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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Applikation eines pastösen Materials auf ein Trägerbauteil. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeug aufweisend wenigstens ein Fahrzeugteil, das ein Trägerbauteil und wenigstens ein Fügebauteil aufweist, die über ein pastöses Material miteinander verbunden sind, dass mittels eines derartigen Verfahrens auf das Trägerbauteil appliziert ist.
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In vielen Bereichen der Produktion werden Bauteile mittels einem pastösen Material, wie beispielsweise einem Klebstoff, miteinander stoffschlüssig verbunden. Dabei wird das pastöse Material zumeist in Form einer Materialraupe auf ein Trägerbauteil manuell oder automatisiert aufgebracht, und anschließend wird ein Fügebauteil oder werden Fügebauteile mit dem pastösen Material in Kontakt gebracht und mit dem Trägerbauteil verpresst.
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DE 199 43 417 A1 offenbart ein Verfahren zur Klebeverbindung zweier flächiger Teile, insbesondere zweier Fahrzeugteile, wie beispielsweise eines Dach-Seitenholms mit einer Seitenholmblende, bei dem auf eine Verbindungsfläche des einen Teils ein langsam aushärtender Klebstoff zur Erzielung der benötigten Verbindungsfestigkeit aufgetragen und eine Verbindungsfläche des zweiten Teils in Kontakt mit dem Klebstoffauftrag auf dem ersten Teil gebracht wird. Zur raschen Fixierung der beiden Teile vor dem Kontaktieren des Klebstoffauftrags durch das zweite Teil auf die Verbindungsfläche eines der beiden Teile wird ein Fixierkleber zur nachfolgenden Kontaktierung mit der Verbindungsfläche des anderen Teils aufgetragen.
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Des Weiteren geht aus
DE 10 2018 212 807 A1 ein Verfahren zum Verbinden von mindestens zwei Bauteilen hervor. Zum Bereitstellen einer Verklebung zwischen den Bauteilen wird auf mindestens einem der Bauteile auf mindestens einem zur Verklebung vorgesehenen Bereich ein Basisklebstoff, der einen Basishärter aufweist, aufgetragen, wobei in dem mindestens einen zur Verklebung vorgesehenen Bereich mindestens eine Fixierungsstelle ausgewählt wird, wobei an der mindestens einen Fixierungsstelle zu dem Basisklebstoff ortsaufgelöst und dynamisch ein Zusatzhärter beigemischt und ein daraus resultierender Hybridklebstoff auf der mindestens einen Fixierungsstelle aufgetragen wird, wobei eine Ausgangsaushärtetemperatur des Basisklebstoffs größer ist als eine Zusatzaushärtetemperatur des Hybridklebstoffs.
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Der Auftrag eines pastösen Materials, insbesondere eines Klebstoffes muss bei vielen Komponenten bei einer definierten Temperatur erfolgen, um die Festigkeit zu gewährleisten. Wird das pastöse Material auf das Trägerbauteil aufgebracht, kühlt dieses schnell ab, was zum Erstarren führen kann, bevor das Fügebauteil aufgebracht werden kann. Um dies zu verhindern, wird oftmals das pastöse Material und, wenn erforderlich, auch das Trägerbauteil vorgewärmt, was zu hohen Aufwänden und Kosten führt. Zudem ist teilweise ein Erwärmen des Trägerbauteils nicht möglich.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Applikation eines pastösen Materials sowie ein Fahrzeug zu schaffen, die ein vorzeitiges Abkühlen eines pastösen Materials verhindern.
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Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 7 vorgeschlagen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Applikation eines pastösen Materials auf ein Trägerbauteil vorgeschlagen. Bei dem Verfahren wird eine Stützstruktur aus dem pastösen Material auf das Trägerbauteil appliziert wird, die aus Stützen und dazwischenliegenden Freiräumen gebildet ist.
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Die aus Stützen und dazwischenliegenden Freiräumen gebildete Stützstruktur reduziert eine Kontaktfläche zum Trägerbauteil. Dadurch wird ein Wärmeübergang zwischen dem Trägerbauteil und dem pastösen Material reduziert, so dass eine vorzeitige Abkühlung des pastösen Materials verhindert wird.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung verbindet das pastöse Material das Trägerbauteil stoffschlüssig mit wenigstens einem Fügebauteil.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die pastöse Masse manuell und/oder automatisiert auf das Trägerbauteil appliziert. Weiterhin vorteilhaft wird die pastöse Masse mittels eines Roboters automatisiert auf das Trägerbauteil appliziert.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird nach der Applikation des pastösen Materials auf das Trägerbauteil wenigstens ein Fügebauteil mit dem pastösen Material in Kontakt gebracht und mit dem Trägerbauteil verpresst. Das Trägerbauteil und das Fügebauteil können im verbundenen Zustand ein Fahrzeugteil, wie beispielsweise ein Interieurteil oder ein Exterieurteil, bilden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Stützen als Stege, Rippen, Dreiecke und/oder Rechtecke ausgebildet. Derartige Strukturen lassen sich mittels eines Roboters auf ein Trägerbauteil applizieren.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird auf die Stützstruktur eine Materialraupe aus dem pastösen Material appliziert. Über die Materialraupe erfolgt der Stoffschluss mit wenigstens einem weiteren Fügebauteil. Folglich weist lediglich die Stützstruktur Kontakt zu dem Trägerbauteil auf und die große Masse an Materialraupe hat keinen direkten Kontakt zum Trägerbauteil. Erst durch Verpressen mit dem weiteren Fügebauteil wird der Stoffschluss hergestellt. Dann ist ein Auskühlen nicht mehr problematisch, sondern gewünscht, um eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere eine Klebeverbindung, zu schaffen. Infolgedessen verhindert die Stützstruktur ein vorzeitiges Abkühlen der Materialraupe. Dadurch wird eine intakte stoffschlüssige Verbindung, insbesondere Klebeverbindung geschaffen. Vorteilhaft wird zunächst die Stützstruktur auf das Trägerbauteil appliziert und anschließend wird die Materialraupe auf die Stützstruktur appliziert. Vorteilhaft weist die Materialraupe eine größere Masse und/oder Volumen an pastösem Material als die Stützstruktur auf.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das pastöse Material schichtweise auf das Trägerbauteil appliziert. Dadurch wird das pastöse Material ähnlich einem 3D-Druckverfahren auf das Trägerbauteil appliziert.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird eine Viskosität des pastösen Materials derart eingestellt, dass während und nach der Applikation des pastösen Materials die Stützstruktur erhalten bleibt. Dadurch wird effektiv ein Kontakt der Materialraupe mit dem Trägerbauteil vermieden und infolgedessen ein Wärmeübergang von dem Trägerbauteil zu der Materialraupe reduziert.
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Vorteilhaft ist das pastöse Material ein Klebstoff. Somit ist die Stützstruktur und/oder die Materialraupe aus einem Klebstoff. Vorteilhaft wird die Stützstruktur und/oder die Materialraupe durch schichtweisen Auftrag des Klebstoffes erzeugt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Applikation eines pastösen Materials auf ein Trägerbauteil vorgeschlagen. Die Vorrichtung weist einen Düsenkopf zum Applizieren einer Stützstruktur aus dem pastösen Material auf das Trägerbauteil und einer Materialraupe aus dem pastösen Material auf die Stützstruktur auf.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Düsenkopf für jede Stütze der Stützstruktur einen Auslass und einen Auslass für die Materialraupe auf. Beispielsweise wenn die Stützstruktur vier Stützen aufweist, dann weist der Düsenkopf fünf Auslässe auf, nämlich vier Auslässe zur Applikation der vier Stützen und einen Auslass zur Applikation der einen Materialraupe.
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Weiterhin vorteilhaft weist die Vorrichtung einen Roboter, wie beispielsweise einen Industrieroboter auf, an dem der Düsenkopf angeordnet ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug vorgeschlagen, das wenigstens ein Fahrzeugteil aufweist, das ein Trägerbauteil und wenigstens ein Fügebauteil aufweist, die über ein pastöses Material miteinander verbunden sind, das mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder einer erfindungsgemäßen Vorrichtung auf das Trägerbauteil appliziert ist.
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Nachfolgend werden ein Fahrzeug, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Applikation eines pastösen Materials auf ein Trägerbauteil sowie weitere Merkmale und Vorteile anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in den Figuren schematisch dargestellt ist. Hierbei zeigen:
- 1 ein Fahrzeug;
- 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, die ein pastöses Material auf ein Trägerbauteil appliziert;
- 3 ein Trägerbauteil mit einer darauf applizierten Stützstrukutur und einer Materialraupe aus pastösem Material; und
- 4 ein Fahrzeugteil aufweisend das Trägerbauteil und ein Fügebauteil, die über das auf das Trägerbauteil applizierte pastöse Material miteinander verbunden ist.
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In 1 ist ein Fahrzeug 10 gezeigt, das das in 4 dargestellte Fahrzeugteil 12 aufweist. Das Fahrzeug 10 kann ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und/oder mit einer als Elektromotor ausgebildeten Antriebsmaschine sein.
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Das Fahrzeugteil 12 weist ein Trägerbauteil 14 und wenigstens ein Fügebauteil 16 auf, die über ein pastöses Material 18 stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
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Das Trägerbauteil 14 und das Fügebauteil 16 können aus einem Metall oder einem Kunststoff, insbesondere einem faserverstärkten Kunststoff sein.
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Das pastöse Material 18 ist ein Klebstoff, der das Trägerbauteil 14 und das Fügebauteil 16 stoffschlüssig miteinander verbindet, insbesondere miteinander verklebt.
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Das pastöse Material 18 wird mittels der in 2 dargestellten Vorrichtung 20 auf das Trägerbauteil 14 appliziert. Die Vorrichtung 20 weist einen Roboter 22 und einen an dem Roboter 22 befestigten Düsenkopf 24 mit einem Auslass 26 zum Applizieren des pastösen Materials 18 auf das Trägerbauteil 14 auf.
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Um einen Wärmeübergang von dem Trägerbauteil 14 auf das pastöse Material 18 zu reduzieren und damit ein vorzeitiges Abkühlen des pastösen Materials 18 zu verhindern, wird zunächst eine Stützstruktur 28 aus dem pastösen Material 18 auf das Trägerbauteil 14 appliziert, die möglichst wenig Kontaktfläche zu dem Trägerbauteil 14 aufweist.
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Wie insbesondere in 3 ersichtlich ist, ist die Stützstruktur 28 hierzu aus Stützen 30 und dazwischenliegenden Freiräumen 32 gebildet. Vorliegend sind die Stützen 30 als linear verlaufende Stege ausgebildet. Es ist auch möglich, die Stützen 30 als Rippen, Dreiecke und/oder Rechtecke auszubilden.
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Wie in den 2 und 3 ersichtlich ist, wird anschließend auf die Stützstruktur 28 eine Materialraupe 34 aus dem pastösen Material 18 appliziert. Durch die Stützstruktur 28 weist die Materialraupe 34 keinen direkten Kontakt zum Trägerbauteil 14 auf. Die Verklebung mit dem Fügebauteil 16 erfolgt über die Materialraupe 26, indem das Fügebauteil 16 in Kontakt mit der Materialraupe 26 gebracht und gegen das Trägerbauteil 14 gepresst wird, so dass die Stützstruktur 28 und die Materialraupe 34 zusammengedrückt werden und ein Stoffschluss zwischen dem Trägerbauteil 14 und dem Fügebauteil 16 entsteht. Während des Verpressens ist ein Auskühlen der pastösen Material 18 nicht mehr problematisch, sondern, um den Stoffschluss herzustellen, vielmehr gewünscht. Da die Materialraupe 34 aufgrund der Stützstruktur 28 keinen Kontakt zum Trägerbauteil 14 aufweist, wird der Wärmeübergang von dem Trägerbauteil 14 auf die Materialraupe 34 reduziert und ein vorzeitiges Auskühlen der Materialraupe 34 wird verhindert. Dadurch wird eine intakte Klebeverbindung zwischen dem Trägerbauteil 14 und dem Fügebauteil 16 geschaffen.
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Das pastöse Material 18, insbesondere die Stützstruktur 28 und die Materialraupe 34, werden mittels der in 2 dargestellten Vorrichtung 20 schichtweise, ähnlich einem 3D-Druckverfahren auf das Trägerbauteil 14 aufgebracht. Damit die Stützstruktur 28 nach ihrer Applikation und insbesondere während der Applikation der Materialraupe 34 und vor dem Verkleben mit dem Fügebauteil 16 erhalten bleibt, wird eine Viskosität des pastösen Materials 18 entsprechend eingestellt.
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Vorliegend weist der Düsenkopf 24 zum Applizieren des pastösen Materials 18 einen Auslass auf, mittels dem sowohl die Stützstruktur 28 als auch die Materialraupe 34 auf das Trägerbauteil 14 appliziert wird.
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In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann der Düsenkopf 24 für jede Stütze 32 einen Auslass und für die Materialraupe 34 einen Auslass aufweisen. Somit würde der Düsenkopf 24 im vorliegenden Ausführungsbeispiel fünf Auslässe aufweisen, nämlich vier zur Applikation der Stützen 30 und einen zur Applikation der Materialraupe 34.
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Das Verfahren zur Applikation des pastösen Materials 18 zeichnet sich dadurch aus, dass das pastöse Material 18 nicht flächig auf das Trägerbauteil 14 appliziert wird, sondern das pastöse Material 18 wird wie in einem 3D-Druckverfahren so aufgebracht, dass lediglich eine kleine Stützstruktur 28 Kontakt zu dem Trägerbauteil 14 aufweist und die große Masse an Materialraupe 34 keinen direkten Kontakt zum Trägerbauteil 14 hat. Dadurch wird der Wärmeübergang zu der Materialraupe 26 reduziert, und das vorzeitige Auskühlen des pastösen Materials 18 wird verhindert.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fahrzeug
- 12
- Fahrzeugteil
- 14
- Trägerbauteil
- 16
- Fügebauteil
- 18
- pastöse Material
- 20
- Vorrichtung
- 22
- Roboter
- 24
- Düsenkopf
- 26
- Auslass
- 28
- Stützstruktur
- 30
- Stütze
- 32
- Freiraum
- 34
- Materialraupe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19943417 A1 [0003]
- DE 102018212807 A1 [0004]