DE102017006863A1

DE102017006863A1 - Method for the in-line production of a lightweight component in hybrid construction, such as a vehicle body to be provided with hybrid structures

Info

Publication number: DE102017006863A1
Application number: DE102017006863.1A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Inpro Innovationsgesellschaft fuer Fortgeschrittene Produktionssysteme in der Fahrzeugindustrie mbH
Current assignee: Inpro Innovationsgesellschaft fuer Fortgeschrittene Produktionssysteme in der Fahrzeugindustrie mbH
Priority date: 2017-07-19
Filing date: 2017-07-19
Publication date: 2019-01-24

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur inline-Herstellung eines Leichtbauteils in Hybridbauweise wie einer mit hybriden Strukturen zu versehenden Fahrzeugkarosserie, wobei eine metallischen Bauteilstruktur (1) durch An-, Ein- und/oder Umspritzen von bzw. mit thermoplastischem und/oder duroplastischem Material, das von einer kunststoffverarbeitenden Einheit wie einer mindestens ein Spritzgießaggregat (6) aufweisenden Spritzgießmaschine (5) bereitgestellt und plastifiziert wird, mit Komponenten (Elementen) und/oder Bereichen aus Kunststoff und/oder mit Strukturteil-Halbzeugen aus Kunststoff ausgerüstet und/oder verstärkt wird. Erfindungsgemäß wird die kunststoffverarbeitende Einheit bzw. die Spritzgießmaschine (5) bzw. das mindestens eine Spritzgießaggregat (6) letzterer innerhalb der Fertigungsstraße (2) (inline) lokal und/oder temporär positioniert und/oder innerhalb eines Arbeitstaktes in der Fertigungslinie integriert und im Fertigungsprozess des Leichtbauteils in Hybridbauweise bzw. der mit hybriden Strukturen zu versehenen Fahrzeugkarosserie relativ zu der metallischen Bauteilstruktur (1) gesteuert bewegt, wobei mittels einer mit der kunststoffverarbeitenden Einheit bzw. der Spritzgießmaschine (5) bzw. dem mindestens einen Spritzgießaggregat (6) verbundenen mobilen Handlings-Einrichtung bzw. mobilen Automatisierungseinheit (6) das von der kunststoffverarbeitenden Einheit bzw. der Spritzgießmaschine (5) bereitgestellte und vorbereitete plastifizierte Kunststoffmaterial direkt an und/oder in die metallische Bauteilstruktur (1) gespritzt wird und/oder Teile letzterer zumindest teilweise umspritzt werden, wobei die Komponenten (Elemente) und/oder die Bereiche aus Kunststoff und/oder die Strukturteil-Halbzeuge aus Kunststoff sowie die metallische Bauteilstruktur (1) zu dem Leichtbau-Hybridbauteil bzw. der Fahrzeugkaroserie in Hybridbauweise unmittelbar miteinander gefügt werden.

The invention relates to a method for the in-line production of a lightweight component in hybrid construction such as a vehicle body to be provided with hybrid structures, wherein a metallic component structure (1) by on, one and / or encapsulation of or with thermoplastic and / or thermosetting Material which is provided and plasticized by a plastic processing unit such as an injection molding machine (5) having at least one injection molding unit (6) is equipped and / or reinforced with components (elements) and / or regions made of plastic and / or structural plastic semi-finished products becomes. According to the invention, the plastic processing unit or the injection molding machine (5) or the at least one injection molding unit (6) latter is positioned locally and / or temporarily within the production line (2) and / or integrated within a working cycle in the production line and in the production process of the lightweight component in hybrid construction or the vehicle body to be provided with hybrid structures is moved relative to the metallic component structure (1), wherein by means of a mobile handling connected to the plastic processing unit or the injection molding machine (5) or the at least one injection molding unit (6) Device or mobile automation unit (6) provided by the plastic processing unit or the injection molding machine (5) and prepared plasticized plastic material directly to and / or in the metallic component structure (1) is injected and / or parts of the latter at least partially encapsulated be, wherein the components (elements) and / or the areas of plastic and / or the structural semi-finished plastic parts and the metallic component structure (1) are joined to the lightweight hybrid component or the vehicle body in hybrid construction directly together.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur inline-Herstellung eines Leichtbauteils in Hybridbauweise wie einer mit hybriden Strukturen zu versehenen Fahrzeugkarosserie, wobei eine metallische Bauteilstruktur durch An-, Ein- und/oder Umspritzen von bzw. mit thermoplastischem und/oder duroplastischem Material, das von einer kunststoffverarbeitenden Einheit wie einer mindestens ein Spritzgießaggregat aufweisenden Spritzgießmaschine bereitgestellt und plastifiziert wird, mit Komponenten (Elementen) und/oder Bereichen aus Kunststoff und/oder mit Strukturteil-Halbzeugen aus Kunststoff ausgerüstet und/oder verstärkt wird,
Die Erfindung betrifft ebenso eine Anlage zur inline-Herstellung eines Leichtbauteils in Hybridbauweise wie einer mit hybriden Strukturen zu versehenen Fahrzeugkarosserie.The invention relates to a method for in-line production of a lightweight component in a hybrid construction such as a vehicle to be provided with hybrid structures, wherein a metallic component structure by on, one and / or encapsulation of or with thermoplastic and / or thermosetting material, the one of plastic processing unit such as an injection molding machine having at least one injection molding machine is provided and plasticized, equipped with components (elements) and / or regions of plastic and / or structural part-semifinished plastic and / or reinforced
The invention also relates to a system for inline production of a lightweight component in hybrid construction, such as a vehicle body to be provided with hybrid structures.

Aus der DE 10 2014 012 204 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundes, insbesondere in einer Formgebungsanlage bekannt, mit dem ein faserverstärktes Halbzeug (Grundträger) gezielt mit einem zweiten faserverstärktem Halbzeug (Verstärkungselement) „inline“ verstärkt wird. Hierzu erfolgen die Verfahrensschritte:

- Entnehmen eines Grundträgers durch eine erste Transportvorrichtung aus einem ersten Lager, in dem vorzugsweise faserverstärkte Grundträger gelagert sind,
- Ablegen des von der ersten Transportvorrichtung entnommenen Grundträgers in einer Ablage,
- Entnehmen eines Verstärkungselementes durch die Transportvorrichtung aus einem zweiten Lager, in dem Verstärkungselemente gelagert sind,
- Ablegen des Verstärkungselements auf dem auf der Ablage befindlichen Grundträger,
- Verbinden des Verstärkungselements mit dem Grundträger durch eine Fügevorrichtung zu einem Verbund, vorzugsweise einem Faser-Kunststoff-Verbund,
- Transportieren des Verbunds in eine Aufheizvorrichtung,
- Aufheizen des Verbunds in der Aufheizvorrichtung auf eine über der Schmelztemperatur eines den Verbund mit bildenden Kunststoffs und
- Verpressen und konsolidieren des erwärmten Verbunds in einer Formgebungsmaschine.

From the DE 10 2014 012 204 A1 is a method for producing a composite, in particular in a shaping system known, with which a fiber-reinforced semifinished product (basic carrier) is purposefully reinforced with a second fiber-reinforced semifinished product (reinforcing element) "inline". For this purpose, the process steps take place:

Removal of a basic carrier by a first transport device from a first bearing, in which preferably fiber-reinforced basic carriers are mounted,
Depositing the basic carrier removed from the first transport device in a tray,
Removal of a reinforcing element by the transport device from a second bearing in which reinforcing elements are mounted,
- placing the reinforcing element on the base carrier located on the tray,
Connecting the reinforcing element to the base carrier by means of a joining device to form a composite, preferably a fiber-plastic composite,
Transporting the composite into a heating device,
- Heating the composite in the heating device to above the melting temperature of the composite with plastic forming and
- Pressing and consolidating the heated composite in a molding machine.

Leichtbauteile in Hybridbauweise können sich zumeist durch den Formschluss eines metallischen Grundkörpers und einen in diesen eingefügten oder angefügten Kunststoffteil auszeichnen.Lightweight components in hybrid design can usually be characterized by the positive connection of a metallic base body and a plastic part inserted or attached thereto.

Leichtbauteile aus einem Verstärkungsstrukturen aufweisenden Grundkörper aus verzinktem Eisen, wobei die Verstärkungsstrukturen mit dem Grundkörper fest verbunden sind und aus angespritztem Thermoplast wie Polymer-Formmassen, z.B. Polyamide, gebildet sind, gehen aus der DE 10 2008 058 225 A1 als bekannt hervor. Hierbei kann der feste Formschluss zwischen angespritztem Thermoplast mit dem Grundkörper zusätzlich über diskrete Verbindungsstellen über Durchbrüche im Grundkörper, durch welche der Thermoplast hindurch und über die Fläche der Durchbrüche hinausreicht, erfolgen. Derartige Leichtbauteile finden bevorzugt u.a. in Kraftfahrzeugen Verwendung.Lightweight components of a reinforcing structures comprising base body made of galvanized iron, wherein the reinforcing structures are fixedly connected to the base body and formed from molded thermoplastic such as polymer molding compounds, such as polyamides, go out of the DE 10 2008 058 225 A1 as known. Here, the tight fit between injection-molded thermoplastic with the body additionally via discrete connection points through openings in the body, through which the thermoplastic extends and extends beyond the surface of the apertures, take place. Such lightweight components are preferably used, inter alia, in motor vehicles.

Sogenannte integrierte Strukturen aus Metall und Kunststoff mit der Beschreibung zahlreicher Befestigungsmittel um beide Komponenten miteinander fest zu verbinden, offenbart die WO 2002/068257 .The so-called integrated structures made of metal and plastic with the description of numerous fasteners to connect both components together, reveals the WO 2002/068257 ,

Zudem geht aus der WO 2004/071741 ein alternatives Vorgehen als bekannt hervor, wonach in zwei Arbeitsgängen zuerst ein schalenförmiges Metallteil mit Kunststoff so angespritzt wird, dass der Kunststoff durch Öffnungen im Metallteil hindurchtritt und auf der anderen Seite Grate hinterlässt, die erst in einem zusätzlichen Arbeitsgang zu einem festen Formschluss umgearbeitet werden.In addition, goes from the WO 2004/071741 An alternative procedure as known, according to which in two operations, first a cup-shaped metal part is molded with plastic so that the plastic passes through openings in the metal part and leaves on the other side ridges, which are processed in an additional operation to a tight fit.

Die EP 1 032 526 B1 offenbart ferner eine Tragestruktur für das Frontmodul eines Kraftfahrzeugs aus einem Stahlblech-Grundkörper, einem unverstärkten, amorphen, thermoplastischen Kunststoffmaterial, einem glasfaserverstärkten thermoplastischen Kunststoff sowie einer Rippenstruktur aus beispielsweise Polyamid.The EP 1 032 526 B1 further discloses a support structure for the front module of a motor vehicle made of a steel sheet body, an unreinforced, amorphous, thermoplastic material, a glass fiber reinforced thermoplastic and a rib structure of, for example, polyamide.

Herkömmlich werden beispielsweise in der Automobilindustrie gefertigte Kunststoffbauteile und -baugruppen wie auch gefertigte Hybridbauteile und -baugruppen von Systemherstellern an die Fertigungslinie geliefert und dort durch den OEM montiert. Diese Assemblierungsprozesse sind mit logistischem, personellem und maschinellem Aufwand verbunden. Anlieferung der Fahrzeugkomponenten, seien es Einzelteile oder Baugruppen, an die Endmontagelinie und dortige Montage sind gekennzeichnet durch Montageaufwand z.B. beim Fügen, durch Logistikkosten sowie qualitätsüberwachende Maßnahmen wie Maßkontrolle, Materialprüfung und Prüfungen zusätzlicher optischer und haptischer Eigenschaften nach Lastenheftvorgabe.Conventionally, for example, plastic components and assemblies manufactured in the automotive industry, as well as manufactured hybrid components and assemblies, are supplied to the production line by system manufacturers and mounted there by the OEM. These assembly processes are associated with logistical, personnel and mechanical effort. Delivery of the vehicle components, whether individual parts or assemblies, to the final assembly line and assembly there are characterized by assembly costs, e.g. in joining, by logistics costs and quality control measures such as dimensional control, material testing and testing of additional visual and tactile properties according to specifications.

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine inline-Herstellung eines Leichtbauteils in Hybridbauweise wie einer mit hybriden Strukturen zu versehenen Fahrzeugkarosserie angestrebt, die durch Verringerung des herkömmlichen technischen Abstimmungs- und Montageaufwands für eine Erhöhung der inline-Fertigungseffektivität und -genauigkeit sorgt. Zudem sollen variable Prozesseinbindungen in der Fertigungslinie ermöglicht und z.B. bei der Herstellung einer mit hybriden Strukturen zu versehenen Fahrzeugkarosserie Bereiche letzterer montagefrei direkt im Fertigungsprozess funktionalisiert und toleranzkompensierende Funktionselemente integriert bzw. montierbar werden.The present invention seeks to manufacture inline fabrication of a lightweight, hybrid construction vehicle structure such as a hybrid structure to provide an increase in in-line manufacturing efficiency and accuracy by reducing conventional engineering tuning and assembly overheads. In addition, variable process connections in the production line are to be made possible and, for example, in the manufacture of a vehicle body to be provided with hybrid structures, areas of the latter can be functionalized directly in the production process without assembly and tolerance-compensating functional elements can be integrated or mounted.

Hierzu wird gemäß der Erfindung ein Verfahren der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, bei dem die kunststoffverarbeitende Einheit bzw. die Spritzgießmaschine bzw. das mindestens eine Spritzgießaggregat letzterer innerhalb der Fertigungsstraße (inline) lokal und/oder temporär positioniert und/oder innerhalb eines Arbeitstaktes in der Fertigungslinie integriert und im Fertigungsprozess des Leichtbauteils in Hybridbauweise bzw. der mit hybriden Strukturen zu versehenen Fahrzeugkarosserie relativ zu der metallischen Bauteilstruktur gesteuert bewegt, wobei mittels einer mit der kunststoffverarbeitenden Einheit bzw. der Spritzgießmaschine bzw. dem mindestens einen Spritzgießaggregat verbundenen mobilen Handlings-Einrichtung bzw. mobilen Automatisierungseinheit das von der kunststoffverarbeitenden Einheit bzw. der Spritzgießmaschine bzw. dem Spritzgießaggregat bereitgestellte, vorbereitete und plastifizierte Kunststoffmaterial direkt an und/oder in die metallische Bauteilstruktur gespritzt wird und/oder Teile letzterer zumindest teilweise an- oder umspritzt werden, wobei die Komponenten (Elemente) und/oder die Bereiche aus Kunststoff und/oder die Strukturteil-Halbzeuge aus Kunststoff sowie die metallische Bauteilstruktur zu dem Leichtbau-Hybridbauteil bzw. der Fahrzeugkaroserie in Hybridbauweise unmittelbar miteinander gefügt werden.For this purpose, a method of the type mentioned above is proposed according to the invention, in which the plastic processing unit or the injection molding machine or the at least one injection molding latter within the production line (inline) locally and / or temporarily positioned and / or within a working cycle in the production line integrated and controlled in the manufacturing process of the lightweight component in hybrid construction or provided with hybrid structures vehicle body controlled relative to the metallic component structure, wherein by means of a connected to the plastic processing unit or the injection molding machine or the at least one injection molding mobile handling device or mobile Automation unit provided by the plastic processing unit or the injection molding machine or the injection molding, prepared and plasticized plastic material directly to and / or in the metallic component structure injected and / or parts of the latter are at least partially applied or overmoulded, wherein the components (elements) and / or the areas of plastic and / or the structural semi-finished plastic and the metallic component structure to the lightweight hybrid component or the Fahrzeugkaroserie in hybrid construction are joined together directly.

Die kunststoffverarbeitende Einheit oder auch beispielsweise relevante Komponenten der Spritzgießmaschine werden direkt an dem Spritzgusswerkzeug mit der Kavität positioniert. Das Spritzgusswerkzeug umschließt den anzuspritzenden und/oder zu umspritzenden Bereich der Bauteilstruktur bzw. der Fahrzeugkarosserie und bildet so den druckdichten Kavitätsbereich, in den das plastifizierte bzw. flüssige Polymer eingebracht wird. Der Kavitätsbereich kann dabei zumindest auch teilweise durch die Bauteilstruktur bzw. die Fahrzeugkarosserie und in Kombination mit einer Werkzeugform abgebildet werden. Dadurch kann das von der kunststoffverarbeitenden Einheit bzw. dem Spritzgießaggregat der Spritzgießmaschine bereitgestellte Kunststoffmaterial direkt an und/oder in die metallische Bauteilstruktur gespritzt und/oder Teile letzterer zumindest teilweise an- oder/und umspritzt werden.The plastic processing unit or, for example, relevant components of the injection molding machine are positioned directly on the injection mold with the cavity. The injection molding tool encloses the area of the component structure or the vehicle body to be sprayed on and / or to be encapsulated and thus forms the pressure-tight cavity area into which the plasticized or liquid polymer is introduced. The cavity area can be at least partially imaged by the component structure or the vehicle body and in combination with a tool shape. As a result, the plastic material provided by the plastic-processing unit or the injection molding unit of the injection molding machine can be injected directly onto and / or into the metallic component structure and / or parts of the latter can be at least partly applied and / or encapsulated.

Die kunststoffverarbeitende Einheit kann als Kunststofffertigungszelle ausgeführt werden. Vorzugsweise wird die kunststoffverarbeitende Einheit bzw. die Kunststofffertigungszelle bzw. die Spritzgießmaschine relativ zu der innerhalb der Fertigungsstraße (inline) längs einer Montagelinie bewegten metallischen Bauteilstruktur bzw. der Fahrzeugkarosserie verfahren oder kann an der mobilen Automatisierungseinheit wie z.B. einem gesteuerten Roboter befestigt und dadurch in der Fertigungsstraße an die Fahrzeugkarosserie im Bearbeitungsbereich gezielt positioniert werden.The plastic processing unit can be designed as a plastic production cell. Preferably, the plastic processing unit or molding machine is moved relative to the metallic component structure or vehicle body moved within the assembly line (in-line) along an assembly line, or may be mounted on the mobile automation unit, such as a motor vehicle. attached to a controlled robot and thereby selectively positioned in the production line to the vehicle body in the processing area.

Die Handlings-Einrichtung oder Automatisierungseinheit kann mindestens als ein robotergestütztes automatisiert und 3D-bewegbar gesteuertes Spritzgießaggregat ausgeführt werden. Bevorzugt wird als Handlings-Einrichtung bzw. Automatisierungseinheit eine Mehrzahl robotergestützte, automatisiert 3D-bewegbare Einheiten verwendet, mit denen die Spritzgießaggregate gesteuert, mobil und flexibel zu positionieren sind.The handling device or automation unit can be executed at least as a robot-assisted automated and 3D-movably controlled injection molding unit. Preferably, a plurality of robot-supported, automated 3D-movable units is used as a handling device or automation unit with which the injection molding units are controlled, mobile and flexible to position.

Die Fahrzeugkarosserie kann beim Spritzgießen oder Einbringen des Polymers in den Zielbereich auch zeitweise stationär sein und zumindest temporär zum Spritzgusswerkzeug des Spritzgießaggregats nicht relativ bewegt werden.The vehicle body can also be temporarily stationary during injection molding or introduction of the polymer into the target area and can not be moved relatively at least temporarily to the injection molding tool of the injection molding unit.

Vorzugsweise wird jedes Spritzgießaggregat entsprechend der auszuführenden Spritzgießfunktion automatisch und wechselhaft mit dem entsprechend erforderlichen Spritzgusswerkzeug im Produktionsprozess bestückt.Each injection molding unit is preferably automatically and variably equipped with the correspondingly required injection molding tool in the production process in accordance with the injection molding function to be performed.

Vorzugsweise werden als Komponenten aus Kunststoff Dichtelemente, Dämpfungselemente, Funktionselemente wie Anschraubdome, Klipse, Versteifungsrippen, Segmente zum Einbinden von elektronischen Elementen wie Sensoren, Antennen und/oder Signalgebern sowie Lüftungs- und Entlüftungskanäle, sowie als Bereiche aus Kunststoff Montageflächen für Klebungen, Oberflächenversiegelungsbereiche und als Strukturteile aus Kunststoff Organoblech-Strukturen, unidirektionale Tapes (sogenannte UD-Tapes), textile Verstärkungen sowie duroplastische und/oder thermoplastische Verstärkungen an der metallischen Bauteilstruktur bzw. der Fahrzeugkarosserie durch direktes Anspritzen und/oder Einspritzen von thermoplastischem und/oder duroplastischem Material und/oder Umspritzen (Anbinden) von zumindest Teilen letzterer ausgebildet.Preferably, as components made of plastic sealing elements, damping elements, functional elements such as Anschraubdome, clips, stiffening ribs, segments for incorporating electronic elements such as sensors, antennas and / or signalers and ventilation and ventilation channels, and as areas of plastic mounting surfaces for bonding, surface sealing areas and as Structural parts made of plastic Organo-sheet structures, unidirectional tapes (so-called UD tapes), textile reinforcements and thermosetting and / or thermoplastic reinforcements on the metallic component structure or the vehicle body by direct injection and / or injection of thermoplastic and / or thermosetting material and / or Enveloping (bonding) of at least parts of the latter formed.

Bei der karosseriegebundenen Herstellung der Kunststoffteile können Bereiche der metallischen Bauteilstruktur bzw. der Fahrzeugkarosserie als Werkzeuggegenauflage für den Spritzgießvorgang genutzt werden.In the body-bound production of the plastic parts, areas of the metallic component structure or of the vehicle body can be used as a counter-tool support for the injection molding process.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein computerlesbares Medium, beinhaltend ein Programm, das direkt in den internen Speicher eines Computers geladen werden kann und Softwareabschnitte umfasst, mit denen ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 auszuführen ist, wenn das Programm auf einem Computer läuft, sowie eine Vorrichtung, eingerichtet, ausgelegt, konstruiert und/oder ausgerüstet mit einer Software zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 und ein Computerprogramm umfassend Instruktionen, die, wenn sie auf einem Computer ausgeführt werden, den Computer veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 auszuführen.The present invention also relates to a computer-readable medium including a program that can be loaded directly into the internal memory of a computer and includes software portions with which a method according to any one of claims 1 to 13 is to be carried out when the program is run on a computer, as well as a device, set up, designed, constructed and / or equipped with software for carrying out a method according to one of claims 1 to 13 and a computer program comprising instructions which, when executed on a computer, cause the computer to carry out a method according to one of claims 1 to 13.

Durch die innerhalb der Fertigungsstraße zur metallischen Bauteilstruktur relativ beweglich gesteuerte und/oder gegebenenfalls für mindestens einen Arbeitstakt feststationierte kunststoffverarbeitende Einheit bzw. mindestens ein Spritzgießaggregat aufweisende Spritzgießmaschine werden variable und mobile Prozesseinbindungen in der Fertigungslinie möglich. So kann das erfindungsgemäße Verfahren beim Fahrzeugbau in verschiedenen Prozessstufen, z.B. vor und/oder nach dem Korrosionsschutzverfahren wie der kathodischen Tauchlackierung oder dem Lackierungsprozess erfolgen. Zudem können fertigungstechnische Schwierigkeiten wie beispielsweise die Verformung der Fahrzeugkarosserie beim Tauchlackieren (KTL) durch Anspritzen von Kunststoff-Geometrien oder durch Umspritzen letzterer, die eine partielle Verstärkung erzeugen, vermieden werden.By the within the production line to the metallic component structure relatively movably controlled and / or optionally stationed for at least one power cycle plastic processing unit or at least one injection molding having injection molding machine variable and mobile process integration in the production line possible. Thus, the method according to the invention can be used in vehicle construction in various process stages, e.g. before and / or after the corrosion protection process such as the cathodic dip or the painting process done. In addition, manufacturing difficulties such as the deformation of the vehicle body during dip coating (KTL) by injection molding of plastic geometries or by encapsulating the latter, which produce a partial reinforcement can be avoided.

Bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form der karosseriegebundenen Herstellung von Kunststoffteilen an der metallischen Bauteilstruktur wie der Fahrzeugkarosserie werden Bereiche letzterer als Werkzeuggegenauflage für den Spritzgießvorgang genutzt, indem mindestens ein Spritzgießaggregat automatisiert robotergestützt 3D-gesteuert zum Anspritzen der Kunststoffteile den entsprechenden Positionen und/oder Bereichen der Fahrzeugkarosserie flexibel zugeführt wird. In diesem Zusammenhang sind auch Verfahrensweisen im Niederdruckbereich mit geringen erforderlichen Zuhalte-Kräften wie Schäumen oder RTM denkbar.In carrying out the method according to the invention in the form of the body-bound production of plastic parts on the metallic component structure such as the vehicle body areas of the latter are used as a tool counter-support for the injection molding by at least one injection molding robotized 3D robot controlled for injection molding of the plastic parts corresponding positions and / or areas the vehicle body is supplied flexibly. In this connection, methods in the low pressure range with low required locking forces such as foaming or RTM are also conceivable.

Die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form der karosserieungebundenen Herstellung von Kunststoffteilen an der metallischen Bauteilstruktur wie der Fahrzeugkarosserie kann auch durch unmittelbare Positionierung einer Kunststofffertigungszelle bzw. des mindestens einen Spritzgießaggregates einschließlich des entsprechenden Spritzgusswerkzeugs an der Endmontagelinie der Fertigungsstraße relativ oder feststationiert zu dieser beweglich erfolgen. Hierzu werden die Montagepunkte bzw. Fügepositionen der Zielgeometrie wie der Fahrzeugkarosserie zuvor mittels 3D-Vermessung erfasst und die entsprechenden Informationen an die Steuerung der Kunststofffertigungszelle bzw. der Spritzgießmaschine sowie der Steuerung der mit dieser gekoppelten Handlings-Einrichtung bzw. des mindestens einen Spritzgießaggregats übermittelt. Werkzeugtechnisch mögliche Verstellgrößen wie z.B. Schieberwege, Plattenhübe und/oder Bewegungen eines Roboterarms können dann unmittelbar im Spritzgießprozess zur passgenauen Fügung des erzeugten Kunststoffbauteils an der vorgesehenen Position eingesteuert werden.The execution of the method according to the invention in the form of non-body-related production of plastic parts on the metallic component structure such as the vehicle body can also be done by directly positioning a plastic production cell or the at least one injection molding including the corresponding injection molding tool on the final assembly line of the production line relative to this or movable. For this purpose, the mounting points or joining positions of the target geometry such as the vehicle body are previously detected by 3D measurement and transmitted the corresponding information to the controller of the plastic production cell or the injection molding machine and the control of the coupled thereto handling device or the at least one injection molding. Tool technology possible adjustment variables such. Slide paths, plate strokes and / or movements of a robot arm can then be controlled directly in the injection molding process for accurately fitting the produced plastic component at the intended position.

Im Rahmen der Erfindung wird ebenfalls eine Anlage zur inline-Herstellung eines Leichtbauteils in Hybridbauweise wie einer mit hybriden Strukturen zu versehenen Fahrzeugkarosserie vorgeschlagen, aufweisend eine in Richtung einer Fertigungslinie, die mehrere Prozessstufen wie kathodisches Tauchlackieren (KTL), Lackieren, Spritzgießen und Fügen sowie Endmontage umfasst, bewegbare Transporteinrichtung, auf der eine metallische Bauteilstruktur bzw. eine Fahrzeugkarosserie entlang der Fertigungslinie beförderbar ist, eine kunststoffverarbeitenden Einheit wie eine mindestens ein Spritzgießaggregat aufweisende Spritzgießmaschine, von der ein thermoplastisches und/oder duroplastisches Material bereitzustellen ist, sowie ein Steuerungssystem, von dem die Bewegung der Transporteinrichtung und des mindestens einen Spritzgießaggregats sowie die Bereitstellung des thermoplastischen und/oder duroplastischen Materials mittels der kunststoffverarbeitenden Einheit entsprechend einem Steuerungsprogamm steuerbar sind.The invention likewise proposes a system for inline production of a lightweight component in hybrid construction, such as a vehicle body to be provided with hybrid structures, comprising one in the direction of a production line, the several process stages such as cathodic dip painting (KTL), painting, injection molding and joining as well as final assembly a movable transport device, on which a metallic component structure or a vehicle body can be conveyed along the production line, a plastic processing unit such as an injection molding machine having at least one injection molding machine, of which a thermoplastic and / or thermosetting material is to be provided, and a control system, of which the Movement of the transport device and the at least one injection molding and the provision of the thermoplastic and / or thermoset material by means of the plastic processing unit according to a Steuerpro gamm are controllable.

Erfindungsgemäß ist die Anlage dadurch gekennzeichnet, dass die kunststoffverarbeitende Einheit bzw. die Spritzgießmaschine bzw. das mindestens eine Spritzgießaggregat mit einer mobilen Handlings-Einrichtung bzw. mobilen Automatisierungseinheit verbunden und zusammen mit dieser bzw. diesem innerhalb der Fertigungsstraße (inline) lokal und/oder temporär parallel zur Bewegungsrichtung der die metallische Bauteilstruktur bzw. die Fahrzeugkarosserie befördernden Transporteinrichtung positionierbar und im Fertigungsprozess des Leichtbauteils in Hybridbauweise bzw. der mit hybriden Strukturen zu versehenen Fahrzeugkarosserie relativ zu der metallischen Bauteilstruktur bzw. Fahrzeugkarosserie gesteuert bewegbar ist, wobei das von der kunststoffverarbeitenden Einheit bzw. der Spritzgießmaschine bzw. dem mindestens einem Spritgießaggregat bereitgestellte Kunststoffmaterial mittels der Handlings-Einrichtung bzw. der Automatisierungseinheit direkt an und/oder in die auf der Transporteinrichtung beförderte metallische Bauteilstruktur bzw. Fahrzeugkarosserie spritzbar ist und/oder Teile letzterer zumindest teilweise an- oder umspritzbar sind, sowie die Komponenten (Elemente) und/oder die Bereiche aus Kunststoff und/oder die Strukturteil-Halbzeuge aus Kunststoff sowie die metallische Bauteilstruktur zu dem Leichtbau-Hybridbauteil bzw. der Fahrzeugkaroserie in Hybridbauweise unmittelbar zu fügen sind.According to the invention, the plant is characterized in that the plastic processing unit or the injection molding machine or the at least one injection molding unit connected to a mobile handling device or mobile automation unit and together with this or this within the production line (inline) locally and / or temporarily parallel to the direction of movement of the metallic component structure or the vehicle body carrying transporting positionable and controlled in the manufacturing process of the lightweight component in hybrid construction or provided with hybrid structures vehicle body relative to the metallic component structure or vehicle body is movable, wherein the plastic processing unit or the injection molding machine or the at least one Spritgießaggregat provided plastic material by means of the handling device or the automation unit directly to and / or in the on the Transportinr The parts (elements) and / or the areas made of plastic and / or the structural part-semifinished products made of plastic as well as the metallic component structure are to the sprayed metallic component structure or vehicle body sprayable and / or parts of the latter at least partially Lightweight hybrid component or the vehicle body in hybrid construction are to be added directly.

Die kunststoffverarbeitende Einheit ist bevorzugt eine mindestens ein Spritzgießaggregat aufweisende Spritzgießmaschine oder eine Kunststofffertigungszelle und zusammen mit der mobilen Handlings-Einrichtung bzw. Automatisierungseinheit zu dem innerhalb der Fertigungsstraße (inline) längs einer Montagelinie bewegbaren metallischen Bauteilstruktur bzw. der Fahrzeugkarosserie relativ verfahrbar oder feststationiert und innerhalb mindestens eines Arbeitstaktes in der Fertigungslinie integriert.The plastic processing unit is preferably an injection molding machine having at least one injection molding machine or a Plastic production cell and together with the mobile handling device or automation unit to the within the production line (inline) along an assembly line movable metallic component structure or the vehicle body relatively movable or stationed and integrated within at least one working cycle in the production line.

Die mobile Handlings-Einrichtung oder Automatisierungseinheit weist ein oder bevorzugt eine Vielzahl robotergestützter, automatisiert 3D-bewegbar gesteuerter Spritzgießaggregate auf, wobei jedes Spritzgießaggregat entsprechend der auszuführenden Spritzgießfunktion automatisch und wechselhaft mit dem entsprechend erforderlichen Spritzgusswerkzeug im Produktionsprozess zu bestücken ist. Hierzu umfasst die Handlings-Einrichtung bzw. Automatisierungseinheit vorzugsweise ein bewegbares Spritzgusswerkzeug-Magazin, in dem eine Vielzahl der erforderlichen unterschiedlichen Spritzgusswerkzeuge einsatzbereit gelagert sind. Die Bereitstellung des Spritzgusswerkzeuges kann auch durch weitere mobile Handlings-Einrichtungen erfolgen.The mobile handling device or automation unit has one or preferably a multiplicity of robot-supported, automated 3D-movably controlled injection molding units, wherein each injection molding unit is to be equipped automatically and variably with the correspondingly required injection molding tool in the production process in accordance with the injection molding function to be carried out. For this purpose, the handling device or automation unit preferably comprises a movable injection molding tool magazine in which a plurality of the required different injection molding tools are mounted ready for use. The provision of the injection molding tool can also be done by other mobile handling devices.

Mittels der erfindungsgemäßen Anlage sind an der metallischen Bauteilstruktur bzw. der Fahrzeugkarosserie Komponenten aus Kunststoff wie Dichtelemente, Dämpfungselemente, Funktionselemente wie Anschraubdome, Klipse, Versteifungsrippen, Segmente zum Einbinden von elektronischen Elementen wie Sensoren, Antennen und/oder Signalgeber sowie Lüftungs- und Entlüftungskanäle, sowie Bereiche aus Kunststoff wie Montageflächen für Klebungen, Oberflächenversiegelungsbereiche und Strukturteile aus Kunststoff wie Organo-Blech-Strukturen, unidirektionale Tapes (sog. UD-Tapes), textile Verstärkungen sowie duroplastische und/oder thermoplastische Verstärkungen vorsehbar, die durch direktes Anspritzen und/oder Einspritzen von thermoplastischem und/oder duroplastischem Material und/oder Umspritzen (Anbinden) von zumindest Teilen letzterer gebildet sind. Bei der karosseriegebundenen Herstellung dieser Kunststoffteile bilden Bereiche der metallischen Bauteilstruktur bzw. der Fahrzeugkarosserie die Werkzeuggegenauflage für den Spritzgießvorgang.By means of the system according to the invention components of plastic such as sealing elements, damping elements, functional elements such as Anschraubdome, clips, stiffening ribs, segments for integrating electronic elements such as sensors, antennas and / or signal generator and ventilation and ventilation channels, as well as to the metallic component structure or the vehicle body Plastic areas such as mounting surfaces for bonding, surface sealing areas and structural parts made of plastic such as organo-sheet structures, unidirectional tapes (so-called UD tapes), textile reinforcements and thermosetting and / or thermoplastic reinforcements vorsehbar by direct injection and / or injection of thermoplastic and / or thermosetting material and / or encapsulation (bonding) of at least parts of the latter are formed. In the body-bound production of these plastic parts, regions of the metallic component structure or of the vehicle body form the counter-tool support for the injection molding process.

Durch die mögliche endmontagenahe Herstellung der mit der metallischen Bauteilstruktur wie der Fahrzeugkarosserie zu fügenden Kunststoffbauteile entfällt die Bauteilanlieferung, so dass Logistikkosten sowie Personalkosten für qualitätsbegleitende Maßnahmen wie z.B. für eine Eingangswarenprüfung und für die Montage der anzuliefernden Bauteile eingespart werden können.Due to the possible endmontagenahe production of to be joined with the metallic component structure such as the vehicle body plastic components, the component delivery is eliminated, so that logistics costs and staff costs for quality-accompanying measures such. can be saved for an incoming goods inspection and for the assembly of the components to be supplied.

Zudem nimmt die Fertigungsgenauigkeit der erforderlichen Fügeprozesse zu, da die toleranzbehafteten Fahrzeugbereiche beispielsweise der Fahrzeugkarosserie kompensiert werden können. Montagfolgeprozesse sind präziser und die konstruktive Gestaltung ist einfacher, da zusätzliche Bauteile, die dem Toleranzausgleich dienen, nicht notwendig sind.In addition, the manufacturing accuracy of the required joining processes increases because the tolerant vehicle areas can be compensated, for example, the vehicle body. Assembly sequence processes are more precise and the structural design is simpler, since additional components that serve to compensate for tolerances are not necessary.

Fertigungstechnische Schwierigkeiten wie beispielsweise Verformungen der Fahrzeugkarosserie beim Tauchlackieren (KTL) können durch Anspritzen von und/oder Umspritzen mit Kunststoff und Ausbildung von geeigneten Geometrien, die eine partielle Verstärkung erzeugen, vermieden werden. Vorteilhaft ist zudem, dass das erfindungsgemäße Verfahren in verschiedene inline-Prozessstufen, beispielsweise vor und/oder nach der KTL bzw. dem Lackieren eingekoppelt und nicht an Taktzeiten gebunden an dem optimalen Ort der Fertigungslinie durchgeführt werden kann. Struktur-Halbzeuge wie Organobleche oder UD-Tapes können direkt an die Fahrzeugkarosserie angebunden werden. Die entsprechenden Bereiche werden form- und/oder stoffschlüssig durch Spritzgießen angeformt, so dass weder engtolerierte Zuschnitte noch Montagehilfen erforderlich sind.Manufacturing difficulties such as deformations of the vehicle body during dip coating (KTL) can be avoided by injection molding and / or molding with plastic and formation of suitable geometries that produce a partial reinforcement. It is also advantageous that the method according to the invention can be introduced into various in-line process stages, for example before and / or after the cathodic dip-paint or painting, and can not be carried out at cycle times at the optimum location of the production line. Structural semi-finished products such as organo sheets or UD tapes can be connected directly to the vehicle body. The corresponding areas are molded integrally and / or cohesively by injection molding, so that neither tight tolerances nor assembly aids are required.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich auch bestimmte Innenraum-Bauteile im Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren herstellen, wobei ohne großen Handlings-Aufwand und mit verhältnismäßig weiter Design-Freiheit, optische und haptische Effekte bei insbesondere oberflächenempfindlichen Bauteilen zu verwirklichen sind.With the method according to the invention, it is also possible to produce certain interior components in a multi-component injection molding process, wherein optical and haptic effects can be realized, in particular with surface-sensitive components, without great handling effort and with relatively further design freedom.

Die vorliegende Erfindung wird nunmehr unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert. In diesen sind:

1 eine schematische Draufsicht auf eine Fertigungsstraße zur prinzipiellen Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur inline-Herstellung eines Leichtbauteils in Hybridbauweise wie einer mit hybriden Strukturen zu versehenen Fahrzeugkarosserie,
2 eine schematische perspektivische Ansicht einer Fahrzeugkarosserie, die gemäß 1 mit hybriden Strukturen aus Kunststoff zu versehen ist,
3 eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage,
4 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage, und
5 eine schematische Schnittansicht eines Details einer der Ausführungsform nach 3 ähnlichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage, wobei ein Spritzgussprozess an der Fahrzeugkarosserie demonstriert ist.

The present invention will now be explained with reference to the drawings. In these are:

1 a schematic plan view of a production line for illustrating in principle the method according to the invention for inline production of a lightweight component in Hybrid construction such as a vehicle body to be provided with hybrid structures,
2 a schematic perspective view of a vehicle body according to 1 to be provided with hybrid structures made of plastic,
3 a schematic sectional view of an embodiment of the system according to the invention,
4 a schematic sectional view of another embodiment of the system according to the invention, and
5 a schematic sectional view of a detail of the embodiment according to 3 similar embodiment of the system according to the invention, wherein an injection molding process is demonstrated on the vehicle body.

Aus 1 geht in Draufsicht eine prinzipielle Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur inline-Herstellung eines Leichtbauteils in Hybridbauweise wie einer mit hybriden Strukturen zu versehenden Fahrzeugkarosserie 1 hervor, wobei innerhalb einer industriellen Fertigungsstraße 2 eine metallische Bauteilstruktur bzw. eine metallische Fahrzeugkarosserie 1 auf einer Transporteinrichtung 3 gelagert wird. Die Transporteinrichtung 3 ist in Richtung A der Fertigungslinie 4 (inline) durch Stationen der Fertigungsstraße 2 wie z.B. u.a. Tauchlackieren (KTL) zwecks Korrosionsschutz B, Lackieren C, Spritzgießen von Kunststoff und Fügen D, Endmontage E automatisch gesteuert verfahrbar. Zur Herstellung des Leichtbauteils in Hybridbauweise bzw. der mit hybriden Strukturen zu versehenen Fahrzeugkarosserie 1 wird eine kunststoffverarbeitende Einheit bzw. mindestens ein Spritzgießaggregat bzw. eine Spritzgießmaschine 5 innerhalb der Fertigungsstraße 2 (inline) lokal und/oder temporär in der Position D in 1 relativ zu der auf der Transporteinrichtung 3 beförderten metallischen Bauteilstruktur bzw. der metallischen Fahrzeugkarosserie 1 beweglich gesteuert positioniert. Von der kunststoffverarbeitenden Einheit bzw. der Spritzgießmaschine 5 bzw. dem Spritzgießaggregat wird ein thermoplastisches und/oder duroplastisches Material bereitgestellt. Dieses wird mittels einer bzw. eines mit der kunststoffverarbeitenden Einheit bzw. Spritzgießmaschine 5 verbundenen mobilen Automatisierungseinheit ausgeführt, beispielsweise als mobiles Spritzgießaggregat 6, die bzw. das von mindestens einem Roboter 3D-beweglich gesteuert wird, zur Ausrüstung und/oder Verstärkung der metallischen Bauteilstruktur bzw. der metallischen Fahrzeugkarosserie 1 mit Komponenten (Elementen) und/oder Bereichen aus Kunststoff und/oder Struktur-Halbzeugen aus Kunststoff direkt an und/oder in die metallische Bauteilstruktur bzw. die metallische Fahrzeugkarosserie 1 gespritzt und/oder um Teile letzterer zumindest teilweise herum gespritzt. Zugleich werden die Komponenten (Elemente) und/oder Bereiche aus Kunststoff und/oder die Struktur-Halbzeuge aus Kunststoff sowie die metallische Bauteilstruktur bzw. die metallische Fahrzeugkarosserie 1 unmittelbar zu dem Leichtbau-Hybridbauteil bzw. zu der Fahrzeugkarosserie in Hybridbauweise miteinander gefügt.Out 1 is a plan view of a schematic representation of the method according to the invention for in-line production of a lightweight component in hybrid construction such as to be provided with hybrid structures vehicle body 1 showing, being inside an industrial production line 2 a metallic component structure or a metallic vehicle body 1 on a transport device 3 is stored. The transport device 3 is in the direction A the production line 4 (inline) through stations of the production line 2 zBua dip painting (KTL) for the purpose of corrosion protection B , Paint C , Injection molding of plastic and joining D , Final assembly e automatically controlled movable. For producing the lightweight component in hybrid construction or to be provided with hybrid structures vehicle body 1 is a plastic processing unit or at least one injection molding or an injection molding machine 5 within the production line 2 (inline) locally and / or temporarily in position D in 1 relative to that on the conveyor 3 conveyed metallic component structure or the metallic vehicle body 1 movably controlled positioned. From the plastic processing unit or the injection molding machine 5 or the injection molding unit, a thermoplastic and / or thermosetting material is provided. This is done by means of one or with the plastic processing unit or injection molding machine 5 connected mobile automation unit running, for example as a mobile injection molding 6 , which is controlled by at least one robot 3D-movable, for equipping and / or reinforcing the metallic component structure or the metallic vehicle body 1 with components (elements) and / or regions of plastic and / or structural semi-finished plastic directly to and / or in the metallic component structure or the metallic vehicle body 1 sprayed and / or sprayed around parts of the latter at least partially. At the same time, the components (elements) and / or regions made of plastic and / or the structural semi-finished products made of plastic and the metallic component structure or the metallic vehicle body 1 directly joined to the lightweight hybrid component or to the vehicle body in hybrid construction.

2 zeigt in schematischer perspektivischer Darstellung eine Fahrzeugkarosserie 1, die in der Endmontage-Station E gemäß 1 in Richtung A der Fertigungslinie 4 auf der in 2 nicht dargestellten Transporteinrichtung 3 im Fertigungsprozess bewegt wird. Ein schematisch dargestelltes mobiles und mit einem Spritzgusswerkzeug 7 bestücktes Spritzgießaggregats 6 als Handlings-Einrichtung ist mit der in 2 schematisch dargestellten kunststoffverarbeitenden Einheit wie einer Spritzgießmaschine 5, die gemäß 1 innerhalb der Fertigungsstraße 2 lokal und/oder temporär positioniert und gemäß Pfeil a und Pfeil b relativ zu der Fahrzeugkarosserie 1 bewegbar ist, verfahrbar gekoppelt und relativ zur relativ zur Fahrzeugkarosserie 1 mittels eines in 2 nicht dargestellten Roboters automatisiert 3D-bewegbar zu steuern. 2 shows a schematic perspective view of a vehicle body 1 in the final assembly station e according to 1 in the direction A the production line 4 on the in 2 not shown transporting device 3 is moved in the manufacturing process. A schematically illustrated mobile and with an injection molding tool 7 equipped injection molding unit 6 as a handling device is with the in 2 schematically represented plastic processing unit such as an injection molding machine 5 according to 1 within the production line 2 locally and / or temporarily positioned and according to arrow a and arrow b relative to the vehicle body 1 is movable, movably coupled and relative to the relative to the vehicle body 1 by means of an in 2 not shown robotic automated 3D-movable to control.

Durch direktes Anspritzen und/oder Einspritzen des von der Spritzgießmaschine 5 bereit gestellten thermoplastischen und/oder duroplastischen Materials an und/oder in die metallische Fahrzeugkarosserie 1 und/oder Umspritzen (Anbinden) von zumindest Teilen letzterer wird, wie aus 2 ersichtlich ist, die metallische Fahrzeugkarosserie 1 ausgerüstet und/oder verstärkt mit Komponenten aus Kunststoff wie Dichtelementen 9, Dämpfungselementen 10, Funktionselementen 11 wie Anschraubdome, Klipse, Versteifungsrippen, Segmenten 12 zum Einbinden von elektronischen Elementen wie Sensoren, Antennen und/oder Signalgeber sowie Lüftungs- und Entlüftungskanäle 13, mit Bereiche aus Kunststoff wie Montageflächen. 14 für Klebungen, mit Oberflächenversiegelungsbereichen 15, mit Strukturteilen 16 aus Kunststoff wie Organoblech-Strukturen, mit unidirektionalen Tapes (sog. UD-Tapes) und/oder mit textilen Verstärkungen sowie mit duroplastischen und/oder thermoplastischen Verstärkungen.By direct injection and / or injection of the injection molding machine 5 provided thermoplastic and / or thermoset material and / or in the metallic vehicle body 1 and / or overmolding (bonding) of at least parts of the latter, as is 2 it can be seen, the metallic vehicle body 1 equipped and / or reinforced with plastic components such as sealing elements 9 , Damping elements 10 , Functional elements 11 like screw-on domes, clips, stiffening ribs, segments 12 for the integration of electronic elements such as sensors, antennas and / or signaling devices as well as ventilation and ventilation channels 13 , with plastic areas such as mounting surfaces. 14 for bonding, with surface sealing areas 15 , with structural parts 16 made of plastic such as organic sheet structures, with unidirectional tapes (so-called UD tapes) and / or with textile reinforcements and with thermosetting and / or thermoplastic reinforcements.

Bei der aus 3 hervorgehenden Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage ist die Spritzgießmaschine 5 über eine Zuleitung 17 mit einem ein Granulat 18 aufnehmenden Speicher 19 verbunden und auf einer Schiebeeinheit 20 gelagert, die auf einem Schiebetisch 21 mittels einer Steuereinrichtung 8 steuerbar beweglich geführt ist. Der Schiebetisch 21 ist wiederum auf einem Maschinengestell 22 positioniert, das innerhalb der Fertigungsstraße 2 im Abstand und parallel zur Montagelinie 23 verlaufend angeordnet ist. Auf der Montagelinie 23 ist die Fahrzeugkarosserie 1 positioniert gezeigt, zu der die Spritzgießmaschine 5 relativ beweglich steuerbar ist. An einer Maschinenaufspannplatte 24 der Spritzgießmaschine 5 ist auswechselbar eine Spritzgusswerkzeug-Einheit montiert, die aus einem anspritzseitigen Spritzgusswerkzeug 25 und einem gegenspritzseitigen Spritzgusswerkzeug 26 besteht und an einem Abschnitt der Außenwand 27 der Fahrzeugkarosserie 1 unter Ausbildung einer mit Kunststoff auszufüllenden Kavität 28 innenseitig der Außenwand 27 der Fahrzeugkarosserie 1 an dieser gesteuert anzusetzen und mittels eines Verriegelungssystems 39 zu betätigen ist.At the 3 Outgoing embodiment of the system according to the invention is the injection molding machine 5 via a supply line 17 with a granulate 18 receiving memory 19 connected and on a sliding unit 20 stored on a sliding table 21 by means of a control device 8th controllably movably guided. The sliding table 21 is in turn on a machine frame 22 positioned within the production line 2 at a distance and parallel to the assembly line 23 is arranged running. On the assembly line 23 is the vehicle body 1 shown to which the injection molding machine 5 is relatively movable controllable. On a machine clamping plate 24 the injection molding machine 5 is replaceable mounted an injection molding unit, which consists of a injection-molded injection mold 25 and a counter injection side injection molding tool 26 exists and on a section of the outer wall 27 the vehicle body 1 forming a cavity to be filled with plastic 28 inside the outer wall 27 the vehicle body 1 to be controlled on this and by means of a locking system 39 is to be operated.

4 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage, die in wesentlichen Teilen dem Aufbau der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage gemäß 3 entspricht. So ist auch hier die Spritzgießmaschine 5 über die Zuleitung 17 mit dem das Granulat 18 aufnehmenden Speicher 19 verbunden und innerhalb der Fertigungsstraße 2 relativ zu der auf der Montagelinie 23 positionierten Fahrzeugkarosserie 1 steuerbar beweglich geführt. Ebenso ist an der Maschinenaufspannplatte 24 der Spritzgießmaschine 5 auswechselbar die Spritzgusswerkzeug-Einheit montiert, die aus dem anspritzseitigen Spritzgusswerkzeug 25 und dem gegenspritzseitigen Spritzgusswerkzeug 26 besteht und an dem dargestellten Abschnitt der Außenwand 27 der Fahrzeugkarosserie 1 unter Ausbildung der mit Kunststoff 41 auszufüllenden Kavität 28 innenseitig der Außenwand 27 der Fahrzeugkarosserie 1 an dieser gesteuert anzusetzen und mittels eines Verriegelungssystems 39 zu betätigen ist. 4 shows a further embodiment of the system according to the invention, which in essential parts of the structure of the embodiment of the system according to the invention according to 3 equivalent. So here is the injection molding machine 5 over the supply line 17 with the granules 18 receiving memory 19 connected and inside the production line 2 relative to that on the assembly line 23 positioned vehicle body 1 controllably movable. Likewise, on the machine clamping plate 24 the injection molding machine 5 replaceable mounted the injection mold unit, which consists of the injection-side injection mold 25 and the injection-side injection molding tool 26 exists and on the illustrated section of the outer wall 27 the vehicle body 1 under training with plastic 41 to be filled cavity 28 inside the outer wall 27 the vehicle body 1 to be controlled on this and by means of a locking system 39 is to be operated.

Im Unterschied zu der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage gemäß 3 ist jedoch, wie aus 4 hervorgeht, im gegebenen Fall die Spritzgießmaschine 5 mittels einer an dieser angreifenden Handlings-Einrichtung in Form eines innerhalb der Fertigungsstraße 2 gesteuert verfahrbaren Roboters 29 relativ zu der auf der Montagelinie 23 positionierten Fahrzeugkarosserie 1 gesteuert bewegbar derart, dass die an der Maschinenaufspannplatte 24 auswechselbar zu montierende Spritzgusswerkzeug-Einheit automatisiert 3D-bewegbar gesteuert an der Fahrzeugkarosserie 1 zum Einsatz zu bringen ist.In contrast to the embodiment of the inventive system according to 3 is, however, how out 4 shows, in the given case, the injection molding machine 5 by means of an attacking handling device in the form of an inside of the production line 2 controlled movable robot 29 relative to that on the assembly line 23 positioned vehicle body 1 controlled movable such that the on the machine platen 24 interchangeable injection molding unit automated 3D-controlled controlled on the vehicle body 1 is to be used.

5, die eine Schnittansicht eines Details einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage ähnlich der 4 zeigt, demonstriert den Spritzgussprozess an einem mit einem ersten Profil-Innenblechen 30 und mit einem zweiten Profil-Innenblech 31 zu fügenden, Sicken 32 aufweisenden Metallblech 33 der Fahrzeugkarosserie 1. Zu sehen ist, dass an der Maschinenaufspannplatte 24 der Spritzgießmaschine 5 mittels Befestigungsschrauben 34 eine mit der Spritzdüse 35 der Spritzgießmaschine 5 kommunizierende Spritzgusswerkzeug-Einheit montiert ist, die aus einem anspritzseitigen (düsenseitigen) Spritzgusswerkzeug 36 sowie einem gegenspritzseitigen (gegendüsenseitigen) Spritzgusswerkzeug 37 gebildet ist, die während des Spritzgussprozesses von gegeneinander gerichteten, durch Pfeile Z gekennzeichnete Zuhaltekräfte beaufschlagt sind. Zugleich wird Kunststoff 40 mit der Spritzdüse 35 der Spritzgießmaschine 5 an das Sicken 32 aufweisen Metallblech 33 und das erste Profil-Innenblech 30 anspritzseitig sowie an die Gegenseite des Metallbleches 33 sowie das zweite Profil-Innenblech 31 angespritzt, wobei das Metallblech 33 sowie die beiden Profil-Innenbleche 30 und 31 miteinander gefügt werden. Mittels eines Federabdrückers (Auswerfers) 38 werden das düsenseitige Spritzgusswerkzeug 36 und das gegendüsenseitige Spritzgusswerkzeug 37 nach dem Fügeprozess wieder in ihre Ausgangsposition gestellt. 5 which is a sectional view of a detail of an embodiment of the system according to the invention similar to 4 demonstrates the injection molding process on one with a first profile innerliner 30 and with a second profile inner panel 31 to be joined, beads 32 having metal sheet 33 the vehicle body 1 , It can be seen that on the machine platen 24 the injection molding machine 5 by means of fastening screws 34 one with the spray nozzle 35 the injection molding machine 5 communicating injection molding unit is mounted, which consists of a injection-side (nozzle-side) injection molding tool 36 and a counter injection side (counter nozzle side) injection molding tool 37 is formed, which during the injection molding of facing each other, by arrows Z characterized Zuhaltekräfte are acted upon. At the same time becomes plastic 40 with the spray nozzle 35 the injection molding machine 5 to the beading 32 have sheet metal 33 and the first profile inner panel 30 injection-side and to the opposite side of the metal sheet 33 and the second profile inner panel 31 molded, with the metal sheet 33 as well as the two profile inner plates 30 and 31 be joined together. By means of a spring breaker (ejector) 38 become the nozzle-side injection mold 36 and the counter nozzle injection molding tool 37 After the joining process, put back in their starting position.

Es versteht sich, dass die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht beschränkt sind auf die speziellen Strukturen, Verfahrensschritte oder Materialien, die hier offenbart sind, sondern auf deren Äquivalente ausgedehnt werden können, wie es für einen Durchschnittsfachmann auf den relevanten Gebieten erkennbar ist.It should be understood that the embodiments of the present invention are not limited to the particular structures, method steps, or materials disclosed herein, but their equivalents may be extended to those of ordinary skill in the relevant arts.

Es versteht sich, dass die hier benutzte Terminologie lediglich zum Beschreiben bestimmter Ausführungsformen verwendet wird und nicht als beschränkend auszulegen ist. Die beschriebenen Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften können in jeder geeigneten Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen kombiniert werden.It should be understood that the terminology used herein is used merely to describe particular embodiments and is not to be construed as limiting. The described features, structures or properties may be combined in any suitable manner in one or more embodiments.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: metallische Bauteilstruktur, Fahrzeugkarosseriemetallic component structure, vehicle body
22: Fertigungsstraßeproduction line
33: Transporteinrichtungtransport means
44: Fertigungslinieproduction line
55: kunststoffverarbeitende Einheit, Spritzgießmaschine, Kunststofffertigungszelleplastic processing unit, injection molding machine, plastic production cell
66: Handlings-Einrichtung, SpritzgießaggregatHandling device, injection molding unit
77: Spritzgusswerkzeuginjection mold
88th: Steuerungssystem, ComputerControl system, computer
99: Dichtelementesealing elements
1010: Dämpfungselementedamping elements
1111: Funktionselementefunctional elements
1212: Segmente zum Einbinden elektronischer ElementeSegments for incorporating electronic elements
1313: Lüftungs- und EntlüftungskanäleVentilation and ventilation channels
1414: Montageflächen für Klebungen oder für VersiegelungsbereicheMounting surfaces for bonding or for sealing areas
1515: OberflächenversiegelungsbereicheSurface sealing areas
1616: Strukturteile aus KunststoffStructural parts made of plastic
1717: Zuleitungsupply
1818: KunststoffgranulatPlastic pellets
1919: SpeicherStorage
2020: Schiebeeinheitshifter
2121: Schiebetischsliding table
2222: Maschinengestellmachine frame
2323: Montagelinieassembly line
2424: Maschinenaufspannplattemachine platen
25 25: Anspritzseitiges SpritzgusswerkzeugInjection-side injection molding tool
2626: Gegenspritzseitiges SpritzgusswerkzeugCounter injection side injection mold
2727: Außenwand der FahrzeugkarosserieExterior wall of the vehicle body
2828: Kavitätcavity
2929: Roboterrobot
3030: Erstes Profil-InnenblechFirst profile inner panel
3131: Zweites Profil-InnenblechSecond profile inner panel
3232: Sickenbeading
3333: Metallblech der FahrzeugkarosserieSheet metal of the vehicle body
3434: Befestigungsschraubenmounting screws
3535: Spritzdüsenozzle
3636: Düsenseitiges SpritzgusswerkzeugNozzle-side injection mold
3737: Gegendüsenseitiges SpritzgusswerkzeugCounter-nozzle-side injection molding tool
3838: Federabdrücker, AuswerferSpring breaker, ejector
3939: Führungs- und/oder VerriegelungssystemGuiding and / or locking system
4040: Kunststoff der AnspritzseitePlastic of the injection side
4141: Kunststoff der GegenanspritzseitePlastic of Gegenanspritzseite
Doppelpfeil aDouble arrow a: Bewegungsrichtungen der Spritzgießmaschine relativ zur Fahrzeugkarosserie längs der FertigungslinieMovement directions of the injection molding machine relative to the vehicle body along the production line
Doppelpfeil bDouble arrow b: Bewegungsrichtungen der Spritzgießmaschine bezüglich der FahrzeugkarosserieMovement directions of the injection molding machine with respect to the vehicle body
Pfeil ZArrow Z: Zuhaltekräftelocking forces
AA: Richtung der FertigungslinieDirection of the production line
BB: Tauchlackier (KTL)-StationDip painting (KTL) station
CC: Lackier-StationLacquering station
DD: Station Spritzgießen und FügenStation injection molding and joining
Ee: Endmontage-Station bzw. in die Fertigungslinie integrierte StationFinal assembly station or station integrated into the production line

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102014012204 A1 [0002]
DE 102008058225 A1 [0004]
WO 2002/068257 [0005]
WO 2004/071741 [0006]
EP 1032526 B1 [0007]

Claims

A method for in-line production of a lightweight component in hybrid construction such as a vehicle body to be provided with hybrid structures, wherein a metallic component structure (1) by on, injection and / or encapsulation of or with thermoplastic and / or thermosetting material, that of a plastic processing Unit (5) as an at least one injection molding unit (6) having injection molding machine (5) is provided and plasticized, equipped with components (elements) and / or areas of plastic and / or structural part-semifinished plastic and / or reinforced, characterized characterized in that the plastic processing unit (5) or the injection molding machine (5) or the at least one injection molding unit (6) latter within the production line (2) (inline) locally and / or temporarily positioned and / or within a working cycle in the production line (4) integrated and in the manufacturing process of the lightweight component in hybrid construction or the vehicle body to be provided with hybrid structures is moved in a controlled manner relative to the metallic component structure (1), by means of a mobile handling device connected to the plastics processing unit (5) or the injection molding machine (5) or the at least one injection molding unit (6) Device (6) or mobile automation unit of the plastic processing unit (5) or the injection molding machine (5) provided and prepared plasticized plastic material directly to and / or in the metallic component structure (1) is injected and / or parts of the latter at least partially molded or molded, wherein the components (elements) and / or the areas of plastic and / or the structural semi-finished plastic and the metallic component structure (1) are joined to the lightweight hybrid component or the vehicle body in hybrid construction directly together ,

Method according to Claim 1 , characterized in that the plastic processing unit (5) is designed as a plastic production cell (5).

Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that the plastic processing unit (5) or the plastic production cell (5) or the injection molding machine (5) to within the production line (2) (inline) along an assembly line (23) moving metallic component structure (1) or the vehicle body (1) is relatively moved or remains stationary within a working cycle in the production line (4).

Method according to one of the preceding Claims 1 - 3 , characterized in that at least one robot-supported automated 3D-movably controlled injection molding unit (6) is used as the handling device or automation unit.

Method according to one of Claims 1 - 4 , characterized in that a plurality of robot-supported, automated 3D-movably controlled injection molding units (6) is used as the handling device or automation unit.

Method according to one of Claims 1 - 5 , characterized in that each injection molding unit (6) according to the executed injection molding automatically and changeable with the correspondingly required injection molding tool (7) from a plurality of different injection molding tools (7) is fitted in the production process.

Method according to Claim 6 , characterized in that the plurality of injection molding tools (7) is stored ready for use in a magazine which can be moved together with the mobile handling device (6) or the mobile automation unit.

Procedure after each of Claims 1 - 7 , characterized in that as components made of plastic sealing elements (9), damping elements (10), functional elements (11) such as Anschraubdome, clips, stiffening ribs, segments (12) for incorporating electronic elements such as sensors, antennas and / or signal generator and ventilation and ventilation ducts (13), as well as areas of plastic mounting surface (14) for bonding, surface sealing areas (15) and as structural parts (16) of plastic organo-sheet structures or unidirectional tapes (UD tapes), textile reinforcements and thermosetting and / or thermoplastic reinforcements are formed on the metallic component structure (1) or the vehicle body (1) by direct injection and / or injection of thermoplastic and / or thermosetting material and / or encapsulation (bonding) of at least parts of the latter.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the body-bound production of the plastic parts, areas of the metallic component structure (1) or the vehicle body (1) are used as a counter-tool support for the injection molding process.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a 3D measurement is performed inline in the production line (4) and the corresponding measurement information is used as an input signal for the process control and positioning of the mobile handling device (5) or the automation unit.

Method according to Claim 10 , characterized in that for the implementation of subsequent processes and subsequent assemblies geometries of functional elements (11) to the metallic component structure (1) or the vehicle body (1) are formed by exact injection molding.

Method according to one of Claims 1 - 8th , characterized in that in a body-bound production of plastic parts on the metallic component structure (1) or the vehicle body (1) the plastic production cell (5) or the at least one injection molding unit (6) with the associated injection molding tool (7) directly to the final assembly line (23) of the production line (2) is positioned relatively movable or stationarily fixed thereto.

Method according to Claim 12 , characterized in that the mounting points or joining positions of the metallic component structure (1) or the vehicle body (1) initially detected by 3D measurement and the corresponding surveying information to the controller of the plastic production cell (5) or the at least one injection molding (5) and to the controller (8) of the coupled with this or this handling device (5) or automation unit.

A computer-readable medium comprising a program that can be loaded directly into the internal memory of a computer (8) and includes software sections that perform a method according to any one of Claims 1 to 13 is to run when the program is running on a computer.

Apparatus, arranged, designed, constructed and / or equipped with software for performing a method according to any one of the preceding Claims 1 to 13 ,

A computer program comprising instructions that, when executed on a computer (8), cause the computer (8) to perform a method according to any one of Claims 1 - 13 perform.

Plant for the in-line production of a lightweight component in hybrid construction, such as a vehicle body (1) to be provided with hybrid structures, comprising one in the direction (A) of a production line (4) which performs several process steps such as cathodic dipping (KTL) (B), painting (C ), Injection molding and joining (D) and final assembly (E), movable transport device (3) on which a metallic component structure (1) or a vehicle body (1) can be conveyed along the production line (4), a plastics processing unit (5 ) such as an injection molding machine (5) having at least one injection molding unit (6), of which a thermoplastic and / or thermosetting material is to be provided, and a control system (8) from which the movement of the transport device (3) and of the at least one injection molding unit (6 ) and the provision of the thermoplastic and / or thermosetting material by means of the plastic processing unit (5) corresponding to a St euerungsprogamm are controllable, characterized in that the plastic processing unit (5) or the injection molding machine (5) or the at least one injection molding unit (6) with a mobile handling device (6) or mobile automation unit connected and together with this within the Production line (2) (inline) locally and / or temporarily parallel to the direction of movement of the metallic component structure (1) or the vehicle body (1) conveying transport device (3) positionable and in the manufacturing process of the lightweight component in hybrid construction or to be provided with hybrid structures Vehicle body relative to the metallic component structure (1) or vehicle body (1) is controlled movable, wherein the via a mobile handling device (6) or automation unit of the plastic processing unit (5) or the injection molding machine (5) or the at least one Injection molding unit (6) provided plastic material directly on and / or in the on the transport device (3) transported metallic component structure (1) or vehicle body (1) is or sprayed over and or parts of the latter are at least partially on or over-sprayable, and the components (elements) and / or the areas of plastic and / or the structural semi-finished plastic parts and the metallic component structure (1) are to be added directly to the lightweight hybrid component or the vehicle body in hybrid construction.

Plant after Claim 17 , characterized in that the plastics processing unit (5) is a plastic production cell (5).

Plant after Claim 17 and 18 , Characterized in that the plastics processing unit (5) and the plastic manufacturing cell (5) and the injection molding machine (6) or the at least one injection molding unit (6) together with the mobile handling means (6) or the automation unit to the within the production line (2) (inline) along the assembly line (23) movable metallic component element (1) or the vehicle body (1) to move relative or stationary within a working cycle in the production line (4).

Plant according to one of the Claims 17 to 19 , characterized in that the handling device (6) or automation unit is at least one robot-supported automated 3D-movable controlled system.

Plant according to one of the Claims 17 to 20 , characterized in that the handling device (6) or automation unit is characterized by a plurality of robot-supported, automated 3D-movably controlled and coordinated by a control systems.

Plant according to one of the Claims 17 to 21 , characterized in that each injection molding unit (6) according to the executed injection molding automatically and changeable with the correspondingly required injection molding tool (7) is equipped in the production process.

Plant according to one of the Claims 17 to 22 , characterized in that the handling device (6) or automation unit comprises a movable together with this injection molding tool magazine in which a plurality of different injection molding tools (7) is mounted ready for use.

Plant according to one of the Claims 17 to 23 , characterized in that the components of plastic sealing elements (9), damping elements (10, functional elements (11) as Anschraubdome, clips, stiffening ribs, segments (12) for incorporating electronic elements such as sensors, antennas and / or signalers and ventilation and Venting channels (13), as well as the areas of plastic such as mounting surface (14) for bonding, surface sealing areas (15) and structural parts (16) made of plastic such as organo-sheet structures, unidirectional tapes (so-called UD tapes), textile reinforcements and thermosetting and or thermoplastic reinforcements on the metallic component structure (1) or the vehicle body (1), which are formed by direct injection and / or injection of thermoplastic and / or thermosetting material and / or encapsulation (bonding) of at least parts of the latter.

Plant according to one of the Claims 17 to 24 , characterized in that in the body-bound production of the plastic parts regions of the metallic component structure (1) or the vehicle body (1) form the counter-tool support for the injection molding process.