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Dokumentenidentifikation DE102004027456B3 12.01.2006
Titel Prüfkörper
Anmelder AUDI AG, 85057 Ingolstadt, DE
Erfinder Nonnenbroich, Klaus, 85057 Ingolstadt, DE;
Schönemann, Lutz, 85055 Ingolstadt, DE
DE-Anmeldedatum 04.06.2004
DE-Aktenzeichen 102004027456
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 12.01.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.01.2006
IPC-Hauptklasse B29C 59/16(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse B29C 59/00(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      G01N 33/44(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      
Zusammenfassung Ein Prüfkörper mit einer Oberfläche, welche zumindest abschnittsweise mit einer definierten Struktur versehen ist und wobei der Prüfkörper geeignet und bestimmt ist, die Struktur in einem bekannten Verfahren auf ein Kunststoffbauteil zu übertragen, weist austauschbare Platten mit gleichen oder verschiedenen Strukturen auf, die in Winkellagen entsprechend verschiedenen Entformungsschrägen angeordnet sind.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf einen Prüfkörper mit einer Oberfläche, welche zumindest abschnittsweise mit einer definierten Struktur versehen ist und wobei der Prüfkörper geeignet und bestimmt ist, die Struktur in einem bekannten Verfahren auf ein Kunststoffbauteil zu übertragen.

Kunststoffbauteile werden häufig gezielt mit einer definierten Struktur versehen. Im Fahrzeugbau ist diese Struktur meist als sogenannte "Narbung" ausgeführt, die natürlichen Materialien nachempfunden ist.

Bei der Auswahl der Narbung eines Werkstückes ist es in der Praxis meist so, dass die Werte vom Narberzeuger vorgegeben werden oder eine Narbvorlage extern von einer Spezialfirma untersucht und der "Grenzentformungsgrad" festgelegt wird. Der Grenzentformungsgrad definiert diejenige Schräge, die bei der Entformung gerade noch eine saubere Narbung gewährleistet. Auf Basis der Narbvorlage und der Festlegung des Grenzentformungsgrades erfolgt anschließend die konstruktive Auslegung des Bauteiles.

Die beschriebene Vorgehensweise ist unzulänglich, da die speziellen Eigenschaften neuer Narbgenerationen nicht bis ins letzte Detail erkannt werden können. Außerdem findet keine Berücksichtigung, dass die Oberflächenwiedergabe nicht auf allen verwendeten Kunststoffmaterialien gleich ist.

Die DE 199 33 530 A1 zeigt und beschreibt ein Spritzgießwerkzeug zur Herstellung von Kunststoff- Formteilen. Diese sollen mit einem durch das Kunststoff-Material gebildeten Aufdruck versehen werden, welcher durch einen in dem entsprechenden Bereich an der Formoberfläche des Werkzeuges vorgesehenen Prägekörper gebildet wird. Gemäß der DE 199 33 530 A1 soll dieser Prägekörper ein auf die Werkzeug- Formoberfläche aufgegelegtes Metallblech sein, das mit der Negativform der gewünschten Einprägung oder des Aufdrucks versehen ist.

Ein Verfahren zur nicht zerstörungsfreien Prüfung spritzgegossener Kunststoffbauteile ist der DE 102 11 138 A1 entnehmbar. Die Prüfung erfolgt in der Weise, dass dabei weder das Bauteil selbst zerstört oder jeweils ein komplettes Bauteil benötigt wird. An dem spritzgegossen Kunststoffbauteil ist wenigstens ein Prüfabschnitt vorgesehen, welcher zumindest annähernd dieselben Eigenschaften wie das Bauteil selbst aufweist. Bevorzugt ist der Prüfabschnitt an dem Bauteil angeformt oder es wird ein Verfahren angewandt, bei dem der Prüfabschnitt zwar im selben Spritzgießwerkzeug und im selben Spritzgießzyklus hergestellt wird, jedoch nicht mit dem Bauteil verbunden ist.

Nachteilig ist ferner, dass der Einfluss einer späteren Lackierung keine Berücksichtigung findet. Die Lackierung ist jedoch ein wesentliches Kriterium am Bauteil.

Sollten sich Änderungen bei der Herstellung des Kunststoffbauteils (z.B. im Spritzgussprozess) ergeben, dann können auch diese nicht berücksichtigt werden.

Bisher bei der Überschreitung des Grenzentformungsgrades zur Beurteilung der Auswirkungen herangezogene Musterplatten ergeben oft unzureichend genaue Werte, da die erforderliche Abflachung der Narbe nach Theorie künstlich hervorgerufen und nicht durch die tatsächlich schräge Entformung im Werkzeug überprüft wird.

Die beschriebene bekannte Vorgehensweise führt insbesondere bei Lasererzeugten Narbstrukturen im Zusammenhang mit der Werkzeugnarbung bzw. beim Serieneinsatzzeitpunkt häufig zu qualitativen und zeitlichen Problemen, welche hohe indirekte Kosten wie Nacharbeit, Zwischenlösungen, Bindung von Kapazität usw., sowie Anlaufverzögerungen zur Folge haben können. Die Ursache hierfür liegt zum größten Teil darin, dass während der Konzept- und Konstruktionsphase eine ungenügende Kenntnis über die spezifischen Eigenschaften der jeweiligen Struktur vorliegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln eine aussagekräftige Entscheidungsgrundlage in der Konzeptphase bzw. bei der Werkzeugauslegung zu schaffen, um dadurch eine bessere technische Lösung bei geringerem Kosten- und Zeitaufwand zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird durch einen Prüfkörper gelöst, welcher geeignet und bestimmt ist, die gewünschte Struktur (z.B. Narbung) in einem bekannten Verfahren auf ein Kunststoffbauteil zu übertragen. Der Prüfkörper weist dazu mindestens zwei Platten mit gleichen oder verschiedenen Strukturen auf, wobei die Platten in Winkellagen angeordnet sind die verschiedenen Entformungsschrägen entsprechen. Es wird also ein dreidimensionaler Probekörper geschaffen, der z. B. im Spritzgussverfahren hergestellt wird und die verschiedensten Formen aufweisen kann.

Besonderes Merkmal des Prüfkörpers sind die austauschbaren Platten/Narbtafeln die in verschiedenen Winkellagen entsprechend verschiedenen Entformungsschrägen einsetzbar sind. Zweckmäßig werden dazu Platten gleicher Dimensionierung verwendet. Werden die Platten/Narbtafeln mit dem Prüfkörper verschraubt, dann können die Einsätze nach Bedarf leicht ausgetauscht werden.

Durch den vorgeschlagenen Probe- oder Prüfkörper können alle Entformungsrichtungen bezogen auf die jeweiligen Materialien unter Berücksichtigung sämtlicher Prozess- und Lackier-bedingter Einflussfaktoren dargestellt werden. Dadurch ist die Möglichkeit geschaffen, eine Grenzbetrachtung durchzuführen, die sich identisch auf die späteren Serienteile übertragen lässt. Selbst wenn nach Serieneinsatz ein Materialwechsel vorgenommen werden soll, lässt sich dieser im Vorfeld exakt untersuchen.

Durch die erfindungsgemäße Lösung können Qualitätsmängel an Spritzwerkzeugteilen vermieden werden. Mehrfache Optimierungsschleifen, wie sie bisher durch mangelhafte Grundkenntnis über das spätere Erscheinungsbild der Oberfläche durchgeführt wurden, können vermieden werden.

Der Einsatz des erfindungsgemäßen Prüfkörpers reduziert die Abstimmzeiten, schafft Sicherheit bei der Werkzeugauslegung und trägt zur Erhöhung des Qualitätsniveaus bei. Es ist deshalb sinnvoll, den Prüfkörper nicht nur für die interne Nutzung bereit zu stellen, sondern darüber hinaus auch den jeweiligen Lieferanten oder Mitentwickler in die Verantwortung mit aufzunehmen.

Die Platten/Narbtafeln können bevorzugt aus einem metallischen Material bestehen, wobei die Struktur (Narbung) durch Ätzen oder Lasern erzeugt ist. Es können die verschiedensten Strukturen Verwendung finden, insbesondere kann die Struktur in einer mehrfach bereits angesprochenen Narbung bestehen, die bspw. der Narbung von Leder nachempfunden ist.

Die Winkellagen der Platten entsprechen verschiedenen Entformungsschrägen bei der Herstellung eines mit der Struktur versehenen Bauteiles. Über die verschiedenen Entformungsschrägen lässt sich diejenige herausfinden, welche bei der gegebenen Struktur noch ein befriedigendes Ergebnis zulässt. Bei dem jeweils verwendeten Werkstoff sind narbungsspezifisch nur bestimmte Entformungsschrägen möglich, damit die Entformung des Bauteils bei dem jeweils verwendeten Werkstoff und bei Erhaltung der Struktur problemlos möglich ist. Mit dem Prüfkörper können vor Festlegung des Werkstückes Versuche zur Bestimmung des Entformungsverhalten spezieller Narbungs-/Werkstoffkombinationen gefahren werden. Dadurch kann vermieden werden, dass bei der Konstruktion Entformungsschrägen in Teilbereichen nicht berücksichtigt oder falsch ausgeführt werden. Der auf fehlerhafte Angaben zurückzuführende Mehraufwand für den Modellbau ist offensichtlich. Teilweise kommt es sogar vor, dass erst an fertigen Werkzeugen die Entformungsprobleme festgestellt werden, was natürlich noch höhere Kosten, Terminverschiebungen und teilweise auch stilistische Notlösungen zur Folge hat. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass die Probleme nicht von einzelnen Personen abhängig sind, sondern ihre Ursache im Prozess haben.

Der vorgeschlagene Prüfkörper schafft hier Abhilfe, indem er zusätzlich zu seiner Hauptaufgabe, nämlich der materialspezifischen Ermittlung des Grenzformungsgrades von lackierten und unlackierten Oberflächenstrukturen weitere Möglichkeiten und Verbesserungen schafft. So können die Konsequenzen bei einer Materialumstellung in einer laufenden Serie genau abgeschätzt werden. Dies trifft auch zu, falls Narb/Oberflächenänderungen in der Serie realisiert werden sollen.

Der vorgeschlagene Prüfkörper kann auch als Basis für Laboruntersuchungen zur Kratzfestigkeit von unlackierten oder lackierten Oberflächen vor Narbeinsatz dienen. Die Farbabstimmung in Zusammenwirkung mit den zugehörigen Lacken ist genauso möglich wie die frühzeitige Erkennung negativer Effekte im Zusammenspiel zwischen Material, Struktur und Lack.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass sich durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Prüfkörpers hohe Anlauf- bzw. Änderungskosten und Terminverschiebungen vermeiden lassen und gleichzeitig der stilistische Freiheitsgrad bei mehr Konstruktionssicherheit erhöht wird.


Anspruch[de]
  1. Prüfkörper mit einer Obertläche, welche zumindest abschnittsweise mit einer definierten Struktur versehen ist und wobei der Prüfkörper geeignet und bestimmt ist die Struktur in einem bekannten Verfahren auf ein Kunststoffbauteil zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkörper mindestens zwei Platten mit gleichen oder verschiedenen Strukturen aufnimmt und die Platten in Winkellagen angeordnet sind, die verschiedenen Entformungsschrägen entsprechen.
  2. Prüfkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten leicht auswechselbar an dem Prüfkörper gehalten sind.
  3. Prüfkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten aus einem metallischen Material bestehen und die Strukturen durch Ätzen oder Lasern erzeugt sind.
  4. Prüfkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur in einer Narbung besteht, die der Narbung von Leder nachempfunden ist.
  5. Prüfkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturen zur Erzeugung einer Narbung auf einer Kunststoffhaut dienen.
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