DE102016007355A1

DE102016007355A1 - Verfahren zur Herstellung einer Karosserie oder Rohbaustruktur eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102016007355A1
Application number: DE102016007355.1A
Authority: DE
Inventors: Marcus LANGE
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-06-15
Filing date: 2016-06-15
Publication date: 2017-12-21

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Karosserie oder Rohbaustruktur eines Fahrzeugs, mit folgenden Merkmalen vorgeschlagen: a. kathodisches Tauchlackieren eines elektrisch leitfähigen ersten Strukturteils der Karosserie oder Rohbaustruktur, b. Aufheizen des tauchlackierten ersten Strukturteils zwecks dessen Trocknung bei relativ hoher Aufheiztemperatur des Strukturteils, c. lackierfähiges Beschichten eines bezüglich der relativ hohen Aufheiztemperatur temperaturkritischen zweiten Strukturteils der Karosserie oder Rohbaustruktur, d. Verbinden der beiden Strukturteile, e. Lackieren der miteinander verbundenen Strukturteile, f. Aufheizen der miteinander verbundenen Strukturteile zwecks deren Trocknung bei relativ niedriger Aufheiztemperatur unterhalb der kritischen Aufheiztemperatur des zweiten Strukturteils. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein Verbauen temperaturkritischer Bauteile.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Karosserie oder Rohbaustruktur eines Fahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftfahrzeugs.
Hintergrund
Bei der Herstellung eines Fahrzeugs wird zunächst die Rohbaustruktur des Fahrzeugs erstellt. Hierzu werden die Teile, die die Karosserie bilden, gefügt. Danach durchläuft die Karosserie Lackierprozesse, während derer die Bauteile korrosionsgeschützt und lackiert werden. Hierbei wird die Karosserie mehrmals aufgeheizt. Im Wesentlichen sind dies drei Aufheizphasen mit Aufheiztemperaturen der Karosserie von zunächst hoher Temperatur größer 180°C, anschließend geringerer Temperatur größer 160°C und schließlich weiter verringerter Temperatur größer 135°C. Insbesondere die im Anschluss an die zunächst stattfindende Tauchlackierung der Karosserie erfolgende Trocknung des Lacks erfolgt bei der höchsten der genannten Aufheiztemperaturen. Bei den beschriebenen Lackierprozessen sind die hohen Temperaturen wesentlich kritischer als die niedrigen. Eine Differenztemperatur von 20°C im hohen Temperaturbereich ist wesentlich kritischer als eine Temperaturdifferenz von 20°C im niedrigen Temperaturbereich.
In der DE 10 2013 019 474 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer lokal verstärkten Fahrzeugkarosserie beschrieben. Hierbei wird eine Verstärkung nach dem Zusammenbau und der Beschichtung durch kathodisches Tauchlackieren des Rohbaus durchgeführt. Zum Verstärken wird beispielsweise ein faserverstärktes Kunststoffmaterial in das Innere von profilartigen Hohlbauteilen, beispielsweise Hohlträger, Säulen oder Schweller des Fahrzeugs aufgetragen. Das Kunststoffmaterial, das aushärtbar ist, wird insbesondere aufgesprüht, nachdem die mittels der kathodischen Tauchlackierung aufgetragene Grundierung ausgehärtet ist. Dies kann entweder bei Raumtemperatur, unterstützt durch entsprechende Katalysatoren, oder bei erhöhter Temperatur erfolgen.
Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Karosserie oder Rohbaustruktur eines Fahrzeugs anzugeben, das ein Verbauen temperaturkritischer Bauteile ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind dabei jeweils Gegenstand abhängiger Patentansprüche.
Bei dem Verfahren zur Herstellung der Karosserie oder Rohbaustruktur des Kraftfahrzeugs sind folgende Verfahrensschritte vorgesehen:

a. kathodisches Tauchlackieren eines elektrisch leitfähigen ersten Strukturteils der Karosserie oder Rohbaustruktur,
b. Aufheizen des tauchlackierten ersten Strukturteils zwecks dessen Trocknung bei relativ hoher Aufheiztemperatur des Strukturteils,
c. lackierfähiges Beschichten eines bezüglich der relativ hohen Aufheiztemperatur temperaturkritischen zweiten Strukturteils der Karosserie oder Rohbaustruktur,
d. Verbinden der beiden Strukturteile,
e. Lackieren der miteinander verbundenen Strukturteile,
f. Aufheizen der miteinander verbundenen Strukturteile zwecks deren Trocknung bei relativ niedriger Aufheiztemperatur unterhalb der kritischen Aufheiztemperatur des zweiten Strukturteils.

Bei dem Verfahren durchläuft somit das temperaturkritische zweite Strukturteil nicht die Aufheizphase bei relativ hoher Aufheiztemperatur. Diese Phase dient der Trocknung des ersten tauchlackierten Strukturteils. Das zweite, temperaturkritische Strukturteil wird erst nach der Trocknung des tauchlackierten ersten Strukturteils mit diesem verbunden und es durchläuft dieser Verbund dann die weiteren Herstellungsabschnitte der Karosserie bzw. Rohbaustruktur in denen der Verbund nur der relativ niedrigen Aufheiztemperatur ausgesetzt ist, wobei diese niedrige Aufheiztemperatur unterhalb der kritischen Aufheiztemperatur des zweiten Strukturteils ist. Da das zweite Strukturteil erst nach der kathodischen Tauchlackierung des ersten Strukturteils mit letztgenanntem verbunden wird, ist es erforderlich, das zweite Strukturteil vor der Lackierung des Verbundes lackierfähig zu beschichten.
Das Verfahren ermöglicht es, einen aus den beiden Strukturteilen gebildeten Verbund aus unterschiedlichen Materialien bzw. Materialkombinationen zu bilden. Während es vor dem Hintergrund der vorgesehenen kathodischen Tauchlackierung des ersten Strukturteils erforderlich ist, dieses aus definierten Materialien herzustellen, insbesondere aus Stahl, um das elektrochemische Lackierverfahren der kathodischen Tauchlackierung durchführen zu können, ist betreffende das zweite Strukturteil eine weitgehende freie Materialwahl möglich. Besonders bevorzugt besteht das zweite Strukturteil aus Kunststoff oder Verbundwerkstoffen. Bei letztgenannten handelt es sich beispielsweise um ein Polyamid-Grundmaterial mit Glasfasereinlagen. Das zweite Strukturteil kann beispielsweise auch aus Aluminium bestehen. Da ein Aluminium-Bauteil eine gänzlich andere Beschichtung als ein Kunststoffbauteil oder ein Bauteil aus Verbundwerkstoffen benötigt, um lackierfähig zu sein, erfolgt vor dem Lackieren der miteinander verbundenen Strukturteile die lackierfähige Beschichtung des zweiten Strukturteils. Insbesondere ist vorgesehen, dass das lackierfähige Beschichten des zweiten Strukturteils vor dem Verbinden der beiden Strukturteile erfolgt, und zwar zu jedem beliebigen Zeitpunkt, somit vor oder nach dem kathodischen Tauchlackieren des ersten Strukturteils.
Eine mittels des Verfahrens hergestellte Karosserie oder Rohbaustruktur kann gegenüber herkömmlichen Karosserien bzw. Rohbaustrukturen mit geringerem Gewicht hergestellt werden, weil für das zweite Strukturteil im Verhältnis zum Material des ersten Strukturteils Material bzw. Materialkombinationen mit geringerem spezifischem Gewicht eingesetzt werden können. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass Materialkombinationen mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten nicht den relativ hohen Aufheiztemperaturen ausgesetzt sind. Somit können keine Verformungen oder Spannungen im Zusammenbau entstehen. Dies vermeidet Probleme bei der Herstellung der Karosserie bzw. Rohbaustruktur, die sonst nur durch konstruktive Maßnahmen beherrscht werden können. Im Übrigen kann bei Kunststoffbauteilen auf günstigere Materialien zurückgegriffen werden, da weder auf eine zu hohe Temperaturstabilität zu achten ist, noch die Leitfähigkeit relevant ist, da das Kunststoffbauteil nicht den Verfahrensschritt der kathodischen Tauchlackierung durchläuft.
Das zweite Strukturteil ist gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung aus einem Thermoplast gebildet. Somit wird das aus dem Thermoplast gebildete zweite Strukturteil lackierfähig beschichtet. Insbesondere wird ein durch Spritzgießen hergestelltes zweites Strukturteil lackierfähig beschichtet.
Die Verbindung der beiden Strukturteile erfolgt vorzugsweise durch Kleben.
Die beiden Strukturteile sind gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung so gestaltet, dass sie in deren Verbindungsstellung überlappend angeordnet sind, wobei die Verbindung der beiden Strukturteile im Überlappungsbereich erfolgt. Hierdurch ist eine ausreichende Stabilität des Verbundes der beiden Strukturteile sowie eine ausreichende Festigkeit der Verbindung der beiden Strukturteile gewährleistet.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das kathodisch tauchlackierte erste Strukturteil bei einer relativ hohen Aufheiztemperatur getrocknet wird. Unter einer relativ hohen Aufheiztemperatur wird hierbei eine Temperatur von 140°C bis 200°C, insbesondere 145°C bis 165°C verstanden. Üblicherweise findet die Trocknung des tauchlackierten ersten Strukturteils im Temperaturbereich von 145°C bis 165°C statt. Es ist aber nicht auszuschließen, dass aufgrund von Unregelmäßigkeiten im Herstellungsprozess das tauchlackierte erste Strukturteil einer höheren Aufheiztemperatur ausgesetzt wird. Demzufolge ist es sinnvoll, dieses erste Strukturteil bezüglich einer höheren Aufheiztemperatur, konkret einer Aufheiztemperatur bis zu 200°C auszulegen.
Insbesondere wird das tauchlackierte erste Strukturteil über einen Zeitraum von 20 bis 30 Minuten der relativ hohen Aufheiztemperatur ausgesetzt. Die miteinander verbundenen Strukturteile können wegen des für das zweite Strukturteil verwendeten Materials nicht auf die relativ hohe Aufheiztemperatur aufgeheizt werden, weil dies das zweite Strukturteil beschädigen würde. Demzufolge werden die miteinander verbundenen Strukturteile nur auf die relativ niedrige Aufheiztemperatur aufgeheizt. Insbesondere beträgt diese relativ niedrige Aufheiztemperatur maximal 135°C.
Vorzugsweise werden die miteinander verbundenen Strukturteile über einen Zeitraum von 20 bis 30 Minuten der relativ niedrigen Aufheiztemperatur ausgesetzt.
Bei den Strukturteilen kann es sich um unterschiedlichste Strukturteile von Karosserie bzw. Rohbaustruktur handeln. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz des Verfahrens bei einer Tür eines Kraftfahrzeugs, wobei das erste Strukturteil ein Türrohbau ohne Fensterrahmen und das zweite Strukturteil ein Fensterrahmen dieser Tür ist. Die beiden Strukturteile können durchaus auch einen Kotflügel eines Fahrzeugs, ein Dach eines Kraftfahrzeugs usw. bilden.
Kurzbeschreibung der Figuren
Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens werden in der nachfolgenden Beschreibung eines konkreten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Hierbei zeigt:
1 ein Flussdiagramm des Verfahrens,
2 bis 5 aufeinanderfolgende Verfahrensabschnitte zur Herstellung des Verbundes zweier Strukturteile einer Karosserie oder Rohbaustruktur eines Personenkraftfahrzeugs.
Detaillierte Beschreibung
1 zeigt ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung des Verfahrens.
2 zeigt ein erstes Strukturteil 1 einer Karosserie oder Rohbaustruktur, wobei dieses Strukturteil 1 ein Türrohbau ohne Fensterrahmen ist. Die sogenannte ”Door in White – DIW” ist somit reduziert auf den in 2 gezeigten Türbestandteil. Dieses erste Strukturteil 1 ist elektrisch leitfähig und kathodisch tauchlackiert und es ist das tauchlackierte erste Strukturteil 1 bei einer relativ hohen Aufheiztemperatur von 165°C über einen Zeitraum von 30 Minuten getrocknet worden.
3 zeigt ein zweites Strukturteil 2, das den Fensterrahmen 3 der Fahrzeugtür umfasst und zusätzlich mit Ansätzen 4 im unteren Bereich des Fensterrahmens 3 versehen ist, wobei die Ansätze 4 dem späteren Verbinden der beiden Strukturteile 1 und 2 dienen. Dieses zweite Strukturteil 2 besteht aus einem Material, beispielsweise aus Kunststoff, aufgrund dessen das zweite Strukturteil 2 bezüglich der relativ hohen Aufheiztemperatur des ersten Strukturteils 1 von 165°C temperaturkritisch ist. Das zweite Strukturteil 2 ist somit nicht geeignet, auf eine so hohe Aufheiztemperatur erwärmt zu werden. Das zweite Strukturteil 2 gemäß 3 ist lackierfähig beschichtet worden und im Bereich der Ansätze 4 mit einer Kleberschicht 5 versehen worden.
Die beiden Strukturteile 1 und 2 werden zu einer Montagestation, wie zu 4 verdeutlicht, befördert und zueinander positioniert. Das zweite Strukturteil 2 wird in Richtung des Pfeils 6 auf das erste Strukturteil 1 bewegt und in dieses eingesteckt.
Die miteinander verbundenen beiden Strukturteile 1, 2, die aufgrund der Kleberschicht 5 miteinander verklebt sind, sind in 5 veranschaulicht. Es können zusätzlich Positionselemente zwischen den beiden Strukturteilen 1 und 2 bei deren Zusammensetzen zwecks deren Verbindung vorgesehen sein, um ein exaktes Zusammenfügen der beiden Strukturteile 1, 2 zur Bildung des Verbundes 7 zu gewährleisten. Bei vorgesehenen Fixierkomponenten kann es sich beispielsweise um Nieten handeln, die die beiden Strukturteile 1, 2 durchsetzen.
Nach dem Verbinden der beiden Strukturteile 1, 2 werden diese lackiert. 5 zeigt die miteinander verbundenen, lackierten Strukturteile 1, 2, die zudem zwecks Trocknung bei relativ niedriger Aufheiztemperatur aufgeheizt werden. Die Aufheiztemperatur der miteinander verbundenen Strukturteile 1, 2 beträgt 135°C. Die beiden Strukturteile 1, 2 werden über einen Zeitraum von 30 Minuten dieser Aufheiztemperatur ausgesetzt.
Anschließend erfolgt das Bestücken der Tür mit türspezifischen Komponenten zwecks Fertigstellung der Tür.
Die dargestellten Ausführungsformen zeigen lediglich mögliche Ausgestaltung der Erfindung zu welcher weitere zahlreiche Varianten denkbar und im Rahmen der Erfindung sind. Die exemplarisch gezeigten Ausführungsbeispiele sind in keiner Weise hinsichtlich des Umfangs, der Anwendbarkeit oder der Konfigurationsmöglichkeiten der Erfindung als einschränkend auszulegen. Die vorliegende Beschreibung zeigt dem Fachmann lediglich eine mögliche Implementierung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels auf. So können an der Funktion und Anordnung von beschriebenen Elementen vielfältigste Modifikationen vorgenommen werden, ohne hierbei den durch die nachfolgenden Patentansprüche definierten Schutzbereich oder dessen Äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Erstes Strukturteil
2: Zweites Strukturteil
3: Fensterrahmen
4: Ansatz
5: Kleberschicht
6: Pfeil
7: Verbund

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 102013019474 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Karosserie oder Rohbaustruktur eines Fahrzeugs, mit folgenden Merkmalen: a. kathodisches Tauchlackieren eines elektrisch leitfähigen ersten Strukturteils (1) der Karosserie oder Rohbaustruktur, b. Aufheizen des tauchlackierten ersten Strukturteils (1) zwecks dessen Trocknung bei relativ hoher Aufheiztemperatur des Strukturteils (1), c. lackierfähiges Beschichten eines bezüglich der relativ hohen Aufheiztemperatur temperaturkritischen zweiten Strukturteils (2) der Karosserie oder Rohbaustruktur, d. Verbinden der beiden Strukturteile (1, 2), e. Lackieren der miteinander verbundenen Strukturteile (1, 2), f. Aufheizen der miteinander verbundenen Strukturteile (1, 2) zwecks deren Trocknung bei relativ niedriger Aufheiztemperatur unterhalb der kritischen Aufheiztemperatur des zweiten Strukturteils (2).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein aus Stahl bestehendes erstes Strukturteil (1) kathodisch tauchlackiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein aus Aluminium oder Kunststoff oder aus Verbundwerkstoffen bestehendes zweites Strukturteil (2) lackierfähig beschichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein aus einem Thermoplast gebildetes zweites Strukturteil (2) lackierfähig beschichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein durch Spritzgießen hergestelltes zweites Strukturteil (2) lackierfähig beschichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die beiden Strukturteile (1, 2) mittels Kleben miteinander verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das tauchlackierte erste Strukturteil (1) bei einer relativ hohen Aufheiztemperatur von 140°C bis 200°C, insbesondere 145°C bis 165°C getrocknet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das tauchlackierte erste Strukturteil (1) über einen Zeitraum von 20 bis 30 Minuten der relativ hohen Aufheiztemperatur ausgesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die miteinander verbundenen Strukturteile (1, 2) auf eine relativ niedrige Aufheiztemperatur von maximal 135°C aufgeheizt werden.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die miteinander verbundenen Strukturteile (1, 2) über einen Zeitraum von 20 bis 30 Minuten der relativ niedrigen Aufheiztemperatur ausgesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die beiden Strukturteile (1, 2) in deren Verbindungsstellung überlappend angeordnet sind und die Verbindung der beiden Strukturteile (1, 2) im Überlappungsbereich erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das erste Strukturteil (1) ein Türrohbau ohne Fensterrahmen (3) und das zweite Strukturteil (2) einen Fensterrahmen (3) dieser Tür aufweist.