DE202017102875U1

DE202017102875U1 - Hybridklebstoffsystem für Metall- und Verbundanordnungen

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Publication number: DE202017102875U1
Application number: DE202017102875.5U
Authority: DE
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-05-18
Filing date: 2017-05-12
Publication date: 2017-06-20
Anticipated expiration: 2027-05-13
Also published as: US20170334168A1; MX2017006409A; CN107400465A

Abstract

Metall- oder Verbundkomponentenanordnung, umfassend: eine erste Metall- oder Verbundkomponente; eine zweite Metall- oder Verbundkomponente; und eine Klebstoffschicht, die an einer Schnittstelle der ersten und zweiten Komponente angeordnet ist und die erste und zweite Komponente verbindet, wobei die Klebstoffschicht einen schnell härtenden, niedrigfesten Klebstoff und einen hochfesten Strukturklebstoff umfasst.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft eine Kombination aus Klebstoffen, die auf Metall- und/oder Verbundkomponenten aufgetragen werden, um Anordnungen zu bilden, und ein Verfahren zur Herstellung der Anordnungen.
HINTERGRUND
Die Reduzierung von Produktionszykluszeiten ist ein langfristiges Ziel in der Automobilbranche. Dennoch bleibt das Erreichen schneller Zykluszeiten von ungefähr 60 s eine Herausforderung in Bezug auf strukturelle Komponenten und Anordnungen, die für tragende Anwendungen geeignet sind. Typischerweise werden solche Anordnungen aus einer Vielzahl von Komponenten geschweißt. Alternatives Klebstoffverbinden von Metallkomponenten für tragende Anwendungen erfordert mehrere Produktionslinien, Haltevorrichtungen und große Verfahrensbestände. Infolgedessen reichen die Produktionszykluszeiten für eine Komponente von mehreren Stunden bis zu mehreren Monaten.
KURZDARSTELLUNG
Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung aus Metall- oder Verbundkomponenten offenbart. Die Anordnung enthält eine erste Metall- oder Verbundkomponente, eine zweite Metall- oder Verbundkomponente und eine Klebstoffschicht. Die Klebstoffschicht ist an einer Schnittstelle der ersten und zweiten Komponente angeordnet und verbindet die erste und zweite Komponente. Die Klebstoffschicht enthält einen schnell härtenden, niedrigfesten Klebstoff und einen hochfesten Klebstoff. Der hochfeste Klebstoff kann bei einer höheren Temperatur als der schnell härtende Klebstoff härten. Der hochfeste Klebstoff kann langsamer als der schnell härtende Klebstoff härten. Der schnell härtende Klebstoff kann in einer Vielzahl von Bereichen angeordnet sein, die innerhalb der Schicht voneinander beabstandet sind. Mindestens einer der Bereiche kann einen Durchmesser von ungefähr 10 mm aufweisen. Die Vielzahl von Bereichen kann ungefähr 10 % des Oberflächenbereichs der Klebstoffschicht darstellen. Der schnell härtende Klebstoff kann die erste und zweite Komponente mit einer Zugfestigkeit von ungefähr 6,9 MPa gemessen nach ISO 6922, erreicht innerhalb von ungefähr 10 Sekunden nach Auftragen bei Umgebungstemperaturen, verbinden. Der hochfeste Klebstoff kann nach dem Härten eine Zugfestigkeit von mehr als 30 MPa aufweisen. Mindestens eine von der ersten und zweiten Komponente kann Stahl enthalten.
In einer anderen Ausführungsform wird eine Metall- oder Verbundanordnung offenbart. Die Anordnung kann ein erstes Element, das einen strukturellen Kontaktbereich und einen Endabschnitt aufweist, und ein zweites Element enthalten. Das zweite Element kann mit einer ersten Verbindung, die durch einen schnell härtenden, niedrigfesten Klebstoff zwischen dem Endabschnitt des ersten Elements und des zweiten Elements gebildet wird, klebend mit dem ersten Element verbunden sein. Außerdem kann das zweite Element mit einer zweiten Verbindung, die durch einen hochfesten Klebstoff zwischen dem strukturellen Kontaktbereich des ersten Elements und des zweiten Elements gebildet wird, klebend mit dem ersten Element verbunden sein. Die Anordnung kann eine Aufhängungselementanordnung sein. Das erste und zweite Element können ein gleiches Metall enthalten. Zumindest das erste Element kann ein Kohlefasergemisch enthalten. Der hochfeste Klebstoff kann langsamer als der schnell härtende, niedrigfeste Klebstoff härten.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Bilden einer Metall- oder Verbundanordnung offenbart. Das Verfahren kann das Auftragen eines schnell trocknenden, niedrigfesten Klebstoffes und eines hochfesten Klebstoffes auf eine erste Komponente, eine zweite Komponente, oder beide umfassen. Das Verfahren kann weiter das Drücken der zweiten Komponente auf die erste Komponente, um eine Anordnung zu bilden, umfassen. Außerdem kann das Verfahren das Entfernen der Anordnung aus einem Nest umfassen, sodass der schnell härtende, niedrigfeste Klebstoff ausreichend Haftstärke bereitstellt, um die erste und zweite Komponente nach dem Entfernen der Anordnung aus dem Nest zumindest bis der hochfeste Klebstoff härtet verbunden zu halten. Eine Zykluszeit, die sich auf die Zeit bezieht, die für das Verfahren erforderlich ist, kann weniger als 60 Sekunden betragen. Das Verfahren kann weiter das Entfernen der Anordnung aus dem Nest innerhalb von ungefähr 10 Sekunden nach dem Auftragen des schnell härtenden, niedrigfesten Klebstoffes umfassen. Der hochfeste Klebstoff kann ein langsam härtender oder bei hoher Temperatur härtender Klebstoff sein. Das Verfahren kann weiter das Härten des hochfesten Klebstoffes in einem Ofen über ungefähr 20 bis 60 Minuten bei einer Temperatur von ungefähr 160 °C umfassen. Das Verfahren kann auch das Auftragen des schnell härtenden, niedrigfesten Klebstoffes auf eine Vielzahl von Zielbereichen, die groß genug sind, um eine sich nicht verformende, nicht brüchige Verbindung bereitzustellen, nachdem die Anordnung aus einem Nest entfernt wurde, umfassen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die 1A–1E veranschaulichen schematisch eine Reihe von Herstellungsschritten für die Herstellung einer beispielhaften Anordnung aus Metall- oder Verbundkomponenten mit Verwendung einer Kombination aus unterschiedlichen Klebstoffen in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen;
die 2A und 2B veranschaulichen schematische Draufsichten auf Komponenten, die eine mit zwei Arten von Klebstoffen bedeckte Oberfläche aufweisen;
3A veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Sitzrückanordnung, die eine Anzahl von individuellen Elementen aufweist, die gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen verbunden sind;
die 3B und 3D zeigen schematische Querschnittsansichten von Umrissen aus 3A;
3C zeigt eine detaillierte Querschnittsansicht von 3B;
3E zeigt eine detaillierte Querschnittsansicht von 3D;
4 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Sitzstruktur mit einer Anzahl von verstärkenden Halterungen, die klebend mit der Sitzstruktur verbunden sind;
5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften verstärkenden Halterung mit klebend verbundenen verstärkenden Platten für Automobilanwendungen;
6 zeigt eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Vorderseitenstanzung, die klebend mit der Unterseitenverstärkung verbunden ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Hierin werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele darstellen und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht zwingend maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Einzelheiten von bestimmten Komponenten zu zeigen. Dementsprechend sind hierin offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um einen Fachmann auf dem Gebiet eine vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren. Ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet versteht, dass verschiedene Merkmale, die in Bezug auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden können, welche in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht werden, um Ausführungsformen herzustellen, die nicht explizit veranschaulicht oder beschrieben sind. Die veranschaulichten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, welche mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, können jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen erwünscht sein.
Sofern nicht ausdrücklich angegeben, sind alle numerischen Mengen in dieser Beschreibung, die Maße oder Materialeigenschaften angeben, bei der Beschreibung des breitesten Umfangs der vorliegenden Offenbarung als durch das Wort „ungefähr“ modifiziert zu verstehen.
Die erste Definition eines Akronyms oder einer anderen Abkürzung gilt für alle folgenden Verwendungen dieser Abkürzung hierin und gilt in entsprechender Anwendung für normale grammatische Variationen der ursprünglich definierten Abkürzung. Sofern nicht ausdrücklich etwas Gegenteiliges angegeben ist, wird die Messung einer Eigenschaft durch dasselbe Verfahren, das vorher oder später für dieselbe Eigenschaft angegeben wurde, bestimmt.
Es wird detailliert auf Zusammensetzungen, Ausführungsformen und Verfahren der vorliegenden Erfindung, die den Erfindern bekannt sind, Bezug genommen. Es versteht sich jedoch, dass es sich bei den offenbarten Ausführungsformen lediglich um Beispiele für die vorliegende Erfindung handelt, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt sein kann. Dementsprechend sind hierin offenbarte konkrete Einzelheiten nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um einen Fachmann auf dem Gebiet eine vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren.
Die Beschreibung einer Gruppe oder Klasse von Materialien als für einen gegebenen Zweck in Verbindung mit einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung geeignet, impliziert, dass Mischungen aus beliebigen zwei oder mehreren der Elemente der Gruppe oder Klasse geeignet sind. Die Beschreibung von Bestandteilen mit chemischen Fachbegriffen bezieht sich auf die Bestandteile zum Zeitpunkt des Hinzufügens zu einer beliebigen in der Beschreibung spezifizierten Kombination und schließt nicht zwingend chemische Interaktionen zwischen Bestandteilen der Mischung, sobald diese vermischt ist, aus. Die erste Definition eines Akronyms oder einer anderen Abkürzung gilt für alle folgenden Verwendungen dieser Abkürzung hierin und gilt in entsprechender Anwendung für normale grammatische Variationen der ursprünglich definierten Abkürzung. Sofern nicht ausdrücklich etwas Gegenteiliges angegeben ist, wird die Messung einer Eigenschaft durch dasselbe Verfahren, das vorher oder später für dieselbe Eigenschaft angegeben wurde, bestimmt.
Schnelle Zykluszeiten, definiert als die Zeit, die eine Komponente für das Durchlaufen der Produktionsphase benötigt, sind in den meisten Branchen wünschenswert, und die Automobilbranche bildet keine Ausnahme. Dennoch kann das Bestimmen von Möglichkeiten zur Beschleunigung der Zykluszeit eine Herausforderung in Bezug auf bestimmte Anordnungen wie zum Beispiel tragende Metallanordnungen darstellen. Typischerweise kann die Zykluszeit bestimmter Metallanordnungen so langsam sein, dass zum Beispiel eine Anordnung pro Woche oder eine pro Monat gefertigt wird. Solch eine langsame Zykluszeit erfordert wiederum eine größere Lagerkapazität, mehrere Produktionslinien, große Verfahrensbestände und schränkt das Produktionsvolumen ein.
Häufig werden Metallanordnungen, die strukturelle Elemente enthalten, durch Schweißen verbunden, was der Anordnung eine ausreichende strukturelle Integrität verleiht. Aber Schweißen bringt eine Reihe von Nachteilen mit sich, wie zum Beispiel Verformungen aufgrund von Schweißspannungen, thermische Anforderungen des Verfahrens und insgesamt hohe Komplexität des Schweißvorgangs. Außerdem kann die Bereitstellung eines/einer zuverlässigen Korrosionsschutzes und Wartung der genieteten oder geschraubten Verbindungen der geschweißten Anordnungen eine Herausforderung darstellen, besonders in feuchten Umgebungen. Daher sind alternative Verfahren zum Verbinden von metallischen Stanzteilen entwickelt worden. Zu den Alternativen zählen Verfahren, die das Verbinden von Fahrzeugkomponenten und Baugruppen durch Kleben umfassen. Aber die meisten Klebstoffe erfordern eine Spaltbreite und haben lange Aushärtungszeiten, bevor die Klebstoffe einzelne Elemente mit ausreichender Stärke verbinden, die die Handhabung, den Transport, die Verarbeitung usw. ermöglicht. Die langen Aushärtungszeiten von Klebstoffen, die strukturell für tragende Anwendungen geeignet sind, verlängern somit die Zykluszeit. Andererseits bieten Klebstoffe, die relativ schnell härten, in der Regel keine ausreichende Dauerfestigkeit. Außerdem werden häufig komplexe Klemmsysteme zum Halten der zu verbindenden Elemente eingesetzt, um die einzelnen Elemente zu halten, bis die Klebstoffe härten.
Es ist eine Vielzahl von Kombinationen von Klebstoffen zum Verbinden von strukturellen Elementen vorgeschlagen worden. Zum Beispiel werden im US-Patent Nr. 3,971,688 ein Schmelzklebstoff, der bei Temperaturen von 300 °C–400 °C härtet, und ein Klebstoff, der bei Raumtemperatur härtet, offenbart. Der Schmelzklebstoff stellt eine anfängliche Verbindung bereit und der Klebstoff, der bei Raumtemperatur härtet, stellt eine hochfeste Verbindung bereit. Dennoch härtet die Anordnung über einen Zeitraum bei Raumtemperaturen langsam. Somit ist die Zykluszeit lang und es ist ein Festklemmen erforderlich, um ausreichend Druck bereitzustellen, bevor die Anordnung vollständig gehärtet ist.
Somit besteht ein Bedarf an einem Verfahren zur Herstellung von Anordnungen aus Komponenten für tragende, stoßdämpfende Anwendungen mit einer Zykluszeit von weniger als 60 Sekunden. Außerdem wäre es wünschenswert, ein Verfahren bereitzustellen, das keine komplexen Befestigungen und Klemmen, die die Anordnung halten, erfordert, was die Zykluszeit weiter verkürzen würde, da keine Klemmen angebracht und anschließend von der Anordnung entfernt werden müssten. Es wäre weiter wünschenswert, ein voll automatisiertes Verfahren bereitzustellen, das dafür sorgt, dass kein Bedarf an einer manuellen Intervention besteht.
Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen wird ein Verfahren offenbart, das ein oder mehrere vorstehend beschriebene Probleme löst. Das Verfahren weist ein Hybridverfahren auf, das über ein duales System an Klebstoffen verfügt. Der erste Klebstoff ist ein schnell härtender, niedrigfester Klebstoff. Der zweite Klebstoff ist ein hochfester Klebstoff. Beide Klebstoffe werden auf die eine oder mehreren zu verbindende(n) Komponente(n) aufgetragen. Der schnell härtende Klebstoff wird bei Raumtemperatur aktiviert und verbindet die Komponenten mit ausreichender Haftstärke/ausreichender Stärke, um das Entfernen der Komponenten als Rohanordnung aus dem Anordnungsnest zu ermöglichen. Die Rohanordnung wird dann in einem Ofen platziert, in dem der hochfeste Klebstoff innerhalb von mehreren Minuten mit ausreichender Stärke härtet, um die Anordnung für tragende, stoßdämpfende Anwendungen geeignet zu machen. Die Zykluszeit des Vorgangs von der Zeit der Platzierung der ersten Komponente im Nest bis zur Entfernung der Rohanordnung aus dem Nest liegt innerhalb von 60 Sekunden. Die gehärtete Anordnung wird dann innerhalb von mehreren Minuten hergestellt.
Der erste Klebstoff wird als schnell härtender, niedrigfester Klebstoff bezeichnet. Das schnelle Härten, zügige Härten oder zügige Verbinden bezieht sich auf den ersten Klebstoff, der eine Verbindung erreicht, die angemessen ist, um den Transport der Rohanordnung aus dem Nest, die Umplatzierung und die anderweitige Handhabung der Rohanordnung zu ermöglichen. Das zügige Härten oder zügige Verbinden kann bedeuten, dass die erreichte Haftfestigkeit ungefähr 10 %, 20 %, 30 % oder mehr der theoretisch erreichbaren Haftfestigkeit des Klebstoffes beträgt. Zum Beispiel gibt Schnellhärten an, dass der schnell härtende, niedrigfeste Klebstoff schnell innerhalb von ungefähr 10 Sekunden nach dem Auftragen auf eine Oberfläche härten kann.
Das Härten kann innerhalb von 1 bis 60 Sekunden, 2 bis 10 Sekunden, 20 bis 45 Sekunden nach dem Auftragen des ersten Klebstoffes auf eine Oberfläche abgeschlossen sein. Alternativ kann die Härtgeschwindigkeit bis zu 240 Sekunden oder mehr betragen. Die Härtgeschwindigkeit ist vom Substrat abhängig und bezieht sich auf die Zeit, die erforderlich ist, um eine Scherfestigkeit von 0,1 N/mm² zu entwickeln. Zum Beispiel kann der erste Klebstoff innerhalb von 1 bis 2 Sekunden auf einem Verbundsubstrat, jedoch innerhalb von 2 bis 10 Sekunden auf einem ersten Metallsubstrat oder 20 bis 45 Sekunden auf einem zweiten Metallsubstrat, das eine andere Zusammensetzung als das erste Metall aufweist, härten. Die Härtgeschwindigkeit kann weiter vom Verbindungsspalt, der relativen Luftfeuchtigkeit, dergleichen oder einer Kombination von Bedingungen abhängen. Um die Härtgeschwindigkeit zu beschleunigen, kann ein Aktivator auf die zu verbindende Oberfläche aufgetragen werden. Der Aktivator kann auf Aceton basieren.
Das Härten kann durch eine Vielzahl von Verfahren wie zum Beispiel Wärme, Druck, UV-Licht, Feuchtigkeit, dergleichen oder einer Kombination davon ausgelöst werden. Der erste Klebstoff kann bei Umgebungstemperaturen von ungefähr 18 °C bis 25 °C (68 °F bis 77 °F) bei einer Luftfeuchtigkeit von ungefähr 50 % härten. Der erste Klebstoff kann bei Umgebungsdruck von ungefähr 1,01325 bar (14,7 psi) härten. Alternativ kann der erste Klebstoff bei einer/einem niedrigeren oder höheren Temperatur, Luftfeuchtigkeit und/oder Druck härten, sodass die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit und/oder der Druck des Bereichs, in dem die Produktion stattfindet, das Härten des ersten Klebstoffes auslöst und/oder ermöglicht. Die Temperatur, die zum Auftragen des ersten Klebstoffes auf eine Oberfläche geeignet ist, kann die Umgebungstemperatur oder eine andere Temperatur sein.
Der niedrigfeste Klebstoff bezieht sich auf einen ersten Klebstoff, der eine relativ geringe Zugscherfestigkeit von ungefähr 0,5 MPa bis 24 MPa oder mehr, 2 MPa bis 10 MPa oder mehr, oder 5 MPa bis 7 MPa oder mehr, gemessen gemäß ISO 6922, aufweist. Eine Zugfestigkeit von weniger als ungefähr 0,5 MPa wird ebenfalls in Betracht gezogen. Der niedrigfeste Klebstoff kann eine erste und zweite Komponente mit einer Zugfestigkeit innerhalb der vorstehend genannten Spannen (ungefähr 0,5 MPa bis 24 MPa oder mehr, 2 MPa bis 10 MPa oder mehr, oder 5 MPa bis 7 MPa oder mehr, gemessen gemäß ISO 6922) verbinden, um ausreichend Haftstärke bereitzustellen, um das Entfernen der verbundenen ersten und zweiten Komponenten aus dem Nest zu ermöglichen. Die ausreichende Haftstärke bezieht sich auf eine solche Zugscherfestigkeit, die die Handhabung und/oder den Transport der verbundenen Komponenten innerhalb von ungefähr 10 s nach dem Auftragen des niedrigfesten Klebstoffes ermöglicht.
Der zweite Klebstoff kann ein hochfester Strukturklebstoff sein, der entwickelt wurde, um eine ausreichend starke Verbindung zwischen verschiedenen Substraten bereitzustellen, um eine Strukturbelastung zu tragen, wie zum Beispiel nach dem Härten eine Zugscherfestigkeit von mehr als ungefähr 24 MPa bis 90 MPa oder mehr, 30 MPa bis 80 MPa oder mehr, oder 40 MPa bis 50 MPa oder mehr, und einen Youngscher Modul von ungefähr 1.400 MPa oder mehr aufzuweisen. Genau wie der erste Klebstoff kann der zweite Klebstoff durch eine Vielzahl von Verfahren wie zum Beispiel Wärme, Druck, UV-Licht, Feuchtigkeit, dergleichen oder einer Kombination davon ausgelöst werden.
In mindestens einer Ausführungsform kann der zweite Klebstoff ein Klebstoff sein, der bei hoher Temperatur härtet. Der zweite Klebstoff kann damit bei einer höheren Temperatur als der erste Klebstoff härten. Dennoch ist die Temperatur, die zum Härten des zweiten Klebstoffes erforderlich ist, geringer als eine Temperatur, die eine Zerstörung des ersten Klebstoffes bewirken würde. Alternativ kann die Aushärtungstemperatur des zweiten Klebstoffes zumindest teilweise die Zerstörung des ersten Klebstoffes bewirken. Der zweite Klebstoff kann bei Temperaturen von ungefähr 100 °C bis 300 °C (212 °F bis 572 °F), 120 °C bis 250 °C (248 °F bis 482 °F), 150 °C bis 190 °C (302 °F bis 374 °F) härten. Es werden höhere oder niedrigere Aushärtungstemperaturen in Betracht gezogen. Eine geeignete Auftragungstemperatur kann die vorstehend genannte Umgebungstemperatur oder eine Temperatur zwischen ungefähr 20 °C bis 50 °C (68 °F bis 122 °F) oder mehr sein.
Das Härten des zweiten Klebstoffes kann länger dauern als das des ersten Klebstoffes. Zum Beispiel kann der zweite Klebstoff innerhalb von ungefähr 1 bis 60 Minuten, ungefähr 5 bis 50 Minuten, ungefähr 10 bis 30 Minuten härten. Alternativ kann der zweite Klebstoff auch länger als 60 Minuten härten, wie zum Beispiel bis zu ungefähr 24 Stunden. Es ist jedoch wünschenswert, dass die gesamte Anordnung innerhalb einiger Minuten härtet, sodass die Anordnung eine ausreichende Stärke für die/den sofortige(n) Handhabung, Transport und Weiterverarbeitung innerhalb der offenbarten Aushärtungszeit erreicht.
Der erste und zweite Klebstoff können ein Ein-Komponenten- oder ein Zwei-Komponenten-Klebstoff sein. Während sich die Zusammensetzung des ersten und zweiten Klebstoffes unterscheidet, können der erste und zweite Klebstoff auf derselben oder einer unterschiedlichen Chemikalienklasse basieren, wie zum Beispiel Epoxid, Acrylaten wie zum Beispiel Methacrylat, Cyanoacrylaten wie zum Beispiel Ethylcyanoacrylat, Silikonen, dergleichen oder einer Kombination davon. Mindestens einer der Klebstoffe kann auf Lösungsmittel basieren oder frei von Lösungsmittel sein. Die Klebstoffe können Klebstoffe wie zum Beispiel haftklebige Harze wie Kolophonium und seine Derivate; Terpene und modifizierte Terpene; aliphatische, cycloaliphatische und aromatische Harze, dergleichen oder eine Kombination davon umfassen. Der Klebstoff kann auch Weichmacher enthalten, wie zum Beispiel Benzoate, darunter 1,4-Cyclohexandimethanoldibenzoat, Glyceryltribenzoat oder Pentaerythritoltetrabenzoat, Phthalate, Paraffinöle, Polyisobutylen, Chlorparaffine, dergleichen oder eine Kombination davon. Die Klebstoffe können Pigmente enthalten, die als visuelle Hilfe für die Qualitätskontrolle nützlich sein können. Beim visuellen Prüfen des Ausmaßes der Klebstoffauftragung kann es hilfreich sein, verschiedene Pigmente für jede Art von Klebstoff zu haben.
Die Komponenten, die durch das hierin beschriebene Verfahren verbunden werden können, können Metall oder ein anderes hochfestes Material sein. Beispielhafte Metalle zum Verbinden können ein Metall mit oder ohne Legierungselemente(n) wie zum Beispiel Mangan, Silizium, Nickel, Titan, Kupfer, Chrom und Aluminium sein. Die beispielhaften Metalle können verschiedene Arten und Grade von Stahl oder Aluminium enthalten. Das Verfahren ermöglicht die Verbindung von unterschiedlichen Arten von Metallen, deren Verbindung ansonsten schwierig sein kann, wie zum Beispiel verschiedenen Aluminiumlegierungen oder verschiedenen Stahlgraden. Außerdem ermöglicht das Verfahren die direkte Verbindung von Polymeren und Metallen, was eine weitere Vielseitigkeit in Bezug auf die Materialauswahl für verschiedene Komponenten bietet. Die hochfesten Materialien können faserverstärkte Verbunde oder andere Materialien umfassen, die entwickelt wurden, um eine Gewichtsreduzierung bereitzustellen, während sie die Steifigkeit des Materials erhöhen, die Ermüdungsbeständigkeit, den chemischen Widerstand verbessern oder dergleichen. Während Kohlefaser aufgrund des hohen Stärke-zu-Gewicht- und Steifigkeit-zu-Gewicht-Verhältnisses ein geeignetes verstärkendes Material ist, werden andere Arten von Fasern in Betracht gezogen. Andere geeignete Fasern können Aramidfasern, Glas-, Basalt-, Naturfasern wie zum Beispiel Baumwolle, dergleichen oder eine Kombination davon umfassen. Das Volumen der Faser innerhalb des Verbunds kann bis zu 60 bis 70 % betragen. Das Verbundmaterial kann Thermoplast oder Duroplast sein. Der Duroplast kann Polyesterharz, Vinylesterepoxidharz, Phenolharz, Polyurethan, Polyamid, Polyimid, Silizium oder eine andere Art von Harz und Kombinationen davon umfassen. Es wird ein beliebiger anderer Kunststoff, der irreversibel härtet, wenn durch Wärme, Bestrahlung oder durch eine chemische Reaktion ausgelöst, in Betracht gezogen. Beispielhafte Materialien können glasverstärktes Nylon oder baumwollfaserverstärktes Nylon umfassen. Die hochfesten Materialien können Materialien umfassen, die eine Zugfestigkeit von bis zu ungefähr 400 KSI (400.000 PSI) aufweisen und potentiell andere vorteilhafte Eigenschaften wie zum Beispiel geringes Gewicht, geringe Dichte, hohe Korrosionsbeständigkeit, geringe Kosten, dergleichen oder eine Kombination davon aufweisen.
Die Komponenten können eine oder mehrere Schichten aus Blech oder anderem vorstehend beschriebenen Material enthalten. Die Komponenten können eine Vielzahl von Größen, Formen und Konfigurationen aufweisen. Die Maße der Komponenten können sich bei jeder Komponente unterscheiden. Das hierin beschriebene duale Hybridklebstoffsystem ist insbesondere geeignet zum Klebstoffverbinden von gestanzten Blechkomponenten oder anderen Teilen, die einen ausreichend großen Oberflächenbereich aufweisen, um mit einem Oberflächenbereich einer anderen Komponente in Kontakt zu sein und diesen zu überlappen, sodass der Gesamtoberflächenbereich Maße aufweist, die für die klebende Verbindung ausreichend sind. Es ist besonders vorteilhaft, wenn die einzelnen Komponenten oder zumindest ihre klebend zu verbindenden Teile in direktem Kontakt miteinander sind. Zum Beispiel kann sich eine erste Komponente innerhalb des Umrisses der zweiten Komponente befinden oder die erste Komponente und die zweite Komponente können im Wesentlichen flach aufeinander liegen.
Die Komponenten, die klebend zu verbinden sind, um eine Anordnung zu bilden, können durch eine Vielzahl von Techniken vorbereitet werden, wie zum Beispiel durch Verbiegen, Einrollen, Glätten, Ziehen, Hydroforming, inkrementelles Blechumformen, Plätten, Laserschneiden, Abkantpressformen, Stanzen, Walzformen, Walzen, Spinnen, Stanzen, Wasserstrahlschneiden, Drehen oder eine Kombination davon.
Wie 1A veranschaulicht, umfasst das Verfahren einen Schritt des Auftragens des schnell härtenden, niedrigfesten Klebstoffes 10 auf eine erste Komponente 12. Der hochfeste Klebstoff 14 wird zum selben oder zu einem anderen Zeitpunkt wie der erste Klebstoff 10 aufgetragen. Um die Zykluszeit zu reduzieren, kann ein gleichzeitiges Auftragen beider Klebstoffe 10, 14 von Vorteil sein. Aber wenn der Bereich, auf den die Klebstoffe aufgetragen werden, relativ groß ist, kann das gleichzeitige Auftragen ein vorzeitiges Härten des schnell härtenden Klebstoffes 10 bewirken. Somit kann es zumindest in einigen Ausführungsformen vorteilhaft sein, den hochfesten Klebstoff 14 vor dem Auftragen des schnell härtenden Klebstoffes 10 aufzutragen. Die Klebstoffe 10, 14 können eine Schicht 16 bilden. Die Schicht 16 kann durchgehend oder unterbrochen sein. Die Schicht 16 kann Lücken enthalten.
Das Verfahren umfasst weiter das Auftragen einer zweiten Komponente 18 auf die Schicht 16, wie 1B veranschaulicht. 1C offenbart eine alternative Ausführungsform, in der mehr als zwei Komponenten verwendet werden. Während 1C drei einzelne Komponenten darstellt, werden mehrschichtige Anordnungen mit bis zu 10 oder mehr Komponenten in Betracht gezogen. In solchen Ausführungsformen ist zumindest eine dritte Komponente 20 über eine zusätzliche Schicht 16, die den ersten und zweiten Klebstoff 10, 14 enthält, mit der ersten und zweiten Komponente 12, 18 verbunden. Nachdem die zusätzlichen Komponenten auf der Klebstoffschicht 16 platziert wurden, wird Druck auf die Komponenten ausgeübt, um eine vollständige Benetzung oder Bedeckung der zu verbindenden Komponentenoberflächen mit den Klebstoffen 10, 14 sicherzustellen. Der Druck sollte mit einer Kraft und in einem Winkel aufgebracht werden, dass eine vollständig dichte Verbindungslinie ohne Schubspannung in der Klebstoffschicht 16 bereitgestellt wird. Der Druck kann temporär aufgebracht werden, während sich die Komponenten im Nest 24 befinden, und anschließend nach Härtung des schnell härtenden Klebstoffes 10 gelöst werden, sodass kein zusätzlicher Druck auf die Komponenten angewandt werden muss. Das Nest 24 bezieht sich auf einen oben offenen Bereich, in dem einzelne Komponenten relativ zueinander positioniert werden, sodass Anordnungen gebaut werden. Alternativ kann bei der Weiterverarbeitung und im Aushärtungsofen 28 Druck aufgebracht werden. Die aufzubringende Druckmenge hängt von einer Vielzahl von Faktoren wie zum Beispiel den verwendeten Materialien, den Maßen und der Form der Komponenten, der Länge der Kompression, dergleichen oder einer Kombination davon ab. Zum Beispiel kann Druck, der auf die Komponenten aufgebracht werden kann, ungefähr 0,1 MPa bis ungefähr 100 MPa betragen. Es wird ein geringerer und höherer Druck in Betracht gezogen. In mindestens einer Ausführungsform werden die Komponenten während des Verfahrens keinem höheren Druck als dem Umgebungsdruck ausgesetzt.
Das gesamte Verfahren oder Teile davon können ohne jegliche Automatisierung ausgeführt werden, zum Beispiel, um mit dem Verfahren verbundene Kosten zu senken. Alternativ kann zumindest ein Teil des Verfahrens automatisiert sein. Die Komponenten können von einem oder mehreren Robotern aufgetragen werden. Die Klebstoffe können robotisch von einem oder mehreren Robotern 22, die programmiert sind, um die Klebstoffe in einer Vielzahl von Mustern aufzutragen, aufgetragen werden. Die Roboter 22 können mit Klebstoffzufuhren und Armen, die Applikatoren aufweisen, die dazu in der Lage sind, die Klebstoffe aufzutragen, ausgestattet sein. Alternativ können die Klebstoffe manuell aufgetragen werden. Auf jede Komponente 12, 18, 20 können ein oder mehrere Klebstoffe 10, 14 aufgetragen werden. Alternativ kann zumindest ein Klebstoff 10 oder 14 auf nur einige der Komponenten 12, 18, 20 aufgetragen werden. Zum Beispiel können beide Klebstoffe 10, 14 auf die erste Komponente 12 aufgetragen werden und kein Klebstoff wird auf die zweite Komponente 18 aufgetragen. In einer anderen Ausführungsform kann der erste Klebstoff 10 auf die erste Komponente 12 und der zweite Klebstoff 14 auf die zweite Komponente 18 aufgetragen werden. Weiter wird alternativ kein Klebstoff auf die erste und dritte Komponente 12, 20 aufgetragen, während der erste und zweite Klebstoff 10, 14 auf Oberflächen der zweiten Komponente 18 aufgetragen werden, sodass jede mit der ersten und dritten Komponente 12, 20 zu verbindende Oberfläche beide Klebstoffe 10, 14 enthält.
Nachdem der Druck auf die Komponenten ausgeübt wurde, setzt sich der schnell härtende Klebstoff 10 und beginnt sein Aushärtungsverfahren, während der hochfeste Klebstoff 14 in seinem nicht aktivierten oder inerten Zustand bleibt. Das Verfahren umfasst weiter das Entfernen der Komponenten 12, 18, 20, die jetzt eine Rohanordnung 26 bilden, aus dem Nest 24, sobald der schnell härtende Klebstoff 10 härtet. Da der schnell härtende Klebstoff 10 eine Verbindung bereitstellt, die ausreichend stark ist, um die Komponenten 12, 18, 20 für Handhabung und/oder Transport zu verbinden, kann die Rohanordnung 26 aus dem Nest 24 entfernt werden, das zur Bildung der nächsten Anordnung verwendet werden kann. Das Verfahren umfasst somit das Entfernen der Rohanordnung 26 aus dem Nest 24 innerhalb von ungefähr 30 s, 40 s, 50 s, 60 s, 70 s, 80 s 90 s, 120 s, 240 s oder mehr ab dem Zeitpunkt, zu dem die erste Komponente 12 im Nest 24 platziert wurde. Die Rohanordnung 26 ist dazu in der Lage, eine Reihe von Verfahren zu durchlaufen, ohne in einzelne Komponenten 12, 18, 20 zu zerfallen, bevor sie im Ofen 28 platziert wird.
Das Verfahren umfasst das Platzieren der Rohanordnung 26 in einem Ofen 28, der in 1D schematisch dargestellt wird. Der Ofen 28 kann ein beliebiger Verarbeitungsofen sein, der dazu in der Lage ist, den hochfesten Klebstoff 14 zu härten. Zum Beispiel kann der Ofen 28 ein Lackofen sein, der konventionell während der Verarbeitung verwendet wird, die die verbundenen Komponenten zu durchlaufen haben. Somit wird ein bereits vorhandener Schritt der Produktionslinie genutzt, um das Härten der Rohanordnung 26 abzuschließen und es muss kein anderer Ofen, der speziell für die Aushärtung gestaltet ist, bereitgestellt werden. Jedoch sollte die Aushärtungstemperatur des hochfesten Klebstoffes 14 nicht so hoch sein, dass sie die Beseitigung der strukturellen Integrität des schnell härtenden Klebstoffes 10 bewirkt, bevor der hochfeste Klebstoff 14 eine ausreichende Stärke erreicht, um die Komponenten zu verbinden. Das Verfahren beinhaltet, die Rohanordnung 26 der wünschenswerten erhöhten Aushärtungstemperatur über einen Zeitraum auszusetzen, der ausreichend ist, um eine Verbindung bereitzustellen, die für tragende Anwendungen stark genug ist. Der Zeitraum unterscheidet sich je nach Art des verwendeten hochfesten Klebstoffes 14. Der Zeitraum kann ungefähr 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60 Minuten, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20 Stunden oder mehr betragen. Die Rohanordnung 26 wird zu einer gehärteten Anordnung 26’, sobald der hochfeste Klebstoff 14 härtet. In zumindest einer Ausführungsform wird in Betracht gezogen, die gehärtete Anordnung 26’ für eine zusätzliche Zeitspanne im Ofen 28 zu lassen. Die Rohanordnung 26 kann im Ofen 28 einem erhöhten Druck ausgesetzt werden.
In zumindest einer Ausführungsform wird die Rohanordnung 26 nach dem Entfernen aus dem Nest 24 nicht direkt im Ofen 28 platziert. In solchen Ausführungsformen kann die Rohanordnung 26 durch Klebstoffe oder anderweitig mit anderen Teilen oder Anordnungen verbunden werden, sodass mehrschichtige Anordnungen erzeugt werden. Zum Beispiel können ein Bodenblech, eine strukturelle Komponente, die den Kofferraum und die Heckstoßstange des Fahrzeugs bildet, strukturelle Komponenten, die die Frontstoßstange des Fahrzeugs bilden, und der Zentralkörper des Bodenblechs gemäß dem hierin offenbarten Verfahren eine eigene Baugruppe bilden und robotisch aus jeweiligen Nestern hin zu einer anderen Station entfernt werden, wo sie klebend miteinander verbunden werden können, um eine große Anordnung zu bilden. Alternativ könnte die große Anordnung weiter mit strukturellen tragenden Komponenten wie zum Beispiel Türholmen, Dächern und dergleichen verbunden werden. Sobald sie verbunden ist, würde die gesamte Anordnung zur Lackauftragung und Aushärtung im Ofen 28 in die Lackieranlage weitergeleitet.
Die Verbindungsstelle 30 kann von der robotischen Anwendung in einer Vielzahl von Mustern vorbereitet werden. Beispielhafte Muster werden in den 2A und 2B dargestellt. Zum Beispiel kann der hochfeste Klebstoff 14 auf dem gesamten Verbindungsbereich 30 aufgetragen werden, mit Ausnahme einer kleinen Anzahl an Zielbereichen 32, in denen ein Roboter den schnell härtenden Klebstoff 10 aufträgt, wie in 2A veranschaulicht. Der Zielbereich 32 kann eine beliebige Form, Größe und Konfiguration aufweisen. Der Zielbereich 32 kann kreisrund, oval, rechteckig, quadratisch, rautenförmig, regelmäßig, unregelmäßig, symmetrisch, asymmetrisch oder dergleichen sein. Die Beabstandung der Zielbereiche zueinander 32 kann über die zu verbindende Oberfläche regelmäßig, unregelmäßig, willkürlich, symmetrisch, asymmetrisch oder dergleichen sein. Zum Beispiel können sich die Zielbereiche 32 in zumindest zwei gegenüberliegenden Ecken einer Komponente befinden. Die Zielbereiche 32, die den schnell härtenden Klebstoff 10 aufweisen, können auf allen Seiten von dem hochfesten Klebstoff 14 umgeben sein, wie in 2A gezeigt wird. Alternativ kann der schnell härtende Klebstoff 10 so aufgetragen werden, dass der schnell härtende Klebstoff 10 eine Trennung zwischen zumindest zwei Teilen des hochfesten Klebstoffes 14 bildet. Eine solche Ausführungsform wird in 2B veranschaulicht, in der die Zielbereiche 32 Streifen bilden, die eine Anzahl von Streifen des hochfesten Klebstoffes trennen.
Die Menge und Maße der Zielbereiche 32 können sich unterscheiden, abhängig von einer bestimmten Anwendung. Die Zielbereiche 32 sollten groß und zahlreich genug sein, um eine Verbindung von ausreichender Stärke bereitzustellen, um die Handhabung der Rohanordnung 26 innerhalb von bis zu 10 Sekunden, 60 Sekunden, 240 Sekunden oder mehr nach dem Auftragen des schnell härtenden Klebstoffes 10 zu ermöglichen. Die Zielbereiche 32 sollten groß genug sein, um während der normalen Handhabung der Rohanordnung 26 während des Verfahrens eine sich nicht verformende, nicht brüchige Schnittstelle bereitzustellen. Der Zielbereich 32 kann einen Durchmesser d aufweisen, der zum Beispiel ungefähr 1 bis 50 mm, 5 bis 25 mm, 10 bis 15 mm betragen kann. Der Durchmesser d kann aber auch kleiner oder größer sein, abhängig von den Anforderungen einer bestimmten Anwendung. Die Zielbereiche 32 können ungefähr 0,5 %, 1 %, 2 %, 3 %, 5 %, 10 %, 15 %, 20 % oder 25 % des Oberflächenbereichs der Klebstoffschicht 16 bedecken.
Die Klebstoffe 10 und 14 können als Schicht 16 aufgetragen werden. Die Schicht 16, der schnell härtende Klebstoff 10, der hochfeste Klebstoff 14 oder eine Kombination davon kann eine einheitliche oder variierende Dicke aufweisen. Es ist wünschenswert, die Menge und Maße der Zielbereiche 32 zu minimieren, sodass der Großteil des Verbindungsbereichs mit dem hochfesten Klebstoff 14 verbunden wird. Während die Menge an hochfestem Klebstoff 14, die auf eine Komponentenoberfläche aufgetragen wird, größer als die Menge des schnell härtenden Klebstoffes 10 sein kann, muss aufgepasst werden, um sicherzustellen, dass der hochfeste Klebstoff 14 nicht den Verbindungsbereich bedeckt, der für die Auftragung des schnell härtenden Klebstoffes 10 reserviert ist.
Das Verfahren kann angewandt werden, um eine Vielzahl von Anordnungen zur Verwendung in einer Vielzahl von Branchen herzustellen, darunter Luftfahrt-, Automobil-, Seefahrt- und anderen Transportanwendungen, bei denen ein Bedarf an einer Produktion mit kurzer Zykluszeit besteht. Beispielhafte Anordnungen können Flugwerke, Sitzrückanordnungen, Aufhängungselemente, Säulen, Seitenholme, Dachholme und andere tragende, stoßdämpfende Anwendungen, die dazu in der Lage sind, Lasten von mehreren Tausend Pfund zu tragen, die dazu in der Lage sind, Einwirkungen wie zum Beispiel einem kleinen Auffahrunfall ohne strukturellen Schaden standzuhalten, die dazu in der Lage sind, Energie infolge eines Frontalaufpralls zu absorbieren, dergleichen oder eine Kombination davon umfassen. Nicht einschränkende beispielhafte Fahrzeugarten, die mit dem hierin beschriebenen Verfahren hergestellte Anwendungen verwenden können, umfassen Landfahrzeuge wie zum Beispiel Kraftfahrzeuge, Busse, Fahrzeuge für den Warentransport, Motorräder, Geländewagen, Kettenfahrzeuge, Züge, Amphibienfahrzeuge, Luftfahrzeuge, Raumfahrzeuge, Wasserfahrzeuge oder dergleichen.
Eine beispielhafte Anordnung, eine Sitzrückanordnung 50, wird in 3A veranschaulicht, die eine gestanzte Stahlsitzrückanordnung 50 mit vier einzelnen Teilen, die typischerweise zusammengeschweißt werden, zeigt, aber das hierin offenbarte Hybridklebstoffverfahren ermöglicht den Ersatz der Schweißnähte durch Klebstoffverbindungen. 3A zeigt eine perspektivische Ansicht der Sitzrückanordnung 50 mit einem oberen Querelement 52, das über ein linkes Seitenelement 56 und das rechte Seitenelement 58 mit dem unteren Querelement 54 verbunden ist.
3B veranschaulicht einen Umriss eines Abschnittes der Sitzrückanordnung 50 mit Klebstoffverbindungen zwischen dem linken und rechten Seitenelement 56, 58 und dem oberen Querelement 52. Die Form der Elemente 52, 56, 58 kann modifiziert werden, um eine optimale klebende Anbringung der Seitenelemente 56, 58 am Querelement 52 bereitzustellen. Die Modifikation wird durch eine dicke Linie in 3C angegeben, die weiter beispielhafte Stellen für die Auftragung der Klebstoffe 10, 14 am Seitenelement 56 und am Querelement 52 zeigt. Wie zu erkennen ist, weisen beide Elemente 52, 56 einen strukturellen Kontaktbereich 60 auf. Das Seitenelement 56 weist einen Endabschnitt 62 auf. Das obere Querelement 52 umfasst Laschen 64, in denen sich der Endabschnitt 62 des Seitenelements befindet. Der schnell härtende Klebstoff 10 wird auf den Endabschnitt 62 des Seitenelements 56 und auf das Querelement 52 in der Nähe der Lasche 64 und/oder neben dem strukturellen Kontaktbereich 60 aufgetragen. Der hochfeste Klebstoff 14 kann auf den strukturellen Kontaktbereich 60 von einem oder beiden Elementen 52, 56 aufgetragen werden. Wie vorstehend erläutert, können beide Klebstoffe 10, 14 auf beide Elemente, auf nur eines der Elemente aufgetragen werden oder jedes Element kann nur einen der Klebstoffe 10, 14 erhalten. Wenn zum Beispiel das Querelement 52 die Hauptkomponente ist, der das Seitenelement 56 hinzugefügt wird, können beide Klebstoffe 10, 14 auf das Querelement 52 aufgetragen werden. Nachdem beide Klebstoffe aufgetragen wurden, wird das Seitenelement 56 in Kontakt mit den Klebstoffschichten 16’ gebracht, Druck wird aufgebracht und der schnell härtende Klebstoff 10 wird innerhalb einer kurzen Zeit gehärtet, wie vorstehend beschrieben wurde. Das obere Querelement 52 wird auf ähnliche Weise klebend mit dem linken Seitenelement 58 verbunden.
3D veranschaulicht einen Umriss eines Abschnittes der Sitzrückanordnung 50 mit Klebstoffverbindungen zwischen dem linken und rechten Seitenelement 56, 58 und dem unteren Querelement 54. Die Modifikationen zur Bereitstellung einer optimalen klebenden Anbringung des Seitenelements 56 und des unteren Querelements 54 werden in 3E veranschaulicht. Die Auftragung der Klebstoffe 10, 14 ist der vorstehenden Auftragung in Bezug auf das obere Querelement 52 ähnlich. Die Klebstoffe 10, 14 können gleichzeitig oder zu unterschiedlichen Zeitpunkten auf alle gewünschten Bereiche auf dem einen oder den mehreren Elementen 52, 54, 56 und 58 aufgetragen werden. Nach dem Härten des schnell härtenden Klebstoffes 10 wird die Rohanordnung aus dem Nest in einen Aushärtungsofen transferiert, in dem die Umwandlung der Rohanordnung in eine gehärtete Anordnung erfolgt.
Ein weiteres Beispiel wird in 4 veranschaulicht, die eine Sitzstruktur 70 mit Halterungen 72 zeigt, die durch das Hybridklebstoffsystem mit dem hierin offenbarten schnell härtenden Klebstoff 10 und hochfesten Klebstoff 14 mit der Sitzstruktur 70 verbunden sind. Die Halterungen 72 bieten eine ausreichende Verstärkung der Sitzstruktur 70, sodass eine standardmäßige Sitzstruktur für Rennstreckenanwendungen geeignet sein kann.
Eine weitere alternative Halterung 80 wird in 5 offenbart, die eine beispielhafte verstärkte Halterung 80 für Automobilanwendungen veranschaulicht. Die Halterung umfasst mehrere beispielhafte Platten 82 aus Blech, die auf der Grundstruktur 84 der Halterung angebracht werden. Die Platten 82 werden mit dem schnell härtenden Klebstoff 10 und dem hochfesten Klebstoff 14 an der Grundstruktur 84 angebracht. Die klebend verbundenen Platten 82 können verwendet werden, um einer Vielzahl von Teilen, die relativ schwach sind und bei denen eine Erhöhung der Materialdicke der Grundstruktur zu mehr übermäßigem Gewicht führen würde, was unerwünscht sein kann, eine stärkende Schicht aus steifem Material hinzuzufügen. Das Klebstoffsystem kann nicht nur die Produktion beschleunigen, wie vorstehend beschrieben wurde, sondern kann auch zur Gewichtsreduzierung der Teile beitragen und damit potentiell die Kraftstoffeffizienz des Zielfahrzeugs erhöhen. Die Gewichtsreduzierung kann bis zu 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 40 %, 50 % oder mehr im Vergleich zu einem Teil, das gestaltet wurde, um vorgegebene Festigkeitsanforderungen durch Steigerung der Materialdicke der Grundstruktur zu erfüllen, betragen. Die Gewichtsreduzierung ist neben der hierin beschriebenen Halterung auf andere Anordnungen anwendbar.
Eine weitere beispielhafte Komponente ist in 6 dargestellt, die eine Vorderseitenstanzung 90 für Automobilanwendungen zeigt. Die Vorderseitenstanzung 90 wird zwischen einer Motorhaube (nicht dargestellt) und einer unteren Verstärkung der Haube 92 platziert. Das hierin beschriebene duale Hybridklebstoffsystem kann verwendet werden, um die Vorderseitenstanzung 90 klebend mit der unteren Verstärkung der Haube 92 zu verbinden. Die Bereiche 94 veranschaulichen traditionelle Schweißnahtstellen, auf denen der schnell härtende Klebstoff 10 und der hochfeste Klebstoff 14 anstelle von Schweißen aufgetragen werden können. Der schnell härtende Klebstoff 10 und der hochfeste Klebstoff 14 könnten als durchgehende, halb durchgehende oder unterbrochene Schicht 96 zwischen den beiden Teilen der Vorderseitenstanzung 90 und der unteren Verstärkung der Haube 92 aufgetragen werden. Die dargestellte Schicht 96 ist lediglich ein veranschaulichendes, nicht einschränkendes Beispiel. Das Ausmaß, die Maße und die Anbringungsstelle der Schicht 96 können von der Darstellung abweichen.
Während vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen der Offenbarung beschreiben. Die in der Patentschrift verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass diverse Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Zusätzlich können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Offenbarung zu bilden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 3971688 [0022]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 6922 [0003]
ISO 6922 [0028]
ISO 6922 [0028]

Claims

Metall- oder Verbundkomponentenanordnung, umfassend: eine erste Metall- oder Verbundkomponente; eine zweite Metall- oder Verbundkomponente; und eine Klebstoffschicht, die an einer Schnittstelle der ersten und zweiten Komponente angeordnet ist und die erste und zweite Komponente verbindet, wobei die Klebstoffschicht einen schnell härtenden, niedrigfesten Klebstoff und einen hochfesten Strukturklebstoff umfasst.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei der hochfeste Strukturklebstoff bei einer höheren Temperatur als der schnell härtende Klebstoff härtet.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei der hochfeste Strukturklebstoff langsamer als der schnell härtende Klebstoff härtet.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei der schnell härtende Klebstoff in einer Vielzahl von Bereichen angeordnet ist, die innerhalb der Schicht voneinander beabstandet sind.
Anordnung nach Anspruch 4, wobei mindestens einer der Bereiche einen Durchmesser von ungefähr 10 mm aufweist.
Anordnung nach Anspruch 4, wobei die Vielzahl von Bereichen ungefähr 10 % des Oberflächenbereichs der Klebstoffschicht darstellt.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei der schnell härtende Klebstoff die erste und zweite Komponente mit einer Zugfestigkeit von ungefähr 6,9 MPa oder mehr, gemessen nach ISO 6922 innerhalb von ungefähr 10 Sekunden nach Auftragen bei Umgebungstemperaturen, verbindet.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei der hochfeste Strukturklebstoff nach dem Härten eine Zugfestigkeit von mehr als 30 MPa aufweist.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei mindestens eine von der ersten und zweiten Komponente Stahl umfasst.
Metall- oder Verbundanordnung, umfassend: ein erstes Element, das einen strukturellen Kontaktbereich und einen Endabschnitt aufweist; und ein zweites Element, das mit einer ersten Verbindung, die durch einen schnell härtenden, niedrigfesten Klebstoff zwischen dem Endabschnitt des ersten Elements und des zweiten Elements gebildet wird, und einer zweiten Verbindung, die durch einen hochfesten Klebstoff zwischen dem strukturellen Kontaktbereich des ersten Elements und des zweiten Elements gebildet wird, klebend mit dem ersten Element verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 10, wobei die Anordnung eine Aufhängungselementanordnung ist.
Anordnung nach Anspruch 10, wobei das erste und zweite Element ein gleiches Metall umfassen.
Anordnung nach Anspruch 10, wobei zumindest das erste Element ein Kohlefasergemisch umfasst.
Anordnung nach Anspruch 10, wobei der hochfeste Klebstoff langsamer als der schnell härtende, niedrigfeste Klebstoff härtet.