Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spritzgussbauteil gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 , sowie ein Verfahren zum Spritzgießen eines Spritzgussbauteils gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 6.

Ein gattungsgemäßes Spritzgussbauteil weist einen ersten Bereich auf mit einer Basiswandstärke, einen zweiten Bereich mit einer gegenüber der Basiswandstärke vergrößerten Wandstärke, und einen Anspritzpunkt im ersten Bereich. Ein Anspritzpunkt ist ein Abschnitt, an dem Material in eine Kavität eines Formwerkzeugs zur Herstellung des Spritzgussbauteil eingespritzt wird. Ein solcher Anspritzpunkt bleibt nach der Entnahme des Spritzgussbauteils aus am Spritzgussbauteil sichtbar erhalten.

Ein gattungsgemäßes Spritzgussbauteil kann beispielsweise ein Rahmenteil für den Rahmen eines Schiebedachs für ein Fahrzeug sein.

Spritzgussbauteile werden, um Material und Gewicht zu sparen, mit einer möglichst geringen Wandstärke ausgeführt. Allerdings ist es oft notwendig, an festgelegten Stellen diese Wandstärke aufgrund weiterer funktioneller Vorgaben dicker auszuführen. Solche Stellen können kritische Bereiche sein, die stabil ausgeführt werden müssen, wie beispielsweise Schraubdome zur Montage des Spritzgussbauteils an einem Einbauort.

Beim Spritzgießen bekannter Spritzgussbauteile treten verschiedene Probleme auf. Beim Einspritzen eines flüssigen oder schaumförmigen Kunststoffmaterials zur Herstellung des Spritzgussbauteils aus einem solchen Kunststoff wird der Kunststoff mit einem festgelegten Einspritzdruck in eine Kavität eines Formwerkzeugs eingespritzt. Idealerweise erstarrt der Kunststoff dabei erst wenn diese Kavität komplett ausgefüllt ist. Tatsächlich finden bereits während des Einspritzens oder danach Schrumpfvorgänge statt, die zu Hohlräumen (sogenannten Vakuolen) führen können. Weiterhin kann der eingespritzte Kunststoff auch bereits erstarren, bevor er alle Bereiche der Kavität, insbesondere auch die Bereiche mit vergrößerter Wandstärke, ausgefüllt hat. Solche Hohlräume innerhalb des Spritzgussbauteils können dazu führen, dass das Spritzgussbauteil unvollständig ausgeführt ist. Auch ein erhöhten Bauteilverzug kann entstehen.

Um dem entgegenzuwirken, kann ein erhöhter Einspritzdruck gewählt werden, um zumindest einen Teil der Fehlerbilder abzumildern. Allerdings treten als Folge hoher Einspritzdrücke auch hohe Scherlasten im Kunststoffmaterial auf, die zu Schädigungen, zu erhöhten Emissionswerten, sowie zu schlechteren Geruchsnoten des Fertigteils führen können.

Oft sind mehrere Korrekturen der Kavität erforderlich, um beispielsweise einen entstehenden Bauteilverzug mittels einer zur gewünschten Bauteilgeometrie abweichenden Werkzeuggeometrie zu kompensieren (Vorhaltung). Die Basiswandstärke kann ferner auch nicht weiter vermindert werden, um etwa Material zu sparen oder den Verzug zu verringern, da sonst Funktionsgeometrien wie Schraubdome nicht ausreichend mit Material versorgt werden können.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Spritzgussbauteil und ein Verfahren zum Spritzgießen eines solchen Spritzgussbauteils zur Verfügung zu stellen, bei welchem diese Probleme nicht auftreten.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Spritzgussbauteil gemäß dem Kennzeichen von Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß dem Kennzeichen von Anspruch 6.

Bei einem erfindungsgemäßen Spritzgussbauteil wird ausgehend vom Anspritzpunkt am ersten Bereich ein Verbindungsbereich mit ebenfalls vergrößerter Wandstärke angeordnet, welcher vom ersten Bereich zum zweiten Bereich hin verläuft.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Anspruch 6 ist in einer Oberfläche der Kavität an einem ersten Abschnitt der Kavität zur Ausbildung des ersten Bereichs von einem Anspritzpunkt weg zu einem zweiten Abschnitt der Kavität zur Ausbildung des zweiten Bereichs hin ein Nachdruckkanal vorgesehen. Der Querschnitt des Nachdruckkanals wird dabei so dimensioniert, dass ein Materialschrumpf im zweiten Bereich des Spritzgussbauteils kompensiert und / oder ein Verzug des Spritzgussbauteils reduziert wird. Der Nachdruckkanal des erfindungsgemäßen Verfahrens bildet bei der Herstellung des Spritzgussbauteils den Verbindungsbereich des Spritzgussbauteils aus, welcher ebenfalls eine vergrößerte Wandstärke aufweist, und vom ersten Bereich mit der Basiswandstärke zum zweiten Bereich mit der vergrößerten Wandstärke verläuft.

Ein erfindungsgemäßes Spritzgussbauteil und das erfindungsgemäße Verfahren bieten den Vorteil, dass vom Anspritzpunkt bis zu dem Bereich mit vergrößerter Wandstärke in einer sogenannten Nachdruckphase ein Materialschrumpf bis zur vollständigen Erstarrung des Spritzgussbauteils ausgeglichen werden kann. Vorteilhafterweise kann die Geometrie des Nachdruckkanals, insbesondere dessen Querschnitt, so in Abhängigkeit von einer Länge eines Fließwegs des Materials und der Basiswandstärke eingestellt werden. Dabei beeinflusst die mögliche Länge des Fließwegs ebenfalls die Basiswandstärke. Bei Bauteilen eines Schiebedachs für ein Fahrzeug wie Rahmenteilen, Motorträger, Führungsschienen, Gehäuseelemente und anderen größeren Bauteilen kann die benötigte Fließweglänge bis zu 400 mm betragen. In der Abhängigkeit von einem Einspritzdruck und einer gewünschten Fließweglänge kann so ermittelt werden, weiche Nachdruckkanalbreite und Nachdruckkanalhöhe vorgesehen sein muss, um eine bestimmte Basiswandstärke zuverlässig realisieren zu können.

Solche erfindungsgemäßen Nachdruckkanäle und die Verbindungsbereiche, die solche Nachdruckkanäle ausbilden, erhöhen den Materialbedarf und das Gewicht des Spritzgussbauteils nur geringfügig. Die Basiswandstärke kann gegenüber bekannten Verfahren zur Herstellung von Spritzgussbauteilen weiter reduziert und die Füllung der Kavität sowie die Kompensation des Materialschrumpfs auch in den Bereichen mit vergrößerter Wandstärke gewährleistet werden. Der Bauteilverzug kann ebenfalls reduziert werden. Die solchermaßen erzielte Reduktion des Materialeinsatzes, welche durch die erfindungsgemäßen Verbindungsbereiche bzw. Nachdruckkanäle ermöglicht wird, führt zu einer Verringerung der Herstellkosten. Geforderte Emissionsund Geruchswerte können zuverlässig eingehalten werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Vorteilhaft weist das Spritzgussbauteil im Verbindungsbereich eine Wandstärke auf, die größer als die Basiswandstärke ist.

Im Bereich des Anspritzpunkts kann das Spritzgussbauteil eine Wandstärke aufweisen, die ebenfalls größer als die Basiswandstärke ist.

Das Spritzgussbauteil besteht vorzugsweise aus einem Kunststoff und weist eine Basiswandstärke von 1 mm bis 3 mm auf, sowie eine Vergrößerung der Wandstärke im Verbindungsbereich um 0,2 mm bis 1 mm, vorzugsweise um 0,4 mm bis 0,8 mm.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Verbindungsbereich eine Länge von 50 mm bis 400 mm auf. Damit können die Fließweglängen von Bauteilen wie Rahmenbauteilen, Motorträger, Führungsschienen, Gehäuseelemente und andere größere Bauteile von Schiebedächern abgedeckt werden.

Der Nachdruckkanal ist vorzugsweise als nutförmige Vertiefung in der Oberfläche der Kavität des Spritzwerkzeugs ausgebildet.

Ein Querschnitt das Nachdruckkanals wird weiter vorzugsweise in Abhängigkeit von einem oder mehreren der folgenden Faktoren dimensioniert: dem Einspritzdruck, mit welchen der Kunststoff in die Kavität eingespritzt wird, der Länge des Nachdruckkanals, der Basiswandstärke, des Kunststoffmaterials, der Fließweglänge des Kunststoffmaterials.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfinderischen Verfahrens ist der Nachdruckkanal als nutförmige Vertiefung in der Oberfläche der Kavität des Spritzwerkzeugs ausgebildet.

Der Nachdruckkanal weist dabei vorzugsweise eine Tiefe von 0,2 mm bis 1 mm, vorzugsweise von 0,4 mm bis 0,8 mm auf. Weiter vorzugsweise weist der Nachdruckkanal eine Breite von 4 mm bis 12 mm, vorzugsweise von 5 mm bis 8 mm auf.

Besonders bevorzugt ist ein Verfahren bei welchem ein erfindungsgemäßes Spritzgussbauteil ausgebildet wird, wobei der Nachdruckkanal den Verbindungsbereich ausformt.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert.

Dabei zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht auf ein erfindungsgemäßes Spritzgussbauteil;

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Verbindungsbereich des

Spritzgussbauteils der Fig. 1 ; und

Fig. 3 eine Darstellung von Fließweglängen eines Spritzgussmaterials als Funktion der Basiswandstärke für vier verschiedene Einspritzdrücke.

Die Figuren 1 und 2 zeigen ein erfindungsgemäßes Spritzgussbauteil 10 in einer perspektivischen Ansicht von oben und im Querschnitt durch einen Verbindungsbereich 16.

Das Spritzgussbauteil 10 weist einen ersten Bereich 12 auf mit einer Basiswandstärke

20 und verschiedenen zweiten Bereichen 14 mit einer vergrößerten Wandstärke 28.

Einer der zweiten Bereiche 14 bildet einen Schraubdom 26 aus zur Befestigung des Spritzgussbauteils 10. Durch die vergrößerte Wandstärke 28 ist das Spritzgussbauteil 10 im Bereich um den Schraubdom 26 verstärkt. Das Spritzgussbauteil 10 ist Teil eines Schiebedachs, insbesondere eines Rahmens für ein solches Schiebedach, und mittels des Schraubdoms 26 kann das Spritzgussbauteil 10 karosseriefest an einem Fahrzeug angeordnet werden. Dadurch, dass das Spritzgussbauteil 10 im zweiten Bereich 14 eine vergrößerte Wandstärke 28 aufweist, kann der Schraubdom 26 größere Kräfte aufnehmen als dies der Fall wäre, wenn das komplette Spritzgussbauteil 10 mit der Basiswandstärke 20 ausgeführt wäre.

Am Spritzgussbauteil 10 ist weiterhin ein Anspritzpunkt 18 vorhanden, der daraus resultiert, dass in diesem Bereich beim Spritzgießen des Spritzgussbauteils 10 ein Kunststoffmaterial zur Ausbildung des Spritzgussbauteils 10 in eine entsprechende Kavität eines Formwerkzeugs eingespritzt wurde. Dieser Anspritzpunkt 18, der im ersten Bereich 12 mit der Basiswandstärke 20 angeordnet ist, ist durch mehrere Verbindungsbereiche 16 mit den zweiten Bereichen 14 vergrößerter Wandstärke 28 des Spritzgussbauteils 10 verbunden. Jeder Verbindungsbereich 16 erstreckt sich dabei entlang der Oberfläche des Spritzgussbauteils 10 bandförmig auf direktem Weg vom Anspritzpunkt 18 weg zum zugeordneten zweiten Bereich 14 mit vergrößerter Wandstärke 28 hin.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Spritzgussbauteil 10 der Fig. 1 und dabei durch einen der Verbindungsbereiche 16. Wie hier zu erkennen ist, stellt der Verbindungsbereich 16 dabei ebenso einen Bereich mit gegenüber der Basiswandstärke 20 vergrößerter Wandstärke dar, wie dies bereits beim zweiten Bereich 14, welcher den Schraubdom 26 ausbildet, der Fall ist. Die Wandstärke ist im Verbindungsbereich 16 bei der Ausführungsform der Figuren 1 und 2 gleich dimensioniert wie die vergrößerte Wandstärke 28 im zweiten Bereich 14 des Spritzgussbauteils 10, der den Schraubdom 26 ausbildet. Allerdings muss das nicht immer der Fall sein. Dementsprechend kann die Wandstärke im Verbindungsbereich 16 größer oder kleiner als die vergrößerte Wandstärke 28 im zweiten Bereich 14 ausgebildet sein, sie ist aber immer größer als die Basiswandstärke 20 im ersten Bereich.

Der Verbindungsbereich 16, der durch einen Nachdruckkanal im Formwerkzeug ausgebildet wird, sorgt dafür, dass während des Spritzgießens des Spritzgussbauteils 10 für einen ausreichenden Materialnachschub zur Ausbildung des zweiten Bereichs 14 mit vergrößerter Wandstärke 28 gesorgt ist.

Zur Ausbildung des Verbindungsbereichs 16 ist in einer nicht dargestellten Kavität eines solchen Formwerkzeugs zur Ausbildung des Spritzgussbauteils 10 in einer Oberfläche dieser Kavität der Nachdruckkanal vorgesehen, durch welchen zusätzliches Material in Richtung des zweiten Bereichs 14 fließen kann, um diesen komplett auszufüllen und dabei einen Materialschrumpf auszugleichen. Daher erstreckt sich bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Spritzgießen des Spritzgussbauteils 10 ein entsprechender Nachdruckkanal in einer Oberfläche der Kavität von einem ersten Abschnitt der Kavität zur Ausbildung des ersten Bereichs 12 vom Anspritzpunkt 18 weg zu einem zweiten Abschnitt der Kavität zur Ausbildung des zweiten Bereichs 14 hin.

Ein Querschnitt des Nachdruckkanals und somit ein Querschnitt des durch ihn ausgebildeten Verbindungsbereichs 16 kann dabei so dimensioniert werden, dass der Materialschrumpf vom zweiten Bereich 14 des Spritzgussbauteils 10 kompensiert und / oder ein Verzug des Spritzgussbauteils 10 reduziert wird.

Eine Nachdruckkanalhöhe 24 entspricht dabei einer Höhe des Verbindungsbereichs 16 am Spritzgussbauteil 10, mit der die Basiswandstärke 20 verstärkt ist. Der Verbindungsbereich 16 weist insgesamt die Dicke der Basiswandstärke 20 plus der Nachdruckkanalhöhe 24 auf.

Wie nun entsprechende Nachdruckkanäle dimensioniert sein müssen, ist abhängig von der Länge des Fließwegs des eingespritzten Materials bei der Herstellung des Spritzgussbauteils 10 sowie von der Basiswandstärke 20.

Fig. 3 zeigt hierzu eine Matrixdarstellung für gemessene Fließweglängen als Funktion der Basiswandstärke eines Spritzgussbauteils für ein Kunststoffmaterial (Kingfa GFPP-40). Die Fließweglängen sind für vier verschiedene Einspritzdrücke von 75, 110, 145 und 180 MPa als vier verschiedene Kurven dargestellt. Fließweglängen von Rahmenteilen, Motorträgern und anderen größeren Bauteilen für ein Schiebedach können bis zu 400 mm betragen. Wie der Fig. 3 zu entnehmen ist, kann bei dem hier verwendeten Kunststoff bei einem Druck von beispielsweise 110 MPa (zweite Kurve von unten) bei einer solchen Fließweglänge von 400 mm eine Grundwandstärke von ca. 1 ,6 mm gewährleistet werden. Für Rahmenbauteile ergeben sich typische Abmaße für eine Breite von Nachdruckkanälen von 6 mm und einer Tiefe von 0,4 mm bei einem GFPP-40 Material und einer Basiswandstärke von 2 mm. Diese Maße können in entsprechenden Versuchsreihen ermittelt und optimiert werden.

Bezugszeichenliste

10 Spritzgussbauteil

12 erster Bereich

14 zweiter Bereich

16 Verbindungsbereich

18 Anspritzpunkt

20 Basiswandstärke

24 Nachdruckkanalhöhe

26 Schraubdom

28 vergrößerte Wandstärke