DE102021209299A1

DE102021209299A1 - Verfahren und Computerprogrammprodukt zur Bestimmung der Form eines Dispensionspfads und einer lokalen Auftragsmenge eines fließfähigen Füllmaterials

Info

Publication number: DE102021209299A1
Application number: DE102021209299.3A
Authority: DE
Inventors: András Gábor Horváth
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-08-25
Filing date: 2021-08-25
Publication date: 2023-03-02
Also published as: WO2023025557A1; CN117836773A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Form eines Dispensionspfads (16; 16a bis 16d) und einer lokalen Auftragsmenge eines fließfähigen Füllmaterials (1) entlang des Dispensionspfads (16; 16a bis 16d) zwischen den Oberflächen (13, 23) zweier Bauelemente (11, 21), wobei das Füllmaterial (1) insbesondere der Abdichtung eines Spalts (2) zwischen den beiden Bauelementen (11, 21) dient und auf die erste Oberfläche (21) des ersten Bauelements (11) aufgebracht wird, dass anschließend die beiden Oberflächen (13, 23) aufeinander zubewegt werden, sodass das Füllmaterial (1) bei Verringerung des Spalts (2) zwischen den beiden Oberflächen (13, 23) unter Vergrößerung seiner parallel zwischen den beiden Oberflächen (13, 23) verlaufenden Querschnittsfläche (A) gequetscht wird, bis der gewünschte Spalt (2) erreicht.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Form eines Dispensionspfads und einer lokalen Auftragsmenge eines fließfähigen Füllmaterials zwischen den Oberflächen zweier Bauelemente, wobei das Füllmaterial insbesondere der Abdichtung eines Spalts zwischen den beiden Bauelementen dient. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zum Durchführen wenigstens eines Schritts des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Stand der Technik
Beispielsweise bei der Fertigung von Steuergeräten, deren Elektronik in Gehäusen angeordnet sind, ist es typischerweise erforderlich, die Gehäuse gegen den Eintritt von Medien, insbesondere von Feuchtigkeit, zu schützen, damit die Funktion der Elektronik gewährleistet ist. Hierzu werden typischerweise beispielsweise aus einem Grundkörper und einem Deckel bestehende Gehäuse eingesetzt, zwischen denen in einem randseitig umlaufenden Überdeckungsbereich ein Spalt ausgebildet ist, der mittels eines fließfähigen Füllmaterials ausgefüllt wird. Dieses, als Dichtmaterial dienende Füllmaterial weist beim Aufbringen (Dispensen) eine derartige Viskosität bzw. Konsistenz auf, dass ein Abfließen des Füllmaterials verhindert wird. Nach einer gewissen Aushärtezeit verfestigt sich das Füllmaterial durch chemische Vernetzung. Im einfachsten Fall wird das Füllmaterial zwischen zwei ebene Oberflächen der Gehäuseteile in Form einer Raupe aufgebracht. Anschließend werden die beiden Gehäuseteile unter Verringerung des Spalts zwischen den beiden Gehäuseteilen aufeinander zubewegt, wodurch das Füllmaterial gequetscht und der Spalt in seiner Größe reduziert wird, bis der gewünschte Spalt zwischen den Gehäuseteilen erreicht ist. Wesentlich dabei ist, dass das Füllmaterial die gewünschte Oberfläche bzw. den Überdeckungsbereich zwischen den beiden Gehäuseteilen möglichst vollständig überdeckt, und darüber hinaus auch vermieden wird, dass Füllmaterial außerhalb des Spalts zwischen den Gehäuseteilen gelangt.
Andere Anwendungen sehen beispielsweise das Aufbringen eines Wärmeleitmaterials als Füllmaterial zwischen einem zu kühlenden ersten Bauelement und einem als zweitem Bauelement dienenden Kühlkörper vor.
Das bedarfsgerechte Aufbringen des Füllmaterials, das neben einer bestimmten Geometrie der Aufbringung des Füllmaterials, dem sogenannten Dispensionspfad, auch eine gewünschte lokale Dicke bzw. Stärke des Füllmaterials beinhaltet, erfolgt typischerweise aufgrund von Erfahrungswerten bzw. anhand von Versuchsreihen. Ein derartiges Verfahren ist daher relativ zeitaufwendig, bis dieses zu den gewünschten optimierten Ergebnissen führt.
Weiterhin sind aus dem Stand der Technik aus diversen Anwendungsgebieten numerische Berechnungsverfahren bekannt, mit denen es beispielsweise möglich ist, eine dreidimensionale Verformung eines Materials beim Verquetschen zwischen zwei Gehäuseteilen berechnen zu können. Nachteilig hierbei ist jedoch der hohe Rechenaufwand aufgrund der dreidimensionalen Verformung des Materials, bei dem typischerweise für eine Vielzahl von Raumpunkten deren Verschiebungen berechnet werden muss.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Form eines Dispensionspfads und einer lokalen Auftragsmenge eines fließfähigen Füllmaterials zwischen den Oberflächen zweier Bauelemente mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass es mit relativ geringem rechnerischen Aufwand eine relativ genaue Berechnung des Dispensionspfads und der lokalen Auftragsmenge des Füllmaterials zwischen den beiden Bauelementen ermöglicht.
Kerngedanke der Erfindung ist es, mittels eines numerischen Berechnungsverfahrens die lokale Auftragsmenge des Füllmaterials und die Form des Dispensionspfads zu bestimmen, wobei das numerische Berechnungsverfahren eine Verformung des Füllmaterials (lediglich) im Bereich der Querschnittsfläche bzw. in einer parallel und mittig zu den Oberflächen der Bauelemente verlaufenden Ebene ermittelt, bis der gewünschte Spalt zwischen den beiden Oberflächen der Bauelemente erreicht wird. Dadurch wird ein hinsichtlich der benötigten Rechenoperationen und des Rechneraufwands einfaches Verfahren ermöglicht.
Vor dem Hintergrund der obigen Erläuterungen ist es daher bei einem erfindungsgemäßen Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen, dass das Füllmaterial insbesondere der Abdichtung eines Spalts zwischen den beiden Bauelementen dient und auf die erste Oberfläche des ersten Bauelements aufgebracht wird, dass anschließend die beiden Oberflächen aufeinander zubewegt werden, sodass das Füllmaterial bei Verringerung des Spalts zwischen den beiden Oberflächen unter Vergrößerung seiner parallel zwischen den beiden Oberflächen verlaufenden Querschnittsfläche gequetscht wird, bis der gewünschte Spalt zwischen den beiden Oberflächen erreicht wird, wobei das Füllmaterial in Form wenigstens einer aus wenigstens einem Kurvenabschnitt bestehenden Raupe entlang des Dispensionspfads aufgebracht wird, wobei die Form des wenigstens einen Kurvenabschnitts der wenigstens einen Raupe und deren lokale Auftragsmenge bzw. Dicke entlang des Dispensionspfads mittels eines nummerischen Berechnungsverfahrens bestimmt werden, und wobei das nummerische Berechnungsverfahren eine iterative Berechnung der Veränderung der mittig zwischen den beiden Oberflächen verlaufenden Querschnittsfläche des Füllmaterials bis zur Erreichung des gewünschten Spalts zwischen den beiden Oberflächen umfasst.
Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung der Form eines Dispensionspfads und einer lokalen Auftragsmenge eines fließfähigen Füllmaterials zwischen den Oberflächen zweier Bauelemente sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Das erfindungsgemäß vorgesehene Berechnungsverfahren zur Bestimmung der (lateralen) Ausdehnung der Querschnittsfläche des Füllmaterials sieht in einem ersten Schritt vor, dass eine lokale Geschwindigkeit v eines Punkts der Kontur der Querschnittsfläche des wenigstens einen Kurvenabschnitts des Füllmaterials gemäß der Formel $\underline{v} = \underline{n} \cdot e^{- s \times K}$
ermittelt wird, wobei n der Normalenvektor im Punkt der Kontur, s ein empirischer Faktor und K die Krümmung im Punkt der Kontur bedeuten.
Der empirische Faktor s beschreibt dabei die Geschwindigkeit, mit der sich eine aufgebrachte Kontur des Füllmaterials beim Verquetschen zwischen den Oberflächen in eine runde Kontur verändert. Die Veränderung in eine runde Kontur bzw. Form des Füllmaterials zwischen zwei Oberflächen hängt mit der Adhäsion zwischen den Oberflächen und dem Füllmaterial zusammen, sodass es beim Verquetschen zu einer Schubbeanspruchung des Füllmaterials kommt.
In bevorzugter Weiterbildung erfolgt die Berechnung der Veränderung der Querschnittsfläche des Füllmaterials in einem zweiten Schritt anschließend dadurch, dass eine lokale Ortsänderung bzw. Verschiebung eines Punkts der Kontur gemäß der Formel $\underline{u} = \underline{v} \cdot Δ t$
berechnet wird, wobei Δt die Zeitspanne während einer Veränderung des Abstands (Spalts) zwischen den beiden Oberflächen bedeutet. Da man auch die Annäherungsgeschwindigkeit, mit der die beiden Oberflächen gegeneinander gepresst werden, kennt bzw. erfasst, lässt sich die Zeitspanne Δt insgesamt als diejenige Zeitspanne Δt verstehen, die für den Quetschvorgang des Füllmaterials bis zur Erreichung des gewünschten Spalts zwischen den Oberflächen erforderlich ist. Diese Zeitspanne wird zur Verbesserung der Genauigkeit des Berechnungsverfahrens in einzelne, kleinere Zeitspannen aufteilen, um jeweils eine Verschiebung eines Punkts der Kontur iterativ zu ermitteln, und zwar solange, bis die gewünschte Spaltgröße erreicht ist.
Wie oben bereits im Zusammenhang mit dem Anspruch 1 erläutert, sieht es das erfindungsgemäße Verfahren vor, eine iterative Berechnung der Verformung der mittig zwischen den beiden Oberflächen verlaufenden Querschnittsfläche durchzuführen. In bevorzugter Weiterbildung kann es zur Optimierung des Verfahrens vorgesehen sein, dass die Form des wenigstens einen Kurvenabschnitts und/oder der lokalen Auftragsmenge entlang des Dispensionspfads solange verändert wird, bis sich eine minimale Gesamtmenge des Füllmaterials zur vollständigen Überdeckung eines Sollquerschnitts zwischen den beiden Oberflächen bei Erreichung des gewünschten Spalts ergibt. Ein derartiges Verfahren dient insbesondere der Minimierung der Auftragsmenge bei vollständiger Überdeckung der beiden Oberflächen im gewünschten Bereich.
Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Form des wenigstens einen Kurvenabschnitts und/oder der lokalen Auftragsmenge entlang des Dispensionspfads solange verändert wird, bis sich eine minimale Prozesszeit zum Aufbringen des Füllmaterials bei Erreichung des gewünschten Spalts ergibt. Dieses Verfahren hat gegebenenfalls zwar einen erhöhten Verbrauch an Füllmaterial zur Folge, ist nichtsdestotrotz jedoch mit Blick auf die verringerte minimale Prozesszeit insofern wirtschaftlich vorteilhaft, als dass pro Zeiteinheit besonders viele Baugruppen bzw. Bauelemente miteinander verbunden werden können.
In wiederum alternativer Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass die Form des wenigstens einen Kurvenabschnitts und/oder der lokalen Auftragsmenge entlang des Dispensionspfads solange verändert wird, bis sich eine minimale erforderliche Presskraft beim Fügen der beiden Oberflächen bis zum Erreichen des gewünschten Spalts zwischen den beiden Oberflächen ergibt. Ein derartiges Verfahren ist insbesondere mit Blick auf relativ druckempfindliche Bauelemente vorteilhaft, da diese dann beim Fügen (mechanisch) relativ gering beansprucht werden, sodass eine Vor- oder Beschädigung der Bauelemente vermieden werden kann.
Auch ist es denkbar, dass die Form des wenigstens einen Kurvenabschnitts und/oder der lokalen Auftragsmenge entlang des Dispensionspfads solange verändert wird, bis sich ein minimaler Abfall an Füllmaterial bei einer vorgegebenen Überdeckung einer Solloberfläche bei Erreichung des gewünschten Spalts ergibt.
Ganz besonders bevorzugt ist jedoch ein Verfahren, bei dem die Form des wenigstens einen Kurvenabschnitts und/oder der lokalen Auftragsmenge entlang des Dispensionspfads solange verändert wird, bis ein Optimum einer vorgegebenen Gewichtung zwischen einer vorgegebenen Überdeckung des Sollquerschnitts zwischen den beiden Oberflächen, einer minimalen Prozesszeit zum Aufbringen des Füllmaterials, einer minimalen erforderlichen Presskraft beim Fügen der beiden Oberflächen und einem minimalen Abfall an Füllmaterial, jeweils bis zur Erreichung des gewünschten Spalts, erzielt wird. Mit anderen Worten gesagt erlaubt ein dieses Verfahren, die einzelnen, oben beschriebenen Vorgaben bzw. Parameter zueinander (jeweils zwischen minimal 0 bzw. 0% und 1,0 bzw. 100%) zu gewichten, um insgesamt für den jeweiligen Anwendungsfall ein Optimum zu erzielen.
Darüber hinaus ist es besonders bevorzugt vorgesehen, dass mittels wenigstens einer Kontrolleinrichtung nach dem Fügen der beiden Bautelemente eine Überprüfung der lokalen Auftragsmenge des Füllmaterials und der Form des Dispensionspfads erfolgen, und dass bei Abweichungen von Sollwerten hinsichtlich der lokalen Auftragsmenge und/oder der Form des Dispensionspfads mittels eines Regelkreises eine Veränderung der lokalen Auftragsmenge des Füllmaterials und/oder des Dispensionspfads erfolgt. Ein derartiges Vorgehen ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn sich beispielsweise aufgrund sich verändernder Umgebungsbedingungen (Luftfeuchtigkeit, Temperatur usw.) unterschiedliche Eigenschaften des Füllmaterials ergeben, die anhand eines Regelkreises dahingehend kompensiert werden, sodass stets die gewünschte Abdichtung bzw. die Einhaltung gewünschter Parameter gewährleistet ist.
Hinsichtlich des Füllmaterials kann es vorgesehen sein, dass als Füllmaterial ein Wärmeleitmaterial, ein Abdichtmaterial oder ein Klebstoff verwendet wird.
Weiterhin umfasst die Erfindung auch ein Computerprogrammprodukt, insbesondere einen Datenträger oder ein Datenprogramm, das dazu ausgebildet ist, wenigstens einen Schritt nach einem soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren auszuführen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnungen.
Figurenliste

1 bis 3 zeigen jeweils vereinfachte Draufsichten auf ein Bauelement zur Verdeutlichung der Ausbildung eines Dispensionspfads,
4 bis 8 jeweils im Querschnitt ein zwischen zwei Bauelementen eingebrachtes Füllmaterial während der Verringerung des Spalts zwischen den beiden Bauelementen,
9 einen Querschnitt durch das Füllmaterial während der unterschiedlichen Phasen gemäß der 4 bis 8 in Höhe der Mitte des Spalts zwischen den beiden Bauelementen,
10 ein Diagramm zur Verdeutlichung des lokalen Geschwindigkeitsverlaufs in Abhängigkeit der Krümmung eines Punkts der Kontur bei dem Aufbringen eine Drucks bzw. bei der Verformung,
11 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur Bestimmung der Auftragsmenge und der Auftragsform an Füllmaterial und
12 bis 15 in jeweils vereinfachten Draufsichten unterschiedlich ausgebildete Dispensionspfade mit deren Auswirkungen auf die Verteilung des Füllmaterials zwischen den Oberflächen der Bauelemente nach dem Fügen der Bauelemente.

Ausführungsformen der Erfindung
Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
In den 1 bis 3 ist in Draufsicht ein erstes Bauelement 11 dargestellt, das eine äußere Kontur 12 und eine erste Oberfläche 13 aufweist. Bei dem ersten Bauelement 11 handelt es sich beispielsweise um ein zu kühlendes bzw. ein wärmeerzeugendes Bauteil.
Das erste Bauelement 11 wird mit einem lediglich in den 4 bis 8 abschnittsweise dargestellten zweiten Bauelement 21, das beispielsweise ein Kühlelement ist, im Bereich einer zweiten Oberfläche 23 verbunden. Insbesondere ist zwischen den beiden sich überdeckenden Oberflächen 13, 23 der beiden Bauelemente 11, 21 ein Füllmaterial 1 angeordnet, das den Spalt 2 zwischen den beiden Bauelementen 11, 21 überbrückt bzw. ausfüllt, um einen Wärmeübergang zwischen den beiden Bauelementen 11, 21 zu gewährleisten. Auch ist es denkbar, dass im Falle eines Abdichtmaterials als Füllmaterial 1 damit beispielsweise der Eintritt von Feuchtigkeit in den Innenraum eines Gehäuses vermieden, wenn es sich bei den beiden Bauelementen 11, 21 um die Bauelemente 11, 21 eines Gehäuses handelt.
In der 1 ist ein aus mehreren Kurvenabschnitten 15 zusammengesetzter Dispensionspfad 16 erkennbar. Entlang des Dispensionspfads 16 wird das Füllmaterial 1 aufgebracht. Insbesondere ist anhand der 1 erkennbar, dass die Kurvenabschnitte 15 rein beispielhaft und nicht einschränkend jeweils geradlinig ausgebildete Kurvenabschnitte 15 sind, die unmittelbar miteinander verbunden sind, wobei die Kurvenabschnitte 15 bzw. der Dispensionspfad 16 innerhalb der äußeren Kontur 12 des ersten Bauelements 11 verläuft. Die soweit beschriebenen Kurvenabschnitte 15 lassen sich mittels mathematischer Funktionen (im dargestellten Ausführungsbeispiel mittels Geradenfunktionen) beschreiben bzw. definieren.
In der 2 ist dargestellt, dass das Füllmaterial 1 mittels einer nicht dargestellten Auftragseinrichtung entlang des Dispensionspfads 16 aufgebracht wurde. Hierbei wurde das Füllmaterial 1 an einem Startpunkt A aufgebracht und entlang des Dispensionspfads 16 bis zum Endpunkt B vorzugsweise kontinuierlich mit konstanter Durchflussmenge auf die erste Oberfläche 13 dosiert. Das in Form wenigstens einer Raupe 17 aufgebrachte Füllmaterial 1 weist insbesondere eine gleichmäßige, senkrecht zur Zeichenebene der 2 und 3 verlaufende Dicke bzw. Höhe auf. Weiterhin weist die Raupe 17 dadurch beispielhaft entlang des Dispensionspfads 16 eine gleichmäßige Breite b auf.
In der 3 ist dargestellt, dass nach dem Fügen der beiden Bauelemente 11, 21 das Füllmaterial 1 gequetscht wurde, sodass sich das Füllmaterial 1 über den Querschnitt bzw. innerhalb der äußeren Kontur 12 des ersten Bauelements 11 verteilt hat und teilweise sogar über die Kontur 12 hinaus ausgetreten ist.
In den 4 bis 8 ist dargestellt, wie der Spalt 2 zwischen den beiden Oberflächen 13, 23 der beiden Bauelemente 11, 21 beim Fügen der beiden Bauelemente 11, 21 bis zu einem Soll-Maß bzw. zu einem Spalt 2 sich derart verringert, dass das Füllmaterial 1 die beiden Oberflächen 13, 23 vollständig überdeckt. Insbesondere ist dabei erkennbar, dass beim Quetschen des Füllmaterials 1 der zunächst runde Querschnitt des Füllmaterials 1 mehr und mehr bei lateraler Ausdehnung verflacht.
In der 9 ist erkennbar, wie sich die äußeren Konturen 26 bis 30 des Füllmaterials 1 der 4 bis 8 entsprechend der Figurenfolge der 4 bis 8 in den jeweils mittig zwischen den beiden Oberflächen 13, 23 verlaufenden Querschnittsflächen verändern. Insbesondere erkennt man, dass aus dem in Form einer geradlinig aufgebrachten Raupe 17 des Füllmaterials 1 sich die äußere Kontur 26 bis 30 zunächst in Art eines Ovals und anschließend in Form eines Kreises verändert.
In der 10 ist dargestellt, wie sich bei einer Verringerung des Spalts 2 beim Fügen der beiden Bauelemente 11, 21 die Geschwindigkeit v eines Punkts P entlang der äußeren Kontur 26 bis 30 in Abhängigkeit der lokalen Krümmung K im Punkt P verändert. Hierzu wird auch auf die unterhalb des Diagramms dargestellten Erläuterungen verwiesen. Insbesondere erkennt man, dass die Geschwindigkeit v umso größer ist, je größer die (lokale) konkave Krümmung K im Punkt P beim Auftreten eines (Quetsch-) Drucks p ist. Demgegenüber ist eine relativ kleine Geschwindigkeit v vorhanden, wenn eine lokale Krümmung K konvex ist.
Zur Optimierung der Form der Kurvenabschnitte 15 bzw. des Dispensionspfads 16 und der lokalen Auftragsmenge an Füllmaterial 1 zwischen den Oberflächen 13, 23 der beiden Bauelemente 11, 21 ist erfindungsgemäß ein numerisches Berechnungsverfahren vorgesehen, das mittels einer Berechnung die Verformung der parallel zu den beiden Oberflächen 13, 23 verlaufenden Ebene bzw. Querschnittsfläche des Füllmaterials 1 iterativ unter Zuhilfenahme einer das Verformungsverhalten des Füllmaterials 1 beschreibenden mathematischen Methode beim Fügen der Bauelemente 11, 21 erfasst.
Die mathematische Methode umfasst am Beispiel der 4 bis 9 in einem ersten Schritt die Berechnung einer lokalen Geschwindigkeit v eines Punkts P der Kontur 26 bis 30 des Füllmaterials 1 bzw. der Raupe 17 im Ort der größten Breite b (bezogen auf die Höhe bzw. Dicke des Füllmaterials 1) der Raupe 17 bzw. mittig zwischen den beiden Oberflächen 13, 23 gemäß der Formel $\underline{v} = n \cdot {\underline{e}}^{- s \times K}$
wobei n der Normalenvektor im Punkt P der Kontur 26 bis 30, s ein empirischer Faktor und K die Krümmung der Kontur 26 bis 30 im Punkt P bedeuten.
In einem zweiten Schritt wird nach der Berechnung der lokalen Geschwindigkeit v die Verschiebung u des Punkts P entsprechend der Formel $\underline{u} = \underline{v} \cdot Δ t$
berechnet, wobei Δt die Zeitspanne während einer Veränderung des Abstands (Spalt 2) zwischen den beiden Oberflächen 13, 23 bedeutet.
Somit lassen sich (alternativ zu einer empirisch bestimmbaren) Abhängigkeit der Größe des Spalts 2 lokale Änderungen der Punkte P der äußeren Kontur 26 bis 30 der Raupe 17 und somit der von dem Füllmaterial 1 überdeckten Querschnittsfläche A mittig zwischen den beiden Oberflächen 13, 23 berechnen. Diese Verschiebungen der Punkte P werden für eine Vielzahl von Punkten P der Kurvenabschnitte 15 der Raupe 17 bzw. des Dispensionspfads 16 solange wiederholt, bis der Spalt 25 zwischen den beiden Bauelementen 11, 21 ein Sollmaß erreicht hat. Ziel ist es insbesondere, dass die beiden Oberflächen 13, 23 der beiden Bauelemente 11, 21 bei Minimierung der Menge an Füllmaterial 1 optimal überdeckt werden, um beispielsweise eine gewünschte Abdichtung zwischen den beiden Bauelementen 11, 21 zu ermöglichen.
In der 11 ist ein Ablaufdiagramm zur weiteren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, das in Form eines Computerprogrammprodukts (Datenträger oder Datenprogramm) ausgebildet ist. Dieses umfasst in einem ersten Schritt 101 die Eingabe von Parametern, die zur Ermittlung der Auftragsmenge und der Auftragsform des Füllmaterials 1 erforderlich sind. Diese Parameter umfassen insbesondere die zunächst vorgesehene Eckpunkte des Dispensionspfads 16, die Form der äußeren Kontur 12 bzw. der beiden Oberflächen 13, 23 und die Vorgabe des Soll-Spalts 2, der nach dem Fügen der beiden Bauteile 11, 21 erzielt werden soll.
In einem zweiten Schritt 102 ermöglicht es das Computerprogrammprodukt in einem Vorberechnungsschritt die von dem Füllmaterial 1 zu überdeckende Größe der Fläche A_L zwischen den Oberflächen 13, 23 zu ermitteln. Ebenso werden eine Länge L des Dispensionspfads 16, die Menge V an Füllmaterial 1 und eine erste Dicke d der (wenigstens einen) Raupe 17 des Füllmaterials 1 berechnet. Dadurch kann neben einer empirisch festgelegten Eingangskontur auch eine Kontur des Dispensionspfads 16 festgelegt werden.
Anschließend erfolgt in einem dritten, als Rekursionsschritt ausgelegten Schritt 103 zunächst die Ermittlung der aktuellen Kontur der Raupe 17 und eine aktuelle Dicke d der Raupe 17 und die Größe des Spalts 2. Anhand der oben beschriebenen Formeln werden dann anschließend lokale Geschwindigkeiten v und eine lokale Verschiebungen u der Punkte P der Kontur der Raupe 17 in einer parallel zu den Oberflächen 13, 23 verlaufenden Ebene berechnet.
In einem Schritt 104 wird anschließend ermittelt, ob der in dem Schritt 103 vorhandene Spalt 2 dem Soll-Spalt 2 entspricht. Ist das nicht der Fall, wird der dritte Programmschritt 103 solange wiederholt bzw. eine lokale Querschnittsfläche (Form) des Füllmaterials 1 solange berechnet, bis die Soll-Dicke des Spalts 2 erzielt wurde. Die dafür jeweils vorgesehenen Zeitspannen Δt und somit die Größe bzw. Anzahl der Iterationsschritte bis zur Erzielung der Soll-Dicke des Spalts 2 kann dabei gewählt bzw. dem jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden.
Ist dies der Fall, erfolgt in einem Schritt 105 die Ausgabe bzw. Darstellung der von dem Füllmaterial 1 überdeckten Oberfläche A_L, beispielsweise eine Angabe, wie viel Prozent der Oberfläche A_L von dem Füllmaterial 1 überdeckt wurde bzw. wieviel Füllmaterial 1 aus dem Spalt 2 zwischen den beiden Bauelementen 11, 21 herausgequetscht wurde. Weiterhin kann beispielsweise die Zeit t zum Aufbringen des Füllmaterials 1 berechnet werden.
In den 12 bis 15 wird das soweit beschriebene erfindungsgemäße Verfahren anhand unterschiedlicher Dispensionspfade 16a bis 16d insofern variiert, als dass in der 12 ein Dispensionspfad 16a erkennbar ist, der zwar eine hohe Abdeckung der beiden Oberflächen 13, 23 ermöglicht, jedoch eine relativ hohe Prozessdauer benötigt. In der 13 ist ein Dispensionspfad 16b dargestellt, der eine verkürzte Prozessdauer bei weiterhin guter Überdeckung der beiden Oberflächen 13, 23 mit dem Füllmaterial 1 bewirkt. In der 14 ist demgegenüber ein Dispensionspfad 16c dargestellt, der eine sehr kurze Prozessdauer ermöglicht, jedoch insbesondere an den Eckbereichen der Kontur 12 der Oberflächen 13, 23 Bereiche freilässt, an denen kein Füllmaterial 1 vorhanden ist. Zuletzt ist in der 15 ein Dispensionspfad 16d dargestellt, der die in den 12 bis 14 genannten Vor- bzw. Nachteile insoweit optimiert, als dass der Dispensionspfad 16d bei relativ geringer Prozessdauer eine relativ gute Überdeckung der äußeren Kontur 12 der Oberflächen 13, 23 mit Füllmaterial 1 bei geringem Materialverbrauch an Füllmaterial 1 ermöglicht.
Das soweit beschriebene Verfahren kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. So wurden die Kurvenabschnitte 15 beispielhaft anhand Geradenfunktionen erläutert. Selbstverständlich umfasst das Verfahren auch andere mathematische Darstellungsforen bzw. Methoden, die eine Beschreibung der Kurvenabschnitte 15 des Dispensionspfads 16 ermöglichen.

Claims

Verfahren zur Bestimmung der Form eines Dispensionspfads (16; 16a bis 16d) und einer lokalen Auftragsmenge eines fließfähigen Füllmaterials (1) entlang des Dispensionspfads (16; 16a bis 16d) zwischen den Oberflächen (13, 23) zweier Bauelemente (11, 21), wobei das Füllmaterial (1) insbesondere der Abdichtung eines Spalts (2) zwischen den beiden Bauelementen (11, 21) dient und auf die erste Oberfläche (21) des ersten Bauelements (11) aufgebracht wird, dass anschließend die beiden Oberflächen (13, 23) aufeinander zubewegt werden, sodass das Füllmaterial (1) bei Verringerung des Spalts (2) zwischen den beiden Oberflächen (13, 23) unter Vergrößerung seiner parallel zwischen den beiden Oberflächen (13, 23) verlaufenden Querschnittsfläche (A) gequetscht wird, bis der gewünschte Spalt (2) erreicht wird, wobei das Füllmaterial (1) in Form wenigstens einer aus wenigstens einem Kurvenabschnitt (15) bestehenden Raupe (17) entlang des Dispensionspfads (16; 16a bis 16d) aufgebracht wird, wobei die Form des wenigstens einen Kurvenabschnitts (15) der wenigstens einen Raupe (17) und deren lokale Auftragsmenge bzw. Dicke entlang des Dispensionspfads (16; 16a bis 16d) mittels eines nummerischen Berechnungsverfahrens bestimmt werden, und wobei das nummerische Berechnungsverfahren eine iterative Berechnung der Veränderung der mittig zwischen den beiden Oberflächen (13, 25) verlaufenden Querschnittsfläche (A) des Füllmaterials (1) bis zur Erreichung des gewünschten Spalts (2) zwischen den beiden Oberflächen (13, 23) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung der Veränderung der Querschnittsfläche (A) des Füllmaterials (1) in einem ersten Schritt eine Bestimmung einer lokalen Geschwindigkeit v eines Punktes (P) der Kontur (12; 26 bis 30) der Querschnittsfläche (A) des wenigstens einen Kurvenabschnitts (15) gemäß $\underline{v} = \underline{n} \cdot e^{- s \times K}$
umfasst, wobei n der Normalenvektor im Punkt (P) der Kontur (12; 26 bis 30) s ein empirischer Faktor und K die Krümmung der Kontur (12; 26 bis 30) im Punkt (P) bedeuten.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung der Veränderung der Querschnittsfläche (A) des Füllmaterials (1) in einem zweiten Schritt die Bestimmung einer lokalen Ortsänderung des Punkts (P) der Kontur (12; 26 bis 30) gemäß der Formel $\underline{u} = \underline{v} \cdot Δ t$
erfolgt, wobei Δt die Zeitspanne während einer Veränderung des Spalts (2) zwischen den beiden Oberflächen (13, 23) bedeutet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des wenigstens einen Kurvenabschnitts (15) und/oder der lokalen Auftragsmenge des Füllmaterials (1) entlang des Dispensionspfads (16; 16a bis 16d) solange verändert wird, bis sich eine minimale Gesamtmenge (V) des Füllmaterials (1) zur vollständigen Überdeckung einer Soll-Querschnittsfläche (A) zwischen den beiden Oberflächen (13, 23) bei Erreichung des gewünschten Spalts (2) ergibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des wenigstens einen Kurvenabschnitts (15) und/oder der lokalen Auftragsmenge des Füllmaterials (1) entlang des Dispensionspfads (16; 16a bis 16d) solange verändert wird, bis sich eine minimale Prozesszeit zum Aufbringen des Füllmaterials (1) bei Erreichung des gewünschten Spalts (2) ergibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des wenigstens einen Kurvenabschnitts (15) und/oder der lokalen Auftragsmenge des Füllmaterials (1) entlang des Dispensionspfads (16; 16a bis 16d) solange verändert wird, bis sich eine minimale erforderliche Presskraft beim Fügen der beiden Oberflächen (13, 23) bis zum Erreichen des gewünschten Spalts (2) zwischen den beiden Oberflächen (13, 23) ergibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des wenigstens einen Kurvenabschnitts (15) und/oder der lokalen Auftragsmenge des Füllmaterials (1) entlang des Dispensionspfads (16; 16a bis 16d) solange verändert wird, bis sich ein minimaler Abfall an Füllmaterial (1) bei vorgegebenen Überdeckung einer Soll-Querschnittsfläche (A) bei Erreichung des gewünschten Spalts (2) ergibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des wenigstens einen Kurvenabschnitts (15) und/oder der lokalen Auftragsmenge des Füllmaterials (1) entlang des Dispensionspfads (16; 16a bis 16d) solange verändert wird, bis ein Optimum einer vorgegebenen Gewichtung zwischen einer vorgegebenen Überdeckung der Querschnittsfläche (A) zwischen den beiden Oberflächen (13, 23), einer minimalen Prozesszeit zum Aufbringen des Füllmaterials (1), einer minimalen erforderlichen Presskraft beim Fügen der beiden Oberflächen (13, 23) und einem minimalen Abfall an Füllmaterial (100) bei vorgegebener Überdeckung der Querschnittsfläche (A), jeweils bis zur Erreichung des gewünschten Spalts (2), erzielt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels wenigstens einer Kontrolleinrichtung nach dem Fügen der beiden Bauelemente (11, 21) eine Überprüfung der lokalen Auftragsmenge des Füllmaterials (1) und der Form des Dispensionspfads (16; 16a bis 16d) erfolgen, und dass bei Abweichungen von Sollwerten hinsichtlich der lokalen Auftragsmenge und/oder der Form des Dispensionspfads (16; 16a bis 16d) mittels eines Regelkreises eine Veränderung der lokalen Auftragsmenge des Füllmaterials (1) und/oder des Dispensionspfads (16; 16a bis 16d) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Füllmaterial (1) ein Wärmeleitmaterial, ein Abdichtmaterial oder ein Klebstoff verwendet wird.
Computerprogrammprodukt, insbesondere Datenträger oder Datenprogramm, ausgebildet zum Durchführen wenigstens eines Verfahrensschritts nach einem der Ansprüche 1 bis 10.