DE10340948B4

DE10340948B4 - Verfahren zum Herstellen einer aus mehreren Teilen zusammengesetzten Kraftfahrzeugkarosserie

Info

Publication number: DE10340948B4
Application number: DE2003140948
Authority: DE
Inventors: Heinz-Jürgen Geurtz
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2003-09-05
Filing date: 2003-09-05
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2023-09-06
Also published as: DE10340948A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer aus mehreren Teilen zusammengesetzten Kraftfahrzeugkarosserie mit einem Tragrahmen und einer Außenhaut, wobei von den mehreren Teilen wenigstens ein Teil einen Kunststoff und wenigstens ein anderes Teil ein Metall umfasst, mit folgenden Schritten:
– ein mit Elektronen – und/oder Gammastrahlung vorbehandeltes Kunststoffteil (17) wird an der Kraftfahrzeugkarosserie (1) befestigt oder vorfixiert,
– die Kraftfahrzeugkarosserie (1) mit dem daran befestigten Kunststoffteil (17) wird mit zumindest einer zu trocknenden Deckschicht (18) versehen und
– anschließend wird die Kraftfahrzeugkarosserie (1) zusammen mit dem daran befestigten Kunststoffteil (17) einer die Trocknung der Deckschicht (18) beeinflussenden Wärmebehandlung unterzogen.

Description

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Verfahren zum Herstellen einer aus mehreren Teilen zusammengesetzten Kraftfahrzeugkarosserie mit einem Tragrahmen und einer Außenhaut, wobei von den mehreren Teilen wenigstens ein Teil aus einen Kunststoff und wenigstens ein anderes Teil ein Metall umfasst.

Aus der EP 1 136 240 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugtüraußengriffes aus einem Kunststoff bekannt, welcher Türgriff durch energiereiche Strahlung, insbesondere Elektronen – bzw. Gammastrahlung, vernetzt wird, wodurch der Kunststoff anschließend eine erhöhte Temperatur – und Formbeständigkeit aufweist. Durch diese sog. Strahlenvernetzung erhöht sich die Schmelztemperatur des so vorbehandelten Kunststoffs gegenüber der Schmelztemperatur des ursprünglichen, unbehandelten Kunststoffes. Der bestrahlte Kunststoff – Türgriff kann anschließend lackiert und in eine Außenhaut der Karosserie, hier die Kraftfahrzeugtür, eingesetzt werden.

Die DE 199 17 965 A1 befasst sich mit einer Verbundschichtplatte, die zunächst mit einer Deckschicht versehen und anschließend mit einer energiereichen Strahlung behandelt wird, wodurch der Kunststoff der Verbundschichtplatte vernetzt und die Deckschicht gehärtet wird. Diese Verbundschichtplatte kann für Außenhautteile wie z. B. Kotflügel, Türverkleidungen, Stoßstangen, Spoiler oder dgl. verwendet werden.

Die DE 29 54 186 C2 beschreibt die Vorbehandlung mittels Elektronen-, Röntgen- oder Gammastrahlung von Kunststoffteilen, die als Luftführungsteile von Kraftfahrzeug-Motoren oder Faltenbälge ausgeführt sind.

In der DE 42 06 950 A1 , DE 100 04 633 A1 , EP 0 417 552 A2 und der EP 0 238 447 A2 sind durch energiereiche Strahlung, insbesondere Elektronen – bzw. Gammastrahlung, vernetzbare Kunststoffe und Additive angegeben.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen einer aus mehreren Teilen zusammengesetzten Kraftfahrzeugskarosserie anzugeben, das Kosten optimiert ist.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zum Herstellen einer aus mehreren Teilen zusammengesetzten Kraftfahrzeugkarosserie gelöst, welches die in Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bisher wurden Kunststoffteile für eine Kraftfahrzeugkarosserie separat lackiert und nach dem Lackieren der übrigen Kraftfahrzeugkarosserie daran befestigt. Durch die separate Lackierung der Kunststoffteile und der übrigen Kraftfahrzeugkarosserie wurden hinsichtlich der Farbgleichheit der Deckschichten an den Teilen besondere Maßstäbe angelegt. Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind demgegenüber darin zu sehen, dass das an der Kraftfahrzeugkarosserie angebrachte zumindest eine vorbehandelte Kunststoffteil gleichzeitig in einem Arbeitsschritt zusammen mit der Karosserie lackiert und anschließend der Trocknung mittels Wärmebehandlung zugeführt werden kann. Dadurch, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die zusammengesetzte Kraftfahrzeugkarosserie mit den Kunststoffteilen zusammen lackiert werden kann, weisen sämtliche Teile die gleiche Farbe auf. Außerdem entfallen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mehrere separate Lackiervorgänge an verschiedenen Teilen der Kraftfahrzeugkarosserie. Möglich wird dies durch das zumindest eine mit Elektronen – und/oder Gammastrahlung vorbehandelte und damit zumindest teilweise vernetzte Kunststoffteil, das eine verbesserte Temperaturbeständigkeit gegenüber dem unbehandelten Kunststoffteil erhält, wodurch die bei der Karosserielackierung notwendige Trocknung mit hohen Temperaturen durchgeführt werden kann, ohne dass dabei das vorbehandelte Kunststoffteil beschädigt wird. Für die verwendbaren Kunststoffe, die für eine Strahlenvernetzung geeignet sind, und die Strahlenvernetzung beeinflussende Additive für diese Kunststoffe wird auf den Stand der Technik verwiesen.

Gemäß Anspruch 4 bzw. Anspruch 5 können bei der Wärmebehandlung zur Trocknung der Deckschicht Temperaturen gewählt werden, die höher als die Erweichungstemperatur bzw. die Schmelztemperatur des unbehandelten Kunststoffs sind. Deshalb können die bei der Trocknung durch Wärmebehandlung üblichen Temperaturen zwischen 80° und 250°C, vorzugsweise 140° bis 180°C, insbesondere 140° bis 160°C eingestellt werden, ohne dass dabei das Kunststoffteil der Karosserie beschädigt wird.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine aus mehreren Teilen eines Tragrahmens 2 und einer Außenhaut 3 zusammengesetzte Kraftfahrzeugkarosserie 1, die nachfolgend lediglich als Karosserie 1 bezeichnet wird. Diese umfasst den Tragrahmen 2 und die an dem Tragrahmen 2 befestigte Außenhaut 3. Der Tragrahmen 2 ist aus den mehreren Teilen, beispielsweise Längsträgern 4, aufrechten Säulen 5, seitlichen Schwellern 6, einer Bodengruppe 7 und ggf. Dachlängsholmen 8 zusammengesetzt, wobei selbstverständlich weniger oder weitere, hier nicht beschriebene Teile dem Tragrahmen 2 zugeordnet sein können. Die Außenhaut 3 der Karosserie 1 ist ebenfalls mehrteilig ausgeführt und besitzt als Teil beispielsweise vordere Kotflügel 9, eine Fronthaube 10, seitliche Türen 11, Fondseitenteile 12, ggf. eine Heckklappe 13, ggf. ein Dach 14, ein Bugverkleidungsteil 15 sowie ein Heckverkleidungsteil 16, wobei der Außenhaut 3 ggf. weniger oder weitere, hier nicht dargestellt bzw. beschriebene Teile zugeordnet sein können. Insbesondere können der Außenhaut 3 weitere Teile, sogenannte Anbauteile (nicht dargestellt) zugeordnet sein, die in Öffnungen 3' der Außenhaut und/oder auf die Außenhaut 3 aufgesetzt werden, wie beispielsweise Leuchten, Scheinwerfer, Spoiler bzw. Luftleiteinrichtungen, Zierelemente, Lüftungsgitter, Abdeckungen usw.
Wenigstens eines der Teile des Tragrahmens 2 und/oder der Außenhaut 3 umfasst Metall bzw. eine Legierung und ist insbesondere als Blechteil hergestellt. Wenigstens ein anderes dieser Teile des Tragrahmens 2 und/oder Außenhaut 3 umfasst einen strahlenvernetzbaren Kunststoff und wird insbesondere als entsprechendes Kunststoff-Formteil hergestellt. Die Erfindung wird für zumindest ein Teil des Tragrahmens 2 bzw.
der Außenhaut 3 beispielhaft anhand des Bugverkleidungsteils 15 und/oder des Heckverkleidungsteils 16 beschrieben, die/das üblicherweise auch als Stoßfängerverkleidung bezeichnet werden/wird, und die/das als Kunststoffteil 17 ausgeführt sowie an der Karosserie 1 angebracht sind/ist. Dieses Kunststoffteil 17 wird aus zumindest einem Kunststoff hergestellt, der in einem Vorbehandlungsprozess durch Elektronen – und/oder Gammastrahlung zumindest teilweise vernetzt wird, bevor das Kunststoffteil 17 an der Karosserie 1 befestigt wird. Das Kunststoffteil 17 ist demnach als Formteil realisiert, dass durch Strahlenvernetzung vorbehandelt ist und in einem Zustand vorliegt, so dass ein weiter unten beschriebener Deckschichtauftrag, insbesondere Lackauftrag, durchgeführt werden kann. Durch die Strahlenvernetzung ergibt sich für das vorbehandelte Kunststoffteil 17 gegenüber dem unbehandelten, noch durch Strahlung zu vernetzenden Kunststoff wenigstens eine Erhöhung der Erweichungstemperatur bzw. der Schmelztemperatur des Kunststoffs des Teils 17. Bei dieser sog. Strahlenvernetzung mit Elektronen – und/oder Gammastrahlen von Kunststoffen werden Energiebereiche gewählt, die den gewünschten Vernetzungsgrad des Kunststoffes bewirken. Bei der Strahlenvernetzung wird diese Strahlung in dem Kunststoff absorbiert, wodurch chemische Reaktionen in dem Kunststoff entstehen, die zu der Vernetzung oder zu einem Abbau von Makromolekülen führen. Durch die Bestrahlung des Kunststoffes könne darin Radikale entstehen, die in weiteren chemischen Reaktionen miteinander reagieren und chemische Verbindungen aufbauen. So gelingt es beispielsweise, einem Thermoplast durch die Bestrahlung mit energiereicher Elektronen- bzw. Gammastrahlung die mit einem Duroplast vergleichbaren Eigenschaften hinsichtlich der Wärmebeständigkeit aufzuprägen.
Das so vorbehandelte Kunststoffteil 17 wird entweder fest an der Karosserie 1 befestigt, so dass es seine endgültige Lage bzw. Position an bzw. in der Karosserie 1 einnimmt, oder es wird an der Karosserie 1 vorfixiert, beispielsweise mit einer hier nicht dargestellten Hilfsvorrichtung, ggf. in Form eines Abstandhalters, und nach dem Fertigstellen einer Deckschicht 1S für die Karosserie 1 fest an seiner vorgegebenen, endgültigen Position an oder in der Karosserie 1 befestigt. Beispielsweise kann das Kunststoffteil 17 über den hier nicht gezeigten Abstandhalter an dem Tragrahmen 2 vorfixiert sein, so dass ein umfassender Auftrag der Deckschicht 18 an allen notwendigen Teilen möglich ist. Die Karosserie 1 wird anschließend mit der zu trocknenden Deckschicht 18 versehen, die am Bugverkleidungsteil 15 teilweise abgetragen dargestellt ist und die beispielsweise aus einer, zwei oder mehreren Teilschichten 19 und 20 besteht, die nacheinander auf die Karosserie 1 aufgetragen werden. Insbesondere ist eine untere der Teilschichten 19 ein sog. Füllerlack, der als Steinschlagschutz dient. Auf diese Teilschicht 19 wird die zweite Teilschicht 20, insbesondere ein Decklack, aufgetragen, die zumindest eine Farbschicht und ggf. einen auch als Klarlack bezeichneten Überzug als dritte Teilschicht 21 aufweisen kann. Nachdem zumindest eine Teilschicht 19, 20, 21 auf die das Kunststoffteil 17 aufweisende Karosserie 1 aufgetragen wurde, wird die Karosserie 1 zusammen mit dem daran angebrachten Kunststoffteil 17 einer Trocknung mit Wärmebehandlung, beispielsweise mittels erwärmter Luft oder Wärmestrahlung, unterzogen. Dabei wird die Karosserie 1 mit dem Kunststoffteil 17 auf Trockentemperaturen erwärmt, die der spezifischen, notwendigen Trocknungstemperatur der verwendeten Materialien für die jeweilige Teilschicht 19, 20, 21 bzw. der Deckschicht 18 entsprechen. Beispielsweise nach dem Auftragen des Füllerlacks, also der Teilschicht 19, wird die Karosserie 1 zusammen mit dem Kunststoffteil 17 auf ca. 160° erwärmt. Nach einer vorgebaren Abkühlzeit wird die zweite Teilschicht 20 auf die Karosserie 1 aufgetragen und anschließend wird die Karosserie 1 einer weiteren Wärmebehandlung zur Trocknung zugeführt, wobei eine Trockentemperatur von ca. 140° eingestellt wird. Entsprechend den verwendeten Materialien für die Teilschichten 19, 20, 21 werden Temperaturen bei der Wärmebehandlung zwischen 80° und 250°C, beispielsweise 140° bis 180°C, und insbesondere 140° bis 160°C gewählt. Insbesondere werden für das Trocknen bei der Wärmebehandlung der Deckschicht 18 bzw. der Teilschichten 19, 20, 21 Temperaturen eingestellt, die höher als die Erweichungstemperatur bzw. die Schmelztemperatur des unbehandelten Kunststoffs des Teil 17 liegen, wobei jedoch Maximaltemperaturen einzuhalten sind, die unterhalb bzw. in Abhängigkeit der erhöhten Erweichungstemperatur bzw. der Schmelztemperatur des vorbehandelten Kunststoffs des Teils 17 gewählt werden.
An Stelle oder zusätzlich zu der eben beschriebenen Ausführung des Bugverkleidungsteils 15 bzw. des Heckverkleidungsteils 16 als Kunststoffteil 17 kann zumindest ein anderes/weiteres Teil des Tragrahmens 2 und/oder der Außenhaut 3 als vorbehandeltes Kunststoffteil 17 realisiert sein. Bevorzugt ist die Karosserie 1 in Mischbauweise mit metallischen Blechteilen, ggf. aus Leichtmetall und/oder Stahl, und wenigstens einem Kunststoffteil 17 hergestellt, die in einem gemeinsamen Lackierprozess mit anschließender Wärmebehandlung mit der Deckschicht 18 versehen werden.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer aus mehreren Teilen zusammengesetzten Kraftfahrzeugkarosserie mit einem Tragrahmen und einer Außenhaut, wobei von den mehreren Teilen wenigstens ein Teil einen Kunststoff und wenigstens ein anderes Teil ein Metall umfasst, mit folgenden Schritten: – ein mit Elektronen – und/oder Gammastrahlung vorbehandeltes Kunststoffteil (17) wird an der Kraftfahrzeugkarosserie (1) befestigt oder vorfixiert, – die Kraftfahrzeugkarosserie (1) mit dem daran befestigten Kunststoffteil (17) wird mit zumindest einer zu trocknenden Deckschicht (18) versehen und – anschließend wird die Kraftfahrzeugkarosserie (1) zusammen mit dem daran befestigten Kunststoffteil (17) einer die Trocknung der Deckschicht (18) beeinflussenden Wärmebehandlung unterzogen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Deckschicht (18) wenigstens zwei Teilschichten (19, 20, 21) auf die Kraftfahrzeugkarosserie (1) aufgetragen werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach jedem Aufbringen einer Teilschicht (19, 20, 21) die Kraftfahrzeugkarosserie (1) einer Wärmebehandlung unterzogen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Wärmebehandlung die Kraftfahrzeugkarosserie (1) auf eine Temperatur erwärmt wird, die höher als die Erweichungstemperatur des unbehandelten Kunststoffteils (17) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Wärmebehandlung die Kraftfahrzeugkarosserie (1) auf eine Temperatur erwärmt wird, die größer als die Schmelztemperatur des unbehandelten Kunststoffteils (17) ist,
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass die Temperatur bei der Wärmebehandlung zwischen 80° und 250°C, vorzugsweise 140° bis 180°C, insbesondere 140° bis 160°, beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Heck- und/oder Bugverkleidungsteil (16, 15) der Kraftfahrzeugkarosserie (1) als vorbehandeltes Kunststoffteil (17) ausgeführt wird.