DE102004021337A1 - Verfahren zur Herstellung eines Verbund-Karosserieteils für ein Fahrzeug - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zu Herstellung eines Verbund-Karosserieteils für ein Fahrzeug, insbesondere zur Herstellung eines Dachmoduls (38), in einem Werkzeug (10), welches ein erstes (14) und ein zweites Werkzeugteil (12) umfasst, die relativ zueinander verstellbar sind, wobei eine Außenhaut (16) in das erste Werkzeugteil eingelegt wird, mindestens ein Teil des Umfangsrandbereichs (20), der dem ersten Werkzeugteil zugewandten Seite der Außenhaut an einer an dem ersten Werkzeugteil vorgesehenen Dichtungsanordnung (18) zur dichtenden Anlage gebracht wird, Kunststoffmaterial (36) auf der von dem ersten Werkzeugteil abgewandten Seite der Außenhaut aufgebracht wird, wobei mittels des zweiten Werkzeugteils für eine Formgebung des Kunststoffmaterials gesorgt wird, und das Verbund-Karosserieteil von der Dichtungsanordnung gelöst und aus dem Werkzeug entnommen wird. Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Werkzeug.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Werkzeug zur Herstellung eines Verbund-Karosserieteils für ein Fahrzeug, insbesondere zur Herstellung eines Dachmoduls.
- In der
DE 101 63 709 A1 ist ein Dachmodul beschrieben, welches mit seinen Außenrändern auf einen Karosserierahmen auflegbar und mit diese fest verbindbar ist. Das Dachmodul weist eine Außenhaus aus Stahlblech oder einer Kunststoffolie auf, die an ihrer Innenseite mit einer Schaumkunststoffschicht auf Polyurethanbasis hinterschäumt ist. In einem mittleren Abschnitt weist die Außenhaut eine Öffnung auf, in welcher eine transparente Platte vorgesehen ist, die in ihrem Umfangsrandbereich an der Unterseite ebenfalls mit der Schaumkunststoffschicht hinterschäumt ist. Zwischen der Kante der transparenten Platte und dem Rand der Öffnung in der Außenhaut ist ein Spalt ausgebildet, der mit dem Schaumkunststoff ausgeschäumt ist, wobei in einer solchen Weise geschieht, dass die Außenseite des Dachmoduls in diesem Bereich eben ist. Dieser Spaltraum wird bereits beim Schäumvorgang gefüllt, wobei in der Schäumform dafür Sorge zu tragen ist, dass zwischen den Außenflächen der Außenhaut und der transparenten Platte der Spaltraum lediglich glattflächig ohne Überlappungen durch den Schaumkunststoff überbrückt wird. Wie diesem Erfordernis Rechnung getragen werden kann, wird allerdings nicht erwähnt. - Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein Werkzeug zur Herstellung eines Verbund-Karosserieteils für ein Fahrzeug, insbesondere zur Herstellung eines Dachmoduls, zu schaffen, wobei das Karosserieteil eine Außenhaut und eine auf der Innenseite der Außenhaut vorgesehene Kunststoffschicht aufweisen soll und wobei sich die Kunststoffschicht auch über den Rand der Außenhaut hinaus erstrecken kann. Dabei soll jedoch zuverlässig auf einfache Weise verhindert werden, dass Kunststoffmaterial in nennenswertem Umfang auf die Außenseite der Außenhaut gelangt.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie eine Werkzeug gemäß Anspruch 20. Bei dieser erfindungsgemäßen Lösung ist vorteilhaft, dass dadurch, dass die Außenhaut in ihrem Umfangsrandbereich zur dichtenden Anlage an einer an dem ersten Werkzeugteil vorgesehenen Dichtungsanordnung gebracht wird, in zuverlässiger Weise das Eindringen von Kunststoffmaterial in den Bereich zwischen der Außenhaut und dem ersten Werkzeugteil verhindert wird, auch wenn sich, z.B. aus Gründen des Ausgleichs von Fertigungstoleranzen und von unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten, die Außenhaut nicht bis zum Rand des ersten Werkzeugteils erstreckt und auf diese Weise die Kunststoffschicht sich über den Rand der Außenhaut hinaus erstreckt. Auf diese Weise kann zuverlässig verhindert werden, dass Kunststoffmaterial die Außenhaut hinterwandert und auf die Außenseite der Außenhaut gelangt.
- Auf diese Weise können Verbund-Karosseriebauteile hergestellt werden, die teilweise von der Außenhaut bedeckt sind und teilweise nicht.
- Insbesondere kann auch vermieden werden, dass der Randbereich des Verbund-Karosserieteils beschnitten bzw. übermäßig nachbearbeitet werden muss. Dabei kann auch der Materialverbrauch reduziert werden. Ferner erhöht sich die Gestaltungsfreiheit für die realisierbaren Geometrien des Verbund-Karosserieteils.
- Vorzugsweise wird mindestens in einem Teilbereich zwischen dem ersten Werkzeugteil und der Außenhaut ein Unterdruck erzeugt, um die dichtende Anlage der Außenhaut an der Dichtungsanordnung zu bewirken. Dies ermöglicht eine gute und zuverlässige Abdichtung auch bei problematischer Geometrie der Außenhaut. Ferner läßt sich die Außenhaut durch die Unterdruckerzeugung eindeutig im Werkzeug positionieren und bleibt während des Herstellungsprozesses auch dort fixiert.
- Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Dabei zeigen:
-
1 eine Querschnittansicht des erfindungsgemäßen Werkzeugs zur Herstellung eines Dachmoduls in geschlossenem Zustand während des Herstellungsvorgangs; -
2 eine vergrößerte Ansicht des in1 mit II bezeichneten Bereichs; -
3 eine perspektivische Ansicht eines mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens und Werkzeugs hergestellten Dachmoduls nach der Entnahme aus dem Werkzeug; und -
4 eine Ansicht wie3 , wobei Scheiben zum Verschließen der Öffnungen des Dachmoduls am Dachmodul montiert sind. - In
1 ist ein Bereich eines Werkzeugs10 gezeigt, das ein Oberwerkzeug12 und ein Unterwerkzeug14 umfasst. Das Werkzeug10 kann auf übliche Weise geöffnet bzw. geschlossen werden, indem das Oberwerkzeug12 und das Unterwerkzeug14 relativ zueinander verstellt werden. In1 ist das Werkzeug im geschlossenen Zustand gezeigt. - Zu Beginn des Herstellungsverfahrens für ein Verbund-Karosserieteil für ein Fahrzeug, insbesondere zur Herstellung eines Dachmoduls, wird eine Außenhaut
16 , die beispielsweise von einer Kunststoffolie oder einem metallischen Werkstoff, z.B. einem Aluminiumblech oder einem Stahlblech, gebildet wird, in die gewünschte Form vorgeformt, beispielsweise mittels eines Tiefziehprozesses. Anschließend wird die vorgeformte Außenhaut16 in das geöffnete Werkzeug10 eingelegt und dabei auf dem Unterwerkzeug14 so platziert, dass die später die Außenseite des Karosserieteils bildende Seite der Außenhaut nach unten weist. - Das Unterwerkzeug
14 ist mit einer Dichtungsanordnung18 versehen, an welche sich mindestens ein Teil des Umfangsrandbereichs20 der Außenseite der Außenhaut16 anlegt. Die Dichtungsanordnung18 kann sich über einen Teil des Umfangsrandbereichs20 oder über den gesamten Umfangsrandbereich20 erstrecken, wobei sie in letzterem Fall dann eine geschlossene Kurve bildet. - Gemäß
2 umfaßt die Dichtungsanordnung18 zwei im wesentlichen parallel verlaufende Dichtungslippen22 bzw.24 , die bezüglich des Rands bzw. der Kante26 der Außenhaut16 hintereinander versetzt angeordnet sind und aus einem dauerelastischen Material bestehen. Die Dichtungslippen22 ,24 sind dabei in einer Vertiefung der Oberfläche28 des Unterwerkzeugs14 aufgenommen. - In dem Bereich zwischen den beiden Dichtungslippen
22 ,24 sind Vakuumkanäle30 vorgesehen, die mit einer (nicht gezeigten) Vakuumpumpe verbunden sind und die mittels einer grabenartigen Erweiterung32 an der Oberfläche28 des Unterwerkzeugs14 münden. - Auch in dem bezüglich der Dichtungsanordnung
18 weiter innenliegenden Bereich des Unterwerkzeugs14 können zusätzliche Vakuumkanäle34 vorgesehen sein, die ebenfalls grabenartig an der Oberfläche28 münden. - Die Vakuumkanäle
30 dienen dazu, nach dem Einlegen der Außenhaut16 in das Werkzeug10 einen Unterdruck im Bereich der Dichtungsanordnung18 und insbesondere zwischen den beiden Dichtungslippen22 ,24 in dem Bereich zwischen der Außenhaut16 und dem Unterwerkzeug14 zu erzeugen, um eine dichtende Anlage der Außenhaut16 an den Dichtungslippen22 ,24 zu bewirken. Die Vakuumkanäle34 dienen dazu, einen Unterdruck auch in den bezüglich der Dichtungsanordnung weiter innen liegenden Bereich zwischen der Außenhaut16 und der Oberfläche28 des Unterwekzeugs14 zu erzeugen. - Im nächsten Schritt wird ein Kunststoffmaterial
36 auf der von dem Unterwerkzeug14 wegweisenden Seite der Außenhaut16 (d.h. auf der Innenseite der Außenhaut16 ) aufgebracht. Falls das Kunststoffmaterial36 in ausschließlich flüssiger Form eingebracht wird, wird das Werkzeug10 vorher geschlossen. Das Oberwerkzeug12 sorgt dabei für eine Formgebung der von der Außenhaut16 abgewandten Seite des Kunststoffmaterials36 . Die Außenhaut16 wird dabei in dem Werkzeug10 mit dem Kunststoffmaterial36 hinterpresst, hinterspritzt oder hinterfüttert. Vorzugsweise weist das Kunststoffmaterial36 Polyurethan als hauptsächliche oder ausschließliche Komponente auf. Vorzugsweise wird das Kunststoffmaterial36 mittels eines sogenannten Lang-Faser-Injektionsverfahrens (LFI-Verfahrens) in das Werkzeug10 eingebracht. Alternativ kann das Kunststoffmaterial als PHC-Struktur (Paper Honey Comb-Struktur) in das Werkzeug eingebracht werden. Dabei handelt es sich um eine Verbundstruktur aus einer Papier-Waben-Struktur und einer mit Polyurethan getränkten Glasfasermatte. Optional kann das Polyurethan mittels eines LFI-Verfahrens (Long Faser Injection), d.h. als Gemisch aus Polyurethan und geschnittenen Langglasfasern, aufgebracht werden. - Das Unterwerkzeug
14 bzw. die Außenhaut16 sind so geformt, dass sich das Kunststoffmaterial36 mindestens zum Teil über die Kante26 der Außenhaut16 hinaus erstreckt und in diesem Bereich durch die Oberfläche28 des Unterwerkzeugs eine Formgebung erfährt. Dabei ist die Oberfläche28 des Unterwerkzeugs14 so geformt, dass die Außenseite des Kunststoffmaterials36 in dem sich über die Kante26 der Außenhaut16 heraus erstreckenden Bereich bündig mit der Außenseite der Außenhaut ist. - Um ein Hinterwandern der Außenseite der Außenhaut
16 von der Kante26 her möglichst zu vermeiden, erstreckt sich die Dichtungsanordnung18 , d.h. insbesondere die äußere Dichtungslippe22 , möglichst nah an die Kante26 hin. Ein eventuelles Überstehen der Kante26 über die äußere Dichtungslippe22 ergibt sich durch Fertigungstoleranzen bei dem Formgebungsprozeß der Außenhaut. - Nach Abschluß der Formgebung des Kunststoffmaterials
36 durch das Oberwerkzeug12 und das Unterwerkzeug14 , d.h. nach hinreichendem Aushärten des Kunststoffmaterials36 , wird das Werkzeug10 geöffnet und das fertige Verbundbauteil kann aus dem Werkzeug entnommen werden. Es versteht sich, dass zu diesem Zweck vorher der durch die Vakuumkanäle30 und34 erzeugte Unterdruck hinreichend verringert oder ganz aufgehoben wird. Zum Unterstützen des Abnehmens der Verbundbauteils von der Oberfläche28 des Unterwerkzeugs14 können die Vakuumkanäle30 ,23 auch dazu verwendet werden, vorübergehend einen Überdruck zwischen dem Unterwerkzeug14 und der Außenhaut16 aufzubauen. - In den
3 und4 ist ein Beispiel für ein auf diese Weise hergestelltes Verbund-Karosserieteil gezeigt, bei welchem es sich um ein Dachmodul38 handelt, welches mit seinen Außenrändern auf einen Karosserierahmen auflegbar und mit diesem fest verbindbar ist. - Bei dem gezeigten Beispiel ist die Außenseite des Dachmoduls
38 nur im Bereich einer erhöhten Mittelkonsole40 mit der Außenhaut16 versehen, während auf den seitlichen Randbereichen42 die der Darstellung3 und4 nach oben weisende Außenseite von der Oberfläche des Kunststoffmaterials36 gebildet wird. In dem seitlichen Randbereichen42 sind insgesamt vier Dachöffnungen44 vorgesehen, die beim fertig montierten Dachmodul gemäß4 von auf die Außenseite aufgelegten und daran befestigten transparenten Glasscheiben46 verschlossen sind. - Dadurch, dass die Dichtungsanordnung
18 zur Anlage des Umfangsrandbereichs20 der Außenhaut16 vorgesehen ist, kann verhindert werden, dass ein Teil des Kunststoffmaterials36 auf die Außenseite der Außenhaut16 gelangt, obwohl das Kunststoffmaterial36 sich über die Randkante26 der Außenhaut16 hinaus erstreckt. Auf diese Weise kann ein Verbund-Karosserieteil geschaffen werden, welches nur zum Teil von der Außenhaut16 bedeckt ist. Dadurch, dass sich das Kunststoffmaterial36 über die Randkante26 der Außenhaut16 hinaus erstrecken kann, ist im Bereich des Unterwerkzeugs14 genug Platz, um in dem sich an die Randkante26 anschließenden Bereich Fertigungstoleranzen der Außenhaut16 und unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten auszugleichen. -
- 12
- Oberwerkzeug
- 14
- Unterwerkzeug
- 16
- Außenhaut
- 18
- Dichtungsanordnung
- 20
- Umfangsrandbereich
von
16 - 22
- äußere Dichtungslippe
- 24
- innere Dichtungslippe
- 26
- Randkante
von
16 - 28
- Oberfläche von
14 - 30
- Vakuumkanal
- 32
- Vakuumgraben
- 34
- Vakuumkanal
- 36
- Kunststoffmaterial
- 38
- Dachmodul
- 40
- Mittelkonsole
von
38 - 42
- Randbereiche
von
38 - 44
- Dachöffnungen
- 46
- Glasscheiben
Claims (24)
- Verfahren zur Herstellung eines Verbund-Karosserieteils für ein Fahrzeug, insbesondere zur Herstellung eines Dachmoduls (
38 ), in einem Werkzeug (10 ), welches ein erstes (14 ) und ein zweites Werkzeugteil (12 ) umfasst, die relativ zueinander verstellbar sind, wobei eine Außenhaut (16 ) in das erste Werkzeugteil eingelegt wird, mindestens ein Teil des Umfangsrandbereichs (20 ) der dem ersten Werkzeugteil zugewandten Seite der Außenhaut an einer an dem ersten Werkzeugteil vorgesehen Dichtungsanordnung (18 ) zur dichtenden Anlage gebracht wird, Kunststoffmaterial (36 ) auf der von dem ersten Werkzeugteil abgewandten Seite der Außenhaut aufgebracht wird, wobei mittels des zweiten Werkzeugteils für eine Formgebung des Kunststoffmaterials gesorgt wird, und das Verbund-Karosserieteil von der Dichtungsanordnung gelöst und aus dem Werkzeug entnommen wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens in einem Teilbereich zwischen dem ersten Werkzeugteil (
14 ) und der Außenhaut (16 ) ein Unterdruck erzeugt wird, um die dichtende Anlage der Außenhaut an der Dichtungsanordnung (18 ) zu bewirken. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Werkzeugteil (
14 ) bzw. die Außenhaut (16 ) so geformt ist, dass sich das Kunststoffmaterial (36 ) mindestens zum Teil über die Kante (26 ) der Außenhaut hinaus erstreckt und in diesem Bereich durch das erste Werkzeugteil eine Formgebung erfährt. - Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass erste Werkzeugteil (
14 ) so geformt ist, dass die Oberfläche des Kunststoffmaterials (36 ) in dem Bereich, in welchem sich das Kunststoffmaterial über die Kante (26 ) der Außenhaut (16 ) hinaus erstreckt, bündig mit der Oberfläche der Außenhaut ist. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhaut (
16 ) im Werkzeug (10 ) mit dem Kunststoffmaterial (36 ) hinterpresst, hinterspritzt oder hinterfüttert wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial (
36 ) mittels eines Lang-Faser-Injektions-Verfahrens (LFI-Verfahren) in das Werkzeug (10 ) eingebracht wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial (
36 ) als mit Kunststoff verstärkte Wabenstruktur in das Werkzeug (10 ) eingebracht wird. - Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Wabenstruktur um eine Papier-Wabenstruktur mit einer mit Polyurethan getränkten Glasfasermatte handelt.
- Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyurethan mittels eines Lang-Faser-Injektions-Verfahrens aufgebracht wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsanordnung (
18 ) zwei Dichtungslippen (22 ,24 ) aufweist, die bezüglich des Rands (26 ) der Außenhaut (16 ) hintereinander versetzt angeordnet sind, wobei in dem zwischen den beiden Dichtungslippen liegenden Bereich zwischen der Außenhaut und dem ersten Werkzeugteil (14 ) ein Unterdruck erzeugt wird. - Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass nur in dem zwischen den beiden Dichtungslippen (
22 ,24 ) liegenden Bereich zwischen der Außenhaut (16 ) und dem ersten Werkzeugteil (14 ) ein Unterdruck erzeugt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass auch in dem bezüglich der Dichtungsanordnung (
18 ) weiter innen liegenden Bereich zwischen der Außenhaut (16 ) und dem ersten Werkzeugteil (14 ) ein Unterdruck erzeugt wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dichtungsanordnung (
18 ) bis an die Randkante (26 ) der Außenhaut (16 ) heran erstreckt. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhaut (
16 ) vor dem Einlegen in das erste Werkzeugteil (14 ) vorgeformt wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial (
36 ) Polyurethan aufweist. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Entnahme des Verbund-Karosserieteils (
38 ) aus dem Werkzeug (10 ) mindestens im Bereich der Dichtungsanordnung (18 ) zwischen dem ersten Werkzeugteil (14 ) und der Außenhaut (16 ) ein Überdruck erzeugt wird, um die Anlage der Außenhaut an der Dichtungsanordnung aufzuheben. - Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass für die Entnahme des Verbund-Karosserieteils (
38 ) aus dem Werkzeug (10 ) auch in dem bezüglich der Dichtungsanordnung (18 ) weiter innen liegenden Bereich zwischen der Außenhaut (16 ) und dem ersten Werkzeugteil (14 ) ein Überdruck erzeugt wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Werkzeugteil (
14 ) unten liegt und das zweite Werkzeugteil (12 ) oben liegt. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhaut (
16 ) als Kunststofffolie oder aus Aluminium- oder Stahlblech ausgebildet ist. - Werkzeug zur Herstellung eines Verbund-Karosserieteils für ein Fahrzeug, insbesondere zur Herstellung eines Dachmoduls (
38 ), mit einem ersten (14 ) und einem zweiten Werkzeugteil (12 ), die relativ zueinander verstellbar sind, wobei das erste Werkzeugteil so geformt ist, dass eine Außenhaut (16 ) eingelegt werden kann, und mit einer Dichtungsanordnung (18 ) versehen ist, so dass mindestens ein Teil des Umfangsrandbereichs (20 ) der dem ersten Werkzeugteil zugewandten Seite der Außenhaut an der Dichtungsanordnung zur dichtenden Anlage gebracht werden kann, wobei das Werkzeug mit Mitteln versehen ist, um Kunstoffmaterial auf der von dem ersten Werkzeugteil abgewandten Seite der Außenhaut aufzubringen, und wobei das zweite Werkzeugteil ausgebildet ist, um für eine Formgebung des Kunststoffmaterials zu sorgen. - Werkzeug nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Werkzeugteil (
14 ) mit Mitteln (20 ,32 ,34 ) versehen ist, um mindestens in einem Teilbereich zwischen dem ersten Werkzeugteil und der Außenhaut (16 ) einen Unterdruck zu erzeugen, um die dichtende Anlage der Außenhaut an der Dichtungsanordnung (18 ) zu bewirken, - Werkzeug nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Mitteln zur Unterdruckerzeugung um an eine Pumpe angeschlossene Kanäle (
30 ,34 ) handelt, die an der zu der Außenhaut (16 ) hin weisenden Oberfläche (28 ) des ersten Werkzeugteils (14 ) münden. - Werkzeug nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Verbund-Karosserieteil um ein Dachmodul (
38 ) handelt, welches mit seinen Außenrändern auf einen Karosserierahmen auflegbar und mit diesem fest verbindbar ist. - Werkzeug nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsanordnung (
18 ) dauerelastisch ist.
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