DE102013216654A1

DE102013216654A1 - Verfahren zum Heissbeschnitt für folierte Außenhautbauteile

Info

Publication number: DE102013216654A1
Application number: DE201310216654
Authority: DE
Inventors: Jochen Frank; Nicolas Behrens
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2013-08-22
Filing date: 2013-08-22
Publication date: 2015-02-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatisierten Durchtrennen von Folie, die auf Bauteile aufgebracht wird, wobei ein sich entlang einer vorbestimmten Trennkante erstreckendes Trennwerkzeug auf eine Trenntemperatur der Folie aufgeheizt und im aufgeheizten Zustand entlang der Trennkannte durch die Folie geführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatisierten Durchtrennen beziehungsweise Beschneiden von Folie, die als Außenhaut auf Karosseriebauteile sowie auf Kunststoffteile im Exterieur- und Interieurbereich aufgebracht wird.
Das Folieren von Karosseriebauteilen auf den Außenlack oder auch anstelle des Außenlacks ist seit langem bekannt und wird beispielsweise bei Taxen seit vielen Jahren angewendet. Auch Kunststoffteile im Exterieur- und Interieurbereich werden bereits foliert.
Die DE 10 2009 012 239 A1 offenbart ein Verfahren zum Applizieren einer Lackfolie auf einem Fahrzeugteil, bei dem die Lackfolie mit einer Spanneinrichtung aufgespannt wird und das Bauteil von unten gegen die aufgespannte Folie gedrückt wird. Ferner offenbart die DE 10 2009 041 163 A1 ein Verfahren zum Überziehen eines Karosserie-Bauteils mit einer Folie, die auf der dem Bauteil zugewandten Seite mit Kleber versehen ist. Bei allen Verfahren ist jedoch problematisch, dass die bei jedem Folierprozess entstehenden, über das Bauteil überstehenden Folienabschnitte abgeschnitten werden müssen. Dies wurde bisher meist von Hand erledigt, unterliegt aber einer gewissen Ungenauigkeit, ist zeitaufwendig und somit unökonomisch.
Es wurden deshalb bereits verschiedene Anstrengungen unternommen, den Beschnitt der Folien angepasst auf die Größe des Karosseriebauteils zu automatisieren. Hierzu wurden robotergeführte Klingen, Rundmesser oder Ultraschallmesser eingesetzt. Dabei zeigte es sich als nachteilig, dass die Taktzeiten eines robotergeführten, das Karosseriebauteil umlaufenden Beschnitts sehr lang sind, die Führungstoleranzen durch den Roboter und dessen Anbauteilen zu erheblichen Toleranzen in der Maßhaltigkeit des Bauteilbeschnitts führen und die Schnittgeschwindigkeit begrenzt ist, da eine Erhöhung zu Lasten der Genauigkeit geht. Ein weiteres Problem des Beschnitts ist, dass sich an der Folie angebrachter Klebstoff an der entlang der Folie gezogenen Klinge aufbauen kann und dann bei einem bestimmten Anhäufungsgrad in undefinierten Abständen wieder freigesetzt wird. Die hierdurch entstehende Klebstoffanhäufung stellt eine Fehlstelle in der Beschnittkante dar, die zu optischen und qualitativen Einbußen führt. Eine Unterbrechung der Kantenversiegelung begünstigt das Eindringen unerwünschter Medien, z. B. Salzwasser, unter die Folie.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem Folien an Karosseriebauteilen schneller, ökonomischer und mit besserer Qualität der Schnittkante in eine vordefinierte Form gebracht werden können.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1. Hierbei ist ein Verfahren zum automatisierten Durchtrennen von Folie, die auf Karosseriebauteile aufgebracht wird, vorgesehen, wobei ein sich an einer vorbestimmten Trennkante erstreckendes Trennwerkzeug auf eine Trenntemperatur der Folie aufgeheizt und im aufgeheizten Zustand entlang, d. h. über im Wesentlichen die gesamte Erstreckung der Trennkante durch die Folie geführt wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Folie nicht wie im Stand der Technik nach und nach durschnitten, sondern mittels dem heißen Trennwerkzeug auf einmal über die gesamte Trennkantenlänge durchtrennt. Das Durchtrennen erfolgt unmittelbar bei der Berührung des Trennwerkzeugs der Folie, die ihre Struktur entlang der Trennkante schlagartig verändert und reißt. Für das erfindungsgemäße Verfahren ist ausreichend, wenn die Folie beim Berühren mit dem Trennwerkzeug eine ausreichende Strukturveränderung erfährt („teigig” wird”) und reißt. Ein Schmelzen im eigentlichen Sinne ist nicht nötig und birgt die Gefahr einer Anhaftung der Folie am Trennwerkzeug.
Das Trennwerkzeug weist hierfür keine Klinge oder sonst geschliffene Kante auf. Es ist günstigerweise jedoch vorgesehen, dass die Folie beim Hindurchführen des Trennwerkzeugs gespannt ist, so dass eine saubere Abrisskante entlang der Trennkante gebildet wird. Als „gespannt” gilt die Folie, sobald sie sich an das Karosseriebauteil anschließend weiter in dieselbe Richtung erstreckt, d. h. nicht herunter hängt, bzw. eine zusätzliche Spannung auf die Folie aufgebracht ist, deren Grenze durch eine nicht erwünschte Verformung der Folie bestimmt ist. Ermöglicht werden kann dies durch entsprechende, das Karosseriebauteil umgebende Halter und Spanner. Das Trennwerkzeug erstreckt sich über die gesamte Länge der gewünschten Trennkante, so dass ein einmaliges Hindurchfahren des Werkzeugs durch die Folie entlang der vorbestimmten Trennkante zu in gewünschten Außenabmaßen der Folie führt.
Das Trennwerkzeug ist in einer günstigen Ausführung als Draht oder als Bandstahl, beispielsweise aus Nickel-Stahl, ausgeführt. Das Aufheizen des Trennwerkzeugs erfolgt indirekt oder direkt, wobei bei einer indirekten Aufheizung das Trennwerkzeug über eine Wärmeleitung aufgeheizt wird, beispielsweise mittels einer Heizpatrone. Hierbei wird die Wärme von dem Erzeugungsort zur Schnittkante des Trennwerkzeugs transportiert. Dies ist günstig hinsichtlich der Wärmedehnung des Werkzeugstahls und führt zu einem trägeren Verhalten beim Abkühlen, so dass noch Wärme für nachfolgende Schnitte wiederverwendet werden kann. Die direkte Beheizung erfolgt beispielsweise durch das Anlegen einer Spannung an dem Trennwerkzeug, welches hierdurch sehr schnell und mit geringem Stromverbrauch aufgeheizt werden kann. Die Wärmeerzeugung ist dann bedingt durch den elektrischen Widerstand des Trennwerkzeugs, dessen Materials und der angelegten Spannung.
Das verwendete Material für die Folie kann frei gewählt werden. Jedoch ist die Temperatur des Trennwerkzeugs auf das Folienmaterial abzustimmen, um ein sicheres Durchtrennen zu gewährleisten. Das Trennwerkzeug wird hierfür auf eine Temperatur zwischen 100 und 180 Grad Celsius aufgeheizt, wobei innerhalb dieses Bereichs die geringsten Temperaturen beispielsweise für PVC-Folien, mittlere Temperaturen für PU-Folien und die höchsten Temperaturen für PC-Folien benötigt werden. Diese Temperaturen sind vergleichsweise niedrig und bilden beim Trennen keine Emissionen (beispielsweise entsteht bei der Zersetzung von PVC bei hohen Temperaturen Salzsäure).
Zur Steuerung der Bewegung und zur Aufnahme beziehungsweise Befestigung des Trennwerkzeugs ist dieses an einer Portalvorrichtung angebracht, die über eine Steuerung automatisiert bewegbar ist. Während des Trennprozesses ist das Trennwerkzeug exakt über der definierten Trennkante angeordnet, so dass das Trennwerkzeug über die Portalvorrichtung durch die Folie hindurchführbar ist. Die Bewegungsgeschwindigkeit der Portalvorrichtung mit dem Trennwerkezug ist dabei so gewählt, dass die Folie nicht an dem Trennwerkzeug anhaftet, sondern unmittelbar abreißt, beispielsweise 10–20 cm/s.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das Zuschneiden von Folie entlang der Außenkanten von Karosseriebauteilen und Kunststoff-Exterieur- und Interieurbauteilen, sondern ist auch für den Beschnitt von innenliegenden Aussparungen, beispielsweise eine Aussparung zur Befestigung der Dachantenne, geeignet. Hierfür ist günstigerweise vorgesehen, die Trennkante durch eine „Opferanode” festzulegen. Die Opferanode ist definiert als ein wiederverwendbares Einlegestück, die über die gewünschte Aussparung über das Karosseriebauteil gelegt wird. Die Opferanode wird von Folie überzogen, die anschließend am Randbereich der Opferanode mittels des Trennwerkzeugs durchtrennt wird. Anschließend wird die Folie von der Opferanode abgezogen und letztere für nachfolgende Prozesse wieder verwendet. Der Ablauf des Verfahrens gleicht dem entlang der Außenkante von Karosseriebauteilen. Die Opferanode dient lediglich dazu, einen Freiraum zwischen Folien und Karosseriebauteil zu schaffen, indem das Trennwerkzeug eindringen kann, um die Folie zu Durchtrennen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann hohe Taktzeiten realisieren, da die gesamte Trennung entlang der Trennkante in einem Hub erfolgt. Da keine Schneidklingen zum Einsatz kommen, besteht keine Verletzungsgefahr und keine Gefahr der Materialanhäufung an der Klinge. Die Bewegung der Portalvorrichtung erfolgt monoaxial und ist somit leicht beispielsweise über synchronisierte Drehspindeln realisierbar. Die Formgebung für das Trennwerkzeug ist beispielsweise durch Verwendung von Draht oder Bandstahl mit geringem Aufwand an die verschiedensten Konturen anpassbar, so dass der Prozess auf alle Karosserie- und Kunststoffbauteile anwendbar ist.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
1: eine perspektivische Ansicht eines Aufbaus zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
2: eine seitliche Schnittansicht zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im innenliegenden Bereich eines Bauteils.
Die Figuren sind beispielhaft schematisch. Gleiche Bezugszeichen benennen gleiche Teile.
In 1 ist ein Karosseriebauteil 2 mit darauf angeordneter beziehungsweise verklebter Folie 1 perspektivisch dargestellt, wobei ein Außenbereich 7 der Folie 1 über das Trennwerkzeug 4 entlang der vordefinierten Trennkante 3 abgetrennt werden soll. Das Trennwerkzeug 4 erstreckt sich entlang der gesamten Trennkante 3, ist jedoch in 1 der Übersichtlichkeit wegen nur linksseitig dargestellt. Im Regelfall wird das Karosseriebauteil 2 über seine gesamte Außenkantenlänge beschnitten, so dass sich das Trennwerkzeug 4 entlang dieser gesamten Kantenlänge erstreckt. In der gezeigten Ausführung ist das Trennwerkzeug 4 ein Bandstahl der durch Anlegen einer Spannung direkt beheizt wird. Das Trennwerkzeug 4 ist an Portalvorrichtungen 5 angeordnet, die das Trennwerkzeug 4 entlang der Trennkante 3 halten und die Bewegung des Trennwerkzeugs 4 durch die Folie 1 entlang der Trennkante 3 realisieren. Die hierfür notwendige Steuerung ist nicht dargestellt.
In 2 ist beispielhaft schematisch gezeigt, wie das erfindungsgemäße Verfahren für einen Beschnitt einer Aussparung im Zentralbereich des Karosseriebauteils 2 auszuführen ist. Auf dem Karosseriebauteil 2 ist eine Opferanode 6, d. h. ein Einleger oder ein Einlegebauteil, angeordnet, die wie das Karosseriebauteil 2 von der Folie 1 überspannt ist. Der zwischen der Folie 1 und der Opferanode 6 bereitgestellte Freiraum wird genutzt, um das Trennwerkzeug 4 durch die Folie 1 in den Freiraum mittels der Portalvorrichtungen 5 einzuführen. Das Trennwerkzeug 4 weist hierzu eine zur Opferanode 6 entsprechende, leicht vergrößerte Form auf. Nach dem Beschnitt wird die Opferanode 6 entnommen und die darauf befindliche Folie abgezogen. Die Opferanode 6 ist dann wiederverwendbar und der nicht zu folierende Teil ist unbeklebt von Folie 1.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Beispielsweise kann nach dem Trennen ein Anrakeln des über das Karosseriebauteil etc. stehenden Teils der Folie automatisiert über einen entsprechenden Andrücker folgen.
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 102009012239 A1 [0003]
DE 102009041163 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum automatisierten Durchtrennen von Folie (1), die auf Bauteile (2) aufgebracht wird, wobei ein sich entlang einer vorbestimmten Trennkante (3) erstreckendes Trennwerkzeug (4) auf eine Trenntemperatur der Folie (1) aufgeheizt und im aufgeheizten Zustand über die Erstreckung der Trennkannte (3) durch die Folie (1) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (1) zum Hindurchführen des Trennwerkzeugs (4) gespannt ist.
Verfahren nach zumindest einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennwerkzeug (4) ein Draht oder Bandstahl ist.
Verfahren nach zumindest einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennwerkzeug (4) aus Nickel-Stahl ist.
Verfahren nach zumindest einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennwerkzeug (4) direkt oder indirekt beheizt wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennwerkzeug (4) durch Anlegen einer Spannung aufgeheizt wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennwerkzeug (4) folienmaterialabhängig auf eine Trenntemperatur von 100–180°C aufgeheizt wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennwerkzeug (4) an einer Portalvorrichtung (5) entlang der Trennkante (3) gehalten wird und mittels der Portalvorrichtung bewegbar ist.
Verfahren nach zumindest einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennkante (3), soweit sie keine Außenkante des Karosseriebauteils bildet, von einer wiederverwendbaren Opferanode (6) bestimmt wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es automatisiert in einen ganzheitlichen Folierprozess eines Bauteils integrierbar ist.