DE102018102238A1

DE102018102238A1 - Verkleben und Abdichten von Naht- und Fügestellen

Info

Publication number: DE102018102238A1
Application number: DE102018102238.7A
Authority: DE
Inventors: Russos Makris; Patrick Krauss
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2018-02-01
Filing date: 2018-02-01
Publication date: 2019-08-01
Anticipated expiration: 2038-02-02
Also published as: CN110104075A; US11027496B2; US20190232568A1; DE102018102238B4; CN110104075B

Abstract

Die Erfindung betrifft das Verkleben und Abdichten durch Aufbringen von Klebematerial und Abdichtungsmaterial an entsprechenden Naht- und Fügestellen, wobei das Klebematerial (10) zumindest abschnittsweise auf dem Abdichtungsmaterial (9, 9.1, 9.2) direkt aufliegend angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft das Verkleben und Abdichten durch Aufbringen von Klebematerial und Abdichtungsmaterial auf entsprechende Naht- und Fügestellen sowie ein Verfahren zum Verkleben und Abdichten an Naht- und Fügestellen durch Aufbringen von Klebematerial und Dichtungsmaterial an den entsprechenden Stellen.
Insbesondere beim Zusammenfügen der Bauteile zum Beispiel einer Karosserie für ein Kraftfahrzeug findet heute die Klebetechnik mehr und mehr Anwendung. Dabei wird angestrebt, das Zusammenfügen der zu verklebenden Bauteile weitgehend bzw. möglichst automatisiert - zum Beispiel mit Hilfe von Robotern - durchzuführen. An einer Vielzahl von Naht- und Fügestellen befinden sich aber durch Überlappungen, Absätze, Stöße u. ä. gebildete Hohlräume, Abstufungen u. ä., in die automatisiert aufgetragene Klebe- bzw. Abdichtungsmaterialien nicht oder nur unvollständig vordringen. Um aber die bei Kraftfahrzeugen zwingend erforderliche vollständige Abdichtung erreichen zu können, werden in der Regel manuell auszuführende Nacharbeiten zum Aufbringen von Dichtungsmaterial erforderlich. Das gilt zum Beispiel in erster Linie beim Einkleben von Front- und Heck-Scheiben bzw. beim Einkleben vom feststehenden Seitenscheiben.
Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Lösungsvorschlägen zum automatisierten Verkleben bzw. Abdichten von Bauteilen bekannt.
In der DE 39 12 920 A1 ist eine Vorrichtung zum Abgeben von Dicht- und Klebestoffen auf Karosserieteile im Karosseriebau offenbart, bei der mit einer speziell gestalteten Düse gleichzeitig ein Verbundstrang aus zwei Dicht- und Klebstoffen aus unterschiedlichen Speichern auf die Klebestelle aufgetragen werden kann.
In der EP 0 559 106 B1 ist ein Auftragsgerät für Klebe- bzw. Dichtmasse auf ein Werkstück gezeigt und beschrieben, das an einem Roboterarm vertikal beweglich geführt ist und dessen Auftragsdruck für Kleber bzw. Dichtmasse während eines Auftragszyklus mittels Druckluft im Wesentlichen konstant gehalten wird.
In der DE 198 16 990 C1 ist eine Vorrichtung zum Abgeben von Dicht- und/oder Klebstoffen auf Karosserieteile im Karosseriebau bekannt, bei der die Düseneinrichtung mit einer separaten Antriebsvorrichtung versehen ist. Damit soll erreicht werden, dass die Düse in beliebigen Kurven in Nahtnähe bewegbar ist.
Die DE 199 36 716 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Auftragen von flüssigem oder pastösem, verfestigbarem Kunststoff unter Druck mit einem Düsenkopf, bei der der gerade aufgebrachte flüssige oder pastöse Kunststoff mit einem an der Düse angebrachten Werkzeug formgebend verstrichen wird.
Die DE 100 20 679 A1 zeigt und beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abdichten von Fugen und Nähten in Kraftfahrzeugkarosserien mit Materialien, die mit einer speziellen Strahlung im Anschluss an das Aufbringen ausgehärtet werden sollen.
In der DE 100 52 108 B4 ist ein Verfahren zum Abdichten von Blechfügespalten bei der Herstellung von Kraftfahrzeugen offenbart, bei dem fließfähiger Kunststoff auf Basis von PVC mit spezieller Charakteristik (Viskosität zwischen 1,1 und 1,4 PAS; Fließgrenze zwischen 36 und 120 Pa; Dichte zwischen 1,22 und 1,29 g/cm³) verwendet wird. Das Kunststoffmaterial soll in den abzudichtenden Blechfügespalt einfließen.
Aus der DE 10 2007 037 865 B3 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufbringen einer Dichtungsmasse zum Beispiel auf eine Bördelnaht einer Kraftfahrzeugkarosserie bekannt, bei der die Düse über ein nachgiebiges Drehgelenk in beliebige Richtungen beim Aufbringen des Klebe- bzw. Dichtmaterials verschwenkbar angeordnet ist.
Die DE 10 2008 027 994 B3 zeigt und beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Aufbringung insbesondere von Dichtungsmasse auf eine Bördelnaht eines Kraftfahrzeug-Karosseriebauteils, bei dem die Düse zur Abgabe des Beschichtungsmittels auf einem mehrfach gekrümmten Düsenträger angeordnet ist, was auch ein Beschichten auf der dem Werkzeugträger abgewandten Seite eines Bauteils ermöglichen soll.
Die DE 10 2013 203 302 B4 offenbart ein Verfahren zur Aufbringung einer Versiegelungsmasse auf ein Werkstück, bei dem das Werkstück zum Aushärten der Versiegelungsmasse induktiv erwärmbar ist.
In der DE 692 23 097 T2 ist ein Verfahren zur gesteuerten Aufbringung einer Dichtungsmasse mittels eines Industrieroboters bekannt geworden, bei dem der Roboter eine Vielzahl von Verfahrensschritten in Abhängigkeit von der Bewegungsgeschwindigkeit des Roboterarms zur Erreichung eines gleichmäßigen Auftrags ausführen soll.
Die EP 0 853 502 B1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung im Zusammenhang mit der automatisierten Fertigung von Kraftfahrzeugkarosserien. Dabei soll die Proportionierung der Dicht- bzw. Klebstoffmasse über Temperierung der Proportionierungseinheit und des Auslassventils erreicht werden.
In der EP 1 074 307 B1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufbringen von Dichtungs- bzw. Klebematerial mittels eines mit Druck beaufschlagten Düsenkopf gezeigt und beschrieben, wobei das Material photochemisch über eine UV-Lichtquelle aktiviert werden soll.
Aus der DE 10 2005 058 852 B4 ist eine weitere Vorrichtung und ein über diese Vorrichtung ausübbares Verfahren zum Auftragen von Dicht- bzw. Klebematerialien bekannt, bei der der Druck zum Ausbringen des Materials über eine Sensoreinrichtung geregelt werden soll.
Die EP 2 495 050 A1 zeigt und beschreibt eine Düse zum Aufbringen von pastösen Medien zur Feinabdichtung bei Falznähten mit einer speziellen Ausbildung des Düsenkopfs.
Ebenfalls eine spezielle Ausbildung des Düsenkopfs für die Aufbringung von Dichtungsmaterialien zeigt und beschreibt die EP 2 837 430 A2 .
In der WO 2013/045341 A1 wird eine Abdichtungseinrichtung für die Rohbauöffnung an der Heckklappe eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, bei der vor dem Verbinden der Klappenaußenwand mit der Klappeninnenwand ein Spaltfügeteil in eine Verschlusslage gebracht wird, mit dem nach dem Verbinden der verbleibende Spalt allein oder zusammen mit einer PVC-Bördelfalzversiegelung wasserdicht verschlossen bzw. abgedichtet wird.
Auch in der JP 613 70 34 B2 und in der JP 61 720 32 B2 sind Düsenkonstruktionen gezeigt und beschrieben, mit denen Dichtungs- bzw. Klebestoffe ausgebracht werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzubieten, mit denen unter Verzicht auf jede Nacharbeitung, z. B. von Hand, ein automatisierter Ablauf des Verklebungs- und des Abdichtungsvorgangs erreichbar ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass das Klebematerial an den entsprechenden Naht- und Fügestellen wenigstens abschnittsweise über dem Abdichtungsmaterial auf diesem direkt aufliegend angeordnet ist. Dabei ist das Klebematerial ein Material mit geringerer Viskosität als das Abdichtungsmaterial, das ein elastisches, lösungsmittelfreies, feuchtigkeitshärtendes Material auf Polyurethan-Basis mit einer Viskosität, die größer ist als die des Klebematerials und vorzugsweise kleiner 60 g/min bei Raumtemperatur ist.
Vorzugsweise kann das Klebematerial in Form einer kompakten Raupe auf die zu verklebenden Stellen aufgebracht werden.
Das aufliegende Aufbringen des zähen, relativ steifen, kompakten Klebematerials auf das elastisch-weiche, fließfähig formbare Abdichtungsmaterial kann vorzugsweise im Wesentlichen von den Naht- und Fügestellen abhängig kreuzend erfolgen. Ebenso ist es denkbar, dass das Klebematerial, z.B. in Form einer Kleberaupe im Wesentlichen parallel verlaufend auf das Abdichtungsmaterial aufgebracht wird. Durch dieses aufliegende Aufbringen verteilt das Klebematerial das Abdichtungsmaterial in den abzudichtenden Räumen an den Naht- und Fügestellen.
Bei einem ersten Verfahren nach der Erfindung wird zunächst das weich-elastische Abdichtungsmaterial (siehe vorstehende bevorzugte Materialcharakteristik) an den Naht- bzw. Fügestellen von ersten zusammenzufügenden Bauteilen aufgebracht. Daran unmittelbar anschließend erfolgt das wenigstens abschnittsweise (an den abzudichtenden Stellen) Aufbringen des Klebematerials vorzugsweise in Form einer kompakten und zähen Kleberaupe aus Klebematerial geringerer Viskosität gegenüber dem unmittelbar zuvor aufgebrachten Abdichtungsmaterial und daran anschließend das Aufpressen des/der mit dem Klebematerial zu verklebenden Bauteils/ Bauteile und die Aushärtung von Abdichtungs- bzw. und Klebematerial.
Bei einem alternativen Verfahren nach der Erfindung wird ebenfalls zunächst das weich-elastische Abdichtungsmaterial an Naht- und Fügestellen von ersten zusammenzufügenden Bauteilen aufgebracht; unmittelbar anschließend erfolgt das korrespondierend zum aufgetragenen Abdichtungsmaterial und dieses im Wesentlichen überdeckende Auftragen des Klebematerials auf wenigstens ein auf das eine erste Bauteil aufzuklebendes zweites Bauteil in Form einer Kleberaupe. Daran anschließend erfolgt das Zusammenpressen der zusammenzufügenden Bauteile und das Aushärten von Klebe- und Abdichtungsmaterial.
Vorzugsweise wird das Verkleben und Abdichten an Naht- und Fügestellen bei Karosseriebauteilen von Kraftfahrzeugen angewendet.
Die deutlich geringere Viskosität des nach der Erfindung verwendeten Klebematerials, also dessen höhere Zähigkeit im Unterschied zum flüssigeren Abdichtungsmaterial mit deutlich höherer Viskosität gegenüber dem Klebematerial führt dazu, dass eine kompakte Raupe aus Klebematerial, unmittelbar aufgebracht nach dem Aufbringen des Abdichtungsmaterials, dieses in die abzudichtenden Naht- und Fügestellen eindringen bzw. einfließen lässt und somit für eine verbesserte Abdichtung sorgt.
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der erfinderischen Lösung für das Verkleben und Abdichten von Naht- und Fügestellen bzw. für ein Verfahren zum entsprechenden Verkleben bzw. Abdichten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in den Figuren einer Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. Die beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen, wie nachfolgend in der Zeichnung gezeigt, und die anhand der Zeichnung beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder auch in Alleinstellung anwendbar, ohne dass damit der Rahmen der Erfindung verlassen wird.
Die 1-6 der Zeichnung zeigen Überlappungen, Absätze, Stöße, wie sie zum Beispiel bei Karosserieteilen in Kraftfahrzeugen häufig zu finden sind. Diese schematische Darstellung ist aber keinesfalls abschließend.
1 zeigt eine Fügestelle, bei der ein erstes Karosseriebauteil 1 von einem zweiten Karosseriebauteil 2 an der Fügestelle überlappend übergriffen wird. Die Fügestelle soll durch Abdichtungsmaterial 3 abgedichtet werden. Zum Verkleben der Bauteile 1 und 2 mit weiteren Karosseriebauteilen (in der Zeichnung nicht dargestellt) ist auf die Karosseriebauteile 1 und 2 und über die Fügestelle und damit auch über das Abdichtungsmaterial 3 verlaufend eine Kleberaupe 4 gelegt. Bei der Verwendung von entsprechend zähen Abdichtmaterial 3 und ähnlich zähem Klebematerial für die Kleberaupe 3 wird sich das Abdichtungsmaterial unter Umständen nicht vollständig (siehe schematische Darstellung) in die an der Fügestelle gebildeten Hohlräume einbringen lassen, so dass undichte Stellen, zum Beispiel die Stellen 5 und 6 verbleiben. Solche Stellen müssen ggf. mit Handarbeit vor dem automatischen Aufbringen der Kleberaupe 4 aufwändig abgedichtet werden.
Entsprechend stellt sich die Situation bei alternativen Fügestellen, wie sie in den 2 und 3 dargestellt sind - es werden für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet. Auch hier bilden sich an den Fügestellen Hohlräume 5 bzw. 6, die ggf. in Handarbeit nachabgedichtet werden müssen.
Das anhand der 1-3 dargestellte Dichtungsproblem nach dem Stand der Technik löst die Erfindung mit einfachen Mitteln. In 4 ist ein erstes Karosseriebauteil 7 überlappend mit einem zweiten Karosseriebauteil 8 zusammengeführt. Nach dem erfinderischen Verfahren wird das fließfähigere Abdichtungsmaterial 9 mit höherer Viskosität als das zähflüssige Klebematerial (Kleberaupe 10) an der Fügestelle eingebracht und unmittelbar darauffolgend wird eine kompakte Kleberaupe 10 aus deutlich zäherem, kaum bis nicht- fließfähigen Klebematerial über die Fügestelle gelegt. Einerseits durch die Fließfähigkeit des Abdichtungsmaterials 9 passt sich dieses flächig an den gesamten Hohlraum an der Fügestelle an und dichtet diesen vollkommen ab. Unterstützt wird diese Anpassung mit dem Ziel der vollkommenen Abdichtung durch den auf das Abdichtungsmaterial 9 einerseits schon allein aus der kompakten Kleberaupe 10 über das hart-zähe, gering viskose Klebematerial heraus aufgebrachten Anpressdruck und zum zweiten durch das anschließende Aufpressen des über die Kleberaupe 10 an den Karosseriebauteilen 7 und 9 zu verklebenden Bauteils (nicht dargestellt in der Zeichnung).
Bei anders ausgeformten Fügestellen (siehe dazu 5 und 6) gilt Entsprechendes. Das Abdichtungsmaterial 9.1 bzw. 9.2 zum Abdichten der Fügestellen zwischen den Karosseriebauteilen 7.1 bzw. 7.2 und 8.1 bzw. 8.2 wird aufgrund seiner flüssigen Struktur durch das hart-zähe Material der Kleberaupe 10.1 bzw. 10.2 in alle an der Fügestelle gebildeten und abzudichtenden Hohlräume gepresst.
Nach einem alternativen Verfahren der Erfindung kann das Abdichtungsmaterial 9, 9.1, 9.2 auf wenigstens ein erstes von mehreren zusammenzufügenden Teilen 7, 7.1, 7.2, 8, 8.1, 8.2 aufgebracht werden, während gleichzeitig oder unmittelbar anschließend das Klebematerial in Form einer Kleberaupe 10, 10.1,10.2 korrespondierend zum aufgetragenen Abdichtungsmaterial 9, 9.1, 9.2 und dieses im Wesentlichen überdeckend auf bzw. an die abzudichtenden Stellen wenigstens eines zweiten Bauteils 7, 7.1, 7.2, 8, 8.1, 8.2 aufgebracht wird.
Bezugszeichenliste

1: Karosseriebauteil
2: Karosseriebauteil
3: Abdichtungsmaterial
4: Kleberaupe
5: Hohlraum
6: Hohlraum
7, 7.1, 7.2: Karosseriebauteil
8, 8.1, 8.2: Karosseriebauteil
9, 9.1, 9.2: Abdichtungsmaterial
10, 10.1, 10.2: Kleberaupe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3912920 A1 [0004]
EP 0559106 B1 [0005]
DE 19816990 C1 [0006]
DE 19936716 A1 [0007]
DE 10020679 A1 [0008]
DE 10052108 B4 [0009]
DE 102007037865 B3 [0010]
DE 102008027994 B3 [0011]
DE 102013203302 B4 [0012]
DE 69223097 T2 [0013]
EP 0853502 B1 [0014]
EP 1074307 B1 [0015]
DE 102005058852 B4 [0016]
EP 2495050 A1 [0017]
EP 2837430 A2 [0018]
WO 2013/045341 A1 [0019]
JP 6137034 B2 [0020]
JP 6172032 B2 [0020]

Claims

Verkleben und Abdichten durch Aufbringen von Klebematerial und Abdichtungsmaterial an entsprechenden Naht- und Fügestellen, dadurch gekennzeichnet, dass das Klebematerial (10) zumindest abschnittsweise auf dem Abdichtungsmaterial (9, 9.1, 9.2) direkt aufliegend angeordnet ist.
Verkleben und Abdichten von Naht- und Fügestellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Klebematerial (10) ein Material geringerer Viskosität als das Abdichtungsmaterial (9, 9.1, 9.2) ist, das ein elastisches, lösungsmittelfreies, flüssigkeitshärtendes Material auf Polyurethan-Basis mit einer Viskosität kleiner 60 g/min bei Raumtemperatur ist.
Verkleben und Abdichten von Naht- und Fügestellen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Klebematerial (10, 10.1, 10.2) in Form einer kompakten Raupe aufbringbar ist.
Verkleben und Abdichten von Naht- und Fügestellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Klebematerial (10) auf das Abdichtungsmaterial (9, 9.1, 9.2) im Wesentlichen kreuzend aufgebracht ist.
Verkleben und Abdichten von Naht- und Fügestellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Klebematerial (10) auf das Abdichtmaterial (9) im Wesentlichen parallel verlaufend aufgebracht ist.
Verfahren zum Verkleben und Abdichten durch Aufbringen von Klebematerial und Abdichtungsmaterial auf entsprechende Naht- und Fügestellen, gekennzeichnet durch - Auftragen des weich-elastischen Abdichtmaterials (9, 9.1, 9.2) an bzw. in den Naht- bzw. Fügestellen wenigstens eines ersten Bauteils (7, 7.1, 7.2; 8, 8.1, 8.2); - unmittelbar an das Auftragen des Abdichtungsmaterials (9, 9.1, 9.2) anschließendes, im Wesentlichen das Abdichtungsmaterial (9, 9.1, 9.2) an abzudichtenden Stellen überdeckendes Aufbringen des Klebematerials in Form einer Kleberaupe (10, 10.1, 10.2) auf das Abdichtungsmaterial (9, 9.1, 9.2); - Aufpressen wenigstens eines mit dem Klebematerial (Kleberaupe 10, 10.1, 10.2) aufzuklebenden zweiten Bauteils auf die ersten Bauteile (7, 7.1, 7.2; 8, 8.1, 8.2) mit dem aufgebrachten Abdichtungs- bzw. Klebematerial; - Aushärten des Abdichtungsmaterials (9, 9.1, 9.2) und des Klebematerials (Kleberaupe 10, 10.1, 10.2).
Verfahren zum Verkleben und Abdichten durch Aufbringen von Klebematerial und Abdichtungsmaterial auf entsprechende Naht- und Fügestellen, gekennzeichnet durch - Auftragen des weich-elastischen Abdichtungsmaterials (9, 9.1, 9.2) an bzw. in Naht- bzw. Fügestellen mindestens eines ersten Bauteils (7, 7.1, 7.2; 8, 8.1, 8.2); - unmittelbar an das Auftragen des Abdichtungsmaterials (9, 9.1, 9.2) anschließendes, im Wesentlichen mit dem aufgetragenen Abdichtungsmaterial (9, 9.1, 9.2) an abzudichtenden Stellen korrespondierend überdeckendes Aufbringen des Klebematerials auf wenigstens ein auf das wenigstens erste Bauteil (7, 7.1, 7.2; 8, 8.1, 8.2) aufzuklebendes wenigstens zweites Bauteil in Form einer Kleberaupe (10, 10.1, 10.2) derart, dass beim Zusammenfügen des wenigstens zweiten Bauteils mit dem wenigstens ersten Bauteil (7, 7.1, 7.2; 8, 8.1, 8.2) das Klebematerial das Abdichtungsmaterial (9, 9.1, 9.2) an abzudichtenden Stellen im Wesentlichen überdeckt; - Aufpressen des wenigstens zweiten Bauteils mit dem darauf aufgebrachten Klebematerial (Kleberaupe 10, 10.1, 10.2) auf das wenigstens erste Bauteil (7, 7.1, 7.2; 8, 8.1, 8.2) mit dem aufgebrachten Abdichtungsmaterial (9, 9.1, 9.2); - Aushärten des Abdichtungsmaterials (9, 9.1, 9.2) und des Klebematerials (Kleberaupe 10, 10.1, 10.2).
Verkleben und Abdichten durch Aufbringen von Klebematerial und Abdichtungsmaterial auf entsprechende Naht- und Fügestellen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Anwendung bei Karosseriebauteilen von Kraftfahrzeugen.
Verfahren zum Verkleben und Abdichten durch Aufbringen von Klebematerial und Abdichtungsmaterial auf entsprechende Naht- und Fügestellen mit einem Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch die Anwendung bei Karosseriebauteilen von Kraftfahrzeugen.