer Form, die der des einstehenden Kerns 14 entspricht, wobei das untere Ende des Hohlraums in einer seitlichen Hinterschneidung 16 endet. Das weitere, zu verbindende Bauteil 17 weist ein als Rasthaken ausgebildetes Verbindungselement 18 auf, das in die Hinterschneidung 16 eingreift und mit dieser verrastet. Je nach Bedarf können ein oder mehrere Rasthaken als Verbindungselemente 18 zur Verbindung mit dem Spritzgießbauteil 1 vorgesehen sein. Die in den Figuren 4 und 5 gezeigte Ausführungsform eignet sich insbesondere für den Einsatz in flächigen Bauteil-Geometrien.

Eine weitere Ausgestaltung insbesondere für den Einsatz in rahmenförmigen oder profilförmigen Bauteilgeometrien ist in Figuren 7 und 8 dargestellt.

In Figur 7 ist ein Schnitt durch ein geschlossenes Spritzgießwerkzeug 9, 10 mit rahmenförmigem Spritzgießbauteil 1 dargestellt. Rahmenförmige Spritzgießbauteile haben üblicherweise dickwandige Bauteilquerschnitte. Auch hier lässt sich mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens die Möglichkeit zur Befestigung mit einem Hinterschnitt realisieren.

Hierfür wird ein Kern 14, der hier mit der zweiten Werkzeughälfte 10 verbunden ist, in das Bauteil 1 eingestellt, wobei durch den Kern 14 eine Gasinjektionsöffnung 1 1 zur Einleitung von Gas in die Werkzeughöhlung mit Spritzgießbauteil 1 verläuft. Nach erfolgter Füllung der Form mit Kunststoffmaterial für die Ausbildung des Spritzgießbauteils 1 wird ein inertes Gas, zum Beispiel Stickstoff, während der Abkühlphase des Spritzgießbauteils 1 zu einem definierten Zeitpunkt über die Gasinjektionsöffnung 1 1 injiziert. Der Zeitpunkt für die Gasinjektion kann durch die Bauteilgeometrie beeinflusst sein und wird in Abhängigkeit der Bauteilgeometrie festgelegt.

In der in Figur 7 gezeigten Ausführungsform ist der einstehende Kern 14 als separater Kern 14 in der zweiten Werkzeuhälfte 10 ausgeführt.

Wie in Figur 8 dargestellt, kann der Kern 14 auch integraler Bestandteil des Werkzeuges 9, 10 sein.

Wie in den Figuren 4 und 5 kann die Gaseintrittsöffnung 1 1 durch den Kern 14 hindurch oder nahe dem Kern 14 verlaufen, sodass im Bereich der Stirnfläche des Kerns 14 sich eine Hinterschneidung 16 ausbildet. Die Ausbildung der Hinterschneidung 16 ist in Figur 8 gezeigt. Das durch die Gasinjektionsöffnung 1 1 injizierte Gas erzeugt einen Gasdruck zwischen der Werkzeugwandung 19 im Bereich der Gasinjektionsöffnung 1 1 und dem Spritzgießbauteil 1 . Der Gasdruck wirkt der Volumenschwindung entgegen und erzeugt so eine Gasblase 16 am einstehenden Kern 14.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Verbindungsgeometrien mit Hinterschneidungen in Spritzgießbauteilen 1 eignen sich auch hervorragend zur Verbindung mit einem Kederprofil. Als Keder werden üblicherweise Randverstärkungen von Planen bezeichnet, wobei die Keder unterschiedlich ausgestaltet sein können. Ein Beispiel einer Verbindung mit einem Kederprofil zeigen Figuren 9 und 10 und ein weiteres Beispiel Figuren 1 1 und 12. Figur 9 zeigt einen Abschnitt eines rahmenförmigen Spritzgießbauteils 1 , wobei entlang einer Seite des Rahmens eine Nut 21 verläuft, die entlang des Nutgrundes eine erfindungsgemäß hergestellte Hinterschneidung 16 aufweist.

Zur Erzeugung der Nut 21 mit Hinterschneidung 16 kann in dem Werkzeug ein der Geometrie der Nut 21 entsprechend geformter einstehender Kern 14 vorgesehen sein, entlang dessen Verlaufes eine Reihe von Gasinjektionsöffnungen 1 1 vorgesehen sind, um eine durchgängige Hinterschneidung 16 zu erzeugen. In diese Nut 21 mit Hinterschneidung 16 kann ein V-förmgies Kederprofil 22 verrastet beziehungsweise verklemmt werden, wobei an dem V-förmigen Kederprofil 22 eine Plane 23 befestigt ist. Die Plane kann aus einem beliebigen Material bestehen wie zum Beispiel Textil, Kunststoff oder ähnlichem. Sie kann ein Netz oder eine Folie sein.

Wie in Figur 10 dargestellt, wird durch den im Verlauf der Nut 21 umgesetzten Hinterschnitt 16 und das bei der Montage darin einhakende Kederprofil 22 die Plane 23 somit über den gesamten Verlauf der Nut 21 gegen ein unerwünschtes Herausziehen gesichert. Je nach Bedarf kann die Sicherung auch nur über einen Teilbereich des Verlaufs der Nut 21 vorgesehen sein. Eine weitere Ausgestaltung einer Verbindungsmöglichkeit mit Kederprofil mit einem Spritzgießbauteil 1 mit erfindungsgemäß erzeugter Nut 21 mit Hinterschneidung 16 ist in Figuren 11 und 12 gezeigt.

Das Kederprofil 22 ist hier stabförmig und wird in eine Schlaufe 24 eingeführt, die an einem Ende der Plane 23 ausgebildet ist.

Wie in Figur 12 gezeigt, wird die mit Schlaufe 24 versehene Plane 23 in den Hinterschnitt 16 entlang des Nutgrundes der Nut 21 eingeführt, wobei das stirnseitig in die Schlaufe 24 eingeführte stabförmige Kederprofil 22 die Plane 23 gegen ein unerwünschtes Herausziehen sichert.

Noch eine weitere Modifikation einer Verbindungsmöglichkeit mittels erfindungsgemäß erzeugter Hinterschneidung in einem Spritzgießbauteil zeigen Figuren 13 und 14. Das Spritzgießbauteil 1 weist entlang einer Oberfläche eine Nut 21 mit einer Hinterschneidung 16 auf, die sich entlang des Nutgrundes erstreckt. Das zu verbindende Bauteil 17 ist auf einer Seite mit einem vorspringenden Verbindungselement versehen, das hier ein Steg oder eine Rippe ist, mit einem Querschnitt, der ein Einführen in die Nut 21 erlaubt und einer Höhe, die im zusammengefügten Zustand bis in die Hinterschneidung 16 des Spritzgießbauteils 1 hineinragt.

Die Hinterschneidung 16 wird ganz oder teilweise mit Klebstoff 25a verfüllt, so dass der Klebstoff 25a in zusammengefügtem Zustand des freie Ende des vorspringenden Verbindungselements des zu verbindenden Bauteils 17 umgibt.

Die Verbindung und Befestigung zwischen Spritzgießbauteil 1 und zu verbindendem Bauteil 17 erfolgt nach Fügen der beiden Bauteile durch Aushärtung des Klebstoffes 25a in dem Hinterschnitt 16 in der Nut 21 , wobei der gehärtete Klebstoff 25b ein Lösen der Verbindung formschlüssig verhindert.

Figuren 15 und 16 zeigen noch eine weitere Modifikation für die Verbindung eines Spritzgießbauteils 1 mit erfindungsgemäß erzeugter Hinterschneidung mit weiteren Bauteilen. Gemäß der Modifikation von Figuren 15 und 16 ist das zu verbindende Bauteil hier eine Dichtung 26. Die Dichtung 26 ist in der hier gezeigten Ausgestaltung ein Endlosprofil mit rundem Querschnitt, das ein rippenförmiges Verbindungselement 27 aufweist, das sich auf einer Seite der Dichtung entlang der Längenerstreckung erstreckt. Auf beiden Längsseiten des rippenförmigen Verbindungselementes 27 verlaufen Lamellen, deren freie Enden in Richtung Dichtung 27 zeigen. Dadurch hat das Verbindungselement 27 im Schnitt eine federförmige Kontur.

In Figur 16 ist die Dichtung 26 mit dem Spritzgießbauteil 1 im verbundenen Zustand gezeigt. Das Verbindungselement 27 mit seitlich verlaufenden Lamellen ragt in die Hinterschneidung 16 des Spritzgießbauteils hinein, wodurch die Lamellen in der Hinterschneidung verrasten beziehungsweise verklemmt werden. Hierdurch wird eine formschlüssige Befestigung der Dichtung 26 am Spritzgießbauteil 1 ermöglicht.

Die Dichtung 26 selbst kann beliebig ausgestaltet sein. Sie kann eine extrudierte, spritzgegossene oder geschäumte Dichtung sein.

Figur 14 zeigt eine Modifikation des erfindungsgemäßen Verfahrens, die insbesondere für die Erzeugung von längeren Abschnitten mit Hinterschneidung vorteilhaft ist. Gezeigt ist ein Querschnitt durch ein rahmenförmiges Bauteil 1 , in das ein Kern 14 einsteht für die Ausbildung einer Nut mit Hinterschneidung in dem Bauteil 1 , die sich entlang des Nutgrundes bzw. über den gesamten Verlauf der Nut erstrecken soll.

Im Bereich der Längskanten des Kerns 14 sind in der Stirnfläche V-förmige Rillen vorgesehen, die sich vorzugsweise über die gesamte Länge des Kerns erstrecken. In der hier dargestellten Ausführungsform sind zwei Gasinjektionsöffnungen 1 1 vorgesehen, die durch den Kern 14 hindurch verlaufen und in die Stirnfläche münden.

Die Gasinjektionsöffnungen 1 1 befinden sich jeweils nahe der jeweils innen liegenden Rille einer Seite. Dadurch tritt das Gas an den durch die Pfeilspitzen in der Figur kenntlich gemachten Positionen in die Kavität eines Werkzeuges ein und wählt den leichtesten Weg an bzw. in den Rillen entlang der Kante des Kerns. Im Ergebnis wird eine verbesserte Verteilung und Vergleichmäßigung der Gasblase und in der Folge der Hinterschneidung erreicht. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden an der Eintrittsstelle des Kerns 14 in die Kunststoff masse des Bauteils 1 entlang des Kernverlaufs auf beiden Seiten Dichtnuten 29 als Dichtlippen am Bauteil 1 mitgespritzt. Damit kann Undichtigkeiten, die aufgrund der Volumens- schwindung infolge der Abkühlung entstehen können, entgegengewirkt werden und eine sichere Abdichtung für das Gas erzielt werden.

Bezugszeichenliste

1 Spritzgießbauteil

2 Gasdruck (durch Pfeile veranschaulicht)

3 Oberfläche des Spritzgießbauteils

4 Wandstärkenanhäufung

5 Hohlraum innerhalb der Wandstärkenanhäufung

6 Wandstärke

7 Gaseintrittsöffnung

8 Gasaustrittsöffnung

9 erste Spritzgießwerkzeugseite

10 zweite Spritzgießwerkzeugseite

1 1 Gasinjektionsöffnung

12, 13 Rippengeometrie

14 einstehender Kern

15 Gasblase

16 Hinterschnitt

17 zu verbindendes Bauteil

18 Verbindungselement, hier Rasthaken, zum Verasten in Hinterschnitt 16

19 Werkzeugwandung

20 frei

21 Nut im Spritzgießbauteil

22 Kederprofil

23 Plane

24 Schlaufe an einem Ende in Textil, Netz, Folie dergleichen nach 23 25a Klebstoff

25b ausgehärteter Klebstoff

26 Dichtungsprofil

27 Verbindungselement am Dichtungsprofil

28 Rille in Stirnfläche des Kerns 14

29 Dichtnuten