DE202015001340U1

DE202015001340U1 - Karosserie-Leichtbauelement

Info

Publication number: DE202015001340U1
Application number: DE202015001340.6U
Authority: DE
Original assignee: Semcon Holding GmbH and Co KG
Current assignee: Stolfig Felicia De; Iinovis Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2015-02-19
Filing date: 2015-02-19
Publication date: 2016-05-20
Anticipated expiration: 2025-02-20

Abstract

Karosserie-Mehrschicht-Leichtbauelement, umfassend mindestens eine Schicht aus ME100 und mindestens eine Schicht aus EPP-Schaum

Description

Die Erfindung betrifft ein Leichtbauelement, insbesondere ein integratives Karosserie-Leichtbaudach. Vor dem Hintergrund der insbesondere ab 2010 immer vollständiger gelösten Fragen hinsichtlich Konstruktion, Auslegung und Fertigung und dem langsam wiedererwachenden Interesse an Leichtbaumaterialien im Automobil, besteht ein zunehmendes Bedürfnis z. B. Karosseriebauteile für ein Automobil noch leichter und kreativer zu gestalten. Die Aufgabe besteht vorliegend daher darin ein Karosserieelement insbesondere für Kraftfahrzeuge mit Hilfe eines Leichtbaumaterials an die Anforderungen künftiger Automobilgenerationen wie z. B. Elektrofahrzeuge anzupassen.
Die Aufgabe wird gellst durch ein Leichtbauelement das insbesondere als Leichtbaudach ausgestaltet ist und optional weitere Funktionselemente umfasst. Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch ein Karosserie-Mehrschicht-Leichtbauelement, umfassend mindestens eine Schicht aus ME100 und mindestens eine Schicht aus EPP-Schaum, wobei beide z. B. miteinander verklebt sind. Magnesium (Mg) ist auf der Erde nahezu unbegrenzt verfügbar. Betrachtet man z. B. die Trinkwassergewinnung aus Meerwasser, fallen pro Kubikmeter Meerwasser über ein Kilogramm Mg als Abfallprodukt an. Bei steigendem Trinkwasserbedarf weltweit, wird die Meerwasserentsalzung in Zukunft eine wichtige Rolle spielen und damit Magnesium zu einem günstigen Nebenprodukt. Magnesium hat mit seiner geringen Dichte und der guten spezifischen Festigkeit ein sehr hohes Potential für den Leichtbau. Im Vergleich zu Aluminium hat Mg bei gleichem Bauteilgewicht eine 1,35-fache Biege und Beulsteifigkeit. Damit können, unter praxisrelevanter Beanspruchung, Gewichtseinsparungen von bis zu 20% erreicht werden. Zur Wirkung kommt das besonders bei großflächigen, dünnwandigen Bauteilen. Weitere Vorteile von Mg gegenüber anderen Materialien liegen in der sehr guten spanenden Bearbeitbarkeit, in der sehr guten Recyclebarkeit, einem hohen Schwingungsdämpfungsvermögen, guter Abschirmung gegenüber elektromagnetischer Strahlung und einer guten Wärmeleitfähigkeit. Gegenwärtig werden fast ausschließlich Mg-Gussbauteile im Pkw verbaut. Beim Mg-Druckguss ergeben sich über die verschiedenen Bauteilbereiche verschiedene Materialkennwerte, z. B. durch ungleichmäßiges Abkühlen in der Form, unterschiedliche Wandstarken oder Fließlinienbildung an den Fließfronten.
Eine der wenigen auf dem Markt erhältlichen Mg-Knetlegierungen ist AZ31. Die Legierung hat sich aber wegen der hohen Korrosionsanfälligkeit und den damit verbundenen Oberflächenbehandlungen im Fahrzeugbau in der Masse nicht durchgesetzt. Dazu kommt, dass Mg mit seiner Hexagonalen Gitterstruktur nur begrenzt kalt verformbar ist. Mit der Mg-Legierung ME100 und dem patentierten Warm-in-Warm-Verfahren zu dessen Herstellung der Stolfig Group wurde ein Weg gefunden, Mg-Blech wirtschaftlich herzustellen und zu verarbeiten. Die Legierung beinhaltet neben Mg nur Mangan und Cer und weist gegenüber AZ31 eine sehr hohe Korrosionsbeständigkeit auf. Im Gegensatz zu AZ31 korrodiert ME100 nur oberflächlich und weist keine oder nur wenige Korngrenzkorrosion auf, die sich dann in den Bauteilkern vorarbeiten könnte. Eine Bauteilschwächung durch Korrosion wäre damit wie bei Stahl-Blechen optisch erkennbar, eine Oberflächenbehandlung und Schadenserkennung ist damit einfacher. Die Brandgefahr die von Mg grundsätzlich ausgeht ist bei ME100 deutlich reduziert. Dadurch dass die Legierung keine Al-Mg-Phase beinhaltet, ist ihr chemisches Reaktionsverhalten zu herkömmlichen Mg-Legierungen eher träge. Ein Brandversuch zeigte, dass ein ME100-Bauteil ab Temperaturen oberhalb 600°C zwar brennt, aber ohne weitere Energiezufuhr bei Umgebungstemperatur von selbst erlischt. Die Vorteile von insbesondere im Warm-in-Warm-Verfahren hergestellten Magnesiumblechen gegenüber Mg-Druckgussbauteilen liegen in ihren einem gleichmäßigeren mechanischen Eigenschaften und den damit verbundenen höheren Festigkeiten. Dazu kommt, dass Mg-Blech ein höheres plastisches Verformungsvermögen besitzt und daher höhere Energien im Crash aufnehmen kann. Damit erhöht sich gleichzeitig die Ermüdungsfestigkeit und Schadenstoleranz. Derartige Magnesium-Flächen sind daher schon grundsätzlich für den Leichtbau geeignet; mit Hilfe des Warm-in-Warm-Verfahrens wurde es darüber hinaus möglich Magnesium-Flächen herzustellen, die Stahlbleche auch im Karosseriebau ersetzen können. Vor diesem Hintergrund können z. B. im Karosseriebau nun nicht nur Gußbauteile aus Magnesiumlegierungen hergestellt und verarbeitet werden, sondern auf erleichterte Weise auch dünnwandige Flächenelemente. Vorliegend wird dies am Beispiel eines Dachmoduls aus ME100 dargestellt, auf welches zusätzlich mindestens eine Schicht EPP-Schaum aufgebracht ist. Besonders gute Ergebnisse wurden mit Expandiertem Polypropylen (PP) (EPP) als Schaumstoff gemacht. Es handelt sich bei PP um einen geschlossenzelligen Partikelschaum, der auf der Basis von PP (Polypropylen) hergestellt wird. PP ist ein thermoplastischer Kunststoff, der in seiner molekularen Struktur nicht chemisch vernetzt ist. Aus diesem Grund ist er immer wieder einschmelzbar und damit recyclebar. Zu den wichtigsten Eigenschaften von PP zahlen seine niedrige Dichte, ein hoher Schmelzpunkt, die niedrige Neigung zu Spannungsrissbildung, vielseitige Möglichkeiten mechanische Eigenschaften einzustellen und eine gute Verarbeitbarkeit. PP als Basis ist beständig gegenüber Öl, Fett, Erdöl und vielen anderen Chemikalien. Allen EPP-Schaumstoffen ist gemeinsam, daß sie in der Kombination Kunststoff und Luft, hat es eine sehr gute Warme- und Schalldämmung aufweisen. Die in sich geschlossenen und verschweißten Schaumpartikel verhindern die Wasseraufnahme und sorgen zusätzlich für eine gleichmäßige Struktur und damit für gleichmäßige Werkstoffeigenschaften. In Betracht kommen für den vorliegenden Zweck nicht nur EPP Schaumstoffe, sondern auch andere Schaumstoffe die vergleichbare Eigenschaften aufweisen. Rein Beispielhaft wird in Folge EPP der Firma JSP mit dem Handelsnamen ARPROR geschildert. Insbesondere ARPROR verfügt über eine sehr hohe spezifische Festigkeit. Bei sehr geringem Gewicht besitzt es eine hohe Strukturfestigkeit und Tragfähigkeit in verschiedensten Anwendungen. In der jeweiligen Dichte kann ARPROR auch schweren Lasten standhalten, ohne zu verformen oder zu verbiegen. Aus diesem Grund eignet es sich auch sehr gut als Energieabsorber in Crash-Elementen. ARPROR-Schaumperlen werden aus dem Rohmaterial PP hergestellt. Dabei wird das PP-Granulat mit verschiedenen Additiven (je nach Endprodukt) gemischt. In einem Extruder wird die Mischung aufgeschmolzen und zu dünnen Faden extrudiert. Diese werden abgekühlt, in kleine Mini-Perlen geschnitten und auf Größe sortiert. In einem Autoklaven werden die Perlen mit einem Treibmittel, meist CO2, angereichert. Wenn die angereicherten Perlen den mit Druck beaufschlagen Autoklaven verlassen und damit auf ein niedrigeres Druckniveau fallen, expandiert das Gas in den Perlen und schäumt das PP zur mehrfachen Große seiner ursprünglichen Form auf. Die aufgeschäumten Perlen werden dann nur noch getrocknet und verpackt. Um eine M100-EPP-Schichten aufzubauen werden auf dem M100 die vorgeschäumten Schaumperlen im Dampfdruckverfahren, ähnlich wie beim Kunststoff-Spritzguss, in einem zum aufzubauenden Karosserie-Mehrschicht-Leichtbauelement korrespondierenden Formwerkzeug in ihre endfertige Form gebracht. Mit der strukturell tragenden Schaumschicht aus EPP, kann ein Raum für zusätzliche Funktionen im Dach geschaffen werden. So können in eine solche Schaumschicht zusätzliche Bauelemente implementiert werden, und/oder die Schaumschicht kann zur Temperatur- und Klimaoptimierung im Fahrzeuginnenraum optimiert werden. Wahlweise können sich die dünnwandigen Flächenelemente aus Magnesium und EPP-Schaum abwechselnd zu einem mehrschichtigen Gesamtsystem aufbauen. Durch die beiden verwendeten Leichtbaumaterialien kann hierbei erheblich Gewicht eingespart werden. Die Ausarbeitung des Mehrschichtdaches zeigt, dass die Kombination von ME100 und EPP-Schaum mehrere Vorteile gegenüber einem konventionellen Fahrzeugdaches mit sich bringt. Die produzierten Exemplare zeigen eine erhebliche Gewichtseinsparung bei wesentlich höherer Funktionsintegration. Im Gesamten weist das Konzept des Mehrschicht-Daches gute Festigkeits- und Steifigkeitswerte auf.
Der EPP-Schaum schafft neue Bauraume und verbessert die Funktionalität des Daches in den Bereichen Schall- und Wärmeisolierung. Zusätzliche Komfortfunktionen in den Bereichen Licht und Sound können damit wesentlich einfacher umgesetzt werden.
Ein derartiges Karosserie-Mehrschicht-Leichtbauelement kann außerdem in den EPP-Schaum integrierte Bauelemente, insbesondere Verstärkungselemente und/oder Gewindeelemente und/oder Schrauben, und/oder mindestens ein Lichtmodul, und/oder mindestens ein Zonenakustikmodul, und/oder ein Klimamodul aufweisen. Eine Verbesserung ergibt sich wenn ein Mehrschicht-Dach zusätzliche Verstärkungen erhält. Diese können auch in ME100 ausgeführt werden. Diese Variante wurde konstruiert und funktional mit einem herkömmlichen Stahl-Dach ähnlicher Baugröße verglichen. In den EPP-Schaum können darüber hinaus weitere Bauelemente eingebettet werden, indem diese im entweder Werkzeug an den dafür vorgesehenen Stellen oder bereits auf dem eingelegten Karosserie-Leichtbauelement mit Hilfe von dort angebrachten Positionierelementen positioniert und ausgerichtet werden. Je nach Wärmeausdehnungskoeffizient des eingelegten Bauteils kann dieses beim Abkühlen eine vom Wärmeausdehnungskoeffizienten abhängige Presspassung ausbilden. Es kann sich in diesem Sinne positiv auf das Bauteil auswirken, wenn der Schaumkörper beim Abkühlen fester auf das Einlegeteil aufschrumpft und damit die Festigkeit der Verbindung zwischen EPP-Schaum und eingebettetem Bauelement erhöht. Zum Einbetten kommen vielerlei Bauelemente in Betracht. Zur lokalen Verstärkung besteht die Möglichkeit Einlegeteile aus höherfesten Materialien mit ins Werkzeug einzulegen und einzuschäumen, z. B. können Drahteinleger verwendet werden. Werden Befestigungsmöglichkeiten benötigt können speziell entwickelte Gewindeeinsatze (z. B. EJOT EPPsys) mit eingeschäumt werden. Es gibt aber auch speziell für Schaum entwickelte Schrauben von EJOT, die verwendet werden können. In besonderer Weise finden diese Möglichkeiten bei einem auf die geschilderte Weise aufgebauten Dachsystem Verwendung. Ein solches MnE-Dachsystem hat aber nicht nur ein 30% geringeres Gewicht, und benötigt nur 60% der Bauteile eines Standard-Dachsystems, sondern es weist außerdem eine wesentlich höhere Funktionsintegration auf. So bietet es die Möglichkeit des Einbaus einer individuellen Himmel-Ambiente-Beleuchtung mit beliebig wählbarer Leuchtverteilung/-farbe/-intensität mit z. B. 60 Lichtquellen und/oder einer sehr guten akustischen und aeroelastischen Performance dank einer noch nie dagewesenen Zonenakustik mit z. B. 30 Lautsprechern und/oder einer thermischen Vollisolation (sehr wichtig für geringen Energieverbrauch für Heizung und Kühlung von E-Fahrzeugen). Beträgt beispielsweise die EPP-Schicht z. B. 40 mm, können darin bereits eine großflächige, individuell steuerbare Innenraumbeleuchtung und/oder ein Lautsprecherarray umfassend mindestens einen Lautsprecher für akustische Komfortanwendungen und/oder ein Klimamodul ihren Platz finden. Dieses Konzept der Implementierung wurde mit FEM-Methoden, für die beiden wesentlichen Funktionen Torsionssteifigkeit und Seitencrash, mit einem Referenzdach verglichen und in einem ersten Schritt bestätigt.
Beleuchtung: Eine Komfortbeleuchtung kann mit fein verteilten oder flächigen Lichtquellen ermöglicht werden. Besonders vorteilhaft ist aber die Implementierung von Lichtmodulen, die beispielswiese LEDs umfassen. Mit sehr kleinen Strömen und Spannungen schafft man mittlerweile eine sehr gute Lichtausbeute mit einer LED, und mit ihrer geringen Baugröße und ihrem geringem Gewicht kann sie flexibel montiert werden. Mit der Applikation vieler LEDs im z. B. Dachhimmel, die sich einzeln ansteuern lassen und in verschiedenen Farben und Lichtintensitäten leuchten, ist es möglich die Innenbeleuchtung individuell auf den Fahrer und seine Mitfahrer abzustimmen. Die LEDs lassen sich in verschiedenen Bereichen, z. B. Fahrerplatz und Fond, ansteuern und können je nach Bedarf als Hintergrundbeleuchtung, Leselicht oder Warnleuchten dienen. Dank der LED kann man daher das Interieur nicht nur bunter, sondern auch individueller auf den Autofahrer abstimmen. Eine Möglichkeit besteht darin, das Licht an die Fahrsituation anzupassen. Das Licht wird so zu einem Assistenzsystem. Kombiniert man die Installation eines Lautsprecherarrays mit der Installation vieler kleiner LEDs, erreicht man eine großflächige Verteilung von Licht- und Soundquellen und schafft damit eine Möglichkeit neue Komfortfunktionen mit relativ geringem Aufwand und geringen Mehrkosten zu realisieren.
Zonenakustik: Ein in den EPP-Schaum integriertes Bauelement kann eine Zonenakustik sein. Besonders geeignet sind hierfür Flächenelemente in der Türe oder im Dachelement. Das Akustikelement kann wiederum Lautsprecher und/oder Mikrofone umfassen. Bei Verwendung einer Vielzahl derartiger Elemente kann eine Zonenakustik aufgebaut werden.
Folgende Technologien wurden hierbei deutlich weiterentwickelt:

1) Umstellung der YAG-Laser auf modernste Lasertechnologie; erfolgreiche Schweißversuche und Parametrierung an Blechen (z. B. 1 mm) mit Stumpf- und Überlappstoß; Schweißgeschwindigkeit >= 15 m/min bei nur 500 W Laserleistung; hervorragende Nahtqualität
2) Durchbruch in der Oberflächenbeschichtung von Mg und im Speziellen MnE21/MnE100; > 1000 h im Salzsprühtest bestanden
3) GM hat das bisherige als MnE21 bekannte Mischmetall unter der Bezeichnung MnE100 weltweit für seine Fahrzeuge frei gegeben; kann jetzt von jedem ohne Lizenzgebühren verwendet werden.
4) Aktuelle Konzepthauben mit MnE-Innenstruktur weisen eine 50% Gewichtsersparnis der Innenstruktur im Vergleich zu der Serienhaube, bessere Steifigkeitswerte, günstigeres Verhalten im Kopfaufprall und sehr gutes Abschneiden auf den Vergleichsfahrten auf.
5) Ein weiteres Einsatzfeld de4r kommenden Jahrzehnte ist die Mehrwasserentsalzung

Ein derartiges Karosserie-Mehrschicht-Leichtbauelement kann außerdem eine Zonenakustik, umfassend Lautsprecher und/oder Mikrophone umfassen. Die Integration einer derartigen Zonenakustik kann viele neue Vorteile bezüglich des Komforts, aber auch der aktiven Fahrzeugsicherheit bieten. Kombiniert man die Lautsprecher mit Mikrofonen, können Funktionen wie Sounddesign oder Noise Canceling einfach implementiert werden. Damit können die heute dafür verwendeten mechanischen Losungen, wie Schalldämmung und -Isolierung, gewichtseinsparend ersetzt werden. Zonenakustik mittels eines Lautsprecherarrays: Zonenakustik beschreibt die Aufteilung der Fahrgastzelle in verschiedene Soundzonen, z. B. für Fahrer, Beifahrer und Font-Insassen. Dabei werden die einzelnen Zonen mit akustischen Signalen versorgt. Übergreifende Signale aus anderen Zonen werden mit Gegenschall in der jeweiligen Zone unterdruckt. Das Ergebnis erster Untersuchungen zeigte, dass es mit heutigen Mitteln nicht möglich ist, eine vollständige Soundseparierung zu erreichen. Es ist aber grundsätzlich möglich eine Lautstärkepegeldifferenz zu erreichen, die das menschliche Ohr als Separierung interpretiert. Der Aufbau eines solchen Lautspecherarrays an Stelle von wenigen Einzellautsprechern hat den Vorteil, daß mit wachsender Anzahl an Lautsprechern auch die Pegelunterschiede grösser werden. Mögliche Anwendungen eines Lautsprecherarrays können dem Fahrkomfort, aber auch der Fahrzeugsicherheit dienen. Z. B. können Fond-Insassen Musik oder ein Hörbuch hören, ohne von lästigen Warntonen für den Fahrer gestört zu werden, während der Fahrer sich ungestört auf den Verkehr konzentrieren kann. Schafft man es im Lautsprecherarray noch zusätzlich Mikrophone unterzubringen, können Funktionen wie Noise Canceling (Geräuschunterdrückung), oder die Funktion einer Konferenzschaltung (Gespräche von hinterer Sitzbank zu vorderer Sitzbank werden elektronisch unterstutz) implementiert werden. Zusätzlich kann das Array einen Teil des Audiosystems ersetzten und spart so an anderen Positionen im Fahrzeug Platz und Gewicht. Kombiniert man die Lautsprecher mit Mikrofonen, können Funktionen wie Sounddesign oder Noise Canceling einfach implementiert werden.
Ein derartiges Karosserie-Mehrschicht-Leichtbauelement kann außerdem ein Klimamodul umfassen, welches wiederrum eine Klima- Dämmschicht umfassen kann. Das subjektive Wärmeempfinden ist abhängig von der umgebenden Lufttemperatur und von der Temperatur nahegelegener Oberflächen. Hierbei ist jedoch eigentümlich, daß diese beiden Parameter, bezogen auf das subjektive Wärmeempfinden untereinander nicht linear korrelieren. So bedarf es bei einer Oberflächentemperatur einer nahe gelegenen Oberfläche von z. B. 15 Grad zum subjektiven Wohlfühlen nicht etwa einer nur drei Grad höheren, sondern einer noch viel höheren Lufttemperatur, als wenn z. B. die Oberflächentemperatur 18 Grad betragen würde. Wenn nun die Oberfläche des Innenraums eines Kraftfahrzeugs passiv oder aktiv auf ein gewisses Temperaturniveau gebracht wird oder dort gehalten wird, z. B. zwischen 18 Grad und 23 Grad Celsius, so wird der Fahrzeuginsasse nicht das Bedürfnis verspüren, um auf seine Wohlfühtemperatur zu kommen, die Heizung oder die Klimaanlage extrem hinauf oder hinunter zu schalten. Durch das Vermeiden derartiger Extremtemperaturen wird die zur Bereitstellung dieser Extremtemperaturen notwendige Energie eingespart.
Derartige Klima-Elemente können aus einem Dämmträger bestehen, z. B. einen Dämmträger aus EPP-Schaum, auf welchem in Richtung Fahrzeuginnenraum Heiz- und/oder Kühlelemente angebracht sind. Derartige Klima-Elemente können z. B. Dachverkleidungen, Türverkleidungen, Armaturenbretter, Schwellerverkleidungen, A-; B-; C-Säulenverleidungen, aber Teppiche sein, bei welchen die Klima-Elemente z. B. zwischen den Dämmschäumen der Teppiche und dem Teppich selbst angebracht werden können. Passiv kann die Oberfläche auf einem gewissen Temperaturniveau gehalten werden, indem man hierfür geeignete Werkstoffe wählt. Hierzu kommen z. B. Werkstoffe an Betracht, welche ein relativ enges Oberfächentemperaturempfinden von z. B. zwischen 17 Grad und 23 Grad Celsius vermitteln. Lediglich zur leichteren Vorstellbarkeit sei auf den bekannten Werkstoff Styropor verwiesen, der relativ unabhängig von der Umgebungstemperatur eine warme Oberflächentemperatur vermittelt.
Die Aufgebe wird weiterhin gelöst durch eine Vorrichtung zum Herstellen eines Karosserieelements, umfassend ein mindestens zweiteiliges, schließ- und öffenbares-Schaumwerkzeug, welches im Inneren in abgeschlossenem Zustand die äußere Gestalt der angestrebten Endgeometrie eines darin mit Hilfe von Positionierelementen positionierbaren und mit EPP-Schaum aufzubauenden Karosserie-Leichtbauteils beinhaltet und welches in diesem Inneren im geschlossenem Zustand mit EPP füllbar ist und welches in gefülltem Zustand mit Hilfe von Öffnungen im Werkzeug abwechselnd mit heißen und kalten fluiden befüllbar und/oder durchflutbar ist. Die vorgeschäumten Schaumperlen werden im Dampfdruckverfahren, ähnlich wie beim Kunststoff-Spritzguss, in ihre endfertige Form gebracht. Hierfür wird zunächst das Karosserie-Leichtbau-Teil, z. B. das Leichtbauelement, in das geöffnete zweiteilige Schaumwerkzeug, meist ein Aluminiumwerkzeug, gelegt und mit im Werkzeug vorhandenen Positionierelementen positioniert und ausgerichtet. Anschließend wird das Werkzeug geschlossen. Dann wird das Schaumwerkzeug mit dem drin befindlichen und ausgerichteten Karosserieelement im geschlossenen Zustand mit Schaumperlen gefüllt. Die Schaumperlen füllen dann den Bereich zwischen Karosserie-Element und Werkzeug aus und bilden so schon die endgültige Geometrie des angestrebten Bauteils aus. Anschließend wird das derart gefüllte Werkzeug über die im Werkzeug befindlichen Öffnungen mit unter Druck stehendem überhitztem Wasserdampf durchflutet. Dabei erhitzen sich die Schaumperlen, expandieren und verschweißen das Karoserie-Leichtbau-Teil mit dem EPP-Schaum zu einem einzigen Bauteil. Hiernach folgt eine Kuhl- und Stabilisierungsphase, bei der das Werkzeug wiederum mit kaltem Wasser geflutet wird. Anschließend wird das Werkzeug aufgefahren und das Bauteil ausgeworfen. Die Dichte des EPP-Materials kann über den Schaumprozess und den verwendeten Schaumperlen nach Wunsch eingestellt werden. Bauteile für Anwendungen im Sichtbereich des Fahrzeugs werden vorzugsweise mit z. B. Stoff kaschiert.
Eine derartige Vorrichtung zum Herstellen eines Karosserieelements umfassend in der äußeren Oberfläche des Werkzeugs verteilte Luftdurchlasse, insbesondere Ventile, oder kleine über das Bauteil verteilte Bohrlocher
Damit die Schaumperlen homogen erhitzen und verschweißen, muss der Wasserdampf gleichmäßig in allen Bereichen des Werkzeugs verteilt werden. Dafür benötigen die Werkzeuge gleichmäßig verteilte Luftdurchlasse. Am einfachsten wird das mittels kleinen Ventilen realisiert, die aber über die gesamte Oberflache als Marker sichtbar sind. Eine andere Variante sind, insbesondere kleine und insbesondere zufällig über das Bauteil verteilte Bohrlocher, die in der Oberflache als kleine Überstände erkennbar sind.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Karosserie-Mehrschicht-Leichtbauelements, umfassend den ersten Verfahrensschritt Umformung eines extrudierten ME100-Bolzen mit Gussgefüge auf ein kleineres Strangpress-Vorprofil umgeformt und dann den zweiten Verfahrensschritt diesen in ein Fließpresswerkzeug einzulegen und durch Zusammenfahren des Werkzeuges in eine Endprofil zu pressen In einer Ausgestaltungsform wird in einem dritten Schritt der „Quellrand” beschnitten. Der für Magnesium ideale Warm-in-Warm Prozess für die Verarbeitung. „Bionisches Fließpressteil”: Durch den CO2-schonenden Warm-in-Warm Prozess können sehr komplexe Umformungen in vergleichsweise einfachen Werkzeugen durchgeführt werden. Zusammen mit der Inline-Verschnittrecyclierung bei dem auch größerer Verschnitt keinen wesentlichen Kostenfaktor darstellt, kann der innen in der B-Säule verfügbare Bauraum zur Realisierung großer Querschnitte an den kritischen Stellen wie z. B. Schloss, Scharniere, Schweller, Dachrahmen etc. maximal genutzt werden. Dazu wird auf einer entsprechend großen Extruderpresse ein großer ME100-Bolzen der ja noch Gussgefüge hat, mit entsprechendem Knetgrad auf ein deutlich kleineres, aber dennoch recht massives Strangpress-Vorprofil umgeformt und erhält damit schon die deutlich besseren Eigenschaften einer Knetlegierung. Im zweiten Schritt wird das nun über 450°C warme Vorprofil wird nun in ein seitlich offenes Fließpresswerkzeug eingelegt und durch Zusammenfahren des Werkzeuges in die typische „Knochenform” einer B-Säule fließgepresst. Speziell im Dachrahmen- und Schwellerbereich wird das Vorprofil am stärksten flach und in die Breite gedrückt wodurch Material im quasi thixotropen Zustand seitlich verdrängt wird. Die Metallstruktur folgt dabei fächerförmigen Fließfronten daher die Bezeichnung „Bionisch”. Der dabei entstehende „Quellrand” wird im nächsten Schritt beschnitten und direkt in der Fertigung wiederverwertet.
Das Ergebnis ist eine sehr effiziente, flexible Produktion von Konstruktionsblechen mit geringem Invest in Gestalt eines sehr formtreuen, ME100-Innenteil mit optimaler Querschnittsverteilung und besseren Festigkeitseigenschaften als ein Gußteil. Das Ergebnis ist ein aluminiumfreies Magnesium-Mischmetall mit der Bezeichnung ME100, Das nebenbei, u. a. aufgrund der aluminium- und zinkfreiheit des ME100 das Korrosionverhalten deutlich besser wurde und das Entflamm-/Brandverhalten „nur” noch auf dem Niveau von Aluminiumbauteilen liegt macht das System noch interessanter. In einer bevorzugten Ausgestaltungsform wird das erfindungsgemäße Leichtbauprofil wie folgt erzeugt und ausgestaltet:
Eine weitere Ausgestaltungsform geht aus den Figuren hervor. Hierbei zeigen die
1: Schematischer Schichtaufbau Dach MovE
2: Explosionsansicht Dach MovE
3: 3D-Datehn Designhülle MovE
4: Schnittbilder Seitenrahmen MovE
5: links: Schnittbild Seitenrahmen rechts: Schnittbild Scheibenauflage
6: Schnittbild hinterer Dachrahmen
8: Montagekonzept Lautsprecher
9: Konzept für Kontaktträger
10: Bauteile des ZSB Lautsprecher
11: Bauteile der Endmontage für das MovE-Dach
Konzept: Vorzugsweise wird ein Leichtbau-Karosserieelement in Gestalt eines Karosserie-Leichtbaudachs als geklebtes und komplettes Montagemodul ausgeführt, welches beim Zusammenbau mit der Karosserie auf das Fahrzeug aufgesetzt werden kann und z. B. mittels Kleben fest mit den Seitenwandrahmen verbunden werden kann. Der Seitenwandrahmen ist hierfür anzupassen und z. B. als Mg-Strangpressprofil auszugestalten. Das Dach soll vorzugsweise einen hohen Integrationsgrad aufweisen und mit möglichst wenigen Bauteilen alle Aufgaben eines konventionellen Daches erfüllen. Dazu zählen eine sehr gute thermische und akustische Isolierung zum Fahrgastraum und eine hohe Eigensteifigkeit, um alle Anforderungen bezüglich Crash, Aeroakustik, Poliersteifigkeit, Hagelschaden, etc. zu erfüllen. Die Aufnahme der Frontscheibe, die Anschraubpunkte für die Heckklappe und alle Aufnahmen für die Anbauteile im Innenraum wie Sonnenblenden, Verkleidungsteile, Haltegriffe, etc. müssen integriert werden. Das Oberflächenfinish braucht vorliegend nicht konventionell mit Lack zu erfolgen, sondern z. B. mit einfacher individuell bedruckbaren selbstklebenden Folie. Bei der kompletten Konstruktion wird vorzugsweise die Geometrie des Designkonzepts eines Elektrofahrzeugs eingehalten, wie es z. B. in Gestalt des MovE-Konzepts verfolgt wird.
Zum Erfüllen dieser Anforderungen und unter Verwendung eines ME100 Dachmoduls, auf welches eine PEE-Schicht aufgebracht wird, dieser Verbund des Mehrschichtaufbaus als Schubfeld genutzt, um so die Kräfte, die z. B. während dem Fahrens oder eines Crashs auftreten nicht lokal über steife Querträger abzufangen sondern großflächig auf das gesamte Dach zu verteilen. Dabei werden alle Kräfte über große Klebeflachen in das Dach eingeleitet nicht wie bei einem konventionellen Dach über Schweißpunkte. Ein weiterer Ansatz zur Realisierung liegt darin, dass zusätzliche Bauteile, wie der Formhimmel, nicht mehr benötigt werden. Die Geometrie des Schaums kann mit einfachem haptisch und optisch ansprechendem Stoff kaschiert werden. Befestigungen für Anbauteile werden ins Werkzeug mit eingelegt und benötigen so keine weiteren Arbeitsschritte.
Ausarbeitung: Im Folgenden wird beispielhaft das Mehrschichtdach (siehe 2) in seinen einzelnen Bereichen und Schnittstellen beschrieben. Dazu gehören Außenseite, Innenseite, Komfortfunktionen, Leitungsstrang und ein erstes Montagekonzept (2). Die Dachaußenseite bildet ein tiefgezogenes ME100-Blech mit einer vorläufig konservativ festgelegten Blechstarke von z. B. 2 mm. Die Außenkontur des Dachs ist im Strak enthalten. Er beinhaltet alle in einem Fahrzeug sichtbaren Flachen. Änderungen an sichtbaren Flachen sollten vorzugswiese in Abstimmung der Designabteilung erfolgen. Beispielsweise kann die Designhülle ohne Fugenbild (siehe 3) erfolgen. Beispielhaft kann die gesamte Außenkontur des Dachs inkl. der seitlich aufgesetzten Flügel aus einem einzigen ME-100-Blechteil tiefgezogen werden und seitlich am Seitenrahmen verklebt werden. Auf diesen Ansatz bauen dann die weiteren Arbeiten auf. Im Bereich des Seitenrahmens (siehe 4) wurde die Erkenntnis gewonnen, dass die Umsetzung der gesamten Dachkontur mit einem Blechteil nur mit sehr hohem Aufwand realisiert werden kann. Zum Aufbau des Dachmoduls wird die im Warm-in-Warm-Verfahren hergestellte Dachaußenhaut optional mit Korrosionsschutz beschichtet. Anschließend wird sie mittels eines z. B. Dickschichtkleber mit einer ZSB-Schaumschicht verklebt. Die Klebeflachen können mit Corona vorbehandelt werden. Eine weitere Möglichkeit die Klebung der beiden Bauteile ohne Corona-Behandlung prozesssicher zu erreichen, besteht in der Ausnutzung der Restwarme in der Dachaußenhaut nach dem Warm-in-Warm-Verfahren. Hierzu wird zum Kleben die Oberflache der ZSB-Schaumschicht auf erhitzt, wodurch sich die Oberflächenspannung erhöht, wodurch eine Verklebung erreichbar ist. Das Design konnte an vielen Stellen wegen der Entformbarkeit und -richtung angepasst werden. Durch die komplizierte Außenkontur, welche auch gleichzeitig die Klebeflache des Dachs zur Karosserie darstellt, ist eine prozesssichere Verbindung mit dem Seitenrahmen insbesondere dann möglich, wenn der Seitenrahmen als mehrteilige Blechkonstruktion aus Tiefziehteilen ausgeführt wird (vgl. 4). Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Klebeflächen ist, diese unter der Kontur der Flügel verschwinden zu lassen (siehe 5 links). Für diese Lösung können die Flügel, z. B. aus faserverstärktem Kunststoff bestehen und nachträglich montiert werden. Die Klebeflachen des Dachs können damit derart ausgebildet werden, dass sie den Flachen eines Strangpressprofils entsprechen und so problemlos verklebt werden können. Die hierbei zu kompensierenden Fertigungstoleranzen können vom Kleber ausgeglichen werden und die Montage kann einfacher gestaltet werden. Mit Flow Drill Screws (kurz FDS) kann das Dach nach dem Kleben noch zusätzlich gesichert und fixiert werden und ohne weitere Vorrichtungen ausharten. Für die Befestigung der Flügelaufsätze können in diesem Arbeitsgang noch Schrauben mit Halter oder ähnliches angebracht werden, womit eine saubere und unsichtbare Montage gewährleistet ist. Damit sich kein Wasser unter dem Flügelaufsatz sammeln kann, wird der Aufsatz zusätzlich mit einem Dichtgummi versehen. Mit dieser Variante werden die Gesamtabmessungen des Dachs kleiner, was ein einfacheres Handling in der Montage bedeutet, und es können kleinere Fertigungsanlagen verwendet werden (vgl. 5). Für die üblicherweise zu verklebende Frontscheibe wird ein etwa 30 mm breiter Flansch benötigt. Der Flansch wird im Tiefziehprozess mit ausgeformt. Die dabei entstehende Tasche dient als Auflage der Scheibe und bildet den vorderen Dachrahmen (siehe 5 rechts). Die Kontur der Scheibenauflage mit der Innenverkleidung darf dabei die gesetzlich vorgeschriebenen Sichtfelder (vgl. EWG 77/649), nicht verdecken. Der hintere Dachrahmen versteift die Dachkonstruktion und muss je nach Ausgestaltung die Scharniere der Heckklappe aufnehmen. Zusätzlich kann ein Absatz als Wasserrinne dienen, die das Wasser daran hindert, beim Öffnen der Heckklappe ins Fahrzeuginnere zu fliesen (siehe 6). Die hintere Dachkante und die Heckklappe dürfen beim Öffnen nicht kollidieren, weshalb bei der Positionierung der Scharniere der Ausdrehweg der Heckklappe geprüft werden sollte um gegebenenfalls die Kontur der Fuge zwischen Dach und Heckklappe rechtzeitig anpassen zu können (vgl. 6). Die Dachinnenseite besteht aus dem EPP-Schaum ARPROR. Die Geometrie auf der Seite des Interieurs sollte mit den Strak-Daten in permanentem Abgleich stehen. Insbesondere die Kopffreiheit beschrankt die Gesamtdicke der Schaumschicht in großen Bereichen im vorliegenden Fall auf um die 40 mm. Um auch die Schaumschicht als Tragstruktur nutzen zu können, wird diese vorzugsweise wie ein Laminat vollflächig mit dem ME100-Ausenblech verklebt. Für eine gleichmäßige Schichtdicke des Dickschichtklebers sind in der Klebeflache Abstandhalter in der ZSB Schaumschicht vorhanden. Abstandhalter (siehe 7) in der Hohe von z. B. 2 mm sorgen dafür, dass sich der Dickschichtkleber gut verteilen kann und über das gesamte Dach eine gleichmäßige Schichtdicke erhält. Der Klebstoff kann so in den Zwischenräumen aufgebracht werden und beim Zusammenfügen der beiden Bauteile in alle Freiraume fliesen. Zusätzlich dienen die Abstandhalter als Toleranzausgleich. Sie verkleinern die Anlageflache und damit auch ein Verspannen der beiden Bauteile bei größeren Abweichungen in den Formtoleranzen. Für eine feste Verklebung ist es vorteilhaft die beiden Bauteile solange gegeneinander zu fixieren, bis der Klebstoff ausgehärtet ist und ein Verschieben oder Lösen der beiden Bauteile nur noch mittels Zerstörung möglich ist. Auch fertigungsbedingte Toleranzen können mit der Klebeschicht ausgeglichen werden. Zusätzlich dient der Dickschichtkleber noch als Isolationsschicht, um die Temperaturen durch Sonneneinstrahlung am EPP-Schaum in den Grenzen seiner Gebrauchstemperatur zu halten. An den Schnittstellen zum Seitenrahmen ist der Schaumblock an die Kontur des Seitenrahmens angepasst (siehe 5 links). Diese Fläche wird auch mit dem Seitenrahmen verklebt, um optimalen Kraftfluss zu erreichen. Am vorderen und hinteren Dachrahmen ist die Kontur an das Außenblech angepasst und dient als Abdeckung und Abschlusskante zur Frontscheibe (siehe 5 rechts) und zur Heckklappe (siehe 6). Dadurch fallen zusätzliche Innenverkleidungen für vorne und hinten weg und es kann zusätzliches Gewicht gespart werden (7).
Für die Befestigung der Anbauteile, dazu zählen Haltegriffe, Sonnenblenden und Innenverkleidung der Seitenrahmen, die in der Konstruktion vorerst nicht berücksichtigt wurden, können speziell für den ARPROR-Schaum entwickelte Kunststoffeinleger beim Schaumvorgang mit ins Werkzeug eingelegt werden. Auch gibt es speziell entwickelte Schrauben für optimalen Halt im EPP-Schaum. Für die Abdeckung der Seitenrahmen im Innenraum können zusätzlich speziell geformte Fugen mit Hinterschnitt im Schaumteil abgebildet werden, um Übergange zwischen Seitenwand und Dach sauber und optisch ansprechend zu gestalten. Benötigt man höhere Festigkeiten, besteht die Möglichkeit Metalldrahte ins Werkzeug einzulegen und mit zu umschauen. So werden z. B. auch Isofix-Befestigungen für Kindersitze in Sitzpolster integriert. ARPROR besitzt spezielle Zusatze, die ein Quietschen bei Relativbewegungen zwischen den Bauteilen verhindert, was unerwünschte Geräusche im Fahrbetrieb verhindert. Die Oberflache im Interieur-Bereich kann zusätzlich mit Stoff kaschiert werden. Eine Stoffkaschierung der Oberflache im Fahrzeuginnenraum kann jedoch durch ein verändertes Werkzeugkonzept mit gesinterten Formeinsätzen überflüssig machen. Besonders gute Erfahrungen wurden insbesondere mit Sintereinsatzen in Formaten bis ca. DIN A4 Größe gemacht. Für das großflächige Dach wurden mussten bis dahin mehrere Sintereinsatze im Werkzeug gestückelt werden, was an den Trennstellen unerwünschte Markierungen in der Oberflache erzeugt und eine Kaschierung trotzdem notwendig gemacht hat. Der benötigte Dampf hat bei diesen geänderten Werkzeugen die Möglichkeit über die gesamte Bauteiloberflache durch das Werkzeug zu strömen, da die Sintereinsatze dampfdurchlässig ausgestaltet sind. Auf diese Weise können aber jetzt schon wesentlich höherwertige Oberflachen erzeugt werden und unerwünschte Markierungen fallen weg.
Das EPP-Formteil ermöglicht aufgrund seiner Schichtdicke und der Eigenschaften des EPP-Schaums die Integration von zusätzlichen Baugruppen in ein Dach. Mit einer zunehmenden Schichtdicke und dem großflächigen Verbund mit der Dachaußenhaut wird der EPP-Schaum zu einem Teil der Dachstruktur. Er übernimmt damit auch einen Teil der Schubkraftverteilung und erhöht so die Gesamtsteifigkeit des Dachs. Kunststoff als Vollmaterial und im Besonderen als Schaum eignet sich sehr gut als Warme- und Schallisolator. Mit diesen Eigenschaften integriert das Schaumteil die Funktionen des Formhimmels als Isolator und verbessert mit weniger Gewicht die Wirksamkeit. Im Fahrzeuginnenraum ersetzt er den Formhimmel und übernimmt die Funktion des Dachhimmels als Leit- und Deformationselement. Zusätzlich ist es hierzu möglich neuen Bauraum im Dachhimmel zu schaffen, um darin neue Funktionen zu integrieren.
Integration innovativer Komfortfunktionen: Die Integration von z. B. Lautsprechern im Dach stellte sich in der Vergangenheit als schwierig dar. Die verfügbaren Lautsprecher waren in ihrer Form und Größe zu kompakt für den Dachhimmel. Die Leitungsverlegung war schwierig, der Raum für das benötigte entkoppelte Schallvolumen der Lautsprecher nicht vorhanden und die Kosten zu hoch. Mit dem Schaummaterial können solche Herausforderungen einfach gelöst werden. Durch die geringe Dichte kann die Schichtdicke ohne hierbei viel Mehrgewicht zu erhalten, erhöht werden, um so Platz für die jeweils nötige Einbautiefe zu schaffen. Die herfür im Schaum auszubildenden Kavitäten können bereits im Schaumwerkzeug vorgesehen werden und benötigen somit keine zusätzlichen Bauteile oder Montageschritte.
Mit z. B. den Lautsprechern von AAC Technologies ist ein kleiner, leistungsstarker Lautsprecher zur Verfügung, der auch bei den im Fahrzeug geforderten Temperaturbereich keine Funktionseinbußen aufweist. Er ist ca. 115 mm lang, 40 mm breit, 20 mm hoch und wiegt nur ca. 57 g. Mit seiner kompakten Bauweise schafft er einen Schalldruckpegel von 82 }3 dB in einem Frequenzbereich zwischen 100–20.000 Hz und ist bei Temperaturen zwischen –40°C und +85°C einsetzbar. Für volle Schallleistung benötigt jeder Lautsprecher für sich ein luftdichtes Schallvolumen von ca. 0,5 Liter, welches direkt an den Lautsprecher angrenzt. Das Gehäuse ist aus Kunststoff und kann für die jeweilige Einbausituation angepasst werden. Für die Ansteuerung benötigt es nur zwei Kontakte (Phasen) für Plus und Minus.
Eine vorzugswürdige Einbauvariante weist eine horizontal geteilte Schaumschicht auf. In einem solchen Schaumkörper befinden sich die Volumina und die Aufnahmen für die Lautsprecher. Das zweite Schaumteil schließt alle Volumina. Hierbei werden nur zwei Bauteile für die Schaumschicht benötigt, was das Risiko von Fehlern in der Montage zu einem Minimum reduziert. Die große Klebeflache stellt zwar höhere Anforderungen an die Toleranzen der Bauteile, erleichtert aber gleichzeitig das luftdichte Verschlissen der einzelnen Volumina. Die horizontal geteilten Schaumschichten werden dann großflächig miteinander verklebt. PP ist unpolar, das heißt, PP zählt zu den Kunststoffen, die ohne Oberflächenbehandlung nur sehr schlecht verklebt werden können. Mittels Plasmabehandlung oder Beflammen der Oberflache vor dem Kleben ist es aber möglich, die beiden Schaumteile so gut zu verbinden, dass bei Versagen das Bauteil nachgibt und nicht die Klebung. In der Deckschicht (siehe 2) befinden sich vorzugsweise die Kavitäten für die beschriebenen Lautsprecher, das Schallvolumen und den Kabelbaum. Die Isolierschicht (siehe 2) schließt die Schallvolumina luftdicht ab. Auf diese Weise wird eine Schallausbreitung über die Luft verhindert. Zusätzlich können die Leitungsstrange in den Kabelschachten fixiert werden und können nicht klappern oder scheuem. Für die einfache und schnelle Montage der Lautsprecher sowie der LEDs sollten diese (siehe 8) gestreckt und geklemmt werden. Ein transluzentes TPE-Gehäuse, das um den Lautsprecher greift übernimmt dabei die Funktion der Befestigung im Dachhimmel, die Abdeckung der empfindlichen Lautsprechermembran, die Kaschierung der Kanten für die Kavität zum Innenraum, die Aufnahme eines Kontaktträgers, der auch z. B. zwei RGB-LEDs beinhaltet und die Streuung des Lichts der LEDs. Das Gehäuse hierfür ist vorteilhafterweise ist aus elastischem TPE und kann z. B. mittels einer umlaufenden Wulst im Schaumteil fixiert werden und dichtet hierbei noch den Lautsprecher zum Schallvolumen hin ab. Sollte diese Befestigung nicht ausreichen, besteht die Möglichkeit einen Federdraht als Versteifung in die Wulst mit einzuspritzen. Der verwendete Kunststoff weist im Übrigen ein ausgeprägtes Kriechverhalten auf, welches die Vorspannung der Klemmung über die Zeit zu reduzieren hilft. Der Federdraht kann diesem Effekt wiederum entgegenwirken. Die Abdeckung der Lautsprechermembran wird vorzugsweise als luftdurchlässiges Gitter ausgeformt, damit sich der Schall der Lautsprecher ausbreiten kann. Sollte es nötig sein, kann das Gitter auch aus einer Kunststoff-Hartkomponente wie PP oder PA (Polyamid) bestehen. In diesem Fall könnte das Gehäuse als 2-Komponentenspritzgiesteil in einem Arbeitsgang hergestellt werden.
Ein Kontaktträger (siehe 9) kann die Montage der Lautsprecher sowie der LEDs vereinfachen. Er wird vorzugsweise als Spritzgussteil ausgeführt. Die elektrischen Leitungen für Lautsprecher und LED werden z. B. im Spritzprozess eingelegt und umspritzt. Eine angespritzte Steckerbuchse erleichtert die Montage mit dem Kabelbaum, der nur noch gesteckt wird. Die LEDs werden nach dem Spritzprozess auf den Kontaktträger gelotet. (9).
Bezugszeichenliste
Fig. 1

1: Selbstklebende Folie
2: ME100 Blechhaut
3: Strukturkleber
4: APRO (EPP-Schaum

1: Außenhaut
2: Innenseite Isolierschicht
3: Innenseite Deckschicht
4: Lautsprecher-array

3D-Daten: Designhülle MovE

1: Schnitt 1
2: Schnitt 2
3: Schnitt 1
4: Schnitt 2
5: Außenhaut
6: Schaumschicht
7: Blech 1 Seitenrahmen
8: Klebeschicht
9: Blech 2 Seitenrahmen
10: Schließblech Seitenrahmen
11: Außenhaut
12: Schaumschicht
13: Blech 1 Seitenrahmen
14: Blech 2 Seitenrahmen
15: Schließblech Seitenrahmen
16: Klebeschicht

1: Schnitt Seitenrahmen Konzept mit Strangpressprofil
2: Scheibenauflage
3: Außenhaut
4: Dichtgummi
5: Flügelaufsatz
6: Klebefläche
7: FDS
8: Strangpressprofil
9: EPP-Schaum
10: Außenhaut
11: Frontscheibe
12: Dichtungslippe
13: Scheibenkleber
14: EPP-Schaum

1: Schnitt hinterer Dachrahmen mit Scharnier
2: Dachaußenhaut
3: Isolierschicht
4: Scharnier
5: Abdichtgummi

1: Schnittbild Abstandhalter in EPP-Formteil
2: Außenhaut
3: Dickschichtkleber
4: EPP-Schaumteil

1: Außenhaut
2: Schallvolumen
3: Isolierschicht
4: Lautsprecher
5: Deckschicht
6: TPE-Gehäuse
7: Kontaktträger

1: Kunststoffgehäuse
2: Stecker für Kabelbaum
3: RGB-LED
4: Kontakte zum Lautsprecher

1: TPE Gehäuse
2: Lautsprecher
3: Kontaktträger
4: ZSB Lautsprecher

1: Dach-Außenhaut
2: ZSB-Schaumschicht
3: ZSB Lautsprecher
4: Dachmodul

Claims

Karosserie-Mehrschicht-Leichtbauelement, umfassend mindestens eine Schicht aus ME100 und mindestens eine Schicht aus EPP-Schaum
Karosserie-Mehrschicht-Leichtbauelement nach Anspruch 1, umfassend in den EPP-Schaum integrierte Bauelemente, insbesondere Verstärkungselemente und/oder Gewindeelemente und/oder Schrauben, und/oder mindestens ein Lichtmodul, und/oder mindestens ein Zonenakustikmodul, und/oder mindestens ein Klimamodul.
Karosserie-Mehrschicht-Leichtbauelement nach Anspruch 1 oder 2, umfassend eine Zonenakustik, umfassend Lautsprecher und/oder Mikrophone.
Karosserie-Mehrschicht-Leichtbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend ein Klimamodul.
Karosserie-Mehrschicht-Leichtbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend eine in Richtung Karosserieinnenraum angeordnete Klima-Dämmschicht, umfassend eine Schicht EPP-Schaum, auf welchem in Richtung Fahrzeuginnenraum Heiz- und/oder Kühlelemente angebracht sind.
Karosserie-Mehrschicht-Leichtbauelement nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 5, welches ein Dachelement und/oder ein Türelement und/oder ein Schwellerelement und/oder eine Sitzschale und/oder eine Haube ist
Vorrichtung zum Herstellen eines Karosserieelements, umfassend ein mindestens zweiteiliges, schließ- und offenbares- Schaumwerkzeug, welche im Inneren in abgeschlossenem Zustand die äußere Gestalt der angestrebten Endgeometrie eines darin mit Hilfe von Positionierelementen positionierbaren und mit EPP-Schaum aufzubauenden Karosserie-Leichtbauteils beinhaltet und welche in diesem Inneren im geschlossenen Zustand mit EPP füllbar ist und welche in gefülltem Zustand mit Hilfe von Öffnungen im Werkzeug abwechselnd mit heißen und kalten fluiden befüllbar und/oder durchflutbar ist.
Vorrichtung zum Herstellen eines Karosserieelements nach Anspruch 7, umfassend in der äußeren Oberfläche des Werkzeugs vorzugsweise gleichmäßig verteilte Luftdurchlasse, insbesondere Ventile oder kleine über das Bauteil verteilte Bohrlocher.