- Polycarbonat-Folien kommen im Automobil-Innenraum etwa für Zifferblätter, Zierleisten oder hinterleuchtete 3D-Abdeckungen und -Blenden zur Anwendung. Völlig neue Einsatzchancen eröffnet ihnen ein optimiertes Verfahren, dass die präzise Verformung sehr viel größerer Folienformate als bisher erlaubt. Welche Trends damit abgedeckt werden können, zeigt das Beispiel einer hochintegrierten, großflächigen und einteiligen Prototyp-Mittelkonsole.
Kratzfester Tiefenglanz in XXL
Mehrere Designtrends prägen aktuell die Gestaltung des Autoinnenraums. So sind etwa Säulenverkleidungen, Mittelkonsolen, Schalterabdeckungen sowie Blenden für Radio- und Naviga- tionssysteme gefragt, die in einem schwarzen oder weißen Tiefenglanz („Piano Black“, „Piano White“) gestaltet sind. Für ein übersichtliches, dabei aber edles Ambiente sollen außerdem große, weich fließende und fugenlose 3D-Oberflächen sorgen, in die zahlreiche elektrische und optische Funktionen so integriert sind, dass sie im ausgeschalteten oder passiven Zustand unsichtbar bleiben (Verschwindedesign). Bayer Materialscience hat für beide Trends zusammen mit Partnern sowohl verfahrenstechnisch als auch in punkto Materialien eine Antwort gefunden. Sie fußt auf Polycarbonat-Folien, die im Film-Insert-Molding (FIM)-Verfahren bedruckt, verformt und bei Bedarf durch Hinterspritzen mit einem Thermoplast verstärkt werden.
Nun auch in XXL: Folienformate präzise verformen
Als Verformungsverfahren erwies sich bei Polycarbonat-Folienbauteilen für das Autointerieur vor allem das High-Pressure-Forming (HPF) als vorteilhaft. Mit ihm sind die Folien verzerrungsfrei verformbar, so dass aufgedruckte Symbole und Zeichen exakt positioniert sind. Außerdem bleiben der Oberflächenglanz der Folie und eventuelle Texturierungen durch die kurze und geringe Temperaturbeanspruchung erhalten. Allerdings konnten bisher nur Folien von etwa DIN A3-Größe per HPF verarbeitet werden.
Das hat sich dank einer Optimierung des Verfahrens nun geändert, die Bayer Material- science und dem Maschinen- und Werkzeughersteller Niebling-Junior Kunststoffverarbeitung – Werkzeugbau e.K., Penzberg, gelungen ist. Gemeinsam wurde kürzlich die HPF-Prototypenanlage PAMK 1000 entwickelt, die Folien mit Maßen von 500 mm x 1000 mm verarbeiten kann. Die Werkzeugtechnik eignet sich für Bauteile mit einer Höhe bis 150 mm. Die Fertigung kann vollautomatisiert unter serientypischen Bedingungen erfolgen. Kernstück der neuen Anlage ist wie bei den etablierten Vorgängersystemen von Niebling ein berührungsloses Heizsystem, das jeweils getrennt die Ober- und Unterseite des Foliensubstrates ansteuert.
Hochglänzende neben matten Kratzfest-Oberflächen
Um die Möglichkeiten der neuen Anlage bei großen Bauteilen auszuloten, wurde gemeinsam mit Niebling als Designkonzept der Prototyp einer einteiligen und hochintegrierten Mittelkonsole umgesetzt. Dieses Konzept berücksichtigt zahlreiche aktuelle Autoinnenraum-Trends, einschließlich der beiden eingangs beschriebenen Entwicklungen. Hergestellt wird die Konsole aus „ Makrofol HF“. Die neue Polycarbonat-Folie ist weiß hinterdruckt und mit einem verformbaren Hardcoat-Lack beschichtet, der einen ausgesprochenen Tiefenglanz ergibt. Bisherige Polycarbonat-Folien waren für diesen Effekt nicht kratzfest genug und/oder nicht verformbar. Die neue Folie ist im Falle der Prototypmittelkonsole zusätzlich in einigen Bereichen mit dem Mattlack „Norilux DC“ der Pröll KG, Weißenburg, versehen.
Der Hochglanz-Hardcoat des Makrofol HF und der gedruckte Mattlack sind beide Dual-Cure-Systeme, die erst nach der HPF-Verformung der Folie mit dem Licht spezieller UV-Lampen endgültig ausgehärtet werden. Die Folien-Beschichtungen reagieren dabei zu einem 3D-Molekülnetzwerk, wodurch die Tiefenglanz-Oberfläche sehr kratz- und abriebfest ist, um die strengen Automobilnormen zu erfüllen. Die Oberfläche ist resistent gegen gängige Reinigungsmittel sowie gegen die für Kunststoffteile besonders kritischen Sonnencremes.
Kapazitive Schalter, integrierter Aktuator
Zentrales Bedienelement der Mittelkonsole und damit ein weiterer Schritt in Richtung Funktionsintegration mittels Folientechnik sind vier kapazitive Schaltflächen. Damit die Oberfläche der Mittelkonsole geschlossen und fugenlos bleibt, werden die zugehörigen Schalter im Siebdruckverfahren zusammen mit dem Dekordruck auf die Folienrückseite aufgebracht. Sie überstehen problemlos den Verformungsschritt.
Hinter den Schaltflächen ist zusätzlich ein Aktor auf Basis elektroaktivierbarer Polymerfolien (EAP) integriert. Dieser verhält sich wie ein „künstlicher Muskel“ und sorgt dafür, dass die kapazitiven Schaltflächen wie herkömmliche Tasten eine taktile Rückmeldung an den berührenden Finger geben – und zwar als ein Vibrationssignal, das sich je nach Schaltfläche spürbar unterscheidet, also individuell programmierbar ist. Der Fahrer erkennt dadurch zuverlässig, welchen Schalter er betätigt hat. Diese EAP-Technologie ist im Vergleich zu mechanischen Tasten und Schaltern weitestgehend verschleißfrei. Bayer Mate- rialscience wird sie mit der kürzlich übernommenen Artificial Muscle Inc., USA-Sunnyvale, zuerst in den Markt für Consumer Electronics einführen. Für Anwendungen im Automobilbereich sind Produktweiterentwicklungen in Vorbereitung.
Unsichtbare Symbole und helle LCD-Displays
Ein weiteres Feature der Mittelkonsole sind Anzeigesymbole in Durchlichttechnik. Die Transluzenz der weißen Hinterdruckung von Makrofol HF ist in sehr engen Toleranzen gehalten und auf die Transmission der Folie abgestimmt. Dadurch bleiben die Konturen der Symbole im Gegensatz zu konventionellen Hinterleuchtungstechniken für das Auge unsichtbar, wenn die Anzeigen ausgeschaltet sind („White/Black-Panel Technology“). Für den Durchlichteffekt sorgen einfache LED. Sie könnten in Zukunft durch flexible und druckbare polymere organische Leuchtdioden auf Folienbasis ersetzt werden.
Im Fahrzeuginnenraum nimmt auch die Zahl an Displays zu, weil immer mehr Anzeigen für verschiedenste Sicherheits- und Komfortelemente notwendig sind. Dabei sind künftig vor allem TFT- und LCD-Displays gefragt. Dies eröffnet speziell Polycarbonat-Folien wegen ihrer hohen Transparenz und Wärmebeständigkeit neue Anwendungsmöglichkeiten als Reflek- tions- oder Streulicht-/Diffusorfolien. Letztere haben in LED-Displays die Aufgabe, das punktuelle LED-Licht verlustarm in flächiges homogenes Licht umzuwandeln. Was hierbei maßgeschneiderte Polycarbonat-Folien zu leisten vermögen, unterstreicht ein großes LCD-Display, mit dem der Mittelkonsolenprototyp ausgerüstet ist. Das Display ist je zur Hälfte mit einer herkömmlichen und der neuen Lichtdiffusorfolie „ Makrofol LM 292“ ausgestattet. Diese ist Teil des Sortiments Makrofol LM (Light Management), das Bayer Materialscience zurzeit für unterschiedlichste Anwendungen in innovativer Licht- und Displaytechnik aufbaut. Sie sorgt gegenüber den meisten gängigen Diffusorfolien für eine höhere Helligkeit des LCD-Displays, so dass die Informationen viel klarer und konturierter zu erkennen sind.
Bayer Materialscience; Telefon: 0214 30-55341;
Web: www.bayermaterialscience.com; www.pc-films.com
Niebling; Telefon: 08856 9239-113; Web: www.niebling-jun.de
Die Autoren: Roland Künzel und Dirk W. Pophusen sind Mitarbeiter der Bayer Materialscience AG, Leverkusen
Gedruckte Polymerelektronik im Trend
Die kapazitiven Schalter der Mittelkonsole sind ein Beispiel für gedruckte Polymerelektronik. Mit dieser lassen sich auf Basis von Folien zum Beispiel Autoinnenraumteile mit integrierten elektronischen Funktionen wie Schaltbildern und Sensoren herstellen. Die Funktionen werden direkt auf die noch unverformte Folie gedruckt und nicht mehr als separate Komponenten montiert, was den Teilebedarf und Logistik- und Montageaufwand reduziert. Das Ergebnis sind miniaturisierte „All-in-One“-Elektronikmodule, die nur wenig Bauraum verbrauchen und sich der 3D-Kontur des Untergrundes anpassen lassen.
