DE102009015548A1

DE102009015548A1 - Verfahren zur Herstellung eines Verkleidungsbauteils mit einer flächigen Verkleidungslage und einer daran vorgesehenen Verstärkungsstruktur

Info

Publication number: DE102009015548A1
Application number: DE102009015548A
Authority: DE
Inventors: Egon Dr. Moos
Original assignee: Roechling Automotive AG and Co KG; Roechling Automotive SE and Co KG
Current assignee: Roechling Automotive AG and Co KG; Roechling Automotive SE and Co KG
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2010-10-07

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verkleidungsbauteils (10) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einer Radhausverkleidung oder einer Unterbodenverkleidung (12), wobei das Verkleidungsbauteil (10) umfasst: eine flächige Verkleidungslage (14) und eine an der Verkleidungslage (14) vorgesehene Verstärkungsstruktur (20, 22), die dazu ausgebildet ist, das Verkleidungsbauteil (10) wenigstens lokal zu versteifen, und die ein fließfähiges, aushärtbares Material (17) umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen der flächigen Verkleidungslage (14) und Extrudieren wenigstens eines Strangs (16) aus dem fließfähigen, aushärtbaren Material (17) auf wenigstens eine Oberfläche (14a) der Verkleidungslage (14) an wenigstens einer vorgegebenen Stelle (20a), um dadurch die Verstärkungsstruktur (20, 22) zu bilden und mit der Verkleidungslage (14) zu verbinden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verkleidungsbauteils eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Radhausverkleidung oder einer Unterbodenverkleidung, wobei das Verkleidungsbauteil eine flächige Verkleidungslage und eine an der Verkleidungslage vorgesehene Verstärkungsstruktur umfasst. Die Verstärkungsstruktur ist dazu ausgebildet, das Verkleidungsbauteil wenigstens lokal zu versteifen und umfasst ein fließfähiges, aushärtbares Material.
Solche Verstärkungsstrukturen zur lokalen Versteifung werden insbesondere eingesetzt, wenn, wie etwa im Fall einer glatten Unterbodenverkleidung, aus der Bauteilgeometrie der Verkleidungslage selbst keine Steifigkeit erzeugt werden kann.
Die flächige Verkleidungslage kann dabei durchaus Krümmungen aufweisen, wie es beispielsweise bei einer Radhausverkleidung der Fall ist. Der Begriff „flächig” ist hier so zu verstehen, dass es für jede Stelle der Verkleidungslage drei zu einander orthogonale Raumrichtungen gibt, so dass an dieser Stelle die Ausdehnung der Verkleidungslage in einer Richtung (der Dickenrichtung) deutlich kleiner ist, als die Ausdehnung der Verkleidungslage in den beiden anderen Raumrichtungen (Längen- und Breitenrichtung).
Weiterhin kann die Verkleidungslage einschichtig oder aus mehreren Schichten bzw. Komponenten aufgebaut sein.
Aus der Druckschrift DE 601 20 835 T2 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines solchen Verkleidungsbauteils bekannt. In dieser Druckschrift wird ein Verfahren zur Herstellung einer thermogeformten Radkastenplatte beschrieben, welche Verstärkungsrippen auf der Oberfläche nur einer Seite aufweist, so dass die Oberfläche der anderen Seite glatt ist. Dabei wird ein polymeres, thermoformbares Material mit einem Treibmittel versetzt und gemeinsam mit diesem unterhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels in die Kavität eines Formwerkzeugs eingebracht, auf eine Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels erwärmt und in dem Formwerkzeug unter Einfluss von Druck und Wärme geformt. Im Bereich der zur Bildung von Verstärkungsrippen vorgesehenen Kavitätsabschnitten können sich die aufgrund der Zersetzung des Treibmittels entstehenden Ausdehnungsporen stärker ausdehnen, so dass ein Bauteil mit Verstärkungsrippen entsteht, welches im Bereich der Verstärkungsrippen eine kleinere Dichte aufweist als im restlichen Bereich. Dieses Verfahren ist allerdings aufwändig. Zudem wird sowohl die Gestalt der Verstärkungsstruktur als auch ihre Position auf der Verkleidungslage durch das verwendete Formwerkzeug bestimmt, so dass für unterschiedliche Positionen oder Gestaltungen der Verstärkungsstruktur gesonderte Formwerkzeuge notwendig sind. Weiterhin kann aufgrund der geringeren Dichte in den Verstärkungsrippen ein Steifigkeitsverlust entstehen.
Weiterhin ist aus der Druckschrift DE 10 2005 046 087 B3 eine Unterbodenverkleidung für Kraftfahrzeuge bekannt, die einen blasgeformten Hohlkörper mit aerodynamisch günstiger glatter Unterseite und einer zur Geräuschdämmung mit einer Kammerstruktur versehenen Oberseite umfasst. Die Kammerstruktur wird dabei durch Blasformen in einem geeigneten Formwerkzeug hergestellt. Weiterhin weist die in dieser Druckschrift beschriebene, rippenlose Unterbodenverkleidung Wandbereiche unterschiedlicher Härte auf, die durch sequenzielle (Co-)Extrusion hergestellt sind. Auch dieses Herstellungsverfahren ist sowohl relativ aufwändig als auch unflexibel was etwa die Gestaltung der Kammerstrukturen betrifft.
Schließlich wird in der Offenlegungsschrift DE 10 2006 046 814 A1 eine Unterbodenverkleidung für ein Kraftfahrzeug beschrieben, welche mehrere Sicken aufweist, die sich auf der der Sickung gegenüberliegenden Seite als erhöhte Rippen abbilden. Die Sicken/Rippen dienen sowohl zur Versteifung der Unterbodenverkleidung in Längs- und Querrichtung als auch zur gezielten Leitung von im Fahrbetrieb an der der Fahrbahn zugewandten Seite der Unterbodenverkleidung vorbei strömender Luft. Derartige Sicken/Rippen sind allerdings zwangsläufig auf beiden Seiten einer flächigen Verkleidungslage ausgebildet, so dass insbesondere solche Verkleidungsbauteile keine glatte Oberfläche auf einer Seite aufweisen können, wie sie für einige Anwendungen insbesondere aus Gründen der Aerodynamik, jedoch auch aus optischen Gründen gewünscht wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannte Lehre dahingehend zu verbessern, dass die Flexibilität des Verfahrens in Bezug auf die Gestaltung der Verstärkungsstruktur und ihrer Positionierung auf der flächigen Verkleidungslage im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren vergrößert wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das gattungsgemäße Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen der flächigen Verkleidungslage und Extrudieren wenigstens eines Strangs aus dem fließfähigen, aushärtbaren Material auf wenigstens eine Oberfläche der Verkleidungslage an wenigstens einer vorgegebenen Stelle, um dadurch die Verstärkungsstruktur zu bilden und mit der Verkleidungslage zu verbinden.
Die Positionierung der Verstärkungsstruktur auf der Verkleidungslage ist durch entsprechende Positionierung und Bewegung der zum Extrudieren verwendeten Düse entlang eines gewünschten Pfades weitgehend frei und auf sehr einfach Weise wählbar.
Weiterhin lassen sich eine Vielzahl verschieden geformter Verstärkungsstrukturen durch entsprechend geformte Extrusionsdüsen ebenfalls auf sehr einfach Weise erzeugen.
Schließlich wird im Gegensatz zu den bekannten Verfahren das Material der Verstärkungsstruktur nicht dem Material der Verkleidungslage entnommen, was dazu führt, dass zum einen die Eigenschaften der Verkleidungslage selbst durch die Bildung der Verstärkungsstruktur nicht beeinflusst werden und dass zum anderen das Material der Verstärkungsstruktur unabhängig vom Material der Verkleidungslage an den Zweck der Verstärkungsstruktur für das Verkleidungsbauteil angepasst werden kann.
Um die Verbindung zwischen der Verstärkungsstruktur und der flächigen Verkleidungslage zu unterstützen, kann das Verfahren nach dem Bereitstellen der flächigen Verkleidungslage den Schritt eines Aktivierens der Oberfläche der flächigen Verkleidungslage an der zum Strangauftrag vorgegebenen Stelle umfassen.
Ein solches Aktivieren kann auf einfache Weise beispielsweise durch Erhitzen erfolgen. Alternativ oder zusätzlich ist auch ein Aktivieren durch eine Plasma-Behandlung möglich, vorzugsweise durch eine Corona-Behandlung, da sich dieses Verfahren bei Atmosphärendruck durchführen lässt.
Bevorzugt erfolgt das Aktivieren dabei lokal in einem Bereich, der die zum Strangauftrag bestimmte Stelle enthält, es ist jedoch auch ein Aktivieren der gesamten flächigen Verkleidungslage möglich. Zeitlich kann das Aktivieren vor dem Extrusionsschritt erfolgen. Um eine möglichst gute Verbindung von Verkleidungslage und Verstärkungsstruktur zu erreichen ist es jedoch bevorzugt, die Verkleidungslage während des Extrusionsschritts, unmittelbar vor oder während des Auftragens des Strangs auf die Verkleidungslage zu aktivieren.
Zur einfachen Realisierung der Formgebung der flächigen Verkleidungslage kann das Verfahren vor dem Bereitstellen der flächigen Verkleidungslage den folgenden Schritt umfassen: Formgebung der flächigen Verkleidungslage durch Formpressen oder Tiefziehen. Bei einer aus mehreren Schichten aufgebauten Verkleidungslage kann in diesem Schritt auch die Verbindung von einzelnen Schichten, vorzugsweise von allen Schichten der Verkleidungslage untereinander erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, zunächst einzelne Schichten zu verbinden und danach die flächige Verkleidungslage daraus wie oben beschrieben zu formen.
Insbesondere für Unterbodenverkleidungen kann es aus aerodynamischen, jedoch auch aus anderen, wie z. B. optischen Gründen erwünscht sein, dass das hergestellte Verkleidungsbauteil auf einer Seite eine im Wesentlichen glatte Oberfläche aufweist. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung lässt sich dies auf einfache Weise dadurch realisieren, dass der wenigstens eine Strang auf die Oberfläche nur einer Seite der flächigen Verkleidungslage extrudiert wird.
Die Form der Verstärkungsstruktur wird maßgeblich durch die Form der Düse bestimmt, durch die das fließfähige, aushärtbare Material extrudiert wird. insbesondere lassen sich auf diese Weise Verstärkungsstrukturen herstellen, welche eine Rippe, gegebenenfalls mit einem Hohlprofil, umfassen. Dabei sind unterschiedliche Querschnitte der Rippe, etwa kreisförmige oder rechteckige Querschnitte, möglich.
Hohle Verstärkungsstrukturen, etwa in Form eines Hohlprofils, können sowohl als Resonanzkammern dienen und damit zur Schwingungs- oder Schalldämpfung beitragen, als auch weitere Funktionen erfüllen, beispielsweise zur Führung von Kabeln, Versorgungsleitungen oder ähnlichem dienen.
Aufgrund des für Verkleidungsbauteile vorteilhaften geringen Flächengewichts dieser Materialien und der guten Verarbeitbarkeit durch Extrusion oder/und Formpressen bzw. Tiefziehen können die flächige Verkleidungslage oder/und die Verstärkungsstruktur bevorzugt ein thermoplastisches Elastomer, vorzugsweise Polypropylen oder Polyamid umfassen.
Zur Verstärkung des Verkleidungsbauteils kann die flächige Verkleidungslage oder/und die Verstärkungsstruktur Verstärkungsfasern, insbesondere Glasfasern umfassen.
Da Fasergewirre gute Schwingungs- und Schalldämpfungseigenschaften aufweisen, ist es bevorzugt, dass die flächige Verkleidungslage oder/und die Verstärkungsstruktur ein Verstärkungsvlies, vorzugsweise ein vernadeltes Verstärkungsvlies umfassen.
Weiterhin wird die Verbindung von Verstärkungsstruktur und Verkleidungslage bei Verstärkungsfasern oder einem Verstärkungsvlies in der fächigen Verkleidungslage dadurch begünstigt, dass das fließfähige Strangmaterial beim Auftrag auf die Verkleidungslage um die Fasern herum fließen und sich auf diese Weise besonders gut, gegebenenfalls stoffschlüssig, mit dem Material der Verkleidungslage verbinden kann.
Zur Verbesserung der Verbindung von Verstärkungsstruktur und flächiger Verkleidungslage ist es weiterhin bevorzugt, das die flächige Verkleidungslage und die Verstärkungsstruktur kompatible Materialien oder das gleiche Material. umfassen. Auf diese Weise kann es ebenfalls zu einer stoffschlüssigen Verbindung von Verkleidungslage und Verstärkungsstruktur kommen, insbesondere, wenn die Verbindung, wie oben erläutert, vor oder während des Auftragens des Strangs auf die Verkleidungslage durch Erhitzen der Verkleidungslage unterstützt wird.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in den beiliegenden 1 bis 4 näher erläutert.
1 illustriert den Extrusionsschritt eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Herstellung einer Unterbodenverkleidung.
2 zeigt eine Aufsicht auf die in 1 dargestellte, gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Unterbodenverkleidung
3 zeigt eine Querschnittdarstellung des Gegenstands von 2 in der Schnittebene III-III von 2.
4 zeigt eine Längsschnittdarstellung des Gegenstands von 2 in der Schnittebene IV-IV von 2.
1 zeigt den Extrusionsschritt bei der Herstellung eines Verkleidungsbauteils 10 in Form einer Unterbodenverkleidung 12 gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren. Es ist eine flächige Verkleidungslage 14 dargestellt, wobei auf die Oberfläche 14a der dem Betrachter zugewandten Seite der Verkleidungslage 14 ein Strang 16 aus einem fließfähigen, aushärtbaren Material 17, hier einem thermoplastischen Elastomermaterial, durch die Düse 18 einer in der Figur nur angedeuteten Extrusionsvorrichtung 19 extrudiert wird, um so eine Verstärkungsstruktur 20 zu bilden und mit der Verkleidungslage 14 zu verbinden.
Die Verstärkungsstruktur 20 ist dem in 1 dargestellten Zustand noch nicht fertig ausgebildet. Die Düse 18 wird zur Herstellung der Struktur 20 während des Extrusionsvorgangs längs des durch eine gestrichelte Linie angedeuteten Pfades bewegt, welcher der zum Strangauftrag bestimmten Stelle 20a entspricht. Die Bewegung der Düse 18 entlang des Pfades wird (hier nicht dargestellt) maschinell gesteuert, grundsätzlich ist aber auch ein manueller Auftrag möglich.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt sowohl die Herstellung von Verstärkungsstrukturen mit verschiedenen Querschnitten durch Wahl entsprechender Querschnitte der Düse 18 als auch eine weitgehend freie Positionierung der Verstärkungsstruktur 20 auf der Verkleidungslage 14. Insbesondere kann die Verstärkungsstruktur auch komplizierteren Kurven folgen.
2 zeigt eine Aufsicht auf das Verkleidungsbauteil 10 aus 1 nach dessen Fertigstellung.
In dieser Darstellung ist zu sehen, dass die Verstärkungsstruktur 20 in diesem Fall in der dargestellten Aufsicht im Wesentlichen die Form einer in sich geschlossenen Rechtecklinie aufweist. Weiterhin sind in dieser Darstellung vier weitere, parallel zueinander verlaufende Verstärkungsstrukturen 22 dargestellt.
3 zeigt eine Querschnittdarstellung des Verkleidungsbauteils 10 aus 2 in der Schnittebene III-III in 2.
In dieser Darstellung ist gut zu erkennen, dass die Verstärkungsstruktur 20 im dargestellten Querschnitt senkrecht zur Richtung des Strangauftrags annähernd die Form eines Quadrats aufweist.
Anders als im dargestellten Ausführungsbeispiels ist es zur Erzielung besonders guter Versteifungseigenschaften auch möglich, derartige Verstärkungsstrukturen, insbesondere Verstärkungsrippen, so zu gestalten, dass ihr Querschnitt senkrecht zur Richtung des Strangauftrags die Form eines Rechtecks aufweist, dessen Höhe, das heisst Ausdehnung senkrecht zur Oberfläche der Verkleidungslage an der Stelle des Strangauftrags, größer ist als dessen Breite, also dessen Ausdehnung parallel zu dieser Oberfläche, also insbesondere schmale und hohe Verstärkungsrippen als Verstärkungsstrukturen einzusetzen.
4 zeigt eine Längsschnittsdarstellung des Gegenstands von 2 in einer Schnittebene IV-IV in 2, welche senkrecht zur Schnittebene von 3 verläuft.
In dieser Darstellung ist zu erkennen, dass die Verstärkungsstrukturen 22 einen im Wesentlichen runden Querschnitt senkrecht zur Richtung des Strangauftrags aufweisen und weiterhin als Hohlprofile ausgebildet sind, was sich durch entsprechende Wahl der Extrusionsdüse 18 auf einfache Weise erreichen lässt.
Bei der in den 1 bis 4 dargestellten Unterbodenverkleidung 12 wird für alle Verstärkungsstrukturen 20, 22 das gleiche thermoplastische Elastomermaterial verwendet, aus dem auch die flächige Verkleidungslage 14 gefertigt ist, so dass sich im vorliegenden Fall eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der flächigen Verkleidungslage 14 und den Verstärkungsstrukturen 20, 22 ergibt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 60120835 T2 [0005]
- DE 102005046087 B3 [0006]
- DE 102006046814 A1 [0007]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Verkleidungsbauteils (10) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einer Radhausverkleidung oder einer Unterbodenverkleidung (12), wobei das Verkleidungsbauteil (10) umfasst: eine flächige Verkleidungslage (14) und eine an der Verkleidungslage (14) vorgesehene Verstärkungsstruktur (20, 22), die dazu ausgebildet ist, das Verkleidungsbauteil (10) wenigstens lokal zu versteifen, und die ein fließfähiges, aushärtbares Material (17) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: – Bereitstellen der flächigen Verkleidungslage (14), – Extrudieren wenigstens eines Strangs (16) aus dem fließfähigen, aushärtbaren Material (17) auf wenigstens eine Oberfläche (14a) der Verkleidungslage (14) an wenigstens einer vorgegebenen Stelle (20a), um dadurch die Verstärkungsstruktur (20, 22) zu bilden und mit der Verkleidungslage (14) zu verbinden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nach dem Bereitstellen der flächigen Verkleidungslage (14) den folgenden Schritt umfasst: – Aktivieren der Oberfläche (14a) der flächigen Verkleidungslage (14) an der zum Strangauftrag vorgegebenen Stelle (20a).
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivieren der Oberfläche (14a) ein Erhitzen oder/und eine Plasma-Behandlung, vorzugsweise eine Corona-Behandlung der Oberfläche (14a) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren vor dem Bereitstellen der flächigen Verkleidungslage (14) den folgenden Schritt umfasst: – Formgebung der flächigen Verkleidungslage (14) durch Formpressen oder Tiefziehen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Strang (16) auf die Oberfläche (14a) nur einer Seite der flächigen Verkleidungslage (14) extrudiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstruktur (20, 22) eine Rippe (20) oder ein Hohlprofil (22) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flächige Verkleidungslage (14) oder/und die Verstärkungsstruktur (20, 22) ein thermoplastisches Elastomer, vorzugsweise Polypropylen oder Polyamid, umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flächige Verkleidungslage (14) oder/und die Verstärkungsstruktur (20, 22) Verstärkungsfasern, insbesondere Glasfasern, umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flächige Verkleidungslage (14) oder/und die Verstärkungsstruktur (20, 22) ein Verstärkungsvlies umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flächige Verkleidungslage (14) und die Verstärkungsstruktur (20, 22) kompatible Materialien oder das gleiche Material umfassen.