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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer kombinierten Falz- und Klebeverbindung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1, eine derart hergestellte Falz- und Klebeverbindung gemäß Patentanspruch 2 sowie eine dafür besonders geeignete Klebefolie gemäß Patentanspruch 7.
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Derartige kombinierte Verfahren finden unter anderem Anwendung bei der Herstellung von Karosseriebauteilen von Kraftfahrzeugen, insbesondere bei der Verbindung von Bauteilen aus unterschiedlichen Werkstoffen. Dabei wird das Verfahren zum Beispiel für die Herstellung von Flanschverbindungen genutzt, bei denen ein Außenteil eines Karosserieteiles mit einem Innenteil randseitig verbunden wird. Hierzu wird ein Randbereich des Außenteils um einen Randbereich des Innenteils gefalzt, wobei ein Klebstoff im Falzbereich zwischen den Bauteilen vorgesehen ist.
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Eine derartiges Verfahren ist zum Beispiel aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2008 060 930 A1 bekannt, bei dem ein Außenteil eines Karosserieteiles in einem Randbereich um einen Randbereich eines Innenteils gefalzt ist, wobei im Falzbereich ein Klebstoff zwischen den Bauteilen vorgesehen ist. Dieser Klebstoff soll dabei als knetbarer Streifenkleber ausgebildet sein, der zunächst verformbar auf ein erstes Bauteil aufgebracht wird und auch während des Falzvorganges der beiden zu verbindenden Bauteile weich und somit plastisch verformbar bleibt. Erst in einem nachfolgenden Abkühlprozess härtet der Klebstoff vollständig aus und erreicht seine volle Wirkung.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2012 217 959 A1 ist ein weiteres kombiniertes Falz- und Klebeverfahren bekannt, bei dem die Klebeverbindung am Falzflansch, bzw. der Bördelnaht durch das Aufbringen eines unter Wärme expandierenden Strukturklebers in Form eines Klebstoffstreifens erfolgt. Auch hier erreicht der Klebstoff seine volle Wirksamkeit erst nach dem Abkühlen und damit verbundenen Aushärten.
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Auch die Offenlegungsschrift
EP 0 892 180 A1 beschreibt bereits ein kombiniertes Falz- und Klebeverfahren zwischen zwei dünnwandigen Bauteilen, wobei auch dort der Klebstoff nach seinem Auftragen durch einen Erhitzungsprozess im Falzflansch verformbar wird und erst nach einem Abkühlprozess seine volle Wirksamkeit erreicht.
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Dabei haben die bekannten Verfahren sämtlich den Nachteil, dass der Klebstoff erst nach einem Aushärten, in der Regel nach einem Abkühlprozess seine volle Wirksamkeit entfaltet. Dies verursacht längere Prozesszeiten und hat den Nachteil, dass die Bauteile nicht unmittelbar nach dem Falzvorgang sicher zueinander fixiert sind. Die Verwendung von Klebstoffmaterialien, die plastisch verformbar sind, hat zudem den Nachteil, dass die Klebstoffmasse aus dem Falzflansch austritt und ungewollte Verschmutzungen an den zu verbindenden Bauteilen sowie den Falzvorrichtungen verursachen kann. Dabei ist das vollständige Ausfüllen des Falzbereiches, insbesondere der gebildeten Falzschlaufe weiterhin eine fertigungstechnische Herausforderung, die mit den üblichen Verklebungen nur schwer erreichbar ist. Ein vollständiges Ausfüllen der Falzschlaufe mit Klebstoffmaterial ist dabei nicht nur für eine sichere Verklebung der Bauteile miteinander notwendig, sondern verhindert zudem eine Kontaktkorrosion zwischen den Bauteilen aus unterschiedlichen Werkstoffen, insbesondere Stahl und einem Leichtbau-Metall wie zum Beispiel Aluminium.
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Vor diesen Nachteilen und Problemen liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein kombiniertes Falz- und Klebeverfahren bereitzustellen, was die genannten Nachteile überwindet und sich insbesondere in einfacher Weise und prozesssicher umsetzen lässt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, eine kombinierte Falz- und Klebeverbindung gemäß Patentanspruch 2 und eine erfindungsgemäß ausgebildete Klebefolie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen entnehmbar.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer kombinierten Falz- und Klebeverbindung zwischen zwei Bauteilen zeichnet sich durch die folgenden Verfahrensschritte aus. Zunächst wird eine Klebefolie derart auf ein erstes Bauteil aufgebracht, dass sie dessen gegenüberliegende Randbereiche sowie dessen Stirnseite abdeckt. Das erste Bauteil ist dabei vorzugsweise ein Innenblech eines Karosseriebauteiles, das mit einem korrespondierenden Außenblech als zweites Bauteil einen Bauteilverbund bildet. Die Klebefolie wird dabei derart auf das erste Bauteil aufgebracht, dass sie auf den gegenüberliegenden Wandbereichen eine geringere Materialstärke aufweist, als an der Stirnseite des ersten Bauteiles. In einem anschließenden Falzvorgang (Bördeln) wird ein Teil des zweiten Bauteiles um den Randbereich des ersten Bauteiles unter Bildung eines Falzflansches umgefalzt bzw. umgebogen. Dabei bildet sich im Bereich der Stirnseite des ersten Bauteiles eine Falzschlaufe, in der der Abstand zwischen den Bauteilen größer ist als in den angrenzenden Randbereichen. Diese Falzschlaufe wird jetzt in erfindungsgemäßer Weise sicher durch den in diesem Bereich größeren Querschnitt der Klebefolie vollständig ausgefüllt.
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Dabei hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, dass hier nicht mit flüssigen oder verformbaren Klebstoffmaterialien gearbeitet wird, so dass kein Klebstoffmaterial aus der Falzverbindung, insbesondere dem Falzflansch austreten kann. Das macht die Beherrschung dieses Fertigungsschrittes gegenüber bekannten Lösungen erheblich einfacher und reduziert das Risiko von Nacharbeit und Verunreinigungen erheblich. Zudem ist die Handhabung einer Klebefolie im Fertigungsprozess sehr viel einfacher und prozesssicherer als die Verwendung eines aufzutragenden Klebstoffes. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Klebstoff während des Falzens nicht erhitzt werden muss, was den Fertigungsaufwand noch einmal erheblich gegenüber bekannten Lösungen reduziert.
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Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist somit eine kombinierte Falz- und Klebeverbindung zweier Bauteile, wobei im Bereich des gebildeten Falzflansches eine Klebefolie zwischen den Bauteilen angeordnet ist. Diese Klebefolie weist erfindungsgemäß verschiedene Materialstärken auf, wobei im Bereich der Falzschlaufe eine größere Materialstärke als im übrigen Bereich vorgesehen ist. Auf diese Weise wird eine vollständige und vollflächige Anlage des Klebstoffmaterials an beiden Bauteilen sicher gewährleistet. Damit ist neben einer sicheren Fixierung der Bauteile zueinander auch gewährleistet, dass zwischen den Bauteilen keine Kontaktkorrosion erfolgt.
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Dabei ist die Verwendung der erfindungsgemäße Falz- und Klebeverbindung im Automobilbau und hier insbesondere im Karosserie-Rohbau besonders vorteilhaft. So kann auf diese Weise zum Beispiel ein Außenblech mit einem Innenblech einer Fahrzeugtür oder eines Rahmenteils verbunden werden, wobei der Türflansch dann über das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt werden kann. Da hier zum Teil größere Konturen und komplizierte Geometrien zu fertigen sind, erweist sich hier die erfindungsgemäße Falz- und Klebeverbindung als besonders vorteilhaft, da sie einfach umzusetzen ist. Die Falzverbindung ist dabei in vorteilhafter Weise als Roll-Falzflansch ausgebildet.
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Besonders vorteilhaft ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Verbindung, wenn die zu verbindenden Bauteile aus unterschiedlichen Werkstoffen sind. So werden in der Automobilindustrie zum Zweck des Leichtbaus zunehmend Mischbauweisen verwendet, bei denen zum Beispiel ein hochfester Stahl mit einem Leichtmetall, zum Beispiel Aluminium miteinander zu einem gemeinsamen Bauteil, zum Beispiel einer Fahrzeugtür oder einer Rahmenstruktur verbunden werden.
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Dabei beugt insbesondere hier das beschriebene sichere Ausfüllen der Kontaktstellen zwischen den Bauteilen mit dem Klebstoffmaterial einer schädlichen Kontaktkorrosion vor.
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Das erste zu verbindende Bauteil kann dabei alternativ auch aus zwei oder mehr Lagen bestehen, was die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht einschränkt, so dass hier eine hohe Flexibilität in der Fertigung gegeben ist.
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Die erfindungsgemäße Klebefolie weist dabei Querschnittsbereiche unterschiedlicher Materialstärke auf, die an die entsprechenden Anforderungen in der Falzverbindung angepasst sind. Dabei ist die Materialstärke der Klebefolie in den entsprechenden Bereichen an das Spaltmaß zwischen den zu verbindenden Bauteilen angepasst. Dafür weist die Klebefolie in einem zentralen Bereich, der sich in Überdeckung mit der Falzschlaufe befindet den größten Querschnitt, bzw. die größte Materialstärke auf, wogegen die Randbereiche mit einem relativ kleinen Spaltmaß zwischen den Bauteilen einen kleineren Querschnitt, bzw. eine kleinere Materialstärke aufweisen. Durch dieses individuelle Anpassen der Materialstärke der Klebefolie an das tatsächliche Spaltmaß der Bauteile, lässt sich ein sicheres und vollständiges Ausfüllen des Zwischenraumes zwischen den Bauteilen im Bereich des Falzflansches erreichen.
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Dabei ist es besonders vorteilhaft die Klebefolie segmentiert, vorzugsweise dreistufig auszubilden, da sich so der erforderliche Querschnitt in einfacher Weise erreichen lässt.
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Alternativ kann die Klebefolie mehrlagig, vorzugsweise dreilagig aufgebaut sein, um so die unterschiedlichen Querschnittshöhen in einfacher Weise darzustellen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung werden in der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine Darstellung des Falzflansches ohne Klebstoff zwischen den Bauteilen
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2 eine Darstellung des Falzflansches mit Klebstoff zwischen den Bauteilen
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3 eine Darstellung eines Karosseriebauteil mit Türeinstiegsflansch
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4 eine Darstellung der Klebefolie in verschiedenen Ansichten
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5 eine Darstellung des Fertigungsablaufes der Flanschverbindung
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Die 1 zeigt erstes Bauteil 1, vorzugsweise ein Innenblech eines Fahrzeugkarosseriebauteiles aus einem ersten Werkstoff, vorzugsweise Stahl. An diesem ersten Bauteil 1 ist ein zweites Bauteil 2, vorzugsweise ein Außenblech befestigt, wobei das zweite Bauteil 2 aus einem zweiten Werkstoff, vorzugsweise einem Leichtmetall, zum Beispiel Aluminium besteht. Die Befestigung der Bauteile 1 und 2 miteinander erfolgt über einen bekannten Falz- bzw. Bördelvorgang, wobei das zweite Bauteil 2 in dem Bereich einer Stirnseite 4 und oberen Randbereichen 5, 6 des ersten Bauteiles 1 um dieses herumgebogen wird, so dass sich ein Falzflansch 9 mit einer Falzschlaufe 10 bildet.
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Um eine sichere Fixierung der Bauteile 1 und 2 zueinander zu gewährleisten und um einen direkten mechanischen Kontakt zwischen den Bauteilen 1 und 2 zu vermeiden, ist, wie in der 2 näher dargestellt, ein Klebstoffmaterial in Form einer Klebefolie 3 zwischen den Bauteilen 1 und 2 im Bereich des Falzflansches 9 vorgesehen. Die Geometrie dieser Klebefolie 3 ist dabei so ausgebildet, dass sie im gesamten Bereich des Falzflansches 9 vollständig den Spalt zwischen den Bauteilen 1 und 2 ausfüllt. Dafür weist die Klebefolie 3 in einem an den Randbereichen 5 und 6 des ersten Bauteiles 1 anliegenden Bereich eine erste Materialstärke 7 und im Bereich der Stirnseite 4 des ersten Bauteiles 1 eine zweite Materialstärke 8 auf. Die Materialstärke 8 der Klebefolie 3 ist dabei größer ausgebildet als die Materialstärke 7, was in den 4a bis 4c noch ausführlicher dargestellt und erläutert wird.
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Bei dem in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das erste Bauteil 1 zudem aus zwei Einzelbauteilen 1a und 1b hergestellt, die zum Beispiel miteinander verschweißt sein können.
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Die 3 zeigt ein Fahrzeug-Karosseriebauteil 11, vorzugsweise ein Seitenrahmenbauteil, bei dem der Türeinstiegsflansch 12 eine erfindungsgemäße kombinierte Falz- und Klebeverbindung aufweist. Dabei ist das erfindungsgemäße Verfahren gerade in diesem Bereich besonders vorteilhaft anwendbar, da großflächige Konturen zu bearbeiten sind.
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Die 4a bis 4c zeigen die erfindungsgemäße Klebefolie 3 in verschiedenen Ansichten. Dabei weist die in 4a näher dargestellte Klebefolie 3 drei Querschnitts-Bereiche auf, wobei ei zwei außen liegende Randbereiche 7 einen geringeren Querschnitt aufweisen als ein zentraler Bereich 8. Dieser im Querschnitt bzw. in der Materialstärke größere zentrale Bereich 8 erstreckt sich, wie in einer Draufsicht der 4c entnehmbar, in Längsrichtung mittig und vorzugsweise parallel zu Randbereichen 13 der Klebefolie 3. Wie in der 4b dargestellt, ist der Querschnittsverlauf der Klebefolie 3 im Ausführungsbeispiel in drei Bereiche b, c, d geteilt, die in Summe das Gesamtmaß a ergeben. Dabei weist a vorzugsweise die Abmessungen des Falzflansches 9 auf, deckt also den gesamten Kontaktbereich zwischen den Bauteilen 1 und 2 ab. Die Abmessungen von b und d entsprechen dabei den Abmessungen der Randbereiche 5 und 6 des ersten Bauteiles 1 die innerhalb des Falzflansches 9 in Überdeckung mit dem zweiten Bauteil 2 sind. Der vergrößerte mittige Querschnittsbereich c entspricht in seinen Abmessungen der Stirnseite 4 des ersten Bauteiles 1 und in seiner Höhe den Abmessungen des in der Falzschlaufe 10 gebildeten Hohlraumes, um diesen vollständig auszufüllen. Zum Aufbau dieser Querschnittsveränderungen der Klebefolie kann diese in nicht näher dargestellter Weise mehrlagig, zum Beispiel dreilagig ausgebildet sein.
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In den 5a bis 5c sind die einzelnen Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer kombinierten Falz- und Klebeverbindung dargestellt.
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Dabei zeigt die 5a ein erstes Bauteil 1, das im gezeigten Ausführungsbeispiel aus zwei Einzelbauteilen 1a und 1b zusammengefügt ist. Das Bauteil 1 weist eine obere Stirnseite 4 auf, in deren Bereich im Folgenden eine Falzverbindung mit einem zweiten Bauteil 2 erfolgt.
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In einem ersten, in der 5b gezeigten Verfahrensschritt wird auf den Stirnseitenbereich 4 des ersten Bauteiles 1a, 1b eine Klebefolie 3 aufgebracht, die an ihren Flanken eine erste Materialstärke 7 mit geringerem Querschnitt und an ihrer Stirnseite ein zweite Materialstärke 8 mit größerem Querschnitt aufweist.
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In einem weiteren, in der 5c dargestellten Verfahrensschritt, kommt nun das zweite Bauteil 2 in Anlage, wobei das zweite Bauteil 2 in Höhe der Stirnseite 4 des ersten Bauteiles 1 um einen ersten Umformgrad, vorzugsweise ca. 90 Grad umgebogen wird.
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In einem weiteren, in der 5d dargestellten fertigungsschritt erfolgt das vollständige umbördeln oder falzen des zweiten Bauteiles 2 um das erste Bauteil 1 unter Bildung eines Falzflansches 9, der eine Falzschlaufe 10 einschließt. Dabei ist der gesamte Bereich des Falzflansches 9 und insbesondere der Bereich der Falzschlaufe 10 vollständig mit dem Material der Klebefolie 3 ausgefüllt.
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Da der gesamte beschriebene Fertigungsprozess ohne ein Erwärmen der Bauteile durchgeführt werden kann, wird der verwendete Klebstoff nicht flüssig und kann daher nicht aus der Flanschverbindung austreten, so dass Verunreinigungen durch austretenden Klebstoff sicher vermieden werden. Zudem werden Lufteinschlüsse vermieden, da die Bauteile 1 und 2 sicher elektrochemisch voneinander isoliert sind, so dass eine Kontaktkorrosion verhindert werden kann. Des Weiteren ermöglicht der erfindungsgemäße Folieneinsatz einen erhöhten Kantenschutz und die Vermeidung von kapillar eindringender Feuchtigkeit, was durch ein Überlappen der Klebefolie 3 auf den jeweiligen Bedarf anpassbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erstes Bauteil
- 2
- zweites Bauteil
- 3
- Klebefolie
- 4
- Stirnseite von 1
- 5
- Randbereich von 1
- 6
- Randbereich von 1
- 7
- erste Materialstärke von 3
- 8
- zweite Materialstärke von 3
- 9
- Falzflansch
- 10
- Falzschlaufe
- 11
- Fahrzeugkarosserie
- 12
- Türflansch
- 13
- Rand von 3
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008060930 A1 [0003]
- DE 102012217959 A1 [0004]
- EP 0892180 A1 [0005]
