Spritzgussbauteil und Verfahren zum Herstellen eines Spritzgussbauteils

Die Erfindung betrifft ein Spritzgussbauteil mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 , ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 8 sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 14.

Heutzutage ist es üblich einzelne Teile eines Kraftfahrzeugs als Spritzgussbauteil auszugestalten. Beispielsweise werden Zierblenden häufig spritzgegossen, da dies eine schnelle, effiziente und formgerechte Herstellung ermöglicht. Die Spritzgussbauteile müssen nicht nur Crash-Sicherheiten erfüllen, sondern dienen den Kraftfahrzeugherstellern oftmals auch zum Erfüllen weiterer Funktionen. Beispielswiese ist es üblich, dass die Zierblenden sowohl mit, als auch ohne Sensorfunktionalität hergestellt werden. Hierfür müssen transparente und gerade Flächen zur Verfügung gestellt werden. Gleichzeitig sollen die Zierblenden optisch hervortreten und auffallen, um die Sichtbarkeit und somit die Sicherheit zu erhöhen. Derzeit werden zur Erhöhung der Sichtbarkeit und der Wertigkeit die Zierblenden mittels Geometrie, beispielsweise durch 3D-Verprägungen und/oder Farbgebung, beispielswiese Ein- oder Mehrfarbigkeit, Metallic-Effekte, erzeugt. Das kann entweder über Lack-ZPVD- Prozesse oder über bedruckte Folieneinleger hergestellt werden.

Mittels Folien und Lacken können nur 2D-Designs umgesetzt werden. Zwar können optische Effekte eingebracht werden, aber bei veränderlichen Betrachtungswinkeln bleiben diese Effekte statisch, d. h., die Sichtbarkeit wird damit nicht erhöht. Es können auch echte 3D-Verprägungen eingebracht werden, allerdings geht dabei die Sensoreignung, beispielsweise für RADAR, verloren. Auch ist dieser 3D-Effekt in einer Warmerscheinung, das heißt mit einer Beleuchtung, häufig nicht mehr erkennbar, da diese Verprägungen bei Licht nur einen 2D-Eindruck hinterlassen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei Spritzgussbauteilen für ein Kraftfahrzeug zumindest teilweise zu behe- ben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Spritzgussbauteil für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Herstellen eines Spritzgussbauteils für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise die Sichtbarkeit und damit einhergehend die Sicherheit erhöhen.

Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Spritzgussbauteil mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 , durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 8 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 14. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Spritzgussbauteil beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.

Erfindungsgemäß vorgesehen ist ein Spritzgussbauteil für ein Kraftfahrzeug, aufweisend einen ersten Folieneinleger mit einem ersten Druckbereich, einen zweiten Folieneinleger mit einem zweiten Druckbereich, und eine zwischen dem ersten Folieneinleger und dem zweiten Folieneinleger angeordnete transparente Kunststoffschicht, wobei der erste Druckbereich ausgestaltet ist als eine Blende zur abschnittsweisen Überdeckung des zweiten Druckbereichs zu wirken.

Als Druckbereich wird vorliegend der Bereich des jeweiligen Folieneinlegers verstanden, der einen Druck aufweist. Der Druck wird vor der Herstellung des Spritzgussbauteils mittels einem Druckverfahren, vorzugsweise Siebdruck oder Digitaldruck, aufgebracht. Dabei wird darauf geachtet, dass der erste und der zweite Folieneinleger unterschiedliche Muster und/oder Farben haben, beispielsweise kann dabei ein Farbverlauf (Fading) oder eine Spiegelung aufgebracht werden, vor allem ein Farbverlauf, der trotz des Blendeeffekts der Blende durch den ersten Druckbereich für das menschliche Auge erkennbar ist. Unter der Blendenwirkung des ersten Folieneinlegers ist zu verstehen, dass der erste Folieneinleger nicht komplett durch den ersten Druckbereich bedruckt ist, sondern zumindest einen Bereich aufweist, der transparent ist. Der zweite Folieneinleger ist dann so angeordnet, dass der zweite Druckbereich durch den zumindest einen transparenten Bereich des ersten Folieneinlegers erkennbar ist. Das heißt, dass die nicht bedruckten Bereiche des ersten Folieneinlegers die Sicht auf den zweiten Druckbereich des zweiten Folieneinlegers erlauben.

Aufgrund der Anordnung des ersten und zweiten Folieneinlegers und der dazwischenliegenden Kunststoffschicht wird sowohl ein Tiefeneffekt, als auch ein 3D- Effekt erzeugt. Dadurch wird die Sichtbarkeit des Spritzgussbauteils erhöht. Bei dem Spritzgussbauteil kann es ich um eine Zierblende für den Kühlergrill, die Heckklappe, die C-Säule oder die B-Säule handeln. Durch die erhöhte Wahrnehmung aufgrund des Tiefeneffektes und des 3D-Effektes wird nicht nur ein optischer Effekt erzielt, sondern aufgrund der Sichtbarkeit auch die Sicherheit erhöht.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung der Schichten bzw. Folieneinleger, sind zur Erzeugung der optischen Effekte keine geprägten und aufwendig herzustellenden Teile notwendig. Ferner werden nicht nur Material und somit Kosten gespart, sondern das Spritzgussbauteil ist auch effizienter und kostengünstiger herzustellen.

Der einfache Aufbau mittels der Folieneinleger erlaubt eine oder mehrere glatte Flächen, die eine hohe Sensoreignung, beispielsweise für RADAR, aufweisen.

Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass die Kunststoffschicht eine Dicke von 3 bis 7 mm, vorzugsweise 4,5 bis 6,5 mm, weiter vorzugsweise 5 bis 6 mm, aufweist.

Für den gewünschten Tiefeneffekt und 3D-Effekt ist ein bestimmter Abstand zwischen den Druckschichten sinnvoll. Der Abstand ist abhängig von dem gewünschten Effekt und dem gewählten Farbverlauf oder Muster. Mit einer Dicke der Kunststoffschicht zwischen 3 bis 7mm kann ein Tiefeneffekt sichergestellt werden.

Im Rahmen der Erfindung kann es von Vorteil sein, wenn die Kunststoffschicht aus Polymethylmethacrylat und/oder Polycarbonat ist. Diese Materialien ermöglichen eine einfache Herstellung mittels Spritzguss und weisen eine für das jeweilige Einsatzgebiet ausreichende Festigkeit auf. Des Weiteren weisen die Materialien eine für die Sensoreignung geeignete Transparenz auf.

Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass eine Lichtquelle zum Einkoppeln von Licht in die Kunststoffschicht vorgesehen ist, wobei die Lichtquelle ausgelegt ist, zumindest teilweise um den Umfang des Spritzgussbauteils zu verlaufen.

Bei der Lichtquelle kann es sich um eine Lampe, beispielsweise aufweisend LEDs, oder einen Lichtschlauch aus diversen LEDs handeln. Die Lichtquelle kann dabei an einer Seite oder an zwei sich gegenüberliegenden Seiten des Spritzgussbauteils o- der um den gesamten Umfang des Spritzgussbauteils angeordnet sein.

Die Beleuchtung mittels einer Lichtquelle verstärkt die Effekte, das heißt die Tiefenwirkung und/oder der 3D-Effekt treten mehr hervor und sind somit sichtbarer. Dies ist besonders vorteilhaft in einer dunklen Umgebung, beispielsweise in einem Tunnel oder in der Nacht.

Es ist erfindungsgemäß denkbar, dass der erste Folieneinleger eine der Kunststoffschicht abgewandte Fläche aufweist, wobei die Fläche eine Beschichtung aufweist.

Die Fläche kann dabei der Umgebung und somit Umwelteinflüssen ausgesetzt sein. Die Beschichtung schützt das Spritzgussbauteil somit vor äußeren Einflüssen und erhöht somit die Haltbarkeit des Spritzgussbauteils.

Auch ist es denkbar, dass der zweite Folieneinleger an einer der Kunststoffschicht abgewandten Fläche einen dritten Folieneinleger oder eine optische Fläche, insbesondere ein Display, aufweist.

Ein dritter Folieneinleger ermöglicht einen extremeren Tiefeneffekt und wirkt sich positiv auf das optische Erscheinungsbild aus. Denkbar wäre es, dass ein Display hinter den zweiten Folieneinleger geklebt ist. Dieser kann dann an die Umgebung angepasst werden, um so die Sichtbarkeit und Sicherheit zu erhöhen. Denkbar wäre hier, dass sich die Lichtintensität und/oder Farbgebung an die Umgebung oder Lichtverhältnisse oder Verkehrsverhältnisse anpasst.

Im Rahmen der Erfindung ist es optional möglich, dass der erste Druckbereich und der zweite Druckbereich so gestaltet sind, dass transparente Bereiche für die Messung optischer Sensoren vorgesehen sind.

Die transparenten Bereiche weisen vorzugsweise eine Sensoreignung auf. Demnach können die Sensoren, insbesondere optische Sensoren, wie beispielsweise Radar, Lidar oder Kameras, hinter dem Spritzgussbauteil angeordnet werden.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Spritzgussbauteils für ein Kraftfahrzeug, insbesondere eines oben beschriebenen Spritzgussbauteils. Dabei ist das Verfahren durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:

- Bedrucken eines ersten Folieneinlegers mit einem ersten Druckbereich,

- Bedrucken eines zweiten Folieneinlegers mit einem zweiten Druckbereich,

- Bereitstellen einer Spritzgussform,

- Positionieren des ersten Folieneinlegers in der Spritzgussform,

- Positionieren des zweiten Folieneinlegers in der Spritzgussform,

- Einspritzen eines Kunststoffmaterials in die Spritzgussform,

- Abkühlen der Spritzgussform,

- Entfernen des Spritzgussbauteils aus der Spritzgussform.

Das Verfahren ermöglicht es schnell, einfach und kosteneffizient ein Spritzgussbauteil für ein Kraftfahrzeug mit einem optischen Effekt, der gleichzeitig die Sicherheit erhöht, herzustellen.

Das Bedrucken des ersten bzw. des zweiten Druckbereichs kann mittels Siebdruck oder Digitaldruck hergestellt werden.

Ferner kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass zumindest ein Zentrierstift der Spritzgussform zumindest eine Aufnahme des ersten Folieneinlegers und/oder zumindest eine Aufnahme des zweiten Folieneinlegers im jeweiligen Positionierungsvorgang aufnimmt. Dies vereinfacht das Positionieren des ersten und des zweiten Folieneinlegers und sorgt dafür, dass die Positionierung genauer durchgeführt werden kann. Dabei ist es denkbar, dass mehrere Zentrierstifte vorgesehen sind, um den ersten und den zweiten Folieneinleger zu positionieren. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der erste und der zweite Folienleger mit dem gleichen Zentnerstift positioniert werden. Die dem Zentnerstift entsprechenden Aufnahmen des ersten und zweiten Folieneinlegers sind vorzugsweise so gestaltet, dass sie von den Zentnerstiften durchdrungen werden können. Zum Fixieren des ersten und zweiten Folieneinlegers können die Zentnerstifte Nuten zur Aufnahme der Folieneinleger aufweisen.

In Bezug auf die vorliegende Erfindung ist es vorstellbar, dass mindestens drei Zentnerstifte vorgesehen sind, wobei jedem der Zentrierstifte eine Aufnahme des ersten Folieneinlegers und eine Aufnahme des zweiten Folieneinlegers zugeordnet ist.

Durch die Verwendung von mindestens drei Zentnerstiften kann die Position während des Spritzgussvorgangs besser festgelegt werden. Wie bereits erwähnt, ist es denkbar, dass auch mehr Zentrierstifte verwendet werden. Die Anzahl der Zentrierstifte ist abhängig von der Größe des Spritzgussbauteils.

Im Rahmen der Erfindung kann es von Vorteil sein, dass die Spritzgussform eine Kavität aufweist, wobei die Kavität mit einem Beschichtungsmaterial zum Beschichten einer der Umgebung zugeordneten Fläche des ersten Folieneinlegers befüllt wird.

Die Kavität entspricht der Dicke der Beschichtung. Hierfür kann das gleiche Material oder ein artfremdes Material verwendet werden. Die Beschichtung dient als Schutz des Spritzgussbauteils vor Umwelteinflüssen.

Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass das Spritzgussbauteil in einem zusätzlichen Schritt bei einer Temperatur zwischen 100°C und 140°C, vorzugsweise zwischen 110°C und 130°C, weiter vorzugsweise zwischen 115°C und 125°C, getempert wird. Ein Tempern des Bauteils verringert die Eigenspannungen des Spritzgussbauteils, das heißt, durch das Tempern wird die Lebensdauer des Spritzgussbauteils erhöht.

Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass der erste Folieneinleger und/oder der zweite Folieneinleger vor dem Positionieren vorgeformt werden, wobei die Vorformung durch ein Thermoformen oder einem Hochdruckumformen hergestellt wird.

Das Vorformen ist nützlich, wenn das Spritzgussbauteil eine Krümmung aufweist. Durch das Vorformen kann der Folieneinleger somit auf eine Form des zu spritzenden Spritzgussbauteils angepasst werden.

Die obenstehende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einem oben beschriebenen Spritzgussbauteil.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Dabei ist die Erfindung in den folgenden Figuren gezeigt:

Figur 1 schematische Darstellung einer Schnittdarstellung durch ein Spritzgussbauteil,

Figur 2 schematische Darstellung des Verfahrens zur Herstellung eines Spritzgussbauteils.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Fig. 1 bis 2 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist schematisch ein Spritzgussbauteil 1 für ein Kraftfahrzeug dargestellt. Das Spritzgussbauteil 1 weist einen ersten Folieneinleger 2 mit einem ersten Druckbereich 3, einen zweiten Folieneinleger 4 mit einem zweiten Druckbereich 5, und eine zwischen dem ersten Folieneinleger 2 und dem zweiten Folieneinleger 4 angeordneten transparenten Kunststoffschicht 6, wobei der erste Druckbereich 3 ausgestaltet ist, als eine Blende zur abschnittsweisen Überdeckung U des zweiten Druckbereichs 5 zu wirken.

Die Kunststoffschicht 6 weist eine Dicke D von 3 bis 7 mm auf und ist aus Polycarbonat.

Ferner ist eine Lichtquelle 7 zum Einkoppeln von Licht in die Kunststoffschicht 6 vorgesehen, wobei die Lichtquelle 7 teilweise um den Umfang des Spritzgussbauteils 1 verläuft und gemäß Fig. 1 seitlich an der Kunststoffschicht 6 angeordnet ist.

Zum Schutz vor Umwelteinflüssen weist der erste Folieneinleger 2 an einer der Kunststoffschicht 6 abgewandten Fläche eine Beschichtung 9 auf.

Des Weiteren weist der zweite Folieneinleger 4 an einer der Kunststoffschicht abgewandten Fläche eine optische Fläche 8, vorliegend ein Display 11 , auf.

Des Weiteren sind der erste Druckbereich 3 und der zweite Druckbereich 5 so gestaltet, dass transparente Bereiche 12 für die Messung optischer Sensoren 13 vorgesehen sind.

In Fig. 2 ist das Verfahren 100 zum Herstellen eines oben beschriebenen Spritzgussbauteils 1 dargestellt, wobei das Verfahren 100 durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:

- Bedrucken 110 eines ersten Folieneinlegers 2 mit einem ersten Druckbereich,

- Bedrucken 120 eines zweiten Folieneinlegers 4 mit einem zweiten Druckbereich,

- Bereitstellen 130 einer Spritzgussform 17,

- Positionieren 140 des ersten Folieneinlegers 2 in der Spritzgussform 17,

- Positionieren 150 des zweiten Folieneinlegers 4 in der Spritzgussform 17,

- Einspritzen 160 eines Kunststoffmaterials in die Spritzgussform 17,

- Abkühlen 170 der Spritzgussform 17,

- Entfernen des Spritzgussbauteils 1 aus der Spritzgussform 17. Zur Positionierung nimmt zumindest ein Zentnerstift 14 der Spritzgussform 17 zumindest eine Aufnahme des ersten Folieneinlegers 2 und zumindest eine Aufnahme des zweiten Folieneinlegers 4 auf. Hierfür weist der Zentnerstift 14 jeweils eine Nut auf.

Für ein Spritzgussbauteil 1 , welches in Gänze nicht gezeigt ist, sind mindestens drei Zentnerstifte 14 vorgesehen. Dabei ist jedem der Zentnerstifte 14 eine Aufnahme des ersten Folieneinlegers 2 und eine Aufnahme des zweiten Folieneinlegers 4 zugeordnet.

Zum Beschichten 190 der der Kunststoffschicht abgewandten Fläche 8 des ersten Folieneinlegers 2 weist die Spritzgussform 17 eine Kavität auf, welche mit einem Beschichtungsmaterial 19 befüllt wird.

Optional kann das Spritzgussbauteil 1 in einem zusätzlichen Schritt bei einer Temperatur zwischen 100°C und 140°C getempert 200 werden, um die Eigenspannung abzubauen.

Handelt es sich um ein großes gebogenes Spritzgussbauteil 1 kann der erste Folieneinleger 2 und der zweite Folieneinleger 4 vor dem Positionieren optional vorgeformt werden, wobei die Vorformung 210 durch ein Thermoformen oder einem Hochdruckumformen hergestellt wird.

Bezugszeichenliste

1 Spritzgussbauteil

2 ersten Folieneinleger

3 ersten Druckbereich

4 zweiten Folieneinleger

5 zweiten Druckbereich

6 Kunststoffschicht

7 Lichtquelle

8 Fläche

9 Beschichtung

10 dritten Folieneinleger, optische Fläche

11 Display

12 Bereiche

13 Sensoren

14 Zentrierstift

15 Aufnahme

16 Nut

17 Spritzgussform

18 Kavität

19 Beschichtungsmaterial

U Überdeckung

D Dicke

100 Verfahren

110 Bedrucken eines ersten Folieneinlegers

120 Bedrucken eines zweiten Folieneinlegers

130 Bereitstellen

140 Positionieren des ersten Folieneinlegers

150 Positionieren des zweiten Folieneinlegers

160 Einspritzen

170 Abkühlen Entfernen

Beschichten

Tempern

Vorformung