DE102007028581A1

DE102007028581A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Fügen von Bauteilen mittels Klebens

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Publication number: DE102007028581A1
Application number: DE200710028581
Authority: DE
Inventors: Hermann Sedlmaier; Kai-Uwe Knöner; Christian Aichhorn; Marc MÜLLER
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2007-06-19
Filing date: 2007-06-19
Publication date: 2008-12-24
Also published as: WO2008154982A1

Abstract

Bei einem Verfahren zum Fügen von Bauteilen wird ein Klebstoff auf zumindest eine Fügefläche eines der Bauteile aufgetragen und die Bauteile im Bereich der Fügefläche aneinander gedrückt. Dabei wird in Teilbereichen der Fügefläche zur Beschleunigung der Klebstoffaushärtung Wärme eingebracht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Fügen von Bauteilen mittels Klebens und insbesondere das Fügen von Bauteilen aus unterschiedlichen Werkstoffen.
Aus dem Automobilbau ist es bekannt, die Karosserie eines Kraftfahrzeugs aus unterschiedlichen Werkstoffen zu fertigen. Durch einen hinsichtlich der mechanischen Kennwerte der verschiedenen Werkstoffe und der Funktion der einzelnen Bauelemente der Karosserie optimierten Einsatz der Werkstoffe kann eine Karosserie hergestellt werden, die trotz eines geringen Gewichts gute mechanische Kennwerte und insbesondere Crash-Eigenschaften aufweist.
Beispielsweise ist es bekannt, eine Karosserie, deren Hauptbestandteile aus metallischen Blechen oder Profilen besteht, aus Gewichtsgründen mit einem Dach aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (CfK) zu versehen. Dachmodule aus CfK weisen häufig ein Gewicht von weniger als der Hälfte entsprechender Module aus Stahl auf, so dass das Gesamtgewicht der Karosserie und insbesondere deren Schwerpunkt spürbar gesenkt werden kann. Aufgrund der hervorragenden Steifigkeitswerte kohlefaserverstärkter Kunststoffbauteile kann durch den Einsatz eines CfK-Dachmoduls zusätzlich häufig die Torsionssteifigkeit der Fahrzeugkarosserie erhöht werden.
Problematisch bei der Verwendung unterschiedlicher Werkstoffe für die Karosserie eines Kraftfahrzeugs ist das Fügen der unterschiedlichen Werkstoffe. Während Bauteile aus gleichen Materialien insbesondere durch Verschweißen auf schnelle und kostengünstige Weise gefügt werden können, ist dieses Fügeverfahren bei unterschiedlichen zu fügenden Werkstoffen in der Regel nicht anwendbar. Im Karosseriebau von Kraftfahrzeugen haben sich daher insbesondere das Kleben sowie Nieten zum Fügen von Bauteilen aus unterschiedlichen Werkstoffen etabliert. Strukturbauteile aus Stahl werden häufig mit solchen aus Aluminium gefügt, indem diese zunächst miteinander verklebt und zusätzlich vernietet werden. Die Vernietungen dienen im Wesentlichen der Sicherstellung einer ausreichend festen Verbindung der beiden Bauteile. Da es sich hierbei jedoch um punktuelle Verbindungen handelt, werden die Bauteile an den Kontaktflächen in der Regel zusätzlich verklebt, um insbesondere ein Eindringen von Feuchtigkeit in den Kontaktspalt und die damit einhergehende Korrosionsgefahr zu verhindern. Weiterhin kann die zusätzliche Verklebung die mechanische Festigkeit der Verbindung weiter verbessern.
Das Nieten zur Verbindung von Bauteilen aus kohlefaserverstärktem Kunststoff mit einer Restkarosserie wird derzeit nicht angewandt. Aufgrund der schlechten Duktilität des faserverstärkten Kunststoff ist ein Einsatz des Stanznietverfahrens, bei dem das in einem oder beiden Fügepartnern erforderliche Durchgangsloch durch das Einbringen des Niets erzeugt wird, nicht anwendbar. Ein Einbringen der Durchgangslöcher vor dem Nieten ist jedoch mit einem unwirtschaftlich hohen Bearbeitungsaufwand und – durch das nachträgliche Bohren der Löcher – an der entsprechenden Steile mit einer Beschädigung der in der Kunststoffmatrix eingebetteten Verstärkungsfasern aus Kohlenstoff verbunden. Damit würde eine strukturelle Schwächung des CfK-Bauteils einhergehen.
Das Fügen von Dachmodulen aus kohlefaserverstärktem Kunststoff mit einer metallischen Restkarosserie wird daher in der Regel ausschließlich mittels Klebens durchgeführt. Da das CfK-Dachmodul regelmäßig mit der bereits lackierten Restkarosserie aus Metall gefügt wird, können hierbei lediglich kaltaushärtende Klebstoffsysteme, z. B. 2K-PU-Klebstoff, zur Anwendung kommen. Diese Systeme benötigen jedoch eine relativ lange Zeitspanne bis zum Aufbau einer Handhabungsfestigkeit, d. h. einer Festigkeit, die zwar nicht der Endfestigkeit entspricht, jedoch so hoch ist, dass eine Weiterbearbeitung der Fahrzeugkarosserie im Prozess der Fahrzeugherstellung erfolgen kann. Diese Zeitspanne kann mehrere Stunden betragen, so dass die Fahrzeugkarosserien für diesen Zeitraum zwischengelagert werden müssen. Dieser Mehraufwand hinsichtlich der Bearbeitungszeit sowie der Lagerfläche in der Produktionshalle ist für die Einzel- oder Kleinserienproduktion noch kalkulierbar. Für eine Mittel- oder Großserienproduktion ist die bekannte Vorgehensweise dagegen nicht geeignet.
Durch den Einsatz von warmaushärtenden Klebstoffsystemen kann der Zeitraum bis zum Erreichen einer Handhabungsfestigkeit deutlich verkürzt werden. Hierbei werden die zu fügenden Bauteile mit einem einkomponentigen, warmaushärtenden Klebstoff gefügt und zur Aushärtung des Klebstoffs in einen Wärmeraum gegeben, wo dieser bei Temperaturen über 200°C aushärtet. Warmaushärtende Klebstoffsysteme sind zum Fügen von bereits lackierten Bauteilen einer Fahrzeugkarosserie nicht geeignet, da die Lackierung der Bauteile durch die hohen Temperaturen, die für das Aushärten des Klebstoffsystems erforderlich sind, Schaden nehmen würde.
Aus dem Stand der Technik ist ferner bekannt, dass durch das Einbringen von Wärmeenergie die Aushärtezeit auch eines kaltaushärtenden Klebstoffsystems verringert werden kann. Hierbei kann es jedoch dazu kommen, dass die Eigenschaften des kaltaushärtenden Klebstoffsystems durch den Wärmeeintrag negativ beeinflusst werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zu schaffen, die zumindest einen der aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile verringert. Insbesondere soll der Zeitaufwand für das Fügen von Bauteilen mittels Klebens deutlich verringert werden.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Patentansprüche.
Der Kern der Erfindung sieht vor, zwei Bauteile, die im Bereich einer Fügefläche, in der sich die Bauteile berühren, durch Kleben zu fügen und zur Beschleunigung der Klebstoffaushärtung (lediglich) in einen Teilbereich Wärme einzubringen. Dadurch kann in kurzer Zeit eine ausreichende Handhabungsfestigkeit erreicht werden, die eine Weiterbearbeitung der gefügten Bauteile erlaubt; gleichzeitig wird jedoch – dadurch dass die Wärme lediglich in einen Teilbereich der Fügefläche eingebracht wird – eine negative Beeinflussung der gesamten Klebung aufgrund des Wärmeeintrags verhindert.
Als Teilbereich wird erfindungsgemäß ein Teil des Gesamtbereichs verstanden. Es ist nicht erforderlich, dass der Teilbereich ein zusammenhängender Bereich ist; vielmehr sind auch eine Mehrzahl einzelner (Teil-)Bereiche als Teilbereich zu verstehen.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst somit das Fügen zweier Bauteile, wobei ein Klebstoff auf zumindest eine Fügefläche eines der Bauteile aufgetragen und die Bauteile im Bereich der Fügefläche aneinander gedrückt werden, sowie das Einbringen von Wärme in einen Teilbereich der Fügefläche zur lokalen Beschleunigung der Klebstoffaushärtung.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung für das Fügen der Bauteile weist Mittel zum Auftragen eines Klebstoffs auf zumindest eine Fügefläche eines der Bauteile, Mittel zum Zusammendrücken der Bauteile im Bereich der Füge fläche sowie Mittel zum Einbringen von Wärmeenergie in einen Teilbereich der Fügefläche auf.
Eine Auswahl hinsichtlich der Größe des Teilbereichs, in die die Wärmeenergie eingebracht wird, kann von einer Vielzahl von Faktoren abhängen. Häufig kann es auch bei größeren Bauteilen, wie beispielsweise einem Dachmodul für eine Fahrzeugkarosserie, ausreichend sein, lediglich punktuell an einigen wenigen (beispielsweise 10 bis 13) Stellen die Aushärtung des Klebstoffs durch lokale Wärmeeinbringung zu beschleunigen. Da durch die lokale bzw. punktuelle Verfestigung der Klebeverbindung eine ausreichende Handhabungsfestigkeit erzielt werden kann, kann die Karosserie bereits weiterbearbeitet werden, während der Klebstoff auf den übrigen Bereichen der Fügefläche ohne aktive Wärmeeinbringung weiter aushärtet. Eine durch die Erwärmung bedingte, gegebenenfalls negative Beeinflussung der Klebeverbindung tritt durch das erfindungsgemäße Fügeverfahren lediglich punktuell auf, diese somit, bezogen auf die gesamte Klebeverbindung, vernachlässigbar ist. Auch kann durch die punktuell begrenzte Wärmeeinbringung eine Beschädigung der lackierten Restkarosserie vermieden werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit ein vorteilhaftes Fügen von Bauteilen aus unterschiedlichen Werkstoffen, bei denen der Einsatz vieler herkömmlicher Fügeverfahren (z. B. das Schweißen) nicht einsetzbar ist. Insbesondere kann die Taktzeit, in der die Bauteile bis zum Erreichen einer Handhabungsfestigkeit gefügt werden, deutlich reduziert werden, so dass das Kleben von Bauteilen auch für die Mittel- und Großserienproduktion einer Fahrzeugkarosserie wirtschaftlich wird.
Besonders bevorzugt kann das erfindungsgemäße Verfahren zum Fügen von lackierten Bauteilen verwendet werden, da hierbei ein Einsatz von warmaushärtenden Klebstoffsystemen, wie bereits beschrieben wurde, nicht sinnvoll möglich ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Klebstoff und/oder zumindest eines der Bauteile im Bereich der Fügefläche zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet. Dadurch wird ermöglicht, die Wärmeeinbringungen durch das Induzieren von Wirbelströmen in dem/den elektrisch leitfähigen Komponenten zu bewirken. Bei ferromagnetischen Werkstoffen kann eine Wärmeinbringung zudem durch die mit einem wechselnden magnetischen Feld verbundenen Hystereseverluste bewirkt werden. Das Induzieren von Wirbelströmen in elektrisch leitfähigen Bauteilen weist insbesondere die Vorteile auf, dass die dadurch erzielte Wärmeeinbringung gezielt und schnell erfolgen kann, so dass insbesondere eine Beeinflussung benachbarter, nicht für eine Erwärmung vorgesehener Bereiche gering gehalten werden kann. Gleiches gilt für eine durch Hystereseverluste bewirkte Erwärmung. Bei einer Erwärmung auf konventionelle Art und Weise, bei der die Wärme durch die Strahlung einer externen Wärmequelle eingebracht wird, ist eine exakte Trennung zwischen den für eine Erwärmung vorgesehenen Teilbereichen und den übrigen Teilbereichen dagegen nicht ohne wesentlichen Aufwand möglich. Grundsätzlich kann eine Erwärmung durch Wärmestrahlung jedoch auch durchgeführt werden.
Für die bevorzugt vorgesehene Erwärmung der Teilbereiche der Fügefläche mittels Induktion von Wirbelströmen weist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorzugsweise Mittel zur Erzeugung eines sich ändernden magnetischen Felds auf. Durch die Positionierung der zu erwärmenden Teilbereiche der Fügefläche in dem sich zeitlich ändernden Magnetfeld wird/werden in der/den elektrisch leitfähigen Komponente(n) eine Spannung induziert, die wiederum einen Wirbelstrom erzeugt. Grundsätzlich ist die Erzeugung eines Wirbelstroms auch in einem zeitlich sich nicht ändernden Magnetfeld möglich. Hierzu ist jedoch erforderlich, dass sich zumindest die elektrisch leitfähige Komponente der Fügeverbindung in dem Magnetfeld bewegt.
Zur Erzeugung eines sich zeitlich ändernden magnetischen Felds kann vorzugsweise eine Spule verwendet werden, die Bestandteil eines elektrischen Schwingkreises ist. Die von einem Strom durchflossene Spule erzeugt auf bekannte Art und Weise ein magnetisches Feld. Die Integration der Spule in einen elektrischen Schwingkreis, der sich durch eine periodische Änderung des Stromflusses auszeichnet, führt folglich zu einem sich zeitlich ändernden magnetischen Feld.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Mittel zum Einbringen von Wärmeenergie verfahrbar ausgebildet. Dadurch kann erreicht werden, dass die Vorrichtung an unterschiedliche Geometrien von zu fügenden Bauteilen angepasst werden kann, wobei durch einen möglichst geringen Abstand zwischen den Mitteln zum Einbringen der Wärmeenergie sowie dem zu erwärmenden Teilbereich der Fügefläche eine ungewollte Erwärmung angrenzender Teilbereiche soweit wie möglich verhindert werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin eine Haltevorrichtung für zumindest eines der Bauteile auf. Die Haltevorrichtung kann eine Mehrzahl von Abstandselementen aufweisen, die der Abbildung der Geometrie des Bauteils dienen. Hierdurch kann wirkungsvoll verhindert werden, dass das mittels der Haltevorrichtung fixierte Bauteil bei der Fixierung deformiert wird. Vorzugsweise ist eines, mehrere oder alle der Abstandselemente verstellbar ausgebildet, so dass die Haltevorrichtung an verschiedene Geometrien von Bauteilen angepasst werden kann.
Zur Fixierung des/der Bauteile in der Haltevorrichtung können vorzugsweise ein oder mehrere Unterdruck-Haltelemente vorgesehen sein. Hierdurch wird eine schonende Fixierung des Bauteils ermöglicht. Bei einer klemmenden Fixierung, die grundsätzlich ebenfalls möglich ist, besteht dagegen die Gefahr, dass an dem fixierten Bauteil Klemmspuren auftreten, die die Qualität des Bauteils vermindern und/oder in einem Nachbearbeitungsschritt wieder entfernt werden müssen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Unterdruck-Haltelement so ausgeführt, dass es auch einen Überdruck erzeugen kann. Der pneumatische oder hydraulische Überdruck kann dazu verwendet werden, das zuvor mittels des Unterdruck-Halteelements fixierte Bauteil schonend gegen den/die Fügepartner zu drücken. Das Zusammendrücken der Fügepartner mittels pneumatischen oder hydraulischen Überdrucks weist gegenüber einer mechanischen Anpressung den Vorteil auf, dass der Druck auf das Bauteil konstant über eine relativ große Fläche und folglich ohne wesentliche Kraftspitzen erfolgt. Dadurch kann ebenfalls eine Beschädigung des Bauteils verhindert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Mittel zum Einbringen der Wärmeenergie in das Bauteil ebenfalls an der Haltevorrichtung angeordnet. Durch die Anordnung möglichst vieler Funktionselemente (insbesondere der Mittel zum Einbringen von Wärmeenergie in das Bauteil, der Abstandselemente zum Abbilden der Geometrie des Bauteils, sowie des/der Unterdruck-Haltelement(s, e)) an der Haltevorrichtung, kann diese als kompakte Einheit ausgeführt sein.
Vorzugsweise ist die Haltevorrichtung ferner an einem Roboterarm angeordnet, so dass insbesondere die Schritte

– Fixieren des Bauteils;
– Transportieren des Bauteils zu dem/den Fügepartner(n);
– Ausrichten des Bauteils zu dem/den Fügepartner(n); und
– Andrücken des Bauteils an den/die Fügepartner

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin Mittel zum Vermessen der Bauteile auf. Diese können dazu dienen, die zu fügenden Bauteile vor dem Aneinanderdrücken definiert zueinander zu positionieren. Hierzu eignet sich beispielsweise eine optische und/oder taktile Vermessungseinheit.
Um eine ungewollte Erwärmung angrenzender Teilbereiche der Bauteile zu verhindern und gegebenenfalls die Arbeitssicherheit bei der nachträglichen Bearbeitung der gefügten Bauteile zu erhöhen, kann vorgesehen sein, die erwärmten Bereiche nach einer ausreichenden Aushärtung des Klebstoffs zu kühlen. Hierzu kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine entsprechende Kühlvorrichtung (z. B. eine Druckluftkühlvorrichtung) aufweisen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigt
1: in einer schematischen Darstellung eine Haltevorrichtung als Bestandteil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Fügen von Bauteilen,
2: die Fixierung eines CfK-Dachmoduls mittels der Haltevorrichtung der 1,
3: das Fügen des CfK-Dachmoduls mit dem Dachrahmen einer Fahrzeugkarosserie,
4: in einer Detailzeichnung einen Spot-Induktor, wie er bei der Haltevorrichtung der 1 verwendet wird und
5: eine alternative Ausführungsform eines Spot-Induktors.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Haltevorrichtung 1, wie sie zur Montage eines CfK-Dachmoduls 2 auf dem Dachrahmen 3 einer Kraftfahrzeugkarosserie 4 aus Stahl vorgesehen ist. Die Haltevorrichtung 1 weist eine an einem Roboterarm 5 geführte Grundplatte 6 auf. Im Randbereich der Grundplatte 6 sind mehrere Funktionselemente angeordnet.
Hierbei handelt es sich zum einen um Abstandselemente 7, die bezüglich der durch die Grundplatte 6 definierten Ebene in senkrechter Richtung verfahrbar ausgebildet sind. Diese Abstandselemente 7 dienen dazu, die Kontur des dreidimensional gewölbten Dachmoduls 2 nachzubilden. Hierzu wird jedes der Abstandselemente 7 – gesteuert von einem Prozessrechner (nicht dargestellt) – so verfahren, dass deren Kontaktflächen, an denen das Dachmodul zum Anliegen kommen wird, eine dreidimensional gewölbte Fläche definieren, die der Oberfläche des Dachmoduls 2 entspricht.
Weiterhin sind mehrere Unterdruck-Halteelemente 8 vorgesehen, die ebenfalls senkrecht zur Grundplatte 6 verfahrbar ausgebildet sind. Die Unterdruck-Halteelemente 8 dienen dazu, das Dachmodul 2 temporär an der Haltevorrichtung 1 zu fixieren, so dass dieses angehoben, zu einer Fahrzeugkarosserie 4 transportiert, dort ausgerichtet und gefügt werden kann. Die Unterdruck-Halteelemente 8 weisen jeweils eine Saugglocke 9 aus elastomerem Material auf, die so weit in Richtung des an den Abstandselementen 7 anliegenden Dachmoduls 2 verfahren wird, bis diese auf dem Dachmodul 2 vollständig anliegen und mit diesem ein geschlossenes Volumen ausbilden. Durch Evakuieren der Luft innerhalb dieses Volumens wird ein Unterdruck erzeugt, so dass das Dachmodul 2 an der Haltevorrichtung 1 fixiert wird.
An der Grundplatte 6 der Haltevorrichtung 1 sind weiterhin eine Mehrzahl von Spot-Induktoren 10 (vgl. Detailzeichnung in 4) angeordnet. Diese dienen dazu – nach dem Klebstoffauftrag und Fügen des Dachmoduls 2 mit dem Dachrahmen 3 der Karosserie 4 – den Fügebereich durch Erzeugung eines Wirbelstroms in dem metallischen und folglich elektrisch leitfähigen Dachrahmen der Karosserie bereichsweise zu erwärmen. Um einen möglichst geringen Kopplungsabstand der Spot-Induktoren 10 mit dem Dachmodul 2 bzw. dem darunter liegenden Dachrahmen 3 der Karosserie 4 zu gewährleisten, sind die Spot-Induktoren 10 ebenfalls senkrecht zu der Grundplatte 6 der Haltevorrichtung 1 verfahrbar ausgebildet. Der Wirbelstrom in dem elektrisch leitfähigen Dachrahmen 3 wird durch ein in den Spot-Induktoren 10 erzeugtes magnetisches Wechselfeld induziert.
Die Haltevorrichtung weist weiterhin im Bereich des Windlaufs der Fahrzeugkarosserie einen verfahrbaren Gegenhalter 11 auf. Der Gegenhalter kann vor dem eigentlichen Fügevorgang aktiviert werden, wobei dieser den Dachrahmen 3 der Karosserie 4 im Bereich des vorderen Windlaufs umgreift. Der Gegenhalter 11 kann ein mögliches Verformen des Dachmrahmens beim Fügen verhindern. Ein weiterer Gegenhalter (nicht dargestellt) kann bei Bedarf zusätzlich im Bereich des Heckfensterrahmens angeordnet werden.
Ein Prozess zum Fügen eines Dachmoduls 2 mit einer Fahrzeugkarosserie 4 mittels der dargestellten Haltevorrichtung 1 kann folgendermaßen ablaufen.
In der Fahrzeugproduktion werden die Fahrzeugkarosserien 4 noch ohne Dachmodul 2 an einer Bearbeitungsstation, an der eine erfindungsgemäße Fügevorrichtung vorgesehen ist, bereitgestellt. Weiterhin wird dort das mit der Fahrzeugkarosserie zu fügenden CfK-Dachmodul 2 auf einem Aufnahmetisch (nicht dargestellt) bereitgestellt. Der Aufnahmetisch fixiert das Dachmodul in der erforderlichen, dreidimensional gewölbten Geometrie.
Ausgehend von den CAD-Daten des Dachmoduls 2 werden die Abstandselemente 7 der Haltevorrichtung 1 so angesteuert, dass deren Kontaktflächen die Kontur des dreidimensional gewölbten Dachmoduls 2 abbilden. Daraufhin wird die Haltevorrichtung 1 mittels des Roboterarms 5 in eine Position oberhalb des zu fügenden Dachmoduls 2 gebracht und abgesenkt, bis das Dachmodul 2 an den Kontaktflächen der Abstandselemente 7 zum Anliegen kommt. Nunmehr werden die Saugglocken 9 der Unterdruck-Haltelemente 8 in Richtung des Dachmoduls 2 verfahren, bis auch diese an der Fläche des Dachmoduls 2 zum Anliegen kommen. Durch ein Evakuieren der Luft in den Saugglocken 9 wird das Dachmodul 2 an der Haltevorrichtung 1 fixiert. Das Dachmodul 2 wird daraufhin mittels der Haltevorrichtung 1 angehoben und mit denjenigen Flächen, die für ein Fügen mit der Karosserie 4 vorgesehen sind, entlang einer stationären Klebstoffauftragevorrichtung (nicht dargestellt) verfahren, wobei ein kaltaushärtendes Klebstoffsystem aufgetragen wird.
Darauf folgend wird das Dachmodul 2 von der Haltevorrichtung 1 in eine Position oberhalb der Fahrzeugkarosserie 4 verfahren, dort exakt ausgerichtet und schließlich in Kontakt mit dem Dachrahmen 3 gebracht. In den Saugglocken 9 der Unterdruck-Haltelemente 8 wird daraufhin ein Überdruck erzeugt, der das Dachmodul 2 gegen den Dachrahmen 3 presst und damit die für ein Fügen erforderliche Anpresskraft erzeugt.
Nun werden die Spot-Induktoren 10 soweit verfahren, bis sie in einem definierten Kopplungsabstand zu der Oberfläche des Dachmoduls 2 stehen. Durch Erzeugen eines magnetischen Wechselfelds in den Spot-Induktoren 10 wird in dem elektrisch leitfähigen Dachrahmen 3 der Fahrzeugkarosserie 4 an den entsprechenden Stellen jeweils ein Wirbelstrom erzeugt, wodurch die jeweiligen Abschnitte des Dachrahmens 3 lokal erwärmt werden. Die lokale Erwärmung des Dachrahmens 3, die sich auch auf den Klebstoff sowie das Dachmodul 2 in dem angrenzenden Bereich überträgt, sorgt für eine schnelle Aushärtung des Klebstoffs; diese ist jedoch auf die unmittelbar den Spot-Induktoren 10 benachbarten Bereichen beschränkt. In den Bereichen der Fügefläche, in denen keine Spot-Induktoren 10 vorgesehen sind, erfolgt keine Beschleunigung der Klebstoffaushärtung durch aktiven Wärmeeintrag.
Vielmehr härtet der Klebstoff in diesen Bereichen in einem gegebenenfalls mehrere Stunden andauernden Aushärteprozess bei Raumtemperatur aus.
Das punktuelle Aushärten infolge des lokalen Wärmeeintrags sorgt für eine ausreichende Handhabungsfestigkeit der Fahrzeugkarosserie 4, so dass diese mit dem gefügten Dachmodul 2 bereits nach kurzer Zeit weiterbearbeitet werden kann.
5 zeigt eine Ausführungsform eines Spot-Induktors 10', der den Fügeflansch (Kontaktstelle eines Dachmoduls 2' und eines Dachrahmens 3') beidseitig umgreift. Hierzu ist der Spot-Induktor 10' zusätzlich in seitlicher Richtung verfahrbar. Das beidseitige Umgreifen des Fügeflanschs durch den Spot-Induktor 10' ermöglicht einen besseren Wirkungsgrad bei der Induktion eines Wirbelstroms. Dadurch kann – bei gleich bleibender Erwärmungsleistung in dem Fügeflansch – die Leistung des magnetischen Wechselfelds reduziert werden. Dies ermöglicht eine bessere Eingrenzung des zu erwärmenden Bereichs des Fügeflanschs.

Claims

Verfahren zum Fügen von Bauteilen, wobei ein Klebstoff auf zumindest eine Fügefläche eines der Bauteile aufgetragen und die Bauteile im Bereich der Fügefläche aneinander gedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, dass in Teilbereichen der Fügefläche zur Beschleunigung der Klebstoffaushärtung Wärme eingebracht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Bauteile aus unterschiedlichen Materialien gefügt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile lackiert sind.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein kaltaushärtender Klebstoff verwendet wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff oder zumindest eines der Bauteile im Bereich der Fügefläche elektrisch leitfähig ausgebildet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme eingebracht wird, indem in der elektrisch leitfähigen Komponente ein Wirbelstrom und/oder Hystereseverluste erzeugt wird/werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erwärmten Bereiche nach einer ausreichenden Aushärtung des Klebstoffs gekühlt werden.
Vorrichtung für das Fügen von Bauteilen mit Mitteln zum Auftragen eines Klebstoffs auf zumindest eine Fügefläche eines der Bauteile und Mitteln zum Zusammendrücken der Bauteile im Bereich der Fügefläche, gekennzeichnet durch Mittel zum Einbringen von Wärmeenergie in Teilbereiche der Fügefläche.
Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Einbringen von Wärmeenergie Mittel zur Erzeugung eines sich ändernden magnetischen Felds umfassen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, gekennzeichnet durch zumindest eine Spule als Bestandteil eines elektrischen Schwingkreis.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Einbringen von Wärmeenergie verfahrbar ausgebildet sind.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch eine Haltevorrichtung (1) für zumindest eines der Bauteile.
Vorrichtung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (1) eine Mehrzahl von Abstandselementen (7) zum Abbilden der Geometrie des Bauteils aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eines, mehrere oder alle der Abstandselemente (7) verstellbar ausgebildet sind.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (1) zumindest ein Unterdruck-Halteelement (8) zur Fixierung des Bauteils aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterdruck-Halteelement (8) auch einen Überdruck erzeugen kann.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Einbringen von Wärmeenergie in das Bauteil an der Haltevorrichtung (1) angeordnet sind.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (1) an einem Roboterarm (5) angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 18, gekennzeichnet durch Mittel zum optischen Vermessen der Bauteile.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 18, gekennzeichnet durch eine Kühlvorrichtung zum Kühlen der erwärmten Bereiche der Fügefläche.