DE102004036885B4

DE102004036885B4 - Verfahren zum Bearbeiten einer Folie

Info

Publication number: DE102004036885B4
Application number: DE200410036885
Authority: DE
Inventors: Joachim Flaig; Wilhelm Kreutzberg
Original assignee: Magna Exteriors Germany GmbH
Current assignee: Magna Exteriors Germany GmbH
Priority date: 2004-07-22
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2008-04-10
Anticipated expiration: 2024-07-23
Also published as: AT507974B1; AT507974A5; WO2006010409A1; DE102004036885A1

Abstract

Verfahren zum Bearbeiten einer Folie (10) für eine Komponente eines Kraftfahrzeugs, wobei die Folie (10) einen Bereich (12) aufweist, der zum Ausbilden der Außenhaut (20) der Komponente vorgesehen ist, bei dem in die Folie (10) in einem Profilbereich (14) ein Profil (18) eingebracht wird, das den Bereich (12) der Folie (10) zumindest abschnittsweise umgibt, wobei der Verlauf des Profils nach unten und nach oben bezogen auf das Nullniveau ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten einer Folie für eine Komponente eines Kraftfahrzeugs. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Folie zum Einsatz in dem Verfahren und ein Thermowerkzeug.
Hintergrund der Erfindung
Komponenten von Kraftfahrzeugen, wie bspw. die Bauteile einer Karosserie sowie die Anbauteile, insbesondere die Kotflügel, die Türen, die Motorhaube, das Dach und die Heckklappe, müssen hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften vorgegebenen Abforderungen gerecht werden. Diese Bauteile wurden in der Vergangenheit vornehmlich aus Stahlblechen oder Aluminium gefertigt. In zunehmendem Maße werden jedoch nunmehr Kunststoffe verwendet.
Auch an die Oberfläche der Komponenten sind besondere Anforderungen gestellt. Dabei werden als Lackersatz bzw. zur Oberflächengestaltung vermehrt Folien, bspw. aus Kunststoff, eingesetzt. Diese Folien werden zunächst typischerweise mit Hilfe eines Thermowerkzeugs derart thermisch umgeformt, daß diese in einem dafür vorgesehen Bereich der Folie die Außenhaut der zu fertigenden Komponenten bilden. Anschließend werden die umgeformten Folien auf eine Temperatur abgekühlt, bei der diese formstabil sind.
In einem anschließenden Schritt werden die geformten und üblicherweise unbesäumten Folien mit einem Hinterformmaterial, üblicherweise duroplastische oder thermoplastische Hinterfüllmassen, hinterformt.
Aufgrund der geringen Konturstabilität der Folien ist deren Handhabung umständlich und es sind sowohl beim Ausbilden der Außenhaut der Komponente als auch beim Hinterformen des geformten Bereichs der Folie aufwendige Spanneinrichtungen und Einrichtungen zum Anlegen eines Vakuums bzw. zum Versorgen mit Druckluft notwendig. Hinzu kommt, daß beim Thermoformen der Folie Wellen in der Folie von außerhalb des zu formenden Bereichs in diesen wandern, was das spätere Hinterformen erschwert.
Aus der Druckschrift US 4 457 797 A ist ein Verfahren zum Bearbeiten einer Folie für eine Komponente eines Kraftfahrzeugs bekannt. Die Folie weist einen Bereich auf, der zum Ausbilden der Außenhaut der Komponente vorgesehen ist, wobei in die Folie in einem Profilbereich ein Profil eingebracht wird, das den Bereich der Folie zumindest abschnittsweise umgibt.
Aus der Druckschrift DE 32 39 270 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur thermischen Umformung von thermoplastischem Halbzeug bekannt. Dabei wird das thermoplastische Halbzeug zu Formteilen umgeformt, die im Bereich Ihrer Randzonen zug- und druckfest eingespannt werden können.
Es stellt sich somit die Aufgabe, ein Verfahren zum Bearbeiten einer Folie vorzuschlagen, das die Verwendung von Folien in dem dargestellten Anwendungsbereich vereinfacht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
Zusammenfassung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bearbeiten einer Folie für eine Komponente eines Kraftfahrzeugs, wobei die Folie einen Bereich aufweist, der zum Ausbilden der Außenhaut der Komponente vorgesehen ist, sieht vor, daß in die Folie in einem Profilbereich ein Profil eingebracht wird, das den Bereich der Folie zumindest abschnittsweise umgibt, wobei der Verlauf des Profils nach unten und nach oben bezogen auf das Nullniveau ist.
Nach dem Einbringen des Profils weist die Folie in diesem Profilbereich einen Verlauf bzw. eine Form auf, die von der ebenen bzw. planen Erscheinungsform der unbearbeiteten Folie abweicht. Betrachtet man die Folie im Schnitt, weicht der Verlauf der Folie im Bereich des Profils von dem geradlinigen Verlauf der Folie in unbearbeiteten Bereichen ab.
Dieses Profil, das außerhalb des Bereichs für das Ausbilden der Außenhaut der zu fertigenden Komponente liegt und diesen erfindungsgemäß zumindest abschnittsweise umgibt, bewirkt eine erhöhte Konturstabilität der Folie, wodurch die weitere Verarbeitung erheblich vereinfacht ist. Dies wird insbesondere bei einem nachfolgenden Hinterformprozeß deutlich, bei dem dann eher auf ein zusätzliches Spannwerkzeug verzichtet werden kann.
In Ausgestaltung der Erfindung wird das Profil derart eingebracht, daß dieses den Bereich, der zum Ausbilden der Außenhaut der Komponente vorgesehen ist, vollständig umgibt.
Das Profil wird zweckmäßigerweise durch Thermoformen eingebracht, wodurch eine dauerhafte Verformung der Folie und somit die gewünschte Profilierung sicher realisiert werden kann. In diesem Fall kann das Profil mit demselben Werkzeug eingebracht werden, das zum Ausbilden der Außenhaut durch Thermoformen des vorgesehenen Bereichs bereitgestellt ist.
Das Profil kann gleichzeitig mit dem Ausbilden der Außenhaut, d.h. gleichzeitig mit dem Umformen des Bereichs der Folie, eingebracht werden. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, das Einbringen des Profils und das Ausbilden der Außenhaut in getrennten, aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten durchzuführen. In diesem Fall wird vorzugsweise zunächst das Profil eingebracht und anschließend der Bereich der Folie, der zumindest abschnittsweise von dem eingebrachten Profil umgeben ist, zu der Außenhaut der zu fertigenden Komponente typischerweise thermisch umgeformt. Dabei verhindert das Profil wirksam, dass Wellen von außerhalb des Bereichs beim Thermoformen in diesen wandern, so daß nicht nur konturstabilere sondern auch spannungsärmere Bauteile gefertigt werden.
Das Profil stellt auch eine Erleichterung beim Prozeß des Hinterfüllens des umgeformten Bereichs der Folie dar, insbesondere wenn das Profil bereits vor dem Umformprozeß oder währenddessen eingebracht wurde. In diesem Fall kann beim Hinterfüllen ein zusätzlicher Spannrahmen zum Fixieren der Folie entfallen.
Das Profil kann unterschiedliche Formen bzw. Verläufe aufweisen, die eine verstärkende bzw. aussteifende Funktion ausüben. In Versuchen hat sich bspw. ein S-förmiger Verlauf als besonders vorteilhaft herausgestellt. Aber auch ein wellenförmiger oder ein zickzackförmiger Verlauf sind durchaus geeignet. Andere mögliche Verläufe umfassen U-förmige, V-förmige, rechteckförmige und halb-S-förmige Verläufe nach unten und/oder nach oben bezogen auf das Nullniveau.
Ebenso kann in dem Profilbereich zusätzlich eine Einsatzleiste angebracht sein, die eine zusätzliche Stabilität bewirkt.
Die erfindungsgemäße Folie für eine Außenhaut einer Komponente eines Kraftfahrzeugs weist einen Bereich auf, der zum Ausbilden der Außenhaut der Komponente vorgesehen ist. In die erfindungsgemäße Folie ist ein Profil eingebracht, das den Bereich der Folie, der zum Ausbilden der Außenhaut der Komponente vorgesehen ist, zumindest abschnittsweise umgibt.
Das Profil kann bspw. einen S-förmigen Verlauf oder auch einen zickzackförmigen Verlauf aufweisen. Bei der Wahl der Profilform sollte berücksichtigt werden, für welche Komponente des Kraftfahrzeugs die Außenhaut vorgesehen ist.
Das erfindungsgemäße Thermowerkzeug dient zum Formen einer Folie für eine Außenhaut einer Komponente eines Kraftfahrzeugs. Das Werkzeug weist eine erste Einrichtung und eine zweite Einrichtung auf, wobei die erste Einrichtung zum Ausbilden der Außenhaut der Komponente und die zweite Einrichtung zum Einbringen eines Profils in die Folie vorgesehen ist. Dabei sind die beiden Einrichtungen derart ausgebildet, daß das Ausbilden der Außenhaut und das Einbringen des Profils mittels thermischen Umformens durchgeführt wird.
Sind die beiden Einrichtungen unabhängig voneinander zu betätigen, ist es möglich, das Einbringen des Profils und das Ausbilden der Außenhaut, d.h. das Umformen des Bereichs der Folie, in getrennten Arbeitsschritten durchzuführen.
Das erfindungsgemäße Thermowerkzeug weist vorzugsweise einen Spannrahmen zum Fixieren der Folie während der Bearbeitung auf.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
1 zeigt eine Folie zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren in Draufsicht.
2 zeigt die Folie aus 1 nach Einbringen eines Profils.
3 zeigt die Folie aus den 1 und 2 nach Ausbilden einer Außenhaut einer Komponente für ein Kraftfahrzeug.
4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in 3.
Detaillierte Beschreibung
In 1 ist in Draufsicht eine Folie 10 gezeigt, die zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen ist. Die Folie 10 weist einen mit gestrichelten Linien umrandeten Bereich 12 auf, der zum Ausbilden einer Außenhaut einer Komponente vorgesehen ist. Dieser Bereich 12 ist mittig in der Folie 10 vorgesehen, so daß diese bei der notwendigen Bearbeitung problemlos eingespannt werden kann. Die Ausmessungen des Bereichs hängen von den Dimensionen des zu fertigenden Bauteils ab.
Dieser Bereich 12 ist auch von einem Profilbereich 14 umgeben, der zur Verdeutlichung in der Darstellung mit gepunkteten Linien begrenzt dargestellt ist. Der Profilbereich 14 umgibt vollständig den Bereich 12. Dennoch verbleibt ein Rand 16, der ein sicheres Einspannen und Fixieren der Folie 10 ermöglicht. Dies gestattet es, die Folie (10) in weiteren Verfahrensschritten mit unterschiedlichen Werkzeugen zu bearbeiten.
In 2 ist die in 1 dargestellte Folie 10 nach dem Einbringen eines Profils 18 dargestellt. In der Darstellung ist eine durch Einbringen des Profils 18 bewirkte Änderung der Ausdehnung der Folie 10 nicht berücksichtigt.
Das Profil 18 liegt innerhalb des Profilbereichs 14 und ist vorzugsweise mittels Thermoformen in die Folie 10 eingebracht. Der Bereich 12 ist vollständig von dem Profil 18 umgeben. Es kann aber auch vorgesehen sein, daß der Bereich 12 nur abschnittsweise, also nicht vollständig umlaufend, umgeben ist. Der Rand 16 ermöglicht ein sicheres Halten der Folie 10 beim Einbringen des Profils 18.
In 3 ist die Folie 10 aus den 1 und 2 wiedergegeben, nachdem eine Außenhaut 20 mittels Thermoformen innerhalb des Bereichs 12 in der Folie 10 ausgebildet wurde. Die Kontur der Außenhaut 20 ist mit strichgepunkteten Linien verdeutlicht. Dieses Umformen der Folie 10 in dem Bereich 12 ist unterstützt durch die durch das Profil 18 bewirkte Stabilität der Folie 10 erheblich vereinfacht. Zusätzlich wird verhindert, daß Wellen sich ausgehend von den Rändern 16 beim Thermoformen in den Bereich 12 bewegen, so daß nicht nur konturstabilere sondern auch spannungsärmere Bauteile erzeugt werden können, deren Handhabung, insbesondere in einem darauffolgenden Hinterformprozeß, wesentlich vereinfacht sind. In diesem Hinterformprozeß kann bspw. der Einsatz eines Spannrahmens vermieden werden.
In den 1 bis 3 ist dargestellt, daß das Profil 18 und die Außenhaut 20 in aufeinander folgenden Verfahrensschritten eingebracht werden. Es ist aber selbstverständlich auch möglich, diese beiden Verfahrensschritte mit einem Thermowerkzeug gleichzeitig durchzuführen. Hierzu weist das Thermowerkzeug Einrichtungen auf, die das Einbringen des Profils 18 und das Formen der Außenhaut (20) ermöglichen.
In 4 ist ein Schnitt entlang der Linie IV-IV in 3 dargestellt. Deutlich zu erkennen ist die Kontur der Außenhaut 20, die in einem späteren Verfahrensschritt noch ausgeschnitten werden muß. Das Profil 18 weist in diesem Fall einen S-förmigen Verlauf auf, es sind jedoch auch viele andere möglichen Verläufe denkbar. Die Darstellung verdeutlicht nochmals, daß von den Rändern 16 ausgehende Wellen nicht nach innen laufen können, sondern von dem Profil 18 abgefangen werden.

Claims

Verfahren zum Bearbeiten einer Folie (10) für eine Komponente eines Kraftfahrzeugs, wobei die Folie (10) einen Bereich (12) aufweist, der zum Ausbilden der Außenhaut (20) der Komponente vorgesehen ist, bei dem in die Folie (10) in einem Profilbereich (14) ein Profil (18) eingebracht wird, das den Bereich (12) der Folie (10) zumindest abschnittsweise umgibt, wobei der Verlauf des Profils nach unten und nach oben bezogen auf das Nullniveau ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Profil (18) den Bereich (12) vollständig umgibt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Profil (18) durch Thermoformen eingebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Profil (18) gleichzeitig mit dem Ausbilden der Außenhaut (20) der Komponente eingebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Profil (18) vor dem Ausbilden der Außenhaut (20) der Komponente eingebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Bereich (12) der Folie (10) nach Ausbilden der Außenhaut (20) der Komponente hinterfüllt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das eingebrachte Profil (18) einen S-förmigen Verlauf aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Profil (18) einen zickzackförmigen Verlauf aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem bei dem Profilbereich (18) zusätzlich eine Einsatzleiste angebracht wird.
Folie für eine Außenhaut (16) einer Komponente eines Kraftfahrzeugs, die einen Bereich (12) aufweist, der zum Ausbilden der Außenhaut (20) der Komponente vorgesehen ist, wobei in die Folie (10) ein Profil (18) eingebracht ist, das den Bereich (12) der Folie (10) zumindest abschnittsweise umgibt, wobei der Verlauf des Profils nach unten und nach oben bezogen auf das Nullniveau ist.
Folie nach Anspruch 10, bei der das eingebrachte Profil (18) einen S-förmigen Verlauf aufweist.
Folie nach Anspruch 10, bei der das eingebrachte Profil (18) einen zickzackförmigen Verlauf aufweist.
Thermowerkzeug zum Formen einer Folie (10) für eine Außenhaut (16) einer Komponente eines Kraftfahrzeugs, mit einer ersten Einrichtung zum Ausbilden der Außenhaut (20) der Komponente und einer zweiten Einrichtung zum Einbringen eines Profils (18) in die Folie (10), wobei die erste und die zweite Einrichtung derart ausgestaltet sind, daß diese das Ausbilden der Außenhaut (20) bzw. das Einbringen des Profils (18) mittels thermischen Umformens durchführen, wobei der Verlauf des Profils nach unten und nach oben bezogen auf das Nullniveau ist.
Thermowerkzeug nach Anspruch 13, das einen Spannrahmen zum Fixieren der Folie (10) aufweist.