DE102021122882A1

DE102021122882A1 - Flächenbauteil aus Kunststoff für ein Kraftfahrzeug mit einem Elektronikbauteil als Einlegebauteil

Info

Publication number: DE102021122882A1
Application number: DE102021122882.4A
Authority: DE
Inventors: Michael Huelsen; Oliver Heisel; Johannes Thannheimer; Andreas Strasser; Magnus Sviberg
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2021-09-03
Filing date: 2021-09-03
Publication date: 2023-03-09

Abstract

Es wird ein Flächenbauteil aus Kunststoff für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, umfassend zumindest eine erste spritzgegossene Kunststoffschicht (22). Zumindest ein Elektronikbauteil (26) als Einlegebauteil ist in der ersten spritzgegossenen Kunststoffschicht (22) integriert und/oder das Flächenbauteil (12) umfasst eine zweite spritzgegossene Kunststoffschicht (24) und das Elektronikbauteil (26) ist als Einlegebauteil zwischen der ersten spritzgegossenen Kunststoffschicht (22) und der zweiten spritzgegossenen Kunststoffschicht (24) integriert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Flächenbauteil aus Kunststoff für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Gattungsgemäße Flächenbauteile finden in der Automobiltechnik umfassend Verwendung und dienen als Karosseriebauteile, um zumindest bereichsweise eine Außenhaut eines Kraftfahrzeuges zu bilden, die als eine äußere Dichtfläche des Kraftfahrzeuges fungiert.
Dabei finden Flächenbauteile beispielsweise in Dachmodulen Verwendung. Derartige Dachmodule sind als separate Funktionsmodule vorgefertigt und können bei der Montage des Fahrzeugs an das Montageband geliefert werden. Das Dachmodul umfasst zumeist ein Flächenbauteil, durch das zumindest bereichsweise eine Dachhaut des Fahrzeugdachs ausgebildet ist, die ein Eindringen von Feuchtigkeit bzw. Luftströmung in den Fahrzeuginnenraum verhindert. Die Dachhaut wird zumeist von einem oder mehreren Flächenbauteilen gebildet, die aus einem stabilen Material, beispielsweise lackiertem Blech oder lackiertem bzw. durchgefärbtem Kunststoff, gefertigt sein können. Zudem kann es sich bei einem derartigen Dachmodul um ein Teil eines starren Fahrzeugdachs oder um ein Teil einer öffenbaren Dachbaugruppe handeln.
Ferner richtet sich die Entwicklung im Fahrzeugbau immer stärker auf autonom bzw. teilautonom fahrende Kraftfahrzeuge. Um der Fahrzeugsteuerung ein autonomes bzw. teilautonomes Steuern des Kraftfahrzeuges zu ermöglichen, wird eine Vielzahl von Umfeldsensoren (z. B. Lidar-Sensoren, Radar-Sensoren, (Multi-) Kameras, etc. mitsamt weiterer (elektrischer) Komponenten) eingesetzt, die bspw. in das Dachmodul integriert sind, die Umgebung rund um das Kraftfahrzeug erfassen und aus den erfassten Umgebungsdaten bspw. eine jeweilige Verkehrssituation ermitteln. Dachmodule, welche mit einer Vielzahl von Umfeldsensoren ausgestattet sind, sind auch als Roof Sensor Module (RSM) bekannt. Die bekannten Umfeldsensoren senden bzw. empfangen dazu entsprechende elektromagnetische Signale, beispielsweise Laserstrahlen oder Radarstrahlen, wobei durch eine entsprechende Signalauswertung ein Datenmodell der Fahrzeugumgebung generiert, und für die Fahrzeugsteuerung genutzt werden kann. Die Umfeldsensoren zur Überwachung und Erfassung der Fahrzeugumgebung sind zumeist am Fahrzeugdach befestigt, da das Fahrzeugdach in der Regel die höchste Erhebung eines Fahrzeugs ist, von der aus die Fahrzeugumgebung gut einsehbar ist.
Für diese hochtechnisierten Funktionseinheiten, jedoch auch für herkömmliche, nicht autonom fahrende Fahrzeuge ist aufgrund einer ständig zunehmenden Technizität zudem eine Vielzahl elektronischer Komponenten notwendig, die in einem nur begrenzten Bauraum angeordnet sein muss, um einen für die Funktion des Kraftfahrzeuges (z. B. für eine Navigationseinheit oder ähnliches) benötigten Datentransfer zur Kommunikation mit einer Fahrzeugumgebung bereitzustellen und zum anderen eine Interaktion zwischen verschiedenen Sensoren, Auswerteeinheiten und ähnlichem und zudem mit der Außenwelt zu ermöglichen.
Ein Beispiel für derartige elektronische Komponenten sind Antennen, deren Einsatz im Kraftfahrzeug allgemein bekannt ist und die für eine Kommunikation mit dem Fahrzeugumfeld ausgebildet sind und beispielsweise elektromagnetische Signale senden und/oder empfangen können. Konventionelle Antennen werden oftmals als Zusatzbauteile (d. h., als ein separates Montageteil), beispielsweise in der Art einer Haifisch-Finne oder ähnlichem, auf einem Dach des Kraftfahrzeuges angeordnet, um dort eine möglichst optimale Positionierung für die geforderte Signalübertragung zu haben. Neben der Dachfläche eignen sich für eine Platzierung solcher Antennen aufgrund der Zugänglichkeit nur wenige weitere Bestandteile des Fahrzeuges. So bieten sich beispielsweise Stoßdämpfer und Griffe aufgrund einer an den entsprechenden Stellen nicht optimalen Zugänglichkeit für die Signalübertragung und ggf. einer zu geringen Bauteilgröße nicht oder nur bedingt für die Anordnung von Antennen an.
Nachteilig bei der momentanen Anordnung von Antennen in Form von Zusatzbauteilen ist, dass diese separaten Bauteile aufgrund von Montagespezifika zumeist relativ zu der Antenne groß dimensioniert, daher stets sichtbar sind und auch nicht integrierbar sind.
Die Zusatzbauteile verursachen zudem Zusatzkosten und erhöhen einen Aufwand einer Montage. Auch ist es aufgrund von Kabelführung und ähnlichem erforderlich, Öffnungen in dem betreffenden Flächenbauteil vorzusehen, wodurch unter anderem ein Risiko einer durch Wassereintritt bedingten Korrosion ansteigt. Auch führt die bekannte Anordnung aufgrund einer zu verzeichnenden Designbestrebung nach Schlichtheit und einem harmonischen Erscheinungsbild zu Störkonturen auf der Außenhaut des Fahrzeuges, die oftmals vom Kunden unerwünscht sind. Zudem kann durch das Hervorstehen der separaten Bauteile eine Geräuschentwicklung hervorgerufen werden, die für einen Fahrzeuginsassen, z. B. ab einer bestimmten Geschwindigkeit, als Störgeräusch wahrgenommen werden kann. Insbesondere im Falle von Dachmodulen für das (teil-) autonome Fahren, bei denen einen Mehrzahl von Antennen notwendig ist, weist das bekannte Anordnungsprinzip von Antennen als separate Bauteile, die auf der Dachhaut montiert werden, große Schwächen auf, da eine Vielzahl einzelner Bauteile auf der Dachhaut platziert werden muss.
Auch wenn durch eine Ausgestaltung der Zusatzbauteile, beispielsweis der Antennen, als ein- und ausfahrbare Komponenten grundsätzlich zumindest die Styling-Problematik teilweise lösbar erscheint, weisen auch derartige Ausgestaltungen Nachteile auf. Beispielsweise nimmt aufgrund einer benötigten Verstellmechanik eine Komplexität zu. Zudem bleibt die Problematik einer Abdichtung der Öffnungen, in denen die Zusatzkomponenten angeordnet werden, bestehen und wird sogar durch eine Ein- und Ausfahrbarkeit komplexer. Somit bleibt auch die Korrosionsproblematik bestehen.
Es erscheint alternativ auch nicht möglich, die Zusatzkomponenten, wie Antennen, unterhalb eines betreffenden Flächenbauteils im Inneren des Fahrzeuges vorzusehen, da die bekannten Flächenbauteile zumeist aus Metall hergestellt sind, durch das beispielsweise ein Signalfluss für Antennen unterbunden werden würde (da das Flächenbauteil gemeinsam mit dem Karosserierahmen des Kraftfahrzeuges einen Faraday'schen Käfig ausbildet, durch den eine Signalübertragung nach außen unterbunden wird). Zudem müssten die Antennen unterhalb des Flächenbauteils mit einer Art Gehäuse montiert werden, wodurch ebenfalls eine Empfangs- und Sendequalität beeinträchtigt werden kann. Somit erscheint auch dieser Ansatz für eine mögliche Anbringung als wenig aussichtsreich.
Ein weiterer Ansatz zur Behebung der vorgenannten Nachteile besteht in einer Integration von Antennen in einer (Front-) Scheibe eines Kraftfahrzeuges, wobei für eine derartige Anordnung von Antennen grundsätzlich konventionelle Fertigungstechniken zum Einsatz kommen. Allerdings widerspricht dieser Ansatz wiederum dem Bestreben, die Scheiben des Fahrzeuges möglichst transparent und unterbrechungsfrei zu gestalten, um eine möglichst ungehinderte Sicht für den Fahrer zu ermöglichen. Somit ist auch diese Anordnungsart präferiert.
Als ein weiteres Beispiel für elektronische Zusatzbauteile, bei denen eine Anordnungsproblematik besteht bzw. in Zukunft bestehen könnte, sind Leuchten bzw. Lichtquellen. Zum heutigen Stand werden Leuchten diverser Art in Komponenten, wie Scheinwerfern, Rückleuchten sowie Lichtleitern für ein Fahrzeugäußeres und ein Fahrzeuginneres entwickelt und in Fahrzeugen aller Art verbaut. Allerdings werden zurzeit neue Entwicklungsbereiche erschlossen, bei denen Leuchten als elektronische Zusatzkomponenten eine tragende Rolle zukommen wird. Ein Beispiel ist das Gebiet des (teil-) autonomen Fahrens, welches sich zwar momentan noch im Entwicklungsstadium und im Stadium des Prototypenbaus befindet, bei dem Leuchten bzw. Lichtquellen unter anderem zur Warn- und Statusanzeigefunktion Verwendung finden sollen. Hierzu ist aktuell beispielsweise eine Norm mit der Bezeichnung SAE J3134 in Entwicklung, die zum Ziel hat vorzuschreiben, wie (teil-) autonome Fahrzeuge beleuchtet sein müssen, um mit ihrer Außenwelt zu kommunizieren. So ist beispielsweise geplant, dass für autonom fahrende Fahrzeuge sogenannte Automated Driving System Lighter (Leuchten für die Anzeige eines autonomen Fahrbetriebes) erforderlich werden. Diese Leuchten sollen beispielsweise anderen Verkehrsteilnehmern einen momentanen Status des autonomen Fahrzeuges, z.B. ob dieses an einem Fußgängerübergang stoppen wird, anzeigen.
Erste Ansätze sehen vor, dass die Leuchten als separate Montagebauteile, bspw. mit einem Gehäuse, ähnlich zu den oben genannten Antennen, auf der Fahrzeugaußenfläche angeordnet werden. Dies erfordert zusätzlichen Bauraum und beeinflusst das äußere Erscheinungsbild des Fahrzeuges negativ. Zudem müssten diese Lichtquellen jeweils separat montiert werden. Auch sind separate Leuchten, ähnlich wie Antennen, nicht integriert und entsprechen nicht den Designvorstellungen von Kunden. Zudem besteht eine weitere Problematik, dass beispielsweise (warn-) hinweisende Lichtbahnen (z. B. in einer Anordnung zwischen einem Lichtelement und einer externen Verkleidung) gut abgeschirmt werden müssen, um Streulicht zu vermeiden. Dies macht zusätzliche Montageteile erforderlich, was wiederum den Aufwand der Montage erhöht. Zudem erscheint es zum momentanen Entwicklungsstand anspruchsvoll, eine Art Baukastenlösung mit standardisierten Einzelkomponenten zu realisieren, da je nach Fahrzeugtyp und Umgebungsanforderung eine entsprechende Leuchte an eine jeweilige Außenhaut (Verkleidung) angepasst werden muss. Zudem ist für eine derartige Leuchte eine transparente Verkleidung und/oder Verglasung notwendig, um von außen sichtbar zu sein.
Hier erscheint es zwar im Lösungsansatz als möglich, Leuchten beispielsweise unterhalb einer Dachhaut anzuordnen, was für die Sichtbarkeit aufgrund der exponierten Lage des Daches als höchste Erhebung des Kraftfahrzeuges von Vorteil wäre. Allerdings ist es erforderlich, dass ein nicht metallisches Material für das betreffende Flächenbauteil verwendet wird, um somit lichtdurchlässig zu sein. Zudem darf ein Material des Flächenbauteils keine Streueffekte verursachen, um eine möglichst ungehemmte Sicht auf die Leuchte zu gewährleisten. Auch erfordert diese Art der Anordnung ein zusätzliches Gehäuse für die betreffende Leuchte, um eine Montage zu ermöglichen. Hierzu ist wiederum Bauraum erforderlich, der nur als knappe Ressource zur Verfügung steht. Ebenfalls kann eine Leuchtkraft einer derart unter dem Flächenbauteil angeordneten Leuchte durch das Flächenbauteil nach außen hin abgeschwächt werden, da das Licht das Flächenbauteil in seiner gesamten Dicke durchdingen muss.
Aufgrund der vorstehend genannten Nachteile bei der Anbringung elektronischer Komponenten liegt der Erfindung eine Aufgabe zugrunde, ein Flächenbauteil und/oder ein Verfahren zur Herstellung eines Flächenbauteils derart weiterzuentwickeln, dass die Nachteile vermindert sind. Ebenfalls soll ein Dachmodul entwickelt werden, das ein Flächenbauteil aufweist und bei dem die vorstehenden Nachteile vermindert werden.
Diese Aufgabe ist durch ein Flächenbauteil der Lehre des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Flächenbauteil aus Kunststoff, das in seinem bestimmungsgemä-ßen Gebrauch in einem Kraftfahrzeug verbaut ist, umfasst zumindest eine erste spritzgegossene Kunststoffschicht. Das Flächenbauteil ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Elektronikbauteil als Einlegebauteil in der ersten spritzgegossenen Kunststoffschicht integriert ist. Alternativ oder ergänzend ist das Flächenbauteil dadurch gekennzeichnet, dass es eine zweite spritzgegossene Kunststoffschicht umfasst und das Elektronikbauteil als Einlegebauteil zwischen der ersten spritzgegossenen Kunststoffschicht und der zweiten spritzgegossenen Kunststoffschicht integriert bzw. eingeschlossen ist.
Die Aufgabe ist ferner durch ein jeweiliges Verfahren zur Herstellung eines Flächenbauteils nach der Lehre der Ansprüche 15 und 16 gelöst.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Flächenbauteils aus Kunststoff für ein Kraftfahrzeug umfasst dabei zumindest die folgenden Schritte. Einlegen und vorzugsweise Fixieren zumindest eines Elektronikbauteils, das als Einlegebauteil ausgeführt ist, in eine Spritzgussform des Flächenbauteils. Einspritzen eines flüssigen Kunststoffes in die Spritzgussform, um derart das Flächenbauteil auszuformen und das zumindest eine Elektronikbauteil in dem Flächenbauteil zu integrieren bzw. einzuschlie-ßen. Diese Herstellungsverfahren betrifft ein Ein-Komponenten-Spritzgussverfahren, bei dem ein einziger Kunststoff oder eine Kunststoffmischung in eine Spritzgussform im (noch) flüssigen Zustand eingespritzt wird und beim Abkühlen das Spritzgussbauteil ausbildet, dessen Form durch eine Formgebung der Spritzgussform (die zumeist aus zwei Halbschalen besteht) und ggf. bestimmter Schieber vorgegeben ist.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Flächenbauteils aus einem Kunststoff für ein Kraftfahrzeug weist zumindest die folgenden Schritte auf. Bereitstellen einer ersten Kunststoffschicht, die vorzugsweise durch ein Spritzgussverfahren hergestellt wurde, vorzugsweise in einer Spritzgussform des Flächenbauteils. Platzieren und vorzugsweise Fixieren zumindest eines Elektronikbauteils auf der ersten Kunststoffschicht vorzugsweise in der Spritzgussform. Einspritzen von Kunststoff zur Ausbildung zumindest einer zweiten Kunststoffschicht in die Spritzgussform, um derart das Flächenbauteil auszuformen und das zumindest eine Elektronikbauteil zwischen der ersten Kunststoffschicht und der zweiten Kunststoffschicht in dem Flächenbauteil zu integrieren bzw. einzuschließen. Bei diesem Herstellungsverfahren handelt es sich vorzugsweise um ein Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren, bei dem das Flächenbauteil aus zwei (separat) hergestellten Kunststoffschichten ausgebildet wird. Die Kunststoffe der ersten und zweiten Kunststoffschicht können sich dabei grundsätzlich in der Art und/oder Zusammensetzung voneinander unterscheiden.
Ein bevorzugtes Fixieren des Elektronikbauteils kann beispielsweise durch einen oder mehrere Pins oder mittels Klemmen oder ähnlichem oder auch magnetisch oder auf sonstige Weise erfolgen. Das Elektronikbauteil kann vorzugsweise vor dem Spritzgie-ßen manuell oder (teil-) automatisch in die Spritzgussform eingelegt werden. Das Einspritzen des Kunststoffes erfolgt während einer Einspritzphase, in der eine Spritzeinheit der Spritzgussform an einen Schließeinheit der Spritzgussform gefahren wird. Dann erfolgt das Einspritzen durch eine Düse, wobei der flüssige Kunststoff dabei unter Druck steht. Dabei wird die Kunststoffschmelze im Regelfall unter hohem Druck (meist zwischen 500 und 2000 bar) durch die geöffnete Düse in einen formgebenden Hohlraum zwischen den Halbschalen der Spritzgussform gedrückt. Eine Rückstromsperre verhindert ein Zurückströmen der Schmelze. Grundsätzlich können nach dem Einspritzen des Kunststoffes die Schritte des Nachdrücken und/oder Abkühlens und vorzugsweise des Entformens des abgekühlten Flächenbauteils erfolgen.
Die Aufgabe ist ferner durch ein Dachmodul nach der Lehre des Anspruchs 17 gelöst.
Das erfindungsgemäße Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdachs an einem Kraftfahrzeug umfasst zumindest ein Flächenbauteil aus Kunststoff. Das Flächenbauteil umfasst dabei zumindest eine erste spritzgegossene Kunststoffschicht und bildet zumindest bereichsweise eine Dachhaut des Fahrzeugdachs. Die Dachhaut fungiert als eine äußere Dichtfläche des Dachmoduls. Das Dachmodul ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Elektronikbauteil als Einlegebauteil in der ersten spritzgegossenen Kunststoffschicht integriert bzw. eingeschlossen ist und/oder dass das die Dachhaut ausbildende Flächenbauteil eine zweite spritzgegossene Kunststoffschicht umfasst und das Elektronikbauteil als Einlegebauteil zwischen der ersten spritzgegossenen Kunststoffschicht und der zweiten spritzgegossenen Kunststoffschicht integriert bzw. eingeschlossen ist.
Das erfindungsgemäße Flächenbauteil, Flächenbauteile, die nach den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sind und das erfindungsgemäße Dachmodul haben den Vorteil, dass es aufgrund neuer Fertigungsmethoden nun möglich erscheint, Elektronikbauteile unmittelbar in die Flächenbauteile einzuspritzen bzw. in diesen zu integrieren. Dies war bislang nicht möglich, so dass betreffende Elektronikbauteile (z. B. Antennen oder Leuchten) als separate Montagebauteile auf dem Flächenbauteil angeordnet werden mussten. Hierdurch wurde das optische Erscheinungsbild des Fahrzeuges negativ beeinfluss und durch das Vorstehen der Elektronikbauteile über dem Flächenbauteil ggf. aerodynamisch bedingte Störgeräusche hervorgerufen. Auch wird durch die erfindungsgemäße Integration des Elektronikbauteils in der ersten Kunststoffschicht und/oder zwischen der ersten und zweiten Kunststoffschicht die Problematik der Abdichtung gelöst, da keine Öffnung mehr in dem Flächenbauteil angeordnet werden muss. Somit ist an der betreffenden Stelle, an der das Elektronikbauteil in das Flächenbauteil integriert ist, keine Abdichtung mehr notwendig, da das Flächenbauteil durchgängig (bzw. unterbrechungsfrei) ausgeführt sein kann. Dies erhöht auch die Robustheit des betreffenden Flächenbauteils, da keine strukturellen Schwachstellen mehr durch Öffnungen geschaffen werden. Auch sind im Vergleich zum Stand der Technik weniger Prozessschritten notwendig und das betreffende Flächenbauteil (und/oder Dachmodul) kann mit geringeren Kosten gefertigt werden. Auch bringt die erfindungsgemäße Integration einen entscheidenden Designvorteil, da keine Zusatzkomponenten (in Form von Elektronikbauteilen) mehr über das Flächenbauteil hervorstehen, sondern nunmehr direkt in diesem integriert sind. Auch kann die erfindungsgemäße Anordnung des Elektronikbauteils ggf. zu einer verbesserten Funktionalität führen, da eine Abschwächung des Elektronikbauteils aufgrund einer relativ dünnschichtigen Ausgestaltung des Flächenbauteils nur sehr gering ist. Auch wird gegenüber dem Stand der Technik für die Anordnung der Elektronikbauteile kein zusätzlicher Bauraum mehr benötigt, was einen Fahrzeugdesignprozess erheblich erleichtert. Auch kann durch die erfindungsgemäße Integration des zumindest einen Elektronikbauteils in dem Flächenbauteil ggf. ein Temperaturmanagement des betreffenden Elektronikbauteils einfacher gestaltet werden, da bspw. unterhalb des Flächenbauteils eine großdimensionierte Wärmeableitfläche zur Verfügung gestellt werden kann, durch die Abwärme einer Vielzahl von Elektronikbauteilen gemeinsam abgeleitet werden kann.
Welche Art von Elektronikbauteil in dem Flächenbauteil integriert ist, ist grundsätzlich beliebig. Das Elektronikbauteil kann von der ersten Kunststoffschicht vorzugsweise vollständig umhüllt sein oder auf der ersten Kunststoffschicht aufgelegt und von der zweiten Kunststoffschicht vorzugsweise vollständig überdeckt sein. Bevorzugt steht das Elektronikbauteil nach dem Integrieren in die erste Kunststoffschicht oder nach dem Integrieren zwischen der ersten und der zweiten Kunststoffschicht nicht über das Flächenbauteil hervor und erhöht dessen bestimmungsgemäß geforderte Dicke gegenüber einem Flächenbauteil ohne Elektronikbauteil vorzugsweise nicht. Das Elektronikbauteil ist vorzugsweise nach dem Integrieren vollständig von Kunststoff umschlossen, wobei sich beim Integrieren zwischen der ersten Kunststoffschicht und der zweiten Kunststoffschicht die beiden Schichten grundlegend voneinander unterscheiden können. So kann bspw. eine der beiden Kunststoffschichten transparent oder teiltransparent ausgebildet sein, wohingegen die andere Schicht intransparent ausgebildet ist.
Welche Art von Kunststoff für die Herstellung der Kunststoffschicht(en) verwendet wird, ist grundsätzlich beliebig. Es ist lediglich gewünscht, dass der ausgewählte Kunststoff und/oder das ausgewählte Kunststoffgemisch sich für den bestimmungsgemäßen Gebrauch des Flächenbauteils, das heißt, für dessen Einbau in ein Kraftfahrzeug eignet und somit die hierzu geforderten Festigkeits-, Flexibilitäts- und Steifigkeitskriterien erfüllt.
Das Elektronikbauteil ist als Einlegebauteil, das heißt zum Einlegen bei der Herstellung des Flächenbauteils im Spritzgussverfahren, ausgebildet. Bei dem Elektronikbauteil kann es sich also beispielsweise nicht um eine Elektronikkomponente handeln, deren dimensionelle Ausdehnung sich nicht für das Einlegen in eine Spritzgussform eignet, die zur Herstellung eines betreffenden Flächenbauteils verwendet wird. Das Elektronikbauteil muss vielmehr eine bestimmte Formgebung erfahren haben, um sich als Einlegebauteil für den Spritzgussprozess zu eignen.
Unter „zumindest einen“ wird verstanden, dass eine oder mehrere der betreffenden Komponente vorhanden sein kann. Ein Sichtfeld des Umfeldsensors erstreckt sich vorzugsweise in Form eines Kegels mit einem sensorspezifischen Kegelöffnungswinkel symmetrisch um die optische Achse des Umfeldsensors herum. Es versteht sich, dass der Umfeldsensor auch Teil eines Sensormoduls sein kann, das in dem Dachmodul umfasst ist und das den Umfeldsensor sowie weitere elektronische Komponenten und/oder mechanische Bauteile (z. B. ein Gehäuse, Teile eines Gehäuses und/oder einen Antrieb und weiteres) umfassen kann.
Das Dachmodul nach der Erfindung kann eine Baueinheit bilden, in der Einrichtungen zum autonomen oder teilautonomen, durch Fahrassistenzsysteme unterstützten Fahren integriert sind und die auf Seiten eines Fahrzeugherstellers als Einheit auf einen Fahrzeugrohbau aufsetzbar ist. Ferner kann das Dachmodul nach der Erfindung als reines Festdach oder auch als Dach mitsamt Dachöffnungssystem ausgebildet sein. Zudem kann das Dachmodul zur Nutzung bei einem Personenkraftwagen oder bei einem Nutzfahrzeug ausgelegt sein. Das Dachmodul kann vorzugsweise als Baueinheit in Form eines Dachsensormoduls (Roof Sensor Modul (RSM)) bereitgestellt sein, in der die Umfeldsensoren vorgesehen sind, um als zulieferbare Baueinheit in einen Dachrahmen einer Fahrzeugkarosserie eingesetzt zu werden. Besonders bevorzugt weist das Dachmodul zumindest einen Umfeldsensor auf, der durch einen Durchsichtsbereich zum Erfassen eines Fahrzeugumfeldes um eine optische Achse des Umfeldsensors elektromagnetische Signale senden und/oder empfangen kann. Welche Art von Umfeldsensor in das Dachmodul eingebaut sein kann, ist grundsätzlich beliebig. Grundsätzlich kann das Dachmodul zumindest einen Umfeldsensor aufweisen, der in vielfältiger Weise ausgebildet sein kann und insbesondere einen Lidar-Sensor, einen Radarsensor, einen optischen Sensor, wie eine Kamera, und/oder dergleichen umfassen kann. Lidar-Sensoren arbeiten beispielsweise in einem Wellenlängenbereich von 905 nm oder auch von etwa 1.550 nm. Der Werkstoff der Dachhaut in dem Durchsichtsbereich sollte für den von dem Umfeldsensor genutzten Wellenlängenbereich transparent sein, und sollte materialseitig daher in Abhängigkeit der von dem Umfeldsensor genutzten Wellenlänge(n) ausgewählt sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Elektronikbauteil an einer vorzugsweise flexiblen Trägerfolie angeordnet oder in dieser integriert. Das Elektronikbauteil kann vorzugsweise als flaches und flexibles Element vorgefertigt sein und an der Trägerfolie angeordnet (z. B. mit dieser verklebt) oder in dieser integriert (z.B. laminiert oder eingespritzt) sein. Die Trägerfolie dient vorzugsweise als Anordnungshilfe für die Platzierung des Elektronikbauteils während des Spritzgussprozesses. Die Trägerfolie ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie sich während des Spritzgießens des Flächenbauteils mit der ersten und/oder zweiten Kunststoffschicht verbindet bzw. restlos vermischt. Die Trägerfolie ist bevorzugt nach dem Spritzgussvorgang und dem Abkühlen des Flächenbauteils nicht mehr vorhanden, sondern hat sich vorzugsweise rückstandslos mit dem Kunststoff der ersten und/oder zweiten Kunststoffschicht vermischt. Das Elektronikbauteil ist vorzugsweise mitsamt der Trägerfolie in die erste Kunststoffschicht des Flächenbauteils fertigungstechnisch integriert und/oder zwischen der ersten und der zweiten Kunststoffschicht fertigungstechnisch integriert. Die Trägerfolie ist vorzugsweise transparent und kann aus einem beliebigen Kunststoff hergestellt sein. Im Verfahren kann die Trägerfolie vorzugsweise in das Spritzgusswerkzeug bzw. die Spritzgussform, durch die das betreffende Flächenbauteil ausgeformt werden kann, eingelegt und vorzugsweise durch Pins in einer vorbestimmten Position gehalten werden. Beim Einspritzprozess wird die Trägerfolie vorzugsweise restlos bzw. rückstandslos durch den flüssigen Kunststoff aufgelöst und vermischt sich mit diesem zu der vorzugsweise homogenen Kunststoffschicht. Wenn das Flächenbauteil abgekühlt ist, ist die Trägerfolie vorzugsweise ein permanenter Bestandteil des Flächenbauteils und vorzugsweise sogar integral mit diesem verbunden. Hierdurch ist das Integrieren des Elektronikbauteils auf einfache Art und Weise möglich. Besonders bevorzugt dient die Trägerfolie dazu, ein mehrere getrennte Leiterbahnen umfassendes Elektronikbauteil vor dem Integrieren in das Flächenbauteil in einer vorbestimmten Form zu halten, so dass keine Bestandteile des Elektronikbauteils ungewünscht verschoben oder deplatziert werden. Vorzugsweise ist das Elektronikbauteil in die Trägerfolie eingespritzt und/oder mit der Trägerfolie laminiert, verklebt und/oder verschweißt. Auch andere Befestigungsarten sind vorstellbar. Beispielsweise kann das Elektronikbauteil in Form von mehreren (auch komplexen) Schaltkreisen oder ähnlichem auf die Trägerfolie aufgedampft oder aufgedruckt sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das zumindest eine Elektronikbauteil flach (bspw. im einem Bereich von 1 bis 10 Mikrometern) und vorzugsweise flexibel ausgebildet. Das Elektronikbauteil ist vorzugsweise mitsamt der bevorzugten Trägerfolie folienartig ausgebildet. Dabei kann das Elektronikbauteil durch Fertigungsverfahren, wie Sieb-, Flexo-, Tief- oder Injekt-Druck hergestellt sein. Das Elektronikbauteil kann in dieser Ausformung isolierende (typisch (bei 25 °C): elektrische Leitfähigkeit < 10^-8 S/m oder < 10^-10 S/m), elektrisch leitende (typisch (bei 25 °C): elektrische Leitfähigkeit > 10⁴ S/m) und/oder elektrisch halbleitende (typisch (bei 25 °C): elektrische Leitfähigkeit > 10^-8 und < 10⁴ S/m) Bestandteile aufweisen und beispielsweise auch als eine Art Hybrid-Elektronik ausgeführt sein. Ein derartiges Elektronikbauteil kann beispielsweise flexibel formbar sein und sich beispielsweise einer beliebigen Kontur des Flächenbauteils anpassen. Durch die Flexibilität des Elektronikbauteils kann es auch in nicht ebenen, sondern bspw. gekrümmten oder gewölbten Abschnitten des Flächenbauteils integriert sein. Im Fertigungsprozess kann das Elektronikbauteil derart auch in eine gekrümmte, gewölbte oder andersartig komplex geformte innere Kontur der Spritzgussform eingelegt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das zumindest eine Elektronikbauteil eine Mehrzahl von elektronischen und/oder (elektro-) magnetischen Komponenten. Dabei kann das Elektronikbauteil eine Vielzahl von getrennten oder interagierenden Schaltkreisen aufweisen die eine Mehrzahl von Widerständen und/oder Transistoren und/oder Leiterbahnen und/oder Kontaktflächen und/oder Anschlusskontakten und/oder Kondensatoren umfassen können. Auch andere Arten von Komponenten sind grundsätzlich denkbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das zumindest eine Elektronikbauteil zumindest eine elektrische und/oder magnetische Antenne. Die Antenne weist vorzugsweise eine flächenmäßige Ausdehnung auf und umfasst ein Empfangs- und Sendemodul. Die Antenne ist also vorzugsweise nicht als stabförmige Antenne ausgeführt, sondem weist vorzugsweise eine flache Form in der Art einer Folie mit einer flächenmäßigen Ausdehnung auf, um derart in dem Flächenbauteil integrierbar zu sein, ohne dessen Dicke verändern zu müssen. Insbesondere für eine Anordnung bzw. Integration von Antennen unmittelbar in einer durch das Flächenbauteil zumindest teilweise gebildeten Au-ßenverkleidung ist aufgrund der oftmals exponierten Lage der Flächenbauteile (z. B. bei Sonnendächern, Faltdächern und/oder Dachsensormodulen (RSM)) besonders von Vorteil. Diese Flächenbauteile wurden bereits zum Stand der Technik aufgrund von Gewichts- und Kostengründen aus Kunststoff (oder ähnlichem) gefertigt. Die Flächenbauteile weisen dabei oftmals eine große Flächenausdehnung auf und bieten sich für eine störungsfreie Platzierung von Antennen besonders an. Ist erfindungsgemäß eine Antenne als das Elektronikbauteil in dem Flächenbauteil integriert, hat sie besonders bevorzugt dadurch eine Ausrichtung gegenüber der Umfeld, in der sie möglichst störungsfrei elektromagnetische Signale senden und/oder empfangen kann. Ein betreffendes Flächenbauteil, beispielsweise ein Teil einer Dachhaut, kann vorzugsweise in Abgrenzung gegenüber den restlichen Flächenbauteilen bzw. der restlichen Karosserie des Kraftfahrzeuges in einer Kontrastfarbe eingefärbt sein. Erfindungsgemäß ist die Integration von Antennen besonders bevorzugt, da durch diese neuartige Anordnung auf separate Montagebauteile verzichtet werden kann, ohne dass eine Sende- und/oder Empfangsdatenvolumen und/oder eine Sende- und/oder Empfangsqualität des Kraftfahrzeuges beeinträchtigt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das zumindest eine Elektronikbauteil zumindest eine Leuchtdiode (LED). Die Leuchtdiode ist ein Halbleiter-Bauelement, das Licht einer vorbestimmten Wellenlänge (und somit Farbe) ausstrahlt, wenn elektrischer Strom in einer Durchlassrichtung durch die Leuchtdiode fließt. Derartige Leuchtdioden können mittlerweile auch als sehr flache Bauteile (nur wenige Mikrometer dick) ausgeführt sein und lassen so derart vorzugsweise auf der Trägerfolie anordnen. Die Leuchtdiode kann dann mit der Trägerfolie in das Flächenbauteil integriert sein, wobei es von Vorteil ist, wenn zumindest die erste Kunststoffschicht und/oder die zweite Kunststoffschicht transparent, d. h., lichtdurchlässig ausgeführt ist, um derart eine Abstrahlung von Licht durch die Leuchtdiode unterbrechungsfrei in zumindest eine Abstrahlrichtung der Leuchtdiode zu ermöglichen. Auch ist es denkbar, dass ein Kunststoff Eigenschaften aufweist, durch die ein durch die Leuchtdiode abgestrahltes Licht verändert wird. So kann der Kunststoff beispielsweis eine Funktion eines Lichtfilters, der nur vorbestimmte Wellenlängenbereiche des Lichtes passieren lässt und andere Wellenlängen blockt, erfüllen. Auch kann Kunststoff grundsätzlich andere lichtmanipulierende Eigenschaften aufweise. Insbesondere eine Integration von LEDs unmittelbar in ein Flächenbauteil, das als Außenverkleidung für ein Kraftfahrzeug verwendet wird, ist von großem Vorteil, da diese Anordnung eine störungsfreie Wahrnehmung des von der LED ausgesandten Lichtes in einem Umfeld des Fahrzeuges ermöglicht. Diese Außenverkleidung ist zum Stand der Technik oftmals aus Kunststoff (oder ähnlichem) ausgebildet, weist vorzugsweise eine groß dimensionierte Flächenausdehnung mit zumindest teilweise vertikalen Flächenabschnitten auf, und ermöglicht vorzugsweise eine unterbrechungsfreie Sicht von außen auf eine darin erfindungsgemäß integrierte Leuchtdiode. Auch ist es auf einfach Art und Weise möglich, das Flächenbauteil oder zumindest einzelne Kunststoffschichten desselben (teil-) transparent auszuführen, so dass die Leuchtdiode ungestört Licht durch das Flächenbauteil in einer Abstrahlrichtung abstrahlen kann. Die Leuchtdiode strahlt vorzugsweise Licht ausgehend von einer nahezu punktförmigen Lichtquelle in einem Abstrahlkegel mit einer leuchtdiodenspezifischen Kegelöffnungsweite ab, wobei der Abstrahlkegel vorzugsweise die Abstrahlrichtung als Kegelachse aufweist. Durch das erfindungsgemäße Integrieren von Leuchtdioden ist es möglich, Bauraum einzusparen, da keine Leuchten als zusätzliches Montagebauteil vorgesehen werden müssen. Zudem ist es erfindungsgemäß möglich, Standard-Lichtelemente zu entwickeln, bei denen die Leuchtdiode(n) als flache und flexible Elemente vorgefertigt und vorzugsweise an einen Trägerfolie angeordnet oder in dieser integriert (z.B. laminiert, eingespritzt und/oder geklebt) sind. Diese Standard-Lichtelemente lassen sich dann aufgrund ihrer Flexibilität in ein beliebig geformtes Flächenbauteil integrieren. Derartige Standard-Lichtelemente können bspw. auch in einer Art Rollbahn bzw. Bandförmig als abziehbare Meterware bereitgestellt sein. In einem derartige Lichtbandstreifen können vorzugsweise eine Vielzahl von LEDs nacheinander in Reihe und/oder parallel zueinander geschaltet sein. So kann je nach Einsatzort und Flächenbauteil beispielsweise ein Bahnstreifen einer bestimmten Länge abgetrennt und für die Integration in das Flächenbauteil in die Spritzgussform eingelegt werden. Hierdurch sind noch weitere Standardisierungsmöglichkeiten gegeben.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Trägerfolie einen Diffusor und/oder einen Lichtfilter, durch den durch die Leuchtdiode erzeugbares Licht gestreut und/oder gefiltert werden kann. Alternativ oder ergänzend kann die erste Kunststoffschicht und/oder die zweite Kunststoffschicht eine Diffusor und/oder einen Lichtfilter umfassen, durch den durch die Leuchtdiode erzeugbares Licht gestreut und/oder gefiltert werden kann. Ein derartiger Diffusor und/oder Lichtfilter kann grundsätzlich auch in der ersten Kunststoffschicht und/oder zweiten Kunststoffschicht integriert sein oder durch die Eigenschaften des Kunststoffes selbst gebildet sein. Grundsätzlich ist es denkbar, beispielsweise zumindest einen von einem Polarisationsfilter, einem UV-Sperrfilter, einem Skylightfilter, einem Farbfilter, einem Konversionsfilter, einem Korrekturfilter, einem Infrarot-Sperrfilter, einem Neutraldichtefilter oder einem Effektfilter in der Trägerfolie und/oder in zumindest einer Kunststoffschicht des Flächenbauteils zu umfassen. Durch diese Ausführungsform ist es möglich, Lichteigenschaften und Ausstrahleigenschaften der zumindest einen Leuchtdiode anwendungsspezifisch zu manipulieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das zumindest eine Elektronikbauteil zumindest eine elektrische Kontaktierung, die beispielsweise gegenüber der ersten Kunststoffschicht und/oder der zweiten Kunststoffschicht freiliegen kann und die an zumindest eine Gegenkontaktierung angeschlossen ist, die an die erste Kunststoffschicht und/oder die zweite Kunststoffschicht angegossen oder angespritzt ist. Erfindungsgemäß ist es also beispielsweise möglich, die zumindest eine Kontaktierung des Elektronikbauteils mit einer entsprechenden Gegenkontaktierung zu versehen, durch die das Elektronikbauteil beispielsweise mit einem oder mehreren Kabeln verbunden werden kann. Die Kontaktierung und die Gegenkontaktierung können als einheitliches Bauteil ausgebildet sein. Zumindest die Gegenkontaktierung ragt vorzugsweise gegenüber dem Flächenbauteil zumindest einseitig hervor, um derart einen Anschluss an beispielsweise einen Kabelstrang oder Kabelbaum zu ermöglichen. Im Falle, dass das Elektronikbauteil in dem die Dachhaut bildenden Flächenbauteil integriert ist, ist es bevorzugt, wenn die x Gegenkontaktierung in eine Richtung des Fahrzeuginnenraumes nach Innen hin abragt, so dass das Elektronikbauteil dachinnenseitig stromführend mit zumindest einem Kabel verbunden werden kann. Die Kontaktierung und/oder die Gegenkontaktierung sind vorzugsweise an zumindest die erste Kunststoffschicht und/oder die zweite Kunststoffschicht angespritzt oder angegossen. Vorzugsweise erfolgt das Anspritzen und/oder Angießen der Gegenkontaktierung nach dem eigentlichen Spritzgussprozess, um das Elektronikbauteil stromführend mit anderen Komponenten verbinden zu können. Die Kontaktierung kann beispielsweise ein Abschnitt auf einer oder mehreren Leiterbahnen sein, der mittels einer pin- oder nadelartigen Gegenkontaktierung kontaktierbar ist, um das Elektronikbauteil stromführend verbinden zu können.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Flächenbauteil eine Außenverkleidungskomponente eines Sonnendachs, eines Fensters, einer Tür, eines Schiebedachs, eines Verdecks, eines Faltdachs, einer Motorhaube, einer Fronthaube, eines Kofferraumdeckels und/oder eines Dachmoduls. Auch mehrere verschiedene Flächenbauteile erfindungsgemäß ausgeführt werden und verschiedene Elektronikbauteile aufweisen die in den jeweiligen Flächenbauteilen integriert sein können. Je nach Art und Platzierung des Flächenbauteils an dem Kraftfahrzeug können sich die jeweils integrierten Elektronikbauteile unterscheiden.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das zumindest eine Elektronikbauteil auch beispielsweise einen Sensor (z. B. zur Messung eines Druckes, einer Temperatur eines Lichteinfalls), eine Anzeige oder eine sonstige vorzugsweise mikroelektronische Komponente. Es kann auch möglich sein, beispielsweise Schaltungen, Rechen- und/oder Auswerteeinheiten, die vorzugsweise integrierte Schaltkreise und/oder ein Systemon-a-Chip (SoCs) umfassen, erfindungsgemäß in ein Flächenbauteil zu integrieren.
Es versteht sich, dass die zuvor genannten und nachstehend noch zu erläuternden Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele nicht nur einzeln, sondern auch in beliebiger Kombination miteinander ausbildbar sind, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Zudem beziehen sich sämtliche Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele des Flächenbauteils vollumfänglich auf das erfindungsgemäße Dachmodul sowie auch auf die erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Flächenbauteils. Auch beziehen sich sämtliche Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele des Flächenbauteils vollumfänglich auf Kraftfahrzeuge, die ein erfindungsgemäßes Flächenbauteil oder erfindungsgemäßes Dachmodul aufweisen.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung schematisiert dargestellt und wird nachfolgend beispielhaft erläutert. Es zeigt:

1 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugdaches mit einem erfindungsgemäßen Dachmodul;
2 eine weitere perspektivische Ansicht eines Fahrzeugdaches mit einem erfindungsgemäßen Dachmodul;
3 ein erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flächenbauteils mit einer ersten spritzgegossenen Kunststoffschicht in einer perspektivischen Ansicht;
4 das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flächenbauteils in einer seitlichen Ansicht; und
5 das zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flächenbauteils in einer seitlichen Ansicht mit einer ersten spritzgegossenen Kunststoffschicht und mit einer zweiten spritzgegossenen Kunststoffschicht.

In 1 ist ein Fahrzeugdach 100 eines Fahrzeugs (nicht komplett gezeigt) dargestellt, das ein Dachmodul 10 umfasst. Das Dachmodul 10 ist, wie dies aus 2 durch die gestrichelte Andeutung hervorgeht, als separate Baueinheit in einen Dachrahmen 104 des Fahrzeuges eingesetzt bzw. auf die zumindest zwei Querholme 102 sowie zumindest zwei Längsholme 106 der Fahrzeugkarosserie 1000, durch die der Dachrahmen 104 gebildet wird, aufgesetzt. Das Dachmodul 10 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist ein Panoramadach 108 auf.
Das Dachmodul 10 umfasst ein erfindungsgemäßes Flächenbauteil 12 zur Bildung einer Dachhaut 14 des Fahrzeugdaches 100. Bei dem erfindungsgemäßen Flächenbauteil kann es sich grundsätzlich auch um eine Außenverkleidungskomponente eines Sonnendachs, eines Fensters, einer Tür, eines Schiebedachs, eines Verdecks, eines Faltdachs, einer Motorhaube, einer Fronthaube und/oder eines Kofferraumdeckels handeln.
In einem frontseitigen Bereich des Fahrzeugdaches 100 bzw. des Dachmoduls 10 (betrachtet in einer Fahrzeuglängsrichtung x, die einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges entspricht) ist symmetrisch zu der Fahrzeuglängsachse x ein Umfeldsensor 16 angeordnet. Der Umfeldsensor 16 ist unmittelbar hinter einem vorderen Querholm 102, der einen dachseitigen Windlauf in einem Anschluss an eine nicht näher gezeigte Windschutzscheibe des Fahrzeuges definiert, angeordnet. Der Umfeldsensor 16 kann ein- und ausfahrbar oder starr an dem Flächenbauteil 12 angeordnet sein. Der Umfeldsensor 16 ist vorliegend ein Lidar-Sensor. Es können jedoch auch andere Sensortypen, z. B. (Multidirektional-) Kameras, die beim (teil-) autonomen Fahren Verwendung finden, zum Einsatz kommen.
Das Dachmodul 10 (und/oder der Umfeldsensor 16) umfasst einen Durchsichtsbereich 18, der beispielsweise aus einem, vorzugsweise bruchsicheren, Kunststoff, Glas oder sonstigen (teil-) transparenten Material hergestellt sein kann. Der Umfeldsensor 16 ist entlang einer optischen Achse 20 ausgerichtet, die im Falle von 1 parallel zu der Fahrzeuglängsrichtung x ausgerichtet ist. Um die optische Achse 20 herum erstreckt sich kegelförmig ein Sichtfeld des Umfeldsensors 16, in dem der Umfeldsensor 16 elektromagnetische Signale senden und/oder empfangen kann, um so eine Fahrzeugumgebung zu erfassen.
Erfindungsgemäß umfasst das Flächenbauteil 12 zumindest eine erste spritzgegossene Kunststoffschicht 22. Durch diese erste spritzgegossene Kunststoffschicht 22 kann beispielsweise die Dachhaut 14 definiert sein. Die erste spritzgegossene Kunststoffschicht 22 kann aus einem (teil-) transparenten oder grundsätzlich auch aus einem opaken Kunststoff hergestellt sein. Das Flächenbauteil 12 kann grundsätzlich in einem einschichtigen Spritzgussverfahren hergestellt sein. Alternativ kann das Flächenbauteil 12 auch als mehrschichtiges Flächenbauteil ausgebildet sein, dass beispielsweise in einem Zwei- oder Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren hergestellt sein kann. So kann das Flächenbauteil beispielsweise neben der ersten Kunststoffschicht 22 auch eine zweite Kunststoffschicht 24 umfassen, die im Schichtaufbau an der ersten Kunststoffschicht 22 angeordnet bzw. mit dieser vorzugsweise nach dem Spritzgießen integral verbunden ist. Es ist auch möglich, dass das Flächenbauteil 12 abschnittsweise einschichtig und abschnittsweise zwei- bzw. mehrschichtig ausgeführt sein kann.
Erfindungsgemäß umfasst das Flächenbauteil 12 zumindest ein Elektronikbauteil 26, das als Einlegebauteil in der ersten spritzgegossenen Kunststoffschicht 22 integriert sein kann (siehe 4). Alternativ oder ergänzend kann das zumindest ein Elektronikbauteil 26 auch als Einlegebauteil zwischen der ersten spritzgegossenen Kunststoffschicht 22 und der zweiten spritzgegossenen Kunststoffschicht 24 integriert ist. Das zumindest eine Elektronikbauteil 26 ist vorzugsweise eine Antenne oder eine Leuchtdiode. Das Elektronikbauteil 26 ist, wie aus 3 hervorgeht, flach und vorzugsweise flexibel ausgebildet und erstreckt sich flächenmäßig entlang des Flächenbauteils 12. Auch können in einem Flächenbauteil mehrerer Elektronikbauteile 26 integriert sein. Es können beispielsweise eine oder mehrere Antennen und eine oder mehrere Leuchtdioden vorzugsweise jeweils voneinander beabstandet in dem Flächenbauteil 12 integriert sein.
Das Elektronikbauteil 26 ist vorzugsweise flexiblen Trägerfolie 28 angeordnet oder in dieser integriert (siehe 3 bis 5). Die Trägerfolie kann vorzugsweise aus einem (teil-) transparenten oder grundsätzlich auch aus einem opaken Kunststoff hergestellt sein. Das Elektronikbauteil 26 ist vorzugsweise in die Trägerfolie 28 eingespritzt und/oder mit der Trägerfolie 28 laminiert, verklebt und/oder verschweißt. Die Trägerfolie 28 ist vorzugsweise gemeinsam mit dem zumindest einen Elektronikbauteil 26 fertigungstechnisch in der ersten Kunststoffschicht 22 integriert und/oder zwischen der ersten Kunststoffschicht 22 und der zweiten Kunststoffschicht 24 fertigungstechnisch integriert (siehe 5). Aus 5 geht der zweischichtige Aufbau des Flächenbauteils 12 exemplarisch hervor. Auch kann sich die Trägerfolie 28 mit der ersten und/oder zweiten Kunststoffschicht 22, 24 im Zuge des Spritzgießens integral verbinden. Die Trägerfolie 28 kann also vorzugsweise durch den flüssigen Kunststoff beim Spritzgie-ßen aufgelöst werden und vermischt sich sodann vorzugsweise homogen mit diesem.
Wie aus 3 schematisch hervorgeht, umfasst das zumindest eine Elektronikbauteil 26 eine Mehrzahl von elektronischen und/oder magnetischen Komponenten. So weist das Elektronikbauteil 26 vorliegend beispielsweise eine Kontaktierung 30 auf, die also eine Art flächenmäßiger Abschnitt auf die Trägerfolie 28 aufgedampft ist. Die Kontaktierung weist ein elektrisch leitfähiges Material auf. Ausgehend von der Kontaktierung verlaufen schematisch Leiterbahnen 32, die beispielsweise zu einer Platine, einer Antenne oder einer LED führen können, um diese durch die Leiterbahnen 32 mit elektrischer Leistung zu speisen und/oder über die Leiterbahnen 32 elektromagnetische Signale zu senden und/oder zu empfangen. Die Leiterbahnen 32 sind vorzugsweise auf die Trägerfolie 28 aufgedampft. Die Kontaktierung 30 ist vorliegend an zumindest eine Gegenkontaktierung 34 angeschlossen, die an die erste Kunststoffschicht 22 und/oder die zweite Kunststoffschicht 24 angegossen oder angespritzt ist. Vorliegend ragt die Gegenkontaktierung 34 über die erste Kunststoffschicht 22 hervor und kann so mit einem oder mehreren nicht gezeigten Kabeln verbunden werden. In 3 ist die erste Kunststoffschicht 22 transparent ausgebildet und man sieht, dass die Trägerfolie 28 in der transparenten ersten Kunststoffschicht 22 gemeinsam mit dem Elektronikbauteil 26 integriert ist.
Bezugszeichenliste

10: Dachmodul
12: Flächenbauteil
14: Dachhaut
16: Umfeldsensor
18: Durchsichtsbereich
20: optische Achse
22: erste spritzgegossene Kunststoffschicht
24: zweite spritzgegossene Kunststoffschicht
26: Elektronikbauteil
28: Trägerfolie
30: Kontaktierung
32: Leiterbahnen
34: Gegenkontaktierung
100: Fahrzeugdach
102: Querholm
104: Dachrahmen
106: Längsholm
108: Panoramadach
110: Rahmenstruktur
1000: Fahrzeugkarosserie
x: Fahrzeuglängsrichtung, Fahrtrichtung
y: Fahrzeugbreitenrichtung

Claims

Flächenbauteil aus Kunststoff für ein Kraftfahrzeug, umfassend zumindest eine erste spritzgegossene Kunststoffschicht (22), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Elektronikbauteil (26) als Einlegebauteil in der ersten spritzgegossenen Kunststoffschicht (22) integriert ist und/oder dass das Flächenbauteil (12) eine zweite spritzgegossene Kunststoffschicht (24) umfasst und das Elektronikbauteil (26) als Einlegebauteil zwischen der ersten spritzgegossenen Kunststoffschicht (22) und der zweiten spritzgegossenen Kunststoffschicht (24) integriert ist.
Flächenbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektronikbauteil (26) an einer vorzugsweise flexiblen Trägerfolie (28) angeordnet oder in dieser integriert ist.
Flächenbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektronikbauteil (26) in die Trägerfolie (28) eingespritzt und/oder mit der Trägerfolie (28) laminiert, verklebt und/oder verschweißt ist.
Flächenbauteil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolie (28) gemeinsam mit dem zumindest einen Elektronikbauteil (26) fertigungstechnisch in der ersten Kunststoffschicht (22) integriert ist und/oder zwischen der ersten Kunststoffschicht (22) und der zweiten Kunststoffschicht (24) fertigungstechnisch integriert ist.
Flächenbauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Elektronikbauteil (26) flach und vorzugsweise flexibel ausgebildet ist.
Flächenbauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Elektronikbauteil (26) eine Mehrzahl von elektronischen und/oder magnetischen Komponenten (30, 32) umfasst.
Flächenbauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Elektronikbauteil (26) zumindest eine elektrische und/oder magnetische Antenne umfasst.
Flächenbauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Elektronikbauteil (26) zumindest eine Leuchtdiode umfasst.
Flächenbauteil nach einem der Ansprüche 2 bis 4 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolie (28) einen Diffusor und/oder einen Lichtfilter umfasst, durch den durch die Leuchtdiode erzeugbares Licht gestreut und/oder gefiltert werden kann.
Flächenbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kunststoffschicht (22) und/oder die zweite Kunststoffschicht (24) eine Diffusor und/oder einen Lichtfilter umfasst, durch den durch die Leuchtdiode erzeugbares Licht gestreut und/oder gefiltert werden kann.
Flächenbauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Elektronikbauteil (26) eine elektrische Kontaktierung (30) umfasst und die an zumindest eine Gegenkontaktierung (34) angeschlossen ist, die an die erste Kunststoffschicht (22) und/oder die zweite Kunststoffschicht (24) angegossen oder angespritzt ist.
Flächenbauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenbauteil (12) zumindest teilweise transparent ist.
Flächenbauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenbauteil (12) eine Außenverkleidungskomponente eines Sonnendachs, eines Fensters, einer Tür, eines Schiebedachs, eines Verdecks, eines Faltdachs, einer Motorhaube, einer Fronthaube, eines Kofferraumdeckels oder eines Dachmoduls (10) ist.
Kraftfahrzeug mit zumindest einem Flächenbauteil (12) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.
Verfahren zur Herstellung eines Flächenbauteils (12) aus Kunststoff für ein Kraftfahrzeug, das zumindest die Schritte umfasst: Einlegen und vorzugsweise Fixieren zumindest eines Elektronikbauteils (26), das als Einlegebauteil ausgeführt ist, in eine Spritzgussform des Flächenbauteils (12); und Einspritzen von Kunststoff in die Spritzgussform, um derart das Flächenbauteil (12) auszuformen und das zumindest eine Elektronikbauteil (26) in dem Flächenbauteil (12) zu integrieren.
Verfahren zur Herstellung eines Flächenbauteils (12) aus Kunststoff für ein Kraftfahrzeug, das zumindest die Schritte umfasst: Bereitstellen einer ersten Kunststoffschicht (22) vorzugsweise in einer Spritzgussform des Flächenbauteils (12); Platzieren und vorzugsweise Fixieren zumindest eines Elektronikbauteils (26), das als Einlegebauteil ausgeführt ist, auf der ersten Kunststoffschicht (22) vorzugsweise in der Spritzgussform; und Einspritzen von Kunststoff zur Ausbildung zumindest einer zweiten Kunststoffschicht (24) in die Spritzgussform, um derart das Flächenbauteil (12) auszuformen und das zumindest eine Elektronikbauteil (26) zwischen der ersten Kunststoffschicht (22) und der zweiten Kunststoffschicht (24) in dem Flächenbauteil (12) zu integrieren.
Dachmodul zur Bildung eines Fahrzeugdachs (100) an einem Kraftfahrzeug, mit einem Flächenbauteil (12) aus Kunststoff, umfassend zumindest eine erste spritzgegossene Kunststoffschicht (22), das zumindest bereichsweise eine Dachhaut (14) des Fahrzeugdachs (100) bildet, die als eine äußere Dichtfläche des Dachmoduls (10) fungiert, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Elektronikbauteil (26) als Einlegebauteil in der ersten spritzgegossenen Kunststoffschicht (22) integriert ist und/oder dass das Flächenbauteil (12) eine zweite spritzgegossene Kunststoffschicht (24) umfasst und das Elektronikbauteil (26) als Einlegebauteil zwischen der ersten spritzgegossenen Kunststoffschicht (22) und der zweiten spritzgegossenen Kunststoffschicht (24) integriert ist.