DE102009051460A1

DE102009051460A1 - Verfahren zum Herstellen eines ein Hohlprofil aufweisenden mehrschaligen Strukturteiles, insbesondere für eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges, sowie Strukturteil

Info

Publication number: DE102009051460A1
Application number: DE200910051460
Authority: DE
Inventors: Herbert Bloch; Sascha Langhein
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2011-05-05
Anticipated expiration: 2029-10-31
Also published as: DE102009051460B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines ein Hohlprofil aufweisenden mehrschaligen Strukturteiles, insbesondere für eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges, insbesondere für eine Säulenstruktur einer Kraftfahrzeugkarosserie, bei dem men zu einem vorzugsweise geschlossenen Hohlprofil zusammengefügt werden und welches Strukturteil gemäß der nachfolgenden Herstellungsschritte kostengünstig, prozesssicher und gegebenenfalls voll automatisiert fertigbar ist: - Herstellen eines wenigstens in Teilbereichen an das Hohlprofil des mehrschaligen Strukturteils (12) form- und/oder konturangepassten, einen Kern des fertig hergestellten Strukturteils (12) bildenden Verstärkungselementes (14), - Beschichten des Verstärkungselementes (14) in definierten Bereichen mit einem durch Temperaturbeaufschlagung aushärtbaren Strukturkleber (20), - Einlegen des Verstärkungselementes (14) in eine erste Strukturschale (12a), wobei das Verstärkungselement (14) mittels zumindest einem Halter (18) an der ersten Strukturschale (12a) lagegenau positioniert wird. - Aufsetzen der wenigstens einer weiteren Strukturschale (12b) und Zusammenfügen der das Verstärkungselement (14) wenigstens bereichsweise umschließenden Strukturschalen (12a, 12b), und - Aushärten des Strukturklebers (20) im weiteren Fertigungsablauf. Ferner betrifft die Erfindung ein derartig hergestelltes Strukturteil.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines ein Hohlprofil aufweisenden mehrschaligen Strukturteiles, insbesondere für eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Strukturteil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 16.
Aus der DE 10 2005 045 388 A1 beispielsweise ist ein Strukturteil, insbesondere als A-Säule der Karosserie eines Kraftfahrzeuges bekannt, das zur Erzielung einer hochbelastbaren, steifen Konstruktion eine Kombination aus einem als Hohlprofil ausgeführten Faserverbundteil und einem Stahlrohr aufweist, wobei das Stahlrohr über einen Verankerungsfuß mit dem Faserverbundteil mittels Schrauben fest verbunden ist. Ähnliche Strukturteile beschreiben auch die DE 10 2005 050 964 A1 oder die DE 10 2007 015 517 A1 .
Problematisch bei solchen Konstruktionen ist das Zusammenwirken der beiden Strukturteile zur gleichmäßigen Spannungsverteilung im Bauteil sowie auch die Verknüpfung der Fertigungsprozesse, insbesondere bei einer Serienfertigung.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zum Herstellen eines ein Hohlprofil aufweisenden mehrschaligen Strukturteiles, insbesondere für eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges, sowie ein derartiges mehrschaliges Strukturteil vorzuschlagen, das bei einer gleichmäßigen Spannungsverteilung im Strukturteil und einer hohen Festigkeit bei einer gewichtsgünstigen Konstruktion zudem fertigungstechnisch besonders günstig ist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines ein Hohlprofil aufweisenden mehrschaligen Strukturteiles, insbesondere für eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges, insbesondere für eine Säulenstruktur einer Kraftfahrzeugkarosserie, bei dem mehrere, das Strukturteil ausbildende Strukturschalen zu einem vorzugsweise geschlossenen Hohlprofil zusammengefügt werden und welches Strukturteil gemäß der nachfolgenden Herstellungsschritte kostengünstig, prozesssicher und gegebenenfalls voll automatisiert fertigbar ist:

– Herstellen eines wenigstens in Teilbereichen an das Hohlprofil des mehrschaligen Strukturteils form- und/oder konturangepassten, einen Kern des fertig hergestellten Strukturteils bildenden Verstärkungselementes,
– Beschichten des Verstärkungselementes in definierten Bereichen mit einem durch Temperaturbeaufschlagung aushärtbaren Strukturkleber,
– Einlegen des Verstärkungselementes in eine erste Strukturschale, wobei das Verstärkungselement mittels zumindest einem Halter an der ersten Strukturschale lagegenau positioniert wird,
– Aufsetzen der wenigstens einer weiteren Strukturschale und Zusammenfügen der das Verstärkungselement wenigstens bereichsweise umschliessenden Strukturschalen, und
– Aushärten des Strukturklebers im weiteren Fertigungsablauf.

Diese Verfahrensführung stellt insbesondere sicher, dass zwischen dem vorgefertigten Verstärkungselement aus bevorzugt Faserverbundwerkstoff und dem mehrschaligen Strukturteil eine gleichmäßige, prozesssichere Verteilung des Strukturklebers erfolgen kann, die eine innige Verbindung der Bauteile (mehrschaliges Strukturteil und Verstärkungselement) und damit eine optimale Kraftverteilung sicherstellt. Der wenigstens eine Halter erfüllt dabei in vorteilhafter Weise eine Doppelfunktion. Er gewährleistet eine konstruktiv vorgegebene, genaue Positionierung des Verstärkungsteiles in der ersten Strukturschale und hält das Verstärkungsteil in dieser Position, bis in einem gegebenenfalls späteren Fertigungsschritt ein Aushärten des Strukturklebers erfolgt.
Das Aushärten des Strukturklebers erfolgt in vorteilhafter Weise im weiteren Fertigungsablauf in einem Lackierofen eines mehrstufigen Lackierprozesses, in dem das Bauteil mit Temperatur beaufschlagt wird und aushärtet. Die Aushärtung erfolgt dabei insbesondere zeitlich nach einer Kathodischen Tauchlackierung (KTL). Dies kann insbesondere nach der Fertigstellung der Rohbaukarosserie und anschließendem Tauchlackieren in einem Durchlaufofen erfolgen. Somit können zwei an sich erforderliche Fertigungsschritte in einem durchgeführt werden.
Die bevorzugt mehreren Halter zum Positionieren des Verstärkungselementes können bei der Herstellung des Verstärkungselementes in die Matrix des Verstärkungselementes mit eingebunden werden. Dabei können die Halter in die zur Fertigstellung des zum Beispiel durch einen gewirkten Wickelkörper gebildeten Verstärkungselementes erforderliche Außenform eingelegt, zum Beispiel magnetisch gehalten und schließlich durch Einspritzen der aus Kunstharz und einem Härter gebildeten Matrix und anschließendem Aushärten in einem Temperofen mit dieser fest verbunden werden. Die bevorzugt mehreren Halter sind zum Beispiel fertigungstechnisch günstig durch einfache Metalllaschen gebildet. Grundsätzlich kommen jedoch auch andere Werkstoffe in Betracht, zum Beispiel hochfeste Kunststoffe oder dergleichen.
Besonders bevorzugt sind die Halter durch Laschen gebildet, die mit einem Abschnitt am Außenumfang des Verstärkungselementes anliegen und/oder die einen radial abragenden Abschnitt aufweisen. Letzterer ragt bevorzugt in eine Teilungsfläche einer Werkzeugform zur Herstellung des Verstärkungselementes ein. Die Halter sind des Weiteren bevorzugt metallisch ausgebildet.
Des Weiteren können die zum Beispiel durch Metalllaschen gebildeten Halter nach dem Einlegen des vorgefertigten Verstärkungselementes in die erste Strukturschale in fertigungstechnisch günstiger Weise stoffschlüssig oder kraftschlüssig mit dieser Strukturschale verbunden werden. Insgesamt kann somit mit derartigen Laschen die Anbindung derselben am Verstärkungselement sowie auch die Anbindung von Strukturschalen am Halter auf fertigungstechnisch einfache Weise erfolgen.
Die Strukturschalen des Strukturteiles und die Halter können zum Beispiel aus Stahlblech hergestellt und die Halter mit der einen Strukturschale verschweißt werden, zum Beispiel im elektrischen Punktschweißverfahren. Alternativ können die Strukturschalen und die Halter jedoch auch aus einem anderen Material, zum Beispiel aus Leichtmetall, oder unterschiedlichen Materialien gefertigt und die Halter mit der Strukturschale zum Beispiel vernietet werden. Beide Alternativen eignen sich besonders für automatische Fertigungsabläufe.
Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der die zumindest zwei Strukturschalen mit Fügebereiche bildenden Randflanschen ausgeführt und die Halter zum Positionieren des Verstärkungselementes an dem einen Randflansch festgelegt werden.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die zumindest zwei Strukturschalen mit einen Fügebereich bildenden Randflanschen ausgeführt werden, an denen die Strukturschalen unmittelbar oder mittelbar unter Zwischenschaltung des wenigstens einen Halters zum Positionieren des Verstärkungselementes miteinander verbunden werden. Hierdurch ergibt sich eine einfache Verbindungsmöglichkeit der einzelnen Bauteile zur Ausbildung des gewünschten Strukturteil-Hohlprofils mitsamt innenliegendem Verstärkungselement.
Zur Bereitstellung eines kostengünstigen Fertigungsablaufes des Strukturteiles bei der Serienfertigung der Karosserie des Kraftfahrzeuges wird ferner vorgeschlagen, dass das Aufbringen des Strukturklebers, das anschließende Einlegen des Verstärkungselementes in die erste Strukturschale, die Positionierung des Verstärkungselementes, das Festlegen des wenigstens einen Halters und das Ansetzen der wenigstens einen weiteren Strukturschale sowie das Zusammenfügen der Strukturschalen automatisiert mittels Fertigungsrobotern durchgeführt wird.
Dazu kann zum Beispiel ein erster Fertigungsroboter das Verstärkungselement greifen, sodann mittels eines zweiten Fertigungsroboters der Strukturkleber aufgebracht, dann das Verstärkungselement in die erste Strukturschale eingelegt, positioniert und schließlich mittels eines dritten Schweiß- oder Nietroboters die Halter des Verstärkungselementes und die Randflansche der Strukturschalen miteinander fest verbunden werden.
Das Verstärkungselement selbst ist bevorzugt aus einem Verbundwerkstoff, höchst bevorzugt aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Verstärkungselement als Hohlprofil ausgebildet ist. Ein derartig aufgebautes Verstärkungselement ist hochbelastbar und stellt eine hervorragende Aussteifungsmöglichkeit für gegebenenfalls hohen Belastungen und Kräften ausgesetzte Strukturteile von Fahrzeugkarosserien dar, zum Beispiel in Säulenbereiche, insbesondere in A-Säulenbereichen von Cabriolets.
Zur Herstellung des Verstärkungselementes werden dabei bevorzugt eine oder mehrere Fasern in einem Strick- und/oder Wirk- und/oder Flechtprozess ein- oder mehrlagig über einen ein- oder mehrteiligen Kern gewickelt. Dieser Wickelkörper wird anschließend mit Kunstharz getränkt und ausgehärtet, wobei der Kern gegebenenfalls entfernt wird. Ein derartig aufgebautes Verstärkungselement erlaubt eine gute Spannungs- und damit Kraftverteilung im Bauteil selbst und ist damit, wie vorstehend beschrieben, hervorragend als Verstärkungselement für hochbelastete Strukturteile geeignet.
Bei der Belastung insbesondere von Säulenstrukturen treten je nach Anwendungsfall innerhalb des Strukturteiles örtlich verteilt sowohl hohe Zugbelastungen als auch hohe Druckbelastungen auf. Zur Erzielung einer insgesamt gleichmäßigen Belastbarkeit des Strukturteiles wird deshalb vorgeschlagen, dass in das Verstärkungselement aus bevorzugt einem Faserverbundwerkstoff an örtlich besonders druckbeaufschlagten Stellen Inlays, insbesondere Metallinlays, eingebunden werden, die die konstruktionsbedingt geringere Druckbelastbarkeit des Verstärkungselementes aus zum Beispiel einem Faserverbundwerkstoff vorteilhaft ausgleichen können. Besonders vorteilhaft wird dabei die Verstärkungseinlage im Rahmen des Strick- und/oder Wirk- und/oder Flechtprozesses und/oder im Rahmen des Tränkvorgangs, der vorzugsweise ein Injektionsvorgang ist, das heißt im Rahmen der bevorzugten Herstellung des Verstärkungselementes als Faserverbundwerkstoff-Bauteil, eingebunden.
Bezüglich des mehrschaligen Strukturteils wird die Aufgabe gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 16. Dieser schlägt ein mehrschaliges Strukturteil mit einem Hohlprofil für eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges, insbesondere für eine Säulenstruktur einer Kraftfahrzeugkarosserie, vor, bei dem mehrere, das Strukturteil ausbildende Strukturschalen zu einem vorzugsweise geschlossenen Hohlprofil zusammengefügt sind. Erfindungsgemäß ist in das mehrschalige Strukturteil ein wenigstens bereichsweise an das Hohlprofil form- und/oder konturangepasstes, einen Kern des Strukturteils bildendes Verstärkungselement integriert ist, wobei das Verstärkungselement mittels zumindest eines Halters an wenigstens einer der Strukturschalen festgelegt ist und in definierten Verstärkungselement- und/oder Halterbereichen mit einem durch Temperaturbeaufschlagung aushärtbaren Strukturkleber versehen ist. Die Strukturschalen umschliessen das Verstärkungselement im zusammengefügten Zustand wenigstens bereichsweise, vorzugsweise vollständig.
Mit einem derartigen Strukturteil ergeben sich die zuvor in Verbindung mit der Würdigung des Verfahrens genannten Vorteile.
Schließlich besteht eine besonders bevorzugte Anwendung des Strukturteiles in einer Säule, insbesondere einer A-Säule, der Karosserie eines Cabriolets, wobei sich gezeigt hat, dass das Strukturteil die besonders hohen Festigkeits- und Belastbarkeitsanforderungen des frei nach oben abragenden, durch keine Dachkonstruktion abgestützten Abschnittes der A-Säule voll erfüllen kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch den oberen Abschnitt einer A-Säule als Strukturteil für die Karosserie eines Cabriolets, mit einem als Hohlprofil ausgeführten, zweischaligen Strukturteil und einem eingesetzten Verstärkungselement aus zum Beispiel Faserverbundwerkstoff,
2 einen Querschnitt gemäß Linie II-II der 1 durch das rohrförmige Verstärkungselement mit angebundenem Halter,
3 das in die eine erste Strukturschale bereits eingesetzte Verstärkungselement, ebenfalls im Querschnitt gemäß Linie II-II, und
4 im Querschnitt gemäß Linie II-II das gesamte Strukturteil mit eingesetztem Verstärkungselement und gefügten Strukturschalen.
In den 1 und 4 ist ein als A-Säule für eine Karosserie eines Cabriolet ausgeführtes Strukturteil 12 teilweise dargestellt, das sich hier beispielhaft aus zwei Strukturschalen 12a, 12b aus zum Beispiel Stahlblech und einem form- und konturangepasst eingesetzten Verstärkungselement 14 aus zum Beispiel einem Faserverbundwerkstoff zusammensetzt.
Die ein Hohlprofil ausbildenden Strukturschalen 12a, 12b (4) sind mittels parallel zueinander ausgerichteten Randflanschen 12c durch elektrisches Widerstandsschweißen bzw. Punktschweißen zusammengefügt. Die Strukturschalen 12a, 12b sind zum Beispiel im Tiefziehverfahren hergestellt und bilden hier beispielhaft den oberen Abschnitt der nur teilweise dargestellten A-Säule 10.
Das bevorzugt ebenfalls als Hohlprofil ausgeführte Verstärkungselement 14 ist abhängig vom Belastungsprofil mit unterschiedlichen Wandstärken und Querschnittsflächen hergestellt und zumindest in Teilbereichen an die Geometrie des Hohlprofiles des Strukturteils 12 im Wesentlichen angepasst.
Das Verstärkungselement 14 ist zum Beispiel gefertigt aus einem um einen Kern (nicht dargestellt) angeordneten Wickelkörper aus zum Beispiel Kohlenstofffasern, der dann in eine schließbare Werkzeugform eingelegt wird. In den Wickelkörper sind ein oder mehrere Inlays 16 (1) aus Stahlblech eingebunden, die die Steifigkeit und Festigkeit des Verstärkungselementes 14 an gezielten Stellen erhöhen.
In die Werkzeugform werden zudem mehrere, als Halter dienende, hier beispielsweise aus Metall gefertigte Laschen 18 (vergleiche auch 2 und 3) an definierten Stellen eingelegt, die in der Werkzeugform zum Beispiel durch Magnetkraft gehalten sind. Die Metalllaschen 18 weisen jeweils einen an den Außenumfang des Verstärkungselementes 14 angepassten Abschnitt 18a und einen radial abragenden Abschnitt 18b auf, der zudem in die Teilungsfläche der Werkzeugform einragt.
Sodann wird in die geschlossene Werkzeugform die aus Kunstharz und einem Härter bestehende Matrix injiziert bzw. eingespritzt, die den Wickelkörper durchtränkt und entsprechend umhüllt.
Nach dem Aushärten der Matrix durch entsprechende Temperaturbeaufschlagung in einem Temperofen bei einer definierten Aushärtungszeit wird das Verstärkungselement 14 aus Faserverbundwerkstoff entnommen. Die Halter 18 sind dabei mit dem Wickelkörper und der Matrix fest verbunden; gleiches gilt für die Metallinlays 16.
Nach dem eventuellen Entfernen des Kerns des Verstärkungselementes 14 ist dieses einbaufertig.
Vor dem Einlegen des Verstärkungselementes 14 (2) in die erste Strukturschale 12a aus zum Beispiel Stahlblech wird das Verstärkungselement 14 an definierte Kontaktstellen mit dem Strukturteil 12 bildenden Umfangsbereichen oder vollständig mit einem durch Temperaturbeaufschlagung aushärtbaren Strukturkleber (zum Beispiel BM 1496 F, als dicke Linien 20 dargestellt) umspritzt.
Beim Einlegen des Verstärkungselementes 14 (3) wird dieses über die angeordneten Halter 18 in der eine erste Halbschale bildenden ersten Strukturschale 12a derart positioniert, dass ein gleichmäßiger, mit Strukturkleber 20 ausgefüllter Abstand zur ersten Strukturschale 12a gegeben ist. In dieser Position liegen die radial abragenden Abschnitte 18b der Halter 18 an den Randflanschen 12c der ersten Strukturschale 12a an und werden sodann mit dieser durch zum Beispiel elektrisches Punktschweißen (Schweißpunkt 22) fest verbunden.
Daran anschließend wird die eine zweite Halbschale bildende zweite Strukturschale 12b, gegebenenfalls nach weiterem Aufspritzen des Strukturklebers 20, wie in 4 dargestellt, aufgesetzt und es werden die Strukturschalen 12a, 12b ebenfalls durch Punktschweißen 22 im Bereich ihrer Randflansche 12c fest miteinander verschweißt. Die Anbindung des Randflansches 12c der zweiten Strukturschale 12b erfolgt analog zur Anbindung der ersten Strukturschale 12a am Abschnitt 18b des Halters 18, (Schweißpunkt 22' als Dreiblechschweißpunkt) so dass die beiden dem Abschnitt 18b zugeordneten Randflansche 12c der Strukturschalen 12a, 12b miteinander mittelbar über eben diesen Abschnitt 18b verbunden sind. Der Strukturkleber 20 zwischen Verstärkungselement 14 und/oder Abschnitt 18a einerseits sowie zweiter Strukturschale 12b andererseits kann vor der Verbindung der Bauteile, das heißt vor dem Auf- bzw. Ansetzen der zweiten Strukturschale verstärkungselementseitig und/oder strukturschalenseitig aufgetragen werden.
Als letzter Verfahrensschritt werden das Verstärkungselement 14 und das Strukturteil 12 der A-Säule 10 durch Aushärten des Strukturklebers 20 fest zu einem eine hohe Festigkeit und Biegesteifigkeit aufweisenden, gewichtsgünstigen Strukturteil miteinander verbunden. Dies erfolgt vorteilhaft im Verlauf des mehrstufigen Lackiervorgangs durch die dort herrschenden Temperaturen, zum Beispiel nach einer KTL-Tauchlackierung.
Der beschriebene Fertigungsablauf wird zur Erzielung einer kostengünstigen, prozesssicheren Serienfertigung von Karosserien von Kraftfahrzeugen nach folgenden, automatisierten Schritten ausgeführt:
Ein erster Fertigungsroboter greift das vorgefertigte Verstärkungselement 14 aus einer entsprechenden Bevorratung und führt es einem zweiten Fertigungsroboter zu, mittels dem der Strukturkleber 20 nach vorprogrammierten Mengen- und Positionsvorgaben aufgebracht wird.
Nach dem Einlegen des so vorbehandelten Verstärkungselementes 14 in die erste Strukturschale 12a durch den ersten Fertigungsroboter werden mittels eines dritten Schweißroboters die Abschnitte 18b der Halter 18 des Verstärkungselementes 14 mit den Randflanschen 12c der ersten Strukturschale 12a verschweißt.
Anschließend wird die zweite Strukturschale 12b des Strukturteils 12 der A-Säule 10 wiederum durch den ersten Fertigungsroboter aufgelegt und mit der ersten Strukturschale 12a über die Randflansche 12c mittels des dritten Schweißroboters im Punktschweißverfahren fest verbunden.
Nach der rohbaumäßigen Fertigstellung der gesamten Karosserie wird diese in bekannter Weise einer Tauchlackierung unterzogen, die in einem im Fertigungsprozess anschließenden Durchlaufofen bei einer definierten Temperatur und Durchlaufzeit eingebrannt wird. Mit dem Einbrennen der Tauchlackierung wird gleichzeitig der Strukturkleber 20 ausgehärtet und das Strukturteil 12 ist voll belastungsfähig.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann das Strukturteil 12 auch Teil einer anderen Rahmen- oder Säulenstruktur der Karosserie des Kraftfahrzeuges sein. Das Verschweißen der Halter 18 und der Strukturschalen 12a, 12b kann gegebenenfalls auch in einem einheitlichen Arbeitsschritt durchgeführt werden.
Schließlich kann das Strukturteil 12 anstatt, wie beispielhaft beschrieben, aus Stahlblech auch aus Leichtmetall hergestellt sein. Gleiches gilt für die beschriebenen Halter 18, die gegebenenfalls auch andere geometrische Formen haben können. Bei Leichtmetall-Bauteilen können anstelle von Schweißverbindungen auch Nietverbindungen verwendet sein, zum Beispiel im Stauchnietverfahren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102005045388 A1 [0002]
DE 102005050964 A1 [0002]
DE 102007015517 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines ein Hohlprofil aufweisenden mehrschaligen Strukturteiles, insbesondere für eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges, insbesondere für eine Säulenstruktur einer Kraftfahrzeugkarosserie, bei dem mehrere, das Strukturteil ausbildende Strukturschalen zu einem vorzugsweise geschlossenen Hohlprofil zusammengefügt werden, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Herstellen eines wenigstens in Teilbereichen an das Hohlprofil des mehrschaligen Strukturteils (12) form- und/oder konturangepassten, einen Kern des fertig hergestellten Strukturteils (12) bildenden Verstärkungselementes (14), – Beschichten des Verstärkungselementes (14) in definierten Bereichen mit einem durch Temperaturbeaufschlagung aushärtbaren Strukturkleber (20), – Einlegen des Verstärkungselementes (14) in eine erste Strukturschale (12a), wobei das Verstärkungselement (14) mittels zumindest einem Halter (18) an der ersten Strukturschale (12a) lagegenau positioniert wird, – Aufsetzen der wenigstens einer weiteren Strukturschale (12b) und Zusammenfügen der das Verstärkungselement (14) wenigstens bereichsweise umschliessenden Strukturschalen (12a, 12b), und – Aushärten des Strukturklebers (20) im weiteren Fertigungsablauf.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strukturkleber (20) im weiteren Fertigungsablauf in einem Lackierofen eines mehrstufigen Lackierprozesses mit Temperatur beaufschlagt wird und aushärtet, insbesondere nach einer Kathodischen Tauchlackierung (KTL) ausgehärtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Halter (18) zum Positionieren des Verstärkungselementes (14) bei der Herstellung des Verstärkungselementes (14) in die Matrix des Verstärkungselementes (14) mit eingebunden wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halter (18) durch Laschen, insbesondere Metalllaschen, gebildet sind, die mit einem Abschnitt (18a) am Außenumfang des Verstärkungselementes (14) anliegen und/oder die einen radial vom Verstärkungselement (14) abragenden Abschnitt (18b) aufweisen, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass der radial vom Verstärkungselement (14) abragende Abschnitt (18b) in eine Teilungsfläche einer Werkzeugform zur Herstellung des Verstärkungselementes (14) einragt.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Halter (18) nach dem Einlegen des Verstärkungselementes (14) in die erste Strukturschale (12a) stoffschlüssig oder kraftschlüssig mit dieser Strukturschale (12a) verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Halter (18) mit der ersten Strukturschale (12a) verschweißt und/oder vernietet und/oder verschraubt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Strukturschalen (12a, 12b) mit einen Fügebereich bildenden Randflanschen (12c) ausgeführt werden und dass der wenigstens eine Halter (18) zum Positionieren des Verstärkungselementes (14) an wenigstens einem der Randflansche (12c) befestigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Strukturschalen (12a, 12b) mit einen Fügebereich bildenden Randflanschen (12c) ausgeführt werden, an denen die Strukturschalen (12a, 12b) unmittelbar oder mittelbar unter Zwischenschaltung des wenigstens einen Halters (18) zum Positionieren des Verstärkungselementes (14) miteinander verbunden werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen des Strukturklebers (20), das anschließende Einlegen des Verstärkungselementes (14) in die erste Strukturschale (12a), die Positionierung des Verstärkungselementes (14), das Festlegen des wenigstens einen Halters (18) und das Ansetzen der wenigstens einen weiteren Strukturschale (12b) sowie das Zusammenfügen der Strukturschalen (12a, 12b) automatisiert mittels Fertigungsroboter durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Fertigungsroboter das Verstärkungselement (14) greift, anschließend mittels eines zweiten Fertigungsroboter der Strukturkleber (20) aufgebracht wird, dann das Verstärkungselement mittels des ersten Fertigungsroboters in die erste Strukturschale eingelegt, positioniert und schließlich mittels eines dritten Schweiß- oder Nietroboters der wenigstens eine Halter (18) des Verstärkungselementes (14) und die Randflansche (12c) der Strukturschalen (12a, 12b) miteinander fest verbunden werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (14) aus einem Verbundwerkstoff, höchst bevorzugt aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (14) als Hohlprofil ausgebildet ist.
Verfahren Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des Verstärkungselementes (14) eine oder mehrere Fasern in einem Strick- und/oder Wirk- und/oder Flechtprozess ein- oder mehrlagig über einen ein- oder mehrteiligen Kern gewickelt wird oder werden, anschließend das Gestrick und/oder Geflecht und/oder Gewirk mit Kunstharz getränkt und ausgehärtet sowie gegebenenfalls der Kern entfernt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in das Verstärkungselement an zumindest einer definiert belastungskritischen Stelle zumindest eine Verstärkungseinlage (16), vorzugsweise eine metallische Verstärkungseinlage (16), integriert ist.
Verfahren nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungseinlage (16) im Rahmen des Strick- und/oder Wirk- und/oder Flechtprozesses und/oder im Rahmen des Tränkvorgangs, der vorzugsweise ein Injektionsvorgang ist, eingebunden wird.
Mehrschaliges Strukturteil mit einem Hohlprofil für eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges, insbesondere für eine Säulenstruktur einer Kraftfahrzeugkarosserie, bei dem mehrere, das Strukturteil ausbildende Strukturschalen zu einem vorzugsweise geschlossenen Hohlprofil zusammengefügt sind, dadurch gekennzeichnet, dass – in das mehrschalige Strukturteil (12) ein wenigstens bereichsweise an das Hohlprofil form- und/oder konturangepasstes, einen Kern des Strukturteils (12) bildendes Verstärkungselement (14) integriert ist, wobei das Verstärkungselement (14) mittels zumindest einem Halter (18) an wenigstens einer der Strukturschalen (12a) festgelegt ist und in definierten Verstärkungselement- und/oder Halterbereichen mit einem durch Temperaturbeaufschlagung aushärtbaren Strukturkleber (20) versehen ist, und wobei die Strukturschalen (12a, 12b) das Verstärkungselement (14) im zusammengefügten Zustand wenigstens bereichsweise, vorzugsweise vollständig umschliessen.
Strukturteil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturteil (12) als Säule, insbesondere als A-Säule (10), der Karosserie eines Cabriolets ausgeführt ist.