DE102014218338B4

DE102014218338B4 - Verfahren zum Lösen einer Verbindung zwischen einem dünnwandigen Bauteil und einem mittels einer Klebeschicht mit diesem dünnwandigen Bauteil verbundenen Objekt sowie Heizvorrichtung

Info

Publication number: DE102014218338B4
Application number: DE102014218338.3A
Authority: DE
Inventors: Stefan Thode; Klaus Reitzig; Götz Eckhoff; Karl-Heinz Mittermüller; Charles Adou
Original assignee: Mv Marketing and Vertriebs & Co KG Wielander & Schill GmbH; Audi AG; Volkswagen AG
Current assignee: WS WIELAENDER + SCHILL PROFESSIONELLE KAROSSER, DE; Audi AG; Volkswagen AG
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2017-02-16
Anticipated expiration: 2034-09-13
Also published as: DE102014218338A8; DE102014218338A1

Abstract

Verfahren zum Lösen einer Verbindung zwischen einem zumindest in einem Teilbereich dünnwandig ausgebildeten Bauteil (10) und einem mittels einer Klebeschicht mit dem Bauteil (10) verbundenen Objekt (26), dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) mit einer Heizvorrichtung (32), die eine Heizmatte (50) aus einem bis zu einer Temperatur von mindestens 200°C temperaturstabilen, flexiblen Material sowie mindestens ein von der Heizmatte (50) umschlossenes Heizelement (52) in Form eines Heizleiters umfasst, durch direkten Kontakt und Wärmeeintrag in dem mindestens einen dünnwandig ausgebildeten Teilbereich derart erwärmt wird, dass aufgrund der Erwärmung des Teilbereichs auch eine an das Bauteil (10) angrenzende Klebeschicht auf eine Temperatur erwärmt wird, bei welcher die Haltekräfte der Klebeschicht, welche das Bauteil (10) mit dem Objekt (26) zusammenhalten, reduziert oder vollständig aufgehoben werden, und anschließend das Bauteil (10) von dem Objekt (26) getrennt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lösen einer Verbindung zwischen einem dünnwandigen Bauteil und einem mittels einer Klebeschicht mit diesem dünnwandigen Bauteil verbundenen Objekt sowie eine Heizvorrichtung, insbesondere zur Durchführung eines solchen Verfahrens. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren, das ein Lösen von verklebten, dreidimensional geformten Karosseriebauteile ermöglichen soll. Das Lösen von verklebten Karosseriebauteilen kann insbesondere dann erforderlich werden, wenn ein solches Karosseriebauteil durch einen Unfall beschädigt wird und dieses Bauteil in Bezug auf die Karosseriesteifigkeit relevant ist.
Aus DE 10 2005 055 611 A1 und DE 195 11 657 A1 sind ein Verfahren und eine Anlage zum Lösen von Klebeverbindungen bekannt, bei welchen die Klebeverbindung mittels induktiver Erwärmung erhitzt wird. Diese Verfahren können – abhängig von der Zugänglichkeit der Klebeverbindung – nicht oder nur behelfsweise zum Lösen von Nichtmetall-Nichtmetall-Klebeverbindungen angewendet werden.
Aus DE 20 2010 009 208 U1 ist ein flexibles Heizelement bekannt, das zum Halten einer vorbestimmten Temperatur von Lebensmitteln bei Transport durch Rohrleitungen oder zum Enteisen von Tragflächen und anderen Komponenten eines Flugzeuges vor dem Start eingesetzt werden soll. Dies erfolgt in einem Temperaturbereich zwischen 100°C und 250°C. Dieser Temperaturbereich ist zur Erwärmung von Klebeverbindungen, die mittelbar über ein die Klebeverbindung verdeckendes Bauteil erwärmt werden müssen, nicht geeignet.
Aus DE 38 23 952 A1 ist ein Verfahren zum Entkleben von Metall-Nichtmetall-Klebungen bekannt, gemäß welchem die Metallkomponente der beiden Fügepartner im Fügebereich kurzzeitig bis zur irreversiblen Aufhebung der adhäsiven und kohäsiven Wirkung des Klebers mittels berührungsloser und induktiver Erwärmung erhitzt wird. Dieses Verfahren eignet sich nicht für das Lösen von nichtmetallischen Bauteilen, die mit nichtmetallischen Kontaktflächen verklebt sind.
Aus DE 10 2008 036 713 A1 ist ein Verfahren zum Trennen zweier über zumindest eine Klebeschicht miteinander verklebter Objekte bekannt, gemäß welchem zumindest ein Elektronenstrahl auf der Oberfläche zumindest eines der Objekte entlang der Klebeschicht geführt wird und die Verweildauer und die Leistung des Elektronenstrahls derart bemessen ist, dass die Grenzschicht zwischen dem Klebstoff und dem Objekt thermisch zerstört wird. Dieses Verfahren ist nur durchführbar, wenn die Klebeschicht für einen Elektronenstrahl zugänglich ist. Dies ist bei verklebten Karosseriebauteilen häufig nicht der Fall.
Das Lösen von Verbindungen verklebter Karosseriebauteile ist insbesondere dann besonders schwierig, wenn die Karosseriebauteile aus faserverstärktem Material hergestellt sind, das als Leichtbauwerkstoff häufig Verwendung findet. Diesbezüglich wird insbesondere auf glasfaserverstärkten Kunststoff (GFK) oder auf kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK) verwiesen. In diesem Fall besteht das Problem, dass eine ausschließlich mechanische Trennung mit teilweiser Zerstörung des Bauteils zur Freilegung der in dem Material eingebetteten Fasern führt. Dies kann zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen der sich während und nach der mechanischen Bearbeitung in der Umgebung des Bauteils befindlichen Personen führen. Derartige Beeinträchtigungen sollen durch die Erfindung vermieden werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Lösen einer Verbindung zwischen einem dünnwandigen Bauteil und einem mittels einer Klebeschicht mit diesem dünnwandigen Bauteil verbundenen Objekt zur Verfügung zu stellen, das unabhängig von dem Werkstoff des dünnwandigen Bauteils durchführbar ist. Ferner soll eine Heizvorrichtung zur Erwärmung eines Bauteils zur Verfügung gestellt werden, die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignet ist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Lösen einer Verbindung zwischen einem zumindest in einem Teilbereich dünnwandig ausgebildeten Bauteil und einem mittels einer Klebeschicht mit diesem Bauteil verbundenen Objekt wird das Bauteil mit einer Heizvorrichtung), die eine Heizmatte aus einem bis zu einer Temperatur von mindestens 200°C temperaturstabilen, flexiblen Material sowie mindestens ein von der Heizmatte umschlossenes Heizelement in Form eines Heizleiters umfasst, durch direkten Kontakt und Wärmeeintrag in dem mindestens einen dünnwandig ausgebildeten Teilbereich derart erwärmt, dass aufgrund der Erwärmung des Teilbereichs auch eine an das Bauteil angrenzende Klebeschicht auf eine Temperatur erwärmt wird, bei welcher die Haltekräfte der Klebeschicht, welche das Bauteil mit dem Objekt zusammenhalten, reduziert oder vollständig aufgehoben werden. Anschließend wird das Bauteil von dem Objekt getrennt. Als Klebstoff für eine vorstehend genannte Klebeschicht wird insbesondere auf Klebstoffe auf Polyurethan-Basis (PU-basiert) und auf Klebstoffe auf einer Epoxidharz-Basis (EP-basiert) verwiesen. Solche Klebstoffe werden insbesondere in der Automobilindustrie eingesetzt, um dauerfeste und temperaturbeständige Klebeverbindungen zwischen Karosseriebauteilen herzustellen. Als dünnwandig ausgebildet im Sinne der Erfindung gelten insbesondere Teilbereiche von Bauteilen mit einer Materialdicke von weniger als 20 mm, bevorzugt weniger als 10 mm, besonders bevorzugt weniger als 5 mm und weiter bevorzugt weniger als 3 mm. Mit „an das Bauteil angrenzend” ist sowohl ein unmittelbares Angrenzen als auch ein mittelbares Angrenzen gemeint, d. h. es können zwischen der zu erwärmenden Klebeschicht und dem Bauteil auch ein oder weitere Zwischenelemente angeordnet sein, sofern dennoch ein ausreichender Wärmeeintrag von dem Bauteil in die Klebeschicht möglich ist. Dazu mussn die Wärmeleitfähigkeit der Zwischenelemente ausreichend groß sein, und die Materialstärke der Zwischenelemente muss ausreichend klein sein. Die Temperatur, bei welcher die Haltekräfte der Klebeschicht, welche das Bauteil mit dem Objekt zusammenhalten, reduziert oder vollständig aufgehoben werden, hängt im Wesentlichen von dem verwendeten Klebstoff ab. Sie kann experimentell und/oder mit Hilfe von Datenbanken ermittelt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass nach einer wie vorstehend beschriebenen Erwärmung eines zu lösenden Bauteils die Haltekräfte deutlich reduziert oder vollständig aufgehoben werden, so dass ein Ablösen des Bauteils von dem Objekt stark vereinfacht ist. Eine mechanische Zerstörung oder Beschädigung des abzulösenden Objekts kann auf diese Art und Weise vermieden werden. Ferner ist das Risiko einer Beschädigung des mit dem Bauteil verbundenen Objekts deutlich reduziert, da eine mechanische Einwirkung auf das zu lösende Bauteil vollständig vermieden werden kann oder nur in sehr beschränktem Maße erforderlich ist. Eine mechanische Einwirkung kann insoweit hilfreich sein, als zum Trennen des Bauteils von dem Objekt keilartige Gegenstände in den Bereich einer Klebeschicht eingebracht werden können. Da die Haltekräfte der Klebeschicht jedoch reduziert oder vollständig aufgehoben sind, kann als Werkstoff für solche keilartigen Gegenstände ein Material eingesetzt werden, das eine geringere Festigkeit aufweist als das Objekt und/oder das Bauteil, so dass eine mechanische Beschädigung des Objekts oder des Bauteils unwahrscheinlich ist.
In einer besonders praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind das Bauteil und das Objekt Elemente einer Fahrzeugkarosserie. In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn eine Heizfläche der Heizvorrichtung mit mindestens einem flächig ausgebildeten Kontaktbereich mit mindestens einem dünnwandig ausgebildeten Teilbereich des Bauteils zur Anlage gebracht wird. Dabei wird der Kontaktbereich vorzugsweise an die Form der hinter dem dünnwandig ausgebildeten Teilbereich angeordneten Klebeschicht angepasst. Vorzugsweise wird eine Heizvorrichtung mit Heizflächen verwendet, die mindestens die gleichen Maße aufweist, wie die zu erwärmenden Klebeschichten, die an die dünnwandig ausgebildeten Teilbereiche des Bauteils angrenzen und erwärmt werden sollen. Dabei ist es besonders effizient, wenn die Kontaktbereiche der Heizvorrichtung an die Geometrien der zu erwärmenden Klebeschichten angepasst sind. Es ist ferner bevorzugt, wenn in allen Bereichen des Bauteils, hinter welchen zu lösende Klebeschichten angeordnet sind, Heizflächen angeordnet werden, soweit diese Bereiche zugänglich sind.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zur indirekten Überwachung der Temperatur in der Klebeschicht die Temperatur im Bereich mindestens einer Kontaktstelle zwischen der Heizvorrichtung und dem Bauteil und/oder im Beriech eines Heizelements der Heizvorrichtung gemessen. Dies hat den Vorteil, dass der Wärmeeintrag in das zu lösende Bauteil direkt bestimmt und indirekt auch der Wärmeeintrag in eine zwischen dem Bauteil und dem Objekt angeordnete Klebeschicht ermittelt werden kann. Diese Information ermöglicht es, das erfindungsgemäße Verfahren zum einen zeitökonomisch und somit kostengünstig durchzuführen, indem die erforderliche Energie zur Erwärmung minimiert wird. Zum anderen kann durch eine Temperaturüberwachung sichergestellt werden, dass der Wärmeeintrag in die Klebeschicht hinsichtlich Zeit und Temperatur auf eine bekannte Verbindung abgestimmt ist. So kann auch vermieden werden, dass der Klebstoff auf eine zu hohe Temperatur erwärmt und ein Ablösen des Bauteils dadurch erschwert werden könnte. Darüber hinaus ist eine Überwachung der Temperaturen insofern von Vorteil, als verhindert werden muss, dass das mit dem Bauteil verbundene Objekt aufgrund einer ungewünschten Erwärmung beschädigt oder in seiner Funktion dauerhaft beeinträchtigt wird.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine vorgegebene Mindesttemperatur an einer Kontaktstelle zwischen der Heizvorrichtung und dem Bauteil und/oder im Bereich eines Heizelements der Heizvorrichtung mit Hilfe des Heizelements über einen Zeitraum von mindestens drei Minuten gehalten. Die Mindesttemperatur beträgt dabei vorzugsweise mindestens 120°C. Die genannte Kombination aus Zeit und Temperatur eignet sich insbesondere für Klebeflächen von bis zum 100 cm² und für sehr dünnwandige Bauteile aus wärmeleitendem Material, beispielsweise Metallbleche mit einer Blechdicke von maximal 5 mm. Für Bauteile aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial ist ein Wärmeeintrag über einen Zeitraum von 5 bis 20 Minuten in einem Temperaturbereich zwischen 120°C und 200°C (gemessen an der Kontaktstelle zwischen dem Heizelement und dem Objekt) bevorzugt. Weiter bevorzugt sind ein Temperaturbereich zwischen 130°C und 185°C und ein Zeitraum von 10 bis 15 Minuten. Dies gilt insbesondere für Bauteile, die einen umlaufenden Flansch aufweisen und über den umlaufenden Flansch mit einer umlaufenden Klebeschicht mit einem Objekt verklebt sind, das einen korrespondierenden Flansch aufweist.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Temperatur und/oder die Zeit der Erwärmung mit der Heizvorrichtung mittels eines Steuergeräts überwacht und/oder gesteuert. Diesbezüglich wird insbesondere darauf verwiesen, dass in einem Steuergerät für eine konkrete Kombination aus einem Bauteil und einem Objekt Werte für Temperatur und Erwärmungsdauer gespeichert und bei einem späteren Erwärmungsvorgang überwacht werden können. Dies wird nachfolgend in Verbindung mit einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung noch detaillierter erläutert.
Hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es von Vorteil, wenn die Heizfläche einer Heizvorrichtung möglichst großflächig und mit einer Mindest-Anpresskraft an das zu erwärmende Bauteil angepresst wird. Dies kann mit geeigneten Anpressvorrichtungen erfolgen. Die Überwachung der Anpresskraft kann dadurch erfolgen, dass mittels eines Thermoelements oder eines sonstigen Temperaturfühlers, das bzw. der im Bereich der Heizfläche angeordnet ist, überwacht wird, ob die gemessene Temperatur mit einer Temperatur des Heizelements selbst korreliert. Ist die Anpresskraft zu gering, vergrößert sich die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur am Heizelement und der Temperatur im Bereich der Kontaktstelle der Heizfläche mit dem Bauteil.
Die Erfindung betrifft auch eine Heizvorrichtung mit einer Heizfläche mit mindestens einem flächig ausgebildeten Kontaktbereich zur Erwärmung eines Bauteiles umfassend

a) eine Heizmatte aus einem bis zu einer Temperatur von mindestens 400°C temperaturstabilen, flexiblen Material und
b) mindestens ein von der Heizmatte umschlossenes, wechselbiegefähiges Hochtemperatur-Heizelement, das Temperaturen über 500°C erreichen kann, wobei ein benachbart zu dem Hochtemperatur-Heizelement angeordneter Bereich der Heizmatte als Heizfläche mit dem mindestens einen flächig ausgebildeten Kontaktbereich ausgebildet ist.

Für die Heizmatte besonders geeignet sind Gewebe oder Gewirke, insbesondere solche die bis mindestens 400°C oder 500°C temperaturstabil sind. Diesbezüglich wird insbesondere auf Gewirke oder Gewebe aus Glasgarn verwiesen.
Als Heizelement besonders geeignet sind Heizdrähte aus einer Konstantan-Legierung. Vorzugsweise werden diesbezüglich Heizleiter mit einem Durchmesser von 0,2 bis 0,4 mm eingesetzt, die spiralförmig gewickelt sind. Der Wicklungsdurchmesser solcher spiralförmiger Wicklungen beträgt vorzugsweise weniger als 10 mm, besonders bevorzugt weniger als 5 mm und weiter bevorzugt ca. 2 mm bis 4 mm. Solche Heizleiter sind wechselbiegefähig, d. h. sie können ohne großen Kraftaufwand flexibel an dreidimensionale Bauteile angepasst werden, und zwar sehr häufig und variabel, ohne dass das Risiko einer Schädigung des Heizleiters besteht. Die vorstehend beschriebenen Heizleiter werden vorzugsweise mäanderförmig in der Heizmatte verlegt, um innerhalb der Heizmatte eine möglichst große Fläche zu durchsetzen. Als Heizleiter können sogenannte Heißleiter zum Einsatz kommen.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform weist eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung mindestens eines der nachfolgenden Merkmale auf:

a) Es ist eine Umhüllung vorgesehen, die aus einem Fasermaterial hergestelltes Gewebe oder Gewirke umfasst und sich auf mindestens einer Seite an die Heizmatte anschließt,
b) das Heizelement umfasst einen Heizdraht aus einer Konstantan-Legierung und/oder
c) zumindest in Teilbereichen innerhalb der Heizmatte (50) oder zwischen einer Umhüllung (34) und dem Heizelement ist Isolationsmaterial (36) angeordnet ist. Diese weist vorzugsweise eine der

Für die Umhüllung sind insbesondere aus einem Fasermaterial hergestellte Gewebe oder Gewirke geeignet, insbesondere solche mit Glasfasern oder Keramikfasern. Besonders geeignet sind teflonkaschierte oder silikonkaschierte Gewebe. Eine Umhüllung aus oder in Verbindung mit einem Isolationsmaterial ist insbesondere dann von Vorteil, wenn Wärme nur in Richtung einer Seite der Heizvorrichtung in Richtung einem zu beheizenden Bauteils abgestrahlt und eine Wärmeabstrahlung in die gegenüberliegende Richtung möglichst vermieden werden soll.
Als Isolationsmaterial werden insbesondere solche Materialien angesehen, deren Wärmeleitfähigkeit kleiner oder gleich 3 W/(m·K) beträgt. Besonders bevorzugt sind Materialien, deren Wärmeleitfähigkeit maximal 1 W/(m·K) beträgt.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung ist das Heizelement mit der Heizmatte, mit einer Umhüllung und/oder mit einem Isolationsmaterial verwebt oder verwirkt. Dies hat den Vorteil, dass die relative Lage des Heizelements innerhalb der Heizmatte, der Umhüllung oder des Isolationsmaterials festgelegt werden kann und sich diese Lage auch noch mehrfacher flexibler Biegung der Heizvorrichtung nicht verändert. So kann auch eine Veränderung der Wärmeabstrahlungsrichtung und/oder Wärmeabstrahlungsintensität durch Verschiebung des Heizelements während einer gewissen Nutzungsdauer vermieden werden. Die Verwendung von Isoliermaterial erfolgt vorzugsweise dann, wenn in Richtung einer Außenseite, die in Richtung einer Bedienperson zeigt, eine möglichst geringe Wärmeabstrahlung erzeugt werden soll. Dies ist insbesondere dann von hoher Wichtigkeit, wenn Hochtemperatur-Heizelemente verwendet werden, insbesondere solche, die Temperaturen weit über 500°C, insbesondere von ca. 900°C, erreichen können. In diesem Fall sollte ein durch die Umhüllung und zwischen dem Heizelement und der Umhüllung angeordnetes Isolationsmaterial angestrebt werden, das die Außenseite der Umhüllung auf der zu einer Bedienperson gerichteten Seite trotz der hohen Temperatur des Heizelements eine Außentemperatur von weniger als 50°C erreicht, um Verbrennungen bei unabsichtlicher Berührung entgegenzuwirken.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung ist das Heizelement elektrisch betrieben und umfasst eine Stromversorgungsstation bzw. ist mit einer Steuerung verbunden. Dies hat den Vorteil, dass zur Verwendung der Heizvorrichtung ausschließlich elektrischer Strom benötigt wird und ein Aufheizen und Abkühlen des Heizelements in relativ kurzer Zeit erfolgen kann. Ein weiterer Vorteil eines elektrisch betriebenen Heizelements ist, dass ein solches Heizelement auf einfache Art und Weise von einer Steuerung ansteuerbar ist.
Eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung weist in weiteren praktischen Ausführungsformen vorzugsweise mindestens eines der nachfolgenden Elemente auf:

a) mehrere unabhängig voneinander steuerbare Pulsweitenmodulations-Regler (PVM-Regler),
b) eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS, englisch PLC) (optional mit Klartextanzeige),
c) einen Datenspeicher zur Erfassung von Steuerprogrammen,
d) einen Datenspeicher zur Speicherung von Messwerten,
e) mindestens einen Thermofühler, der im Bereich des Heizelements angeordnet ist,
f) mindestens einen Thermofühler, der im Bereich der Heizmatte auf der Außenseite angeordnet ist, wobei mit Außenseite die Seite gemeint ist, die mit dem zu erwärmenden Bauteil in Kontakt gebracht wird,
g) eine automatische Erkennungsvorrichtung für Heizelemente und eine Datenbank, die abhängig von einem durchzuführenden Heizprogramm die benötigten Heizelemente und deren Anschlusskonfiguration an der Heizvorrichtung kennt und verifiziert,
h) Drucksensoren und/oder Markierungen an der Umhüllung.

Mithilfe eines steuerbaren Pulsweitenmodulations-Reglers kann der zur Erwärmung eines Heizelements dienende Strom auf einfache Art und Weise gesteuert werden. Bevorzugt ist es, wenn ein Pulsweitenmodulations-Regler mit mehreren Leistungsausgängen verwendet wird. Dies hat den Vorteil, dass mithilfe des einen Pulsweitenmodulations-Reglers mehrere Heizelemente separat angesteuert und überwacht werden können. Es können auch mehrere Pulsweitenmodulations-Regler mit mehreren Leistungsausgängen miteinander kombiniert werden, um die Zahl der insgesamt verfügbaren Leistungsausgänge weiter zu erhöhen.
Eine Heizvorrichtung mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS, im Englischen PLC), die optional mit Klartextanzeige ausgestattet sein kann, hat den Vorteil, dass diese dazu genutzt werden kann, bauteilspezifische Parameter, wie insbesondere Temperatur und Zeit für die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu hinterlegen (speichern). In diesem Fall kann die Durchführung eines Verfahrens mithilfe der speicherprogrammierbaren Steuerung überwacht und somit sichergestellt werden, dass dieses korrekt durchgeführt wird.
Zur Überwachung von Zeit, Temperatur und sonstigen Parametern, insbesondere ein gewisser Druck, der auf eine Umhüllung einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung ausgeübt wird, kann mithilfe einer Steuerung und einer Verknüpfung zu entsprechenden Datenspeichern erfolgen.
Es ist bevorzugt, wenn die Temperatur an dem Heizelement der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung selbst oder in dessen unmittelbar Umgebung und/oder an der Außenseite der Umhüllung einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung mittels eines Thermofühlers oder sonstigen Temperatursensors erfasst wird. Durch derartige Thermofühler bzw. Temperatursensoren kann indirekt der Wärmeeintrag in eine Klebeschicht ermittelt werden, wenn die Wärmeleitfähigkeit und die Bauteilgeometrie einschließlich Materialstärke eines zu erwärmenden Bauteils bekannt ist.
Eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung kann auch eine automatische Erkennungsvorrichtung für Heizelemente und eine Datenbank oder eine Verbindung zu einer Datenbank aufweisen, die abhängig von einem durchzuführenden Heizprogramm die benötigten Heizelemente und deren Anschlusskonfiguration an der Heizvorrichtung kennt und verifiziert. Mit einer solchen Erkennungsvorrichtung kann sichergestellt werden, dass zur Durchführung eines bestimmten Verfahrens an einem bestimmten Bauteil die richtigen Heizelemente an die Heizvorrichtung angeschlossen sind.
Um zu erfassen, ob die Heizmatte einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung mit ausreichendem Druck gegen ein zu erwärmendes Bauteil gepresst wird, können entweder die bereits erwähnten Drucksensoren in die Heizvorrichtung eingesetzt werden und/oder Markierungen an der Heizmatte oder einer Umhüllung vorgesehen sein, wenn die Heizmatte so ausgelegt ist, dass sich diese oder die Umhüllung bei Aufwendung des erforderlichen Drucks elastisch verformt.
Weitere praktische Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 ein dreidimensional geformtes Bauteil einer Fahrzeugkarosserie in einer perspektivischen Ansicht von außen,
2 das in 1 gezeigte dreidimensional geformte Bauteil einer Fahrzeugkarosserie in einer perspektivischen Ansicht von innen,
3 einen Abschnitt einer Fahrzeugkarosserie mit einem Objekt, mit welchen das in den 1 und 2 gezeigte Bauteil verklebt werden kann,
4 das in den 1 und 2 gezeigte Bauteil zusammen mit dem in 3 gezeigten Objekt nach dem Lösen einer Klebverbindung mit einem erfindungsgemäßen Verfahren sowie
5a den Aufbau eines erfindungsgemäßen Heizelements in einer Explosionsdarstellung,
5b das Heizelement aus 5a in einem montierten Zustand in einer Seitenansicht.
6 eine Anordnung mehrere erfindungsgemäßer Heizvorrichtungen an dem in 1 gezeigten Bauteil, das mit dem in 3 gezeigten Objekt verklebt ist, während der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens
In den 1 und 2 ist ein Bauteil 10 in einer Ansicht von vorne bzw. außen (1) und in einer Ansicht von hinten bzw. innen (2) gezeigt. Bei dem Bauteil 10 handelt es sich um ein Teil einer Fahrzeugkarosserie eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges. Das Bauteil 10 ist dreidimensional geformt. Es weist an seinen umlaufenden Rändern 12 flanschartige Bereiche 14 auf, die durch gestrichelte Linien 16 vom übrigen, insbesondere mittleren, Bereich des Bauteils 10 in 1 optisch abgegrenzt sind.
In 1 sind durch weitere gestrichelte Linien 18 insgesamt sechs weitere Bereiche gekennzeichnet. Die durch die gestrichelten Linien 16, 18 gekennzeichneten Bereiche sind solche, die zu einer späteren Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer in den 1 und 2 nicht dargestellten Heizvorrichtung erwärmt werden sollen, um ein hinter diesen Bereichen auf der Rückseite des in 2 gezeigten Bauteils 10 angeordnete Klebeschicht (nicht dargestellt) zu erhitzen.
Das in 2 gezeigte Bauteil besteht aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff. Es wird bei der Herstellung eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges mit dem in 3 durch die gestrichelte Linie 20 gekennzeichneten Bereich 24 einer Fahrzeugkarosserie 22 verklebt. Der in dem Bereich 24 angeordnete Teil der Fahrzeugkarosserie 22 ist insofern ein Objekt 26 im Sinne der Erfindung. Bei dem in 3 gekennzeichneten Bereich 24 handelt es sich um eine vertikale Säule einer Fahrzeugkarosserie 22, hier um den unteren Bereich einer B-Säule eines Sportwagens.
In 3 sind sowohl das in den 1 und 2 gezeigte Bauteil 10 als auch das Objekt 26 in einer Ansicht gemäß dem Pfeil IV in 3 dargestellt, wobei das Bauteil 10 in einer abgeklappten Position dargestellt ist. Diese Position nimmt das Bauteil 10 entweder unmittelbar vor einer Verklebung ein oder, wie hier dargestellt, unmittelbar nach dem Lösen einer Verklebung, insbesondere wenn diese gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt wurde. Hierauf wird nachfolgend noch im Detail Bezug genommen.
In 4 ist ein keilartiges Werkzeug 30 zu erkennen, das nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wurde, um die nicht dargestellte Klebschicht zwischen dem Bauteil 10 und dem Objekt 26 zu trennen und das Bauteil 10 in die in 4 gezeigte von dem Objekt 26 separierte Position zu bringen.
5a zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung 32 in einer Explosionsdarstellung, 5b zeigt die Heizvorrichtung im zusammengebauten Zustand in einer Seitenansicht.
Die Heizvorrichtung 32 umfasst eine Umhüllung 34, die in der gezeigten Ausführungsform aus einem silikonbeschichteten Glasgewebe hergestellt ist. In die Umhüllung 34 wird von unten eine als Isolationsmaterial 36 dienende Glasnadelmatte 38 eingesetzt. Die Umhüllung 34 wird dann an der in 5 nicht erkennbaren Unterseite mit einer Heizmatte 50 verbunden, vorzugweise durch verweben oder verwirken. Die Heizmatte 50 besteht aus einem Heizelement 52 (hier: ein Heizleiter), der in ein Glasgarn 54 (nur schematisch dargestellt) eingehäkelt ist. Das Heizelement 52 ist so eingehäkelt oder auf andere geeignete Art und Weise fest mit der Heizmatte 50 verbunden, dass es von dem nur schematisch dargestellten Glasgarn 54 vollständig umschlossen ist. Wie in 5 erkennbar ist, ist das Heizelement 52 mäanderförmig in dem Glasgarn 54 angeordnet. Es kann auch auf andere Art und Weise angeordnet sein, ist jedoch bevorzugt so angeordnet, dass es eine möglichst große Fläche der Heizmatte 50 durchdringt, damit von der Heizmatte 50 ein möglichst großflächiger und gleichmäßiger Wärmeeintrag in ein Bauteil (in 5 nicht dargestellt) eingebracht werden kann.
Wie in 5 erkennbar ist, ist innerhalb des Heizdrahtes 52 ein Thermofühler 56 angeordnet. Ein weiterer Thermofühler ist auf der in 5 nicht erkennbaren Unterseite der Heizmatte 50 angeordnet. Mit dem Thermofühler 56 kann die Temperatur gemessen werden, die unmittelbar am Heizelement 52 vorherrscht. Mit dem nicht dargestellten Thermofühler kann die Temperatur gemessen werden, die im Bereich der Kontaktfläche der Heizmatte 50 zu einem nicht dargestellten Bauteil vorherrscht.
In 5 sind zwei Ringösen 58 erkennbar, die seitlich an der Umhüllung 34 angebracht werden, um die Heizvorrichtung 32 mithilfe dieser Ringösen 58 aufhängen zu können, wenn sie nicht benötigt wird.
In 5 ist ferner eine Öse 60 zu erkennen, die in die Öffnung 62 der Umhüllung 34 eingesetzt wird, um ein Anschlusskabel 64 mit Anschlusslitzen 66 aus der Umhüllung 34 zu einem Stromversorgungs- und/oder Steuergerät (nicht dargestellt) zu führen.
Die Heizmatte 50 dient dazu, Wärme in ein Bauteil 10, wie es in den 1, 2, 4 und 6 dargestellt ist, einzubringen und ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Das Isoliermaterial 36 und die Umhüllung 34 dienen dazu, eine Wärmeabstrahlung der Heizmatte 50 in die von dem zu beheizenden Bauteil 10 weg weisende Richtung zu vermeiden und Verbrennungen einer Bedienperson zu verhindern.
In 6 ist das in den 1 und 2 gezeigte Bauteil 10 in einem mit dem nicht erkennbaren Objekt verklebten Zustand gezeigt. Um die Klebverbindung zwischen dem Bauteil 10 und dem nicht gezeigten Objekt zu lösen, werden die in 6 erkennbaren Heizvorrichtungen 40, 42, 44, 46 in direkten Kontakt mit den in 1 durch die gestrichelten Linien 16, 18 gekennzeichneten Flächen gebracht, um die mit den Heizvorrichtungen 40, 42, 44, 46 in Kontakt stehenden dünnwandigen Teilbereiche des Objekts derart zu erwärmen, dass aufgrund der Erwärmung der Teilbereiche auch eine rückseitig der Teilbereiche angeordnete Klebschicht, die das Bauteil 10 an dem Objekt (in 6 nicht erkennbar) hält, zu reduzieren oder vollständig aufzuheben und anschließend das Bauteil 10 von dem Objekt (in 6 nicht erkennbar) trennen zu können.
Die Heizvorrichtungen 40, 42, 44, 46 sind über Anschlussleitungen 48 an eine nicht dargestellte Steuerung angeschlossen. Die Steuerung ermöglicht es, die Temperatur in den Heizvorrichtungen an verschiedenen Stellen zu überwachen, insbesondere an einem in der Heizvorrichtung 32 angeordneten Heizelement und an der Seite der Umhüllung 34, die mit dem Bauteil 10 in Kontakt tritt.
Mit den in 6 dargestellten Heizvorrichtungen 40, 42, 44, 46 werden alle Teilbereiche des Bauteils 10 erwärmt, hinter welchen eine Klebschicht angeordnet ist, die das Bauteil 10 an dem Objekt (in 6 nicht dargestellt) hält. Die Erwärmung erfolgt vorzugsweise mit einer Temperatur von ungefähr 180°C über einen Zeitraum von ca. 10 bis 20 Minuten. Nach der Erwärmung können die Heizvorrichtungen 40, 42, 44, 46 mit einer reduzierten Leistung weiter betrieben werden, um die Temperatur in der Klebschicht zu erhalten. Dies erfolgt vorzugsweise so lange, bis das Bauteil 10 von dem Objekt 26 wie in 4 gezeigt abgelöst wurde. Zum Unterstützen des Ablösens des Bauteils 10 von dem Objekt 26 können ein oder mehrere wie in 4 dargestellte keilförmige Werkzeuge 30 verwendet werden.
Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.
Bezugszeichenliste

10: Bauteil
12: Rand
14: flanschartiger Bereich
16: gestrichelte Linie
18: gestrichelte Linie
20: gestrichelte Linie
22: Fahrzeugkarosserie
24: Bereich
26: Objekt
28: Heizfläche
30: Werkzeug
32: Heizvorrichtung
34: Umhüllung
36: Isolationsmaterial
38: Glasnadelmatte
40: Heizvorrichtung
42: Heizvorrichtung
44: Heizvorrichtung
46: Heizvorrichtung
48: Anschlussleitung
50: Heizmatte
52: Heizelement
54: Glasgarn
56: Thermofühler
58: Ringöse
60: Öse
62: Öffnung
64: Anschlusskabel
66: Anschlusslitzen

Claims

Verfahren zum Lösen einer Verbindung zwischen einem zumindest in einem Teilbereich dünnwandig ausgebildeten Bauteil (10) und einem mittels einer Klebeschicht mit dem Bauteil (10) verbundenen Objekt (26), dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) mit einer Heizvorrichtung (32), die eine Heizmatte (50) aus einem bis zu einer Temperatur von mindestens 200°C temperaturstabilen, flexiblen Material sowie mindestens ein von der Heizmatte (50) umschlossenes Heizelement (52) in Form eines Heizleiters umfasst, durch direkten Kontakt und Wärmeeintrag in dem mindestens einen dünnwandig ausgebildeten Teilbereich derart erwärmt wird, dass aufgrund der Erwärmung des Teilbereichs auch eine an das Bauteil (10) angrenzende Klebeschicht auf eine Temperatur erwärmt wird, bei welcher die Haltekräfte der Klebeschicht, welche das Bauteil (10) mit dem Objekt (26) zusammenhalten, reduziert oder vollständig aufgehoben werden, und anschließend das Bauteil (10) von dem Objekt (26) getrennt wird.
Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) und das Objekt (26) Elemente einer Fahrzeugkarosserie (22) sind und eine Heizfläche (28) der Heizvorrichtung (32) mit mindestens einem flächig ausgebildeten Kontaktbereich mit dem mindestens einen Teilbereich des Bauteils (10) zur Anlage gebracht wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur indirekten Überwachung der Temperatur in der Klebeschicht die Temperatur im Bereich mindestens einer Kontaktstelle zwischen der Heizvorrichtung (32) und dem Bauteil (10) und/oder im Bereich eines Heizelements (52) der Heizvorrichtung (32) gemessen wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorgegebene Mindesttemperatur an einer Kontaktstelle zwischen der Heizvorrichtung (32) und dem Bauteil und/oder im Bereich eines Heizelements (52) der Heizvorrichtung (32) mit Hilfe des Heizelements (52) über einen Zeitraum von mindestens drei Minuten gehalten wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur und/oder die Zeit der Erwärmung mit der Heizvorrichtung (32) mittels eines Steuergerätes überwacht und/oder gesteuert wird.
Heizvorrichtung zur Erwärmung eines Bauteils mit einer Heizfläche (28) mit mindestens einem flächig ausgebildeten Kontaktbereich umfassend a) eine Heizmatte (50) aus einem bis zu einer Temperatur von mindestens 400°C temperaturstabilen, flexiblen Material und b) mindestens ein von der Heizmatte (50) umschlossenes Hochtemperatur-Heizelement (52), das Temperaturen über 500°C erreichen kann, wobei ein benachbart zu dem Hochtemperatur-Heizelement (52) angeordneter Bereich der Heizmatte (50) als Heizfläche (28) mit dem mindestens einen flächig ausgebildeten Kontaktbereich ausgebildet ist.
Heizvorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass a) eine Umhüllung (34) vorgesehen ist, die aus einem Fasermaterial hergestelltes Gewebe oder Gewirke umfasst und sich auf mindestens einer Seite an die Heizmatte anschließt, b) das Heizelement (52) einen Heizdraht aus einer Konstantan-Legierung umfasst. und/oder c) zumindest in Teilbereichen innerhalb der Heizmatte (50) oder zwischen einer Umhüllung (34) und dem Heizelement Isolationsmaterial (36) angeordnet ist.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement mit der Heizmatte (52), einer Umhüllung (34) und/oder mit einem Isolationsmaterial (36) verwebt oder verwirkt ist.
Heizvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement elektrisch betrieben ist und eine Stromversorgungsstation umfasst bzw. mit einer solchen verbunden ist.
Heizvorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch, gekennzeichnet durch mindestens eines der nachfolgenden Elemente: a) mehrere unabhängig voneinander steuerbare Pulsweitenmodulations-Regler b) eine speicherprogrammierbare Steuerung, c) einen Datenspeicher zur Erfassung von Steuerprogrammen, d) einen Datenspeicher zur Speicherung von Messwerten, e) mindestens einen Thermofühler (56) mit direktem Kontakt zum Heizelement, f) mindestens einen Thermofühler (56) mit direktem Kontakt zur Umhüllung (34), vorzugsweise auf der als Kontakt- und Heizfläche dienenden Seite der Umhüllung (34), g) automatische Erkennungsvorrichtung für Heizelemente und eine Datenbank, die abhängig von einem durchzuführenden Heizprogramm die benötigten Heizelemente und deren Anschlusskonfiguration an der Heizvorrichtung (32) kennt und verifiziert, h) Drucksensoren und/oder Markierungen an der Heizmatte und/oder einer Umhüllung (34).