DE10305688A1

DE10305688A1 - Verfahren zur Herstellung eines mindestens zweifarbigen Bauteils

Info

Publication number: DE10305688A1
Application number: DE10305688A
Authority: DE
Inventors: Martin Remmert; Jens Jaworski
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-02-12
Filing date: 2003-02-12
Publication date: 2004-11-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mindestens zweifarbigen Bauteils (16) eines Kraftfahrzeugs mit qualitativ hochwertiger Oberfläche, wobei mindestens zwei jeweils andersfarbige Teilelemente (10, 13) des Bauteils (16) durch wenigstens einen Fügeschritt entlang einer Fügenaht (15) miteinander verbunden werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mindestens zweifarbigen Bauteils eines Kraftfahrzeugs mit qualitativ hochwertiger Oberfläche.

Die DE 199 51 785 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Außenhautteiles einer Fahrzeugkarosserie, welches in verschiedenen Teilbereichen verschiedenfarbig ausgebildet ist, wobei eine lichtdurchlässige Außenhaut verwendet wird, die in den einzelnen Teilbereichen mit verschiedenfarbigem Material hinterfüttert ist. In einem formgebenden Werkzeug wird eine als Außenhaut dienende Kunststofffolie mit unterschiedlich eingefärbtem Kunststoffmaterial hinterspritzt. Hier wird für die Außenhaut eine transparente Kunststofffolie verwendet, wobei bei hohen Anforderungen an die äußere Oberfläche der Folie für diese nur ungefüllte Kunststoffe verwendet werden können. In vielen Anwendungsbereichen haben solche Kunststofffolien nicht die geforderten Materialeigenschaften. Ein weiterer Nachteil des vorbekannten Verfahrens besteht darin, dass bei einem Übergang zu einer Herstellung andersfarbiger Bauteile ein hoher Aufwand entsteht, da die gesamte Spritzmaschine zunächst gereinigt werden muss, bevor ein Hinterspritzen mit andersfarbigen Kunststoffen erfolgen kann.

Für die Herstellung mindestens zweifarbiger Bauteile, insbesondere von Außenbeplankungsbauteilen mit einer hochwertigen (sogenannte Class-A) Außenhaut-Oberfläche, das heißt mit einer Lackqualität, stehen im Automobilbau derzeit keine geeigneten in der Serie wirtschaftlich einsetzbaren Verfahren zur Verfügung. In vielen Fällen bestehen hohe Anforderungen an die Materialeigenschaften derartiger Bauteile, beispielsweise wird ein hohes E-Modul gefordert und/oder eine geringe Ausdehnung bei Wärmeeinfluss, so dass es in diesen Anwendungsfällen ratsam ist, faserverstärkte Kunststoffe zu verwenden. Außerdem sollte ein Herstellprozess bei einer Serienfertigung solcher Bauteile möglichst kontinuierlich erfolgen, so dass Reinigungsarbeiten, wie sie bei dem zuvor genannten Stand der Technik bei einem Farbwechsel notwendig werden, zu vermeiden sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren zur Herstellung eines mindestens zweifarbigen Bauteils eines Kraftfahrzeugs mit qualitativ hochwertiger Oberfläche zur Verfügung zu stellen, welches eine weitgehend kontinuierliche Serienfertigung und die Verwendung faserverstärkter Kunststoffe zulässt.

Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines mindestens zweifarbigen Bauteils der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mindestens zwei jeweils andersfarbige Teilelemente des Bauteils durch wenigstens einen Fügeschritt entlang einer Fügenaht miteinander verbunden werden. Anders als bei dem zuvor genannten Stand der Technik wird also erfindungsgemäß nicht von einer farblosen, sondern von einer farbigen Folie ausgegangen, die die Außenhaut des Bauteils bildet. Dies kann eine Mehrschichtfolie, eine durchgefärbte Folie oder eine lackbeschichtete Folie sein. Für die Herstellung dieser Folie können faserverstärkte Kunststoffe verwendet werden, so dass hohe Anforderungen an die Materialeigenschaften wie beispielsweise E-Modul, Wärmeausdehnung oder andere mechanische Eigenschaften erfüllt werden können. Da erfindungsgemäß bereits von farbigen Teilelementen ausgegangen wird, die dann durch einen Fügeschritt miteinander verbunden werden zur Herstellung des zwei- oder mehrfarbigen Bauteils, ist ein Farbwechsel bei der Fertigung völlig unproblematisch.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorzugsweise für die Herstellung von mindestens zweifarbigen Bauteilen der Außenhaut eines Kraftfahrzeugs mit glatter Oberfläche, vorzugsweise in Lackqualität, vorgesehen. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können aber auch mehrfarbige Bauteile für den Innenbereich erzeugt werden, wo insbesondere genarbte Folien eingesetzt werden. Die Herstellung solcher mehrfarbiger Bauteile für den Innenraum ist deshalb etwas weniger problematisch, weil durch eine Narbung der Oberfläche Unruhen an der Oberfläche, die durch die Schmelze oder andere Hinterspritz- oder Hinterschäumparameter entstehen kaschiert werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise so vorgegangen, dass zunächst wenigstens ein Teilelement vor dem Fügeschritt so zugeschnitten wird, dass ein Fügesteg entsteht. Anschließend folgt der Fügevorgang der unterschiedlich farbigen Teilelemente, insbesondere mittels Kleben, Schweißen und/oder Laserdurchstrahlschweißen oder anderer hierzu geeigneter Fügetechniken. Die miteinander zu verbindenden unterschiedlich farbigen Teilelemente des Bauteils werden vorzugsweise so gefügt, dass eine geschlossene Fügenaht entsteht. Einen Fügesteg kann man beispielsweise dadurch erzeugen, dass man das Teilelement, welches insbesondere eine Folie ist, in einem formgebenden Prozess, beispielsweise in einem Tiefziehprozess entsprechend verformt und anschließend durch ein geeignetes Verfahren zuschneidet, beispielsweise durch Laserbeschnitt. Das beziehungsweise die zu fügenden Teilelemente sind also vorzugsweise im Fügebereich so umgebogen, dass jeweils ein Fügesteg entsteht. Anschließend erfolgt das Fügen der unterschiedlich farbigen Teilelemente an der durch den oder die Fügestege gegebenen Fügefläche. Dazu kommen verschiedene Fügeverfahren in Betracht, wobei besonders geeignet ist das Kleben, Schweißen oder Laserdurchstrahlschweißen. Beim Verbinden der verschiedenfarbigen Teilelemente sollte darauf geachtet werden, dass eine geschlossene Schweiß- oder Klebenaht entsteht, da diese das Austreten des Schaums oder der Schmelze im Bereich der Fügenaht bei einem anschließenden Hinterspritzen oder Hinterprägen verhindert.

Die zu einem mehrfarbigen Bauteil mit hochwertiger Oberfläche verbundenen Teilelemente können anschließend beispielsweise in eine Spritzform eingelegt werden und mit einem Kunststoff hinterspritzt oder hinterprägt werden, beispielsweise mit einem glasfaserverstärkten Thermoplasten. Danach erfolgt die Entformung des zweifarbigen Bauteils, welches gegebenenfalls in einem anschließenden Schritt mittels Laser, Wasserstrahl, mittels einem beheizten oder unbeheizten Messer oder anderer geeigneter Methoden beschnitten werden kann. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens werden vorzugsweise Karosseriebauteile von Kraftfahrzeugen mit qualitativ hochwertiger Oberfläche hergestellt, insbesondere entweder Bauteile der Außenhaut mit glatter Oberfläche oder Bauteile für den Innenausbau mit glatter oder genarbter Oberfläche. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten mehrfarbigen Bauteile können durch die verschiedensten geeigneten Methoden mit weiteren angrenzenden Bauteilen oder Trägerelementen der Karosserie verbunden werden, beispielsweise durch Aufkleben, Verschrauben, Hinterschäumen mit Werkstoffen, die gegebenenfalls Fasern enthalten, oder dergleichen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein mindestens zweifarbiges Bauteil eines Kraftfahrzeugs, welches nach einem Verfahren der zuvor genannten Art hergestellt wurde. Die in den Unteransprüche genannten Merkmale betreffen bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen
1 eine farbige Folie nach einem formgebenden Tiefziehprozess beim Zuschneiden mittels Laser,
2 ein farbiges Teilelement entsprechend 1 nach dem Zuschnitt,
3 zwei verschiedenfarbige Teilelemente, die miteinander verbunden sind,
4 ein Bauteil aus zwei verschiedenfarbigen Teilelementen gemäß 3, welches in eine Spritzform eingelegt wird,
5 eine schematisch vereinfachte Ansicht des zweifarbigen Bauteils im Werkzeug vor dem Hinterspritzen,
6 eine entsprechende Ansicht des Bauteils nach dem Hinterspritzen in der Spritzgießform,
7 eine Ansicht des zweifarbigen hinterspritzten Bauteils nach dem Entformen.
Zunächst wird auf 1 Bezug genommen. 1 zeigt eine farbige Folie 10 nach einem formgebenden Tiefziehprozess, aus der ein erstes Teilelement herstellbar ist, welches in einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines mindestens zweifarbigen Bauteils verwendbar ist. Die Folie aus der das Teilelement 10 besteht ist vorzugsweise eine farbige Folie mit einer sogenannten Class-A Außenhaut, das heißt einer hochwertigen glatten Oberfläche in Lackqualität. Teilelemente aus Folien dieser Art werden für Karosseriebauteile von Fahrzeugen verwendet, die nach außen hin sichtbar sind. Wie in der Zeichnung gemäß 1 schematisch angedeutet ist, wird das Teilelement 10 beispielsweise mittels Lasers 11 oder durch eine andere geeignete Vorrichtung so zugeschnitten, dass das in 1 dargestellte beschnittene Teilelement 10 entsteht.
Wie man aus 2 erkennt weist das Teilelement 10 nach dem Laserbeschnitt einen Fügesteg 12 auf, das heißt einen Bereich, in dem das Teilelement 10 umgebogen ist, so dass sich durch den Fügesteg 12 eine Fügefläche ergibt.
Nachfolgend wird auf 3 Bezug genommen. Die Darstellung zeigt, dass ein wie oben unter Bezugnahme auf die 1 und 2 hergestelltes Teilelement 10, welches eine erste Farbe aufweist, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem weiteren Teilelements 13 verbunden wird. Das zweite Teilelement 13 ist andersfarbig ausgebildet als das erste Teilelement 10. Auch das zweite Teilelement 13 wurde zuvor so zugeschnitten, dass sich ein Fügesteg 14 ergibt, der dem Fügesteg 12 zugewandt ist. Beide Teilelemente 10, 13 werden dann im Bereich ihrer Fügestege 12, 14 an der jeweiligen Fügefläche verbunden, so wie dies in 3 dargestellt ist. Dieses Verbinden kann beispielsweise durch Kleben, Schweißen, Laserdurchstrahlschweißen oder andere geeignete Methoden geschehen. Auch das zweite Teilelement 13 besteht vorzugsweise aus einer farbigen Folie. Beim Fügevorgang ist dabei darauf zu achten, dass eine geschlossene Schweiß- oder Klebenaht entsteht, was wichtig ist, um beim anschließenden Hinterspritzen der miteinander verbundenen Teilelemente 10, 13 ein Austreten des Kunststoffs, beispielsweise des Schaums oder der Schmelze im Bereich der Fügenaht zu verhindern. Die Fügenaht zwischen den beiden Teilelementen 10, 13 ist in 3 mit dem Bezugszeichen 15 bezeichnet.
Nachfolgend wird nun auf 4 Bezug genommen. Die Darstellung zeigt, dass das zuvor wie bei 3 beschrieben aus den beiden Teilelementen 10, 13 hergestellte Bauteil 16 in eine Spritzform 17 eingelegt wird und zwar so, dass die beiden Fügestege 12, 14 in der Darstellung gemäß 4 nach oben zeigen. Das Bauteil 16 wurde also aus der Position, die in 3 gezeigt ist, um 180° gedreht.
Es wird nun nachfolgend auf 5 Bezug genommen. Das in die Spritzform 17 eingelegte Bauteil 16 soll in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einem Kunststoff hinterprägt werden. Die Vorrichtung umfasst dazu ein Werkzeugoberteil 18, welches in 5 stark schematisch vereinfacht dargestellt ist. Der Frontbereich 19 dieses Werkzeugoberteils 18 weist eine Kontur auf, mittels derer der für das Hinterprägen verwendete Kunststoff 20 (siehe 6), der die der Sichtseite abgewandte Rückseite des herzustellenden Bauteils bildet, eine geprägte rückseitige Form erhält.
Wie man in 6 sieht, erhalten die beiden miteinander verbundenen Teilelemente 10, 13, die bereits vor dem Hinterprägen mit dem Kunststoff 20 ein gemeinsames Bauteil 16 bilden eine rückwärtige Verstärkungsschicht durch den Kunststoff 20. Als Ergebnis dieser Verfahrensweise entsteht nach dem Entformen ein hinterspritztes, beziehungsweise hinterprägtes Verbundbauteil, welches in 7 mit dem Bezugszeichen 21 bezeichnet ist. Dieses Verbundbauteil hat an der Sichtseite eine zweifarbige äußere Oberfläche, die durch die beiden Teilelemente 10 und 13 gebildet wird. Rückseitig hat das Bauteil 21 eine sich über beide Teilelemente 10, 13 erstreckende Schicht aus einem Kunststoff 20, beispielsweise einem Schaumstoff. Ein solches Bauteil 21 kann gegebenenfalls anschließend noch mittels Laser, Wasserstrahl, beheiztem- oder unbeheiztem Messer zugeschnitten werden. Das in 7 dargestellte Bauteil 21 kann mit weiteren Bauteilen mittels diverser geeigneter Methoden, wie beispielsweise Verkleben, Verschrauben oder dergleichen verbunden werden und beispielsweise ein Bauteil einer Außenhaut einer Karosserie bilden, welches eine zweifarbige oder mehrfarbige hochwertige lackähnliche Oberfläche aufweist. Die verbleibende Fügenaht 15 wird dabei vorzugsweise in der Karosserie so angeordnet, dass sie sich in das Design des Fahrzeugs einfügt.

10: Teilelement
11: Laser
12, 14: Fügesteg
13: zweites Teilelement
15: Fügenaht
16: Bauteil
17: Spritzform
18: Werkzeugoberteil
19: Frontbereich
20: Kunststoff
21: Verbundbauteil

Claims

Verfahren zur Herstellung eines mindestens zweifarbigen Bauteils eines Kraftfahrzeugs mit qualitativ hochwertiger Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei jeweils andersfarbige Teilelemente (10, 13) des Bauteils (16) durch wenigstens einen Fügeschritt entlang einer Fügenaht (15) miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweifarbiges Bauteil für die Außenhaut eines Kraftfahrzeugs mit glatter Oberfläche (in Lackqualität) oder ein zweifarbiges Bauteil für den Innenbereich eines Kraftfahrzeugs mit glatter oder genarbter Oberfläche hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teilelement (10) vor dem Fügen so zugeschnitten wird, dass ein Fügesteg (12) entsteht.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei unterschiedlich farbige Teilelemente (10, 13) mittels Kleben, Schweißen und/oder Laserdurchstrahlschweißen gefügt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei unterschiedlich farbige Teilelemente (10, 13) so gefügt werden, dass eine geschlossene Fügenaht (15) entsteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der zu fügenden Teilelemente (10, 13) im Fügebereich so umgebogen ist, dass ein Fügesteg (12, 14) entsteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Fügevorgang die miteinander verbundenen Teilelemente hinterspritzt oder hinterprägt werden.
Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Fügevorgang die miteinander verbundenen Teilelemente mit einem glasfaserverstärkten Thermoplasten (20) hinterspritzt oder hinterprägt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Hinterspritzen oder Hinterprägen des Bauteils ein Beschnitt zur Erzielung einer gewünschten Zuschnittsform erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschnitt mittels Laserstrahl, Wasserstrahl, beheiztem und/oder unbeheiztem Messer erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der zu fügenden Teilelemente (10, 13) eine farbige Folie umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der zu fügenden Teilelemente (10, 13) eine Folie umfasst, deren Formgebung durch einen Tiefziehprozess erfolgte.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der zu fügenden Teilelemente (10) vor dem Fügeschritt mittels Laser zugeschnitten wird.
Mindestens zweifarbiges Bauteil eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass dieses nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 hergestellt wurde.