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Die Erfindung betrifft ein Herstellverfahren für ein Kunststoff-Radom eines Kraftfahrzeugs.
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Aus dem Stand der Technik sind Radome aus Kunststoff als Abdeckung für ein Abstandsradar eines Kraftfahrzeugs bekannt. Diese Abdeckung wird auch als ART-Platte, die vor dem Abstands-Regel-Tempomat (ART) angeordnet ist, bezeichnet, und soll die dahinterliegende Radarelektronik vor Umwelteinflüssen, insbesondere vor Nässe oder starker Sonneneinstrahlung schützen. Oft ist in das Radom ein Fahrzeugemblem als gestalterisches Element eingelassen.
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Die Radome können direkt beheizt werden, wobei eine gezielte Erwärmung der Oberfläche der ART-Platte erfolgen kann, um im Winter einer Vereisung und somit dem Ausfall der dahinterliegenden Assistenzsysteme oder Sensorsysteme vorzubeugen. Um diese beheizbaren Radome herzustellen, sind verschiedene Verfahren bekannt.
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Die
DE 101 56 699 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer beheizbaren Radom-Plakette, die aus einer Frontblende und einer Rückblende aufgebaut ist. Die Frontblende wird spritzgegossen und weist ein Markenemblem auf. Die Rückwand wird ebenfalls spritzgegossen und mit Leiterbahnen versehen. Die Leiterbahnen werden dabei auf einer elektrisch leitenden Folie heißgeprägt. Hiernach wird die so vorbereitete Frontblende und Rückwand in eine Matrixform eingelegt und ein zwischen beiden Teilen bestehender Zwischenraum mit spritzfähigem Kunststoff ausgespritzt. Die Leiterbahnen sind danach vollständig von Kunststoff umgeben.
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Die
DE 197 24 320 B4 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Antennenlinse, die beheizt werden kann. Die Antennenlinse ist aus einem dielektrischen Körper hergestellt, in den Leiterbahnen eingelassen sind. Dazu wird ein Linsenkörper mit einer Nut spritzgegossen. In diese Nut wird ein Widerstandsdraht eingelegt und die Nut einschließlich des Linsengrundkörpers mit einer spritzgegossenen Deckschicht überdeckt.
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Daneben ist es auch bekannt, metallische Drähte in Folien einzubetten, um sie so in bestehende Radome einzubauen.
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Nachteilig beim vorgenannten Stand der Technik ist die aufwändige Kontaktierung der elektrisch leitenden Drähte, da sie in Kunststoff bzw. eine Folie eingebettet sind. Es gibt zwar Möglichkeiten, durch zusätzliche Maßnahmen auf Kunststofffolien, wie z. B. einem leitfähigen Lack, Kontaktstellen bereitzustellen. Jedoch ist dem derzeitigen Stand der Technik gemein, dass zur erfolgreichen Kontaktierung der Drähte mit einer Kontaktplatte, die erst eine Kontaktierung mit bspw. einer Stromversorgung ermöglicht, die Drähte lokal einzeln freizulegen sind. Dafür muss die Kontaktplatte bei ihrer Herstellung aufwändig durch Rast- und Auflagelaschen für Fixierung, Positionierung, etc. bestückt werden und die schützende, zuvor aufgebrachte Kunststoffschicht teilweise wieder entfernt werden. Zwar sind Koppelelemente als zusätzliche Bauteile bekannt, die einen gut leitenden elektrischen Kontakt zu den Drähten herstellen sollen, jedoch durch ihren komplizierten Aufbau nur schlechten Kontakt herstellen können. Zudem sind bisher bekannte Kontaktierungsmethoden aufwändig in der Durchführung und folglich teuer.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Radoms bereitzustellen, das schnell und kostengünstig mit peripheren elektrischen Komponenten kontaktiert und elektrisch leitend verbunden werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Herstellverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren bezieht sich auf ein Herstellverfahren für ein Kunststoff-Radom eines Kraftfahrzeugs. Dabei werden in einem Schritt a) eine erste Folie, die eine oder mehrere Aussparung(en) aufweist, und eine oder mehrere zweite Folie(n) bereitgestellt.
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Ferner wird in Schritt b) eine elektrisch leitende Drahtvorrichtung, die eine oder mehrere Kontaktplatte(n) und eine Vielzahl an elektrisch leitenden Drähten aufweist, die mit der Kontaktplatte elektrisch verbunden ist, bereitgestellt. Anschließend wird die Drahtvorrichtung auf der ersten Folie angeordnet. Dabei erfolgt ein Anordnen der zumindest einen Kontaktplatte in der/den einen oder mehreren Aussparung(en) der ersten Folie, und ein Einbetten der Drähte in die erste Folie (Schritt c)).
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In Schritt d) wird ein Halbzeug durch Auflegen der zweiten Folie über der Kontaktplatte und Verbinden der Folien in einem Überlappabschnitt hergestellt und in einem weiteren Schritt e) das Halbzeug in eine vorbestimmte Form tiefgezogen.
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Das tiefgezogene Halbzeug wird mit Kunststoff hinterspritzt (Schritt f)) und in Schritt g) schließlich das hinterspritzte erste tiefgezogene Halbzeug im Bereich der ersten Folie in einem Kontaktierungsabschnitt beschnitten. Dadurch erfolgt ein teilweises Freilegen der einen oder mehreren Kontaktplatte(n), die zur weiteren Kontaktierung mit einem Kabelbaum verwendet werden kann.
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So kann durch eine Modifikation der Geometrie des Bauteils bzw. des bisherigen Aufbaus Kontaktierungsprobleme umgangen und die elektrisch leitenden Drähte einfach kontaktiert werden. Durch das Verfahren können hoch effektiv vorkontaktierte Radome erzeugt werden; eine nachträgliche Kontaktierung des bereits fertigen Radoms, wie sie bisher notwendig war, kann vollständig entfallen.
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Die Erfindung kann vorsehen, dass die Folien Kunststofffolien sind, wobei die Kunststoffe insbesondere Polykarbonate oder Polyethylene umfassen können. Unter „Folie” kann eine dünne, blattartige Schicht verstanden werden, die aus einem Kunststoff oder auch einem faserverstärkten Kunststoff bestehen kann. Darüber hinaus kann das beschriebene Verfahren auch im Bereich der Faser-Verbund-Bauteile angewendet werden. Dazu kann alternativ vorgesehen sein, dass die Folien aus Faserverbundwerkstofffolien bestehen. So können Faserverbundkunststoff-Bauteile (FVK) mit metallischen Drähten, die in einem Laminataufbau mit eingebracht werden können, modifiziert werden. Infolgedessen können Funktionalitäten, wie z. B. flächige oder lokale Heizung einer FVK-Struktur oder auch Integration von Antennen in FVK-Bauteile dargestellt und einfach realisiert werden. Damit können unterschiedlichste Kunststoff-Werkstoffe für das erfindungsgemäße Herstellverfahren Verwendung finden.
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Die Aussparung kann ausgeschnitten oder alternativ ausgestanzt werden. Je nach verwendeter Folie, ihrer Stärke und Konsistenz kann ein Rand der Aussparung einfach und schnell in einem Arbeitsschritt geglättet sein, wodurch die empfindlichen Drähte der Drahtvorrichtung nicht verletzt werden können. Bevorzugt kann eine Aussparung in der ersten Folie vorgesehen sein, es können je nach Anwendung auch mehrere Aussparungen für mehrere Drahtvorrichtungen bzw. Kontaktplatten in der ersten Folie ausgebildet werden. Das Verfahren kann hierdurch flexibel gestaltet werden.
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Vorteilhaft können in einer weiteren Ausführungsform Abmessungen der zweiten Folie größer sein als Abmessungen der Aussparung in der ersten Folie, so dass in Schritt d) bei Aufeinanderlegen der beiden Folien die zweite Folie mit der ersten Folie den Überlappabschnitt bilden kann, der eine vordefinierte Breite aufweisen kann. Die zusätzliche Kunststofffolie kann einerseits zur Abdeckung des Bereichs, der zur Kontaktierung der Kontaktplatte vorgesehen ist, und andererseits zu dessen fluiddichten Abdichtung dienen. Spritzwasser oder andere eindringende Feuchtigkeit kann die empfindlichen Verbindungsstellen zwischen Kontaktplatte und Drähten nicht erreichen. Ferner kann durch Verwenden der zweiten Folie verhindert werden, dass während des Hinterspritzens mit Kunststoff der flüssige Kunststoff die Kontaktplatte vollständig umhüllt. Die Kontaktplatte liegt dadurch frei und kann im Nachgang einfach erreicht werden. Eine separate Vorrichtung ist hierbei nicht notwendig.
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Die Kontaktierung der Drähte kann somit im Vorfeld erfolgen, indem eine Drahtvorrichtung gefertigt werden kann. Die Vielzahl an Drähten können hierbei mit der Kontaktplatte zur Herstellung der Drahtvorrichtung miteinander verlötet werden. Bevorzugt können die Drähte hartverlötet oder punktgeschweißt werden. Die Drahtvorrichtung kann damit vorteilhaft im Vorfeld angefertigt und im Verfahren der Fertigungsvorrichtung schnell zugeführt werden.
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Um eine gute Leitfähigkeit der Drahtvorrichtung zu erhalten, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Vielzahl an Drähten aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, bevorzugt einer Kupfer-Nickel-Legierung bestehen. Diese Materialien sind besonders für Heizdrähte geeignet, da sie eine gute Leitfähigkeit bei gleichzeitig wohl definiertem Widerstand aufweisen.
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Um eine gute Halterung der Drahtvorrichtung auf der Folie bzw. zwischen den Folien zu erreichen, kann vorgesehen sein, die Drahtvorrichtung durch thermisches Behandeln oder Kleben in die erste Folie einzubetten. Andere, zum Einbetten geeignete Methoden können ebenfalls verwendet werden. Die Drähte können durch die Einbettung an bzw. in der Folie fixiert werden, womit sie nicht nur einfacher weiterzuverarbeiten, sondern vor allem bei den weiteren Verfahrensschritten und im fertigen Radom selbst effektiv geschützt sein können.
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Um die beiden Folienlagen gut aneinander zu befestigen, kann vorgesehen sein, dass die zweite Folie mit der ersten Folie in ihrem Überlappabschnitt durch Kleben, Erhitzen oder einer anderen vorteilhaften Verbindungsmethode miteinander verbunden werden. So kann die zweite Folie besonders gut zur Abdichtung der Drahtvorrichtung dienen.
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Wie in Schritt g) vorgesehen ist, kann das Halbzeug aus Folien und Drahtvorrichtung erfindungsgemäß in eine gewünschte Form, wie bspw. eine gewölbte oder Topf-Form gebracht werden. Bekannte Tiefziehverfahren können eingesetzt werden.
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Schließlich kann das tiefgezogene Halbzeug mittels eines thermoplastischen Kunststoffs hinterspritzt werden. Bevorzugt kann ein Polykarbonat oder Polyethylen verwendet werden. Jedoch können auch andere thermoplastische Kunststoffe eingesetzt werden. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau ist keine aufwändige Bearbeitung der Kontaktplatte bzw. des fertigen Radombauteils selbst, d. h. Freilegen der Drähte erforderlich. Die Kontaktierung der Kupferdrähte im Vorfeld ist einfacher als im eingebetteten und mit Kunststoff bereits hinterspritzten Zustand.
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Ferner kann eine alternative Ausführungsform des Verfahrens vorsehen, dass zum Kontaktieren eines freigelegten Abschnitts der Kontaktplatte ein einfacher Steckverbinder, bevorzugt ein Kabelschuh, verwendet werden kann. Eine Kontaktierung kann aufgrund dieses Aufbaus schnell durch einfaches Aufschieben bspw. eines Kabelschuhs oder eines ähnlichen Steckverbinders bewerkstelligt werden.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Drahtvorrichtung als Heizvorrichtung zum Beheizen des Radoms oder alternativ als Antenne ausgebildet sein kann. Das zuvor am Beispiel der ART-Platte des Radoms beschriebene Verfahren eignet sich ferner für andere Kunststoffbauteile mit eingebetteten metallischen Drähten, die bspw. eine Heizfunktion, Antennenfunktion, etc. übernehmen können und die eine elektrische Kontaktierung der zugehörigen elektrischen Leiter erfordern.
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Somit kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Radom hergestellt werden, eine Kontaktierung dieser Kupferdrähte mit der Kontaktplatte im Vorfeld ohne weiteren nachträglichen Aufwand zu betreiben. Damit kann eine kostengünstige und einfache Kontaktierung der Kupferdrähte bzw. der Kontaktplatte nach der Bauteilfertigung durch simples Aufschieben eines Kabelschuhs ermöglicht werden.
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Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitende Figur dargelegt.
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Der Bezug auf die Figur in der Beschreibung dient der Unterstützung der Beschreibung und dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Die Figur ist lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.
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Dabei zeigt:
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1 eine perspektivische Ansicht eines mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Bauteils.
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In 1 ist ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Radom 10 aus mehreren Schichten aufgebaut. Eine durch eine erste Folie 1 gebildete Schicht ist rechteckig geformt und weist eine ebenfalls rechteckige ausgestanzte oder ausgeschnittene Aussparung 1a an einer ersten Stirnseite 1b auf. In diese Aussparung 1a ist eine Kontaktplatte 4 einer Drahtvorrichtung 3 positioniert. Die Position der Kontaktplatte 4 und der Aussparung 1a stimmt mit einem Kontaktierungsabschnitt 7 überein, in dem das Radom 10 nach seiner Fertigstellung mit anderen elektrischen Komponenten, wie einem Kabelbaum oder einer Stromversorgung über geeignete Kontaktierungselemente wie einem Kabelschuh verbunden werden kann.
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Die Drahtvorrichtung 3 weist ferner viele elektrisch leitenden Drähten 5, hier Kupferdrähte, auf, die schon vor dem Einbau vorgefertigt mit der Kontaktplatte 4 verbunden sind. Die Drähte 5 verlaufen in 1 von der Kontaktplatte 4 wegführend zu einer zur ersten Stirnseite 1b entgegen gesetzten zweiten Stirnseite 1c hin entlang einer geraden Linie parallel zueinander.
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Über die mit der Kontaktplatte 4 bestückte Aussparung 1a ist eine zweite Folie 2 als zweite Schicht gelegt, die im Wesentlichen rechteckig ist und deren Abmessungen größer als die Abmessungen der Aussparung 1a sind. Dadurch wird ein Überlappabschnitt 2a gebildet, in dem die zweite Folie 2 mit der ersten Folie 1 überlappt. In dem Überlappabschnitt 2a sind die Folien 1, 2 miteinander durch Kleben verbunden. Die Kontaktplatte 4 und eine vorbestimmte Länge der Drähte 5 sind durch die zweite Folie 2 überdeckt.
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Zur Stabilisierung der Folienlagen ist auf einer Unterseite der ersten Folie 2 eine Kunststoff-Schicht 6 angespritzt und damit fest mit den Folien 1, 2 verbunden.
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Der Kontaktierungsabschnitt 7 ist durch Schneiden des Halbzeugs derart ausgeschnitten, dass an der Kontaktplatte 4 ein nasenförmiger Kontaktierungsabschnitt 4a gebildet ist. Auf den Kontaktierungsabschnitt 4a kann ein Steckverbinder (figurativ nicht dargestellt) aufgesteckt werden, um das Radom 10 mit weiteren elektrischen Komponenten zu verbinden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10156699 A1 [0004]
- DE 19724320 B4 [0005]
