DE102004033184A1

DE102004033184A1 - Verfahren zur Herstellung eines Anbauteils

Info

Publication number: DE102004033184A1
Application number: DE102004033184A
Authority: DE
Inventors: Sascha Dipl.-Ing. Debuan; Manfred Dipl.-Ing. Hanisch; Kai Heller; Dirk Dipl.-Ing. Lindenau; Detlef Dipl.-Ing. Linz (FH); Anton Mayer; Frank Schäffer; Holger Dipl.-Ing. Schubert
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-07-09
Filing date: 2004-07-09
Publication date: 2006-01-26
Also published as: US20060006697A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Anbauteils aus Karosserieblechen, wobei das Anbauteil wenigstens zwei überlappende Bleche aufweist. Bei dem Verfahren wird ein Randbereich eines ersten Blechs über einen Randbereich eines zweiten Blechs gefalzt. Um eine unmittelbare Montage des Anbauteils in die Rohbau-Karosserie zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Randbereiche der Bleche nach dem Falzvorgang durch einseitige Wärmeeinbringung abschnittsweise miteinander verbunden werden. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Anbauteil, welches nach diesem Verfahren hergestellt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Anbauteils aus Karosserieblechen, wobei das Anbauteil wenigstens zwei überlappende Bleche aufweist, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Anbauteil gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 8.
In der Automobilproduktion tritt im Rohbau häufig die Notwendigkeit auf, Anbauteile, welche zwei oder mehrere einzelne Blechen umfassen, zunächst durch Fügen der Bleche zusammenzubauen und dann in der Karosserie zu befestigen. Ein solches Anbauteil ist beispielsweise eine Kraftfahrzeugtür. Dabei muss gewährleistet sein, dass das Anbauteil formstabil ist und sich nicht beim Transport oder beim Einbau in die Karosserie oder bei nachfolgenden Fertigungsschritten verziehen kann.

Aus der gattungsbildenden DE 101 16 282 A1 ist ein Anbauteil bekannt, welches ein inneres und ein äußeres Blech umfasst, welche durch eine randseitige Falz- und Klebeverbindung miteinander verbunden sind. Bei derartigen Verbindungen ergibt sich jedoch das Problem, dass die Festigkeit des Formschlusses noch nicht ausreicht, um die Bauteile gegeneinander zu fixieren und sich die Bauteile so gegeneinander verschieben können. Ebenso kommt es durch die Erwärmung der Bauteile im Lackierungsprozess zu einer Ausdehnung der ungefügten Werkstücke, wobei es ebenfalls zu einem Verschieben der Bauteile kommt. Daher muss der Kleber vor der Montage zunächst durch eine zusätzliche Wärmebehandlung ausgehärtet werden, was aber einen Zeitverlust, eine schlechte Integration der Anbauteilefertigung in die Produktionslinie und dadurch insgesamt eine Verteuerung der Rohbaumontage bedeutet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Anbauteils vorzuschlagen, welches ermöglicht, dass das Anbauteil ohne einen Verlust der Formstabilität unmittelbar nach dem Falzvorgang in die Rohbaukarosserie montiert werden kann. Ferner soll ein durch dieses Verfahren herstellbares Anbauteil vorgeschlagen werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst. Danach wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Randbereiche der Bleche nach dem Falzvorgang durch einseitige Wärmeeinbringung abschnittsweise miteinander verbunden werden. Auf diese Weise wird erreicht, dass die beiden Bleche sich im Rohbauzustand nicht gegeneinander verschieben können und das gesamte Anbauteil eine hohe Formstabilität aufweist.

Vorteilhafterweise erfolgt die einseitige Wärmeeinbringung mit Hilfe eines Laserstrahls. Dies stellt ein einfaches und sehr präzises Verfahren zur Verbindung der Randbereiche mit geringer Wärmeeinbringung dar (Anspruch 2).

Vorteilhafterweise werden die Randbereiche der Bleche durch eine umlaufende Naht verbunden. Dadurch kann eine noch höhere Festigkeit des Anbauteils erreicht werden. Ferner wird gleichzeitig der Bereich des Falzes der beiden Bleche abgedichtet, und zusätzliche Dichtmaßnahmen am fertigen Anbauteil können entfallen, was die Produktionskosten erheblich senkt (Anspruch 3).

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird vor dem Falzvorgang auf den Randbereich eines und/oder beider Bleche eine Kleberschicht aufgetragen. So kann nach dem Aushärten des Klebers eine höhere Festigkeit der Verbindung erzielt werden, ohne den Nachteil, dass der Kleber vor der Montage erst aushärten muss (Anspruch 4).

In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die durch die einseitige Wärmeeinwirkung erzeugten Nahtstellen an den Bereichen des Randbereiches des Anbauteils vorgesehen, an welchen das Anbauteil die höchste Steifigkeit aufweist. So kann erreicht werden, dass bei nachfolgenden Fertigungsschritten, die mit Wärmeeinbringung in das Anbauteil verbunden sind, keine bleibenden Verformungen des Anbauteils infolge von Wärmedehnungen zurückbleiben (Anspruch 5).

Vorteilhafterweise werden die Randbereiche der Bleche durch eine Kehlnaht verbunden. Alternativ können die Randbereiche der Bleche durch eine Überlappnaht verbunden werden. So werden die allgemein üblichen Nahtgeometrien durch das erfindungsgemäße Verfahren abgedeckt, und es ergibt sich ein breites Einsatzgebiet (Ansprüche 6 und 7).

Weiterhin wird ein Anbauteil vorgeschlagen, bei dem der umgefalzte Teil des ersten Blechs in seinem Randbereich abschnittsweise durch Nahtstellen mit dem zweiten Blech verbunden ist (Anspruch 8).

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung hervor.

In den Zeichnungen ist die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:

1 Eine Ausführungsform des Randbereichs eines Anbauteils,

2 eine alternative Ausführungsform des Randbereichs eines Anbauteils,

3 ein Ausführungsbeispiel eines Anbauteils vor der Montage in der Kraftfahrzeugkarosserie sowie

4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Anbauteils vor der Montage in der Kraftfahrzeugkarosserie.

1 zeigt einen Randbereich 2 eines Anbauteils 1, welches mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt und anschließend im Rohbau in eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs montiert werden soll. Ein solches Anbauteil 1 ist beispielsweise eine Tür oder ein Heckdeckel, eine Motorhaube oder eine Rückwandtür sowie ein Kotflügel.
In dem ersten Verfahrensschritt wird das Anbauteil 1 aus zwei Blechen 3, 5 hergestellt, indem ein Randbereich 7 des ersten Blechs 3, welches auch Beplankungsblech genannt wird, um einen Randbereich 9 des zweiten Blechs 5 herumgebogen wird. Anschließend werden die beiden Randbereiche 7, 9 aufeinander gepresst, so dass ein Formschluss im Randbereich 2 des Anbauteils 1 entsteht. Die Bleche 3, 5 können dabei entweder aus Stahl, einer Aluminiumlegierung oder einem anderen Werkstoff bestehen.
Nachdem der Falzvorgang abgeschlossen ist, wird im nächsten Verfahrensschritt durch einseitige Wärmeeinbringung der umgefalzte Teil 21 des ersten Blechs 3 mit dem Randbereich 9 des zweiten Blechs 5 durch entlang des Randbereichs 2, also in der Richtung senkrecht zur Zeichenebene, nebeneinander angeordnete Nahtstellen 11 bereichsweise miteinander verbunden.
Die einseitige Wärmeeinbringung erfolgt dabei von der von der Außenseite 23 des ersten Blechs 3 abgewandten Innenseite des fertigen Anbauteils 1, d.h. von der Seite her, auf der sich der Falz 29 befindet.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die Wärmeeinbringung mittels eines Laserstrahls durchgeführt. Geeignet sind aber auch andere Verfahren zur einseitigen Einbringung von Wärme, beispielsweise ein Plasmaschweiss-Verfahren oder das Reibrührschweißen, je nach Anwendungsfall.
Die Lasernahtstellen können dann beispielsweise, wie in 1 dargestellt, durch eine Kehlnaht 17 von der Seite des umgefalzten Teils 21 des ersten Blechs 3 her realisiert werden. Auf diese Weise ist von der dem umgefalzten Teil 21 abgewandten Außenseite 23 des ersten Blechs 3, welche bei dem in die Karosserie eingebauten Anbauteil 1 nachher von außen sichtbar sein wird, nichts von der Lasernaht 11 zu sehen und der optische Eindruck der glatten Außenseite 23 bleibt – auch durch die geringe Wärmeeinbringung des Lasers, der ja nur den umgefalzten Teil 21 mit dem zweiten Blech 5 verbindet – gewahrt. Im Vergleich dazu würde beim Punktschweißen immer eine optische Beeinträchtigung der Außenseite 23 zurückbleiben.
Zusätzlich ist im Bereich des Falzes 31 zwischen den beiden Blechen 3, 5 eine Kleberschicht 13 aufgebracht, die für zusätzliche Festigkeit der Verbindung zwischen den beiden Blechen 3, 5 sorgt. Die Kleberschicht 13 muss nicht, wie sonst nötig, nach dem Falzvorgang noch vor der Montage in der Karosserie ausgehärtet werden, da die Laserverbindung auch ohne Kleber für ausreichende Stabilität des Anbauteils 1 sorgt. Die Kleberschicht 13 wird durch das Anfertigen der Lasernahtstellen 11. nicht beeinträchtigt, da die Wärmeeinbringung durch den Laser auf der Außenseite im Blech 9 nur noch rela tiv gering ist. Durch den zusätzlichen Einsatz von Klebstoff wird ein insgesamt steiferes Anbauteil 1 erzeugt.
In 2 ist eine alternative Ausgestaltung des Randbereichs 2 des Anbauteils 1 dargestellt. Hier ist die Lasernahtstelle 11 in Form einer Überlappnaht 19 ausgeführt. Diese Überlappnaht 19 wird wieder einseitig, von der Seite des umgefalzten Teils 21 des ersten Blechs 3 aus, durchgeführt. In diesem Ausführungsbeispiel ist keine Kleberschicht 13 im Bereich des Falzes 31 vorgesehen.
In 3 ist exemplarisch dargestellt, in welchem Bereich des Randbereichs 2 des Anbauteils 1 die Nahtstellen 11 günstigerweise angeordnet werden. Die genaue Anzahl und Lage ist beispielsweise durch eine Computer-Simulation zu bestimmen. In diesem Ausführungsbeispiel ist als Anbauteil 1 eine Tür 25 eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Um einen möglichst geringen Verzug des fertigen Anbauteils 1 durch den Transport oder eine Wärmebehandlung nach Einbau in die Karosserie zu gewährleisten, werden die Nahtstellen 11 genau dort angeordnet, wo die Steifigkeit des Anbauteils 1 am höchsten ist. Bei einer Tür 25 sind dies beispielsweise die Bereiche 27, an denen die Seitenaufprallverstärkung angeordnet ist. So kann erreicht werden, dass bei der Materialausdehnung in nachfolgenden Wärmeprozessen keine plastischen Verformungen in dem Zusammenbau der beiden Bleche 3, 5 zurückbleiben. Es kann je nach Anwendungsfall genügen, die Nahtstellen 11 nur in diesen Bereichen 27 vorzusehen oder weitere Zusatznahtstellen 28, welche über den Randbereich 2 der Tür 25 verteilt sein können, hinzuzufügen. Die Anzahl und Lage dieser gegebenenfalls notwendigen Zusatznahtstellen 28 kann ebenfalls durch ein geeignetes Simulationswerkzeug festgelegt werden.
In 4 ist gezeigt, dass alternativ auch eine umlaufende Lasernaht 12 über den gesamten Randbereich 2 des Anbauteils 1 vorgesehen werden kann. Auf diese Weise kann eine höhere Festigkeit und Dichtheit der Falzverbindung erreicht werden. Ein Abdichten des Falzes 31 des Anbauteils 1, wie es sonst beispielsweise mit PVC-Abdichtmaterial durchgeführt wird, kann dadurch entfallen.
Der Vorgang des Erzeugens der Nahtstellen 11 kann konventionell oder mit Hilfe eines durch einen Roboter geführten Lasers durchgeführt werden. Weiterhin können sowohl Laserschweiß- als auch Laserlötverfahren zum Einsatz kommen, sowie alle anderen Verfahren mit einseitiger Wärmeeinbringung. Die Bahnführung des Laserstrahls entlang des Randbereichs 2 des Anbauteils 1 kann sowohl durch optische als auch durch adaptive Verfahren erfolgen, oder anhand einer vorgegebenen Bahn.
Im nun auf die Herstellung des Anbauteils 1 folgenden Verfahrensschritt wird das Anbauteil 1 zur Rohbaukarosserie transportiert. Dieser Transport ist insofern problemlos, als das Anbauteil 1 durch die vorangehende Laserheftung bereits formstabil ist.
Zuletzt wird das Anbauteil 1 in einen entsprechenden Hohlraum in der Rohbaukarosserie eingefügt, also z.B. die Tür 25 in die entsprechende Türöffnung eingepasst und dort fixiert. So können die nächsten Fertigungsschritte von Karosserie und Anbauteil 1 gemeinsam durchlaufen werden. Durch dieses Verfahren wird daher ein verzugsfreier Durchlauf der an der Karosserie montierten Anbauteile 1 durch den gesamten Fertigungsprozess bis nach dem Aushärteofen des Lackierprozesses sichergestellt. Somit ist eine direkte Anbindung der Anbauteilefertigung an die Montagelinie der Rohbaufertigung möglich. Aufwendige Nacharbeiten in Form von Richten der durch Wärme verzug entstandenen Verformungen des Anbauteils 1 können entfallen.
Das Verfahren und das durch das Verfahren herzustellende Anbauteil 1 sind nicht beschränkt auf die oben dargestellten Ausführungsbeispiele.
Insbesondere Lage und Anzahl der Nahtstellen 11 sind für jedes Anbauteil 1 individuell festzulegen und zu optimieren, je nachdem, an welchen Stellen das jeweilige Anbauteil 1 die höchste Steifigkeit aufweist.
Weiterhin ist das Verfahren nicht beschränkt auf Laserstrahlung; wie oben erwähnt, können sämtliche Fügeverfahren, bei welchen eine einseitige Einwirkung von Wärme ohne nennenswerte Aufheizung der gegenüberliegenden Seite erfolgt, zum Einsatz kommen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Anbauteils aus Karosserieblechen, wobei das Anbauteil wenigstens zwei überlappende Bleche aufweist, bei welchem Verfahren ein Randbereich eines ersten Blechs über einen Randbereich eines zweiten Blechs gefalzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Randbereiche (7, 9) der Bleche (3, 5) nach dem Abschluss des Falzvorgangs durch einseitige Wärmeeinbringung abschnittsweise miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einseitige Wärmeeinbringung durch einen Laserstrahl erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Randbereiche (7, 9) der Bleche (3, 5) durch eine umlaufende Naht (12) miteinander verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Falzvorgang auf den Randbereich (7, 9) eines und/oder beider Bleche (3, 5) eine Kleberschicht (13) aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die einseitige Wärmeeinbringung erzeugten Nahtstellen (11) an den Bereichen (15) des Randbereiches (2) des Anbauteils (1) vorgesehen werden, an welchen das Anbauteil (1) die höchste Steifigkeit aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Randbereiche (7, 9) der Bleche (3, 5) durch eine Kehlnaht (17) verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Randbereiche (7, 9) der Bleche (3, 5) durch eine Überlappnaht (19) verbunden werden.
Anbauteil, welches in einer Kraftfahrzeugkarosserie montiert ist, wobei das Anbauteil mindestens zwei Bleche umfasst, ein Randbereich eines ersten Blechs um den Randbereich eines zweiten Blechs gefalzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der umgefalzte Teil (21) des ersten Blechs (3) in seinem Randbereich (7) abschnittsweise durch Nahtstellen (11) mit dem zweiten Blech (5) verbunden ist.