Verfahren zum Herstellen eines Verbund-Karosserieteils für ein Fahrzeug

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbund- Karosserieteils für ein Fahrzeug, insbesondere eines Dachmoduls.

In der DE 101 63 709 Al ist ein Dachrααdul beschreiben, welches eine Außenhaut aus Stahlblech oder einer Kunststoffolie aufweist, die an ihrer Innenseite mit einer Schaumkunststoffschicht auf Polyurethanbasis hinterschäumt ist. In einem mittleren Abschnitt weist die Außenhaut eine öffnung auf, in welcher eine transparente Platte vorgesehen ist, die in ihrem Umfangsrandbereich an der Unterseite ebenfalls mit der Schaumlcunststoffschicht hinterschäumt ist. Zwischen der Kante der transparenten Platte und dem Rand der öffnung in der Außenhaut ist ein Spalt ausgebildet, der mit dem Schaumkunststoff ausgeschäumt sein kann, wobei dies in einer solchen Weise geschieht, dass die Außenseite des Dachmoduls in diesem Bereich eben ist. Alternativ kann der Spalt durch ein in den Schaumkunststoff eingeschäumtes Gummiprofil oder durch ein auf die Abkantung des Rands der Außenhaut aufgestecktes und in den Schaumkunststoff eingeschäumtes Dichtungsprofil abgedeckt sein. An dem von der Platte abgewandten Rand ist die Außenhaut abgekantet.

In der älteren deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2004 021 337 ist ein Dachmodul beschrieben, bei welchem eine Außenhaut aus Kunststoff oder Metall mit einer Träger struktur aus LFI (Lang-Faser-Injektion) oder PHC (Paper Honey Comb) Material hinterschäumt ist;, wobei auf der Sichtseite (d.h. der Außenseite) der Außenhaut am Schäumwerkzeug eine umlaufende Dichtung vorgesehen ist, um das Vordringen von Schäummaterial, abgesehen vom unmittelbaren Randbereich, auf die Sichtseite der Außenhaut zu verhindern. Dieses Dichtungskonzept hat den Nachteil, dass ein Rand des Schäummaterials auf der Sichtseite der Außenhaut entsteht, wobei ferner starke Sprünge in der Dachhochrichtung im Dichtungsbereich kritisch sind.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Verbund- Karosserieteils mit einem Sichtelement zu schaffen, wobei ein unerwünschtes Vordringen von

Kixnststoffmaterial auf die Sichtseite des Sichtelements auf einfache Weise verhindert werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Verfahren, wie sie in den Ansprüchen I ₃ 8, 12, 15 bzw. 28 definiert sind.

Bei diesen Lösungen ist vorteilhaft, dass auf einfache Weise ein unerwünschtes und unkontrolliertes Vordringen von Kunststoffhiaterial auf die Sichtseite des Sichtelements verhindert werden kann.

Bei der Lösung gemäß Anspruch 1 ist besonders vorteilhaft dass dadurch, dass eine aufblasbare Dichtungsanordnung vorgesehen ist, eine besonders gute und zuverlässige Dichtwirkung selbst bei relativ großen Toleranzen des Sichtelements ermöglicht wird.

Bei der Lösung gemäß Anspruch 8 ist besonders vorteilhaft, dass dadurch, dass die Dichtungsanordnung an dem Verbundkarosserieteil verbleibt, ein besonders guter Kontakt zwischen der Dichtungsanordnung und dem Sichtelement und damit eine besonders zuverlässige Abdichtungswirkung erzielt werden kann.

Bei der Lösung gemäß Anspruch 12 ist besonders vorteilhaft, dass dadurch, dass die Dichtungsanordnung nicht nur an der Sichtseite des Sichtelements., sondern auch an der Randkante des Sichtelerαents dichtend anliegt, auf besonders einfache und zuverlässige Weise ein Vordringen des Kunststoffmaterials auf die Sichtseite des Sichtelements verhindert werden kann.

Bei der Lösung gemäß Anspruch 15 ist ebenfalls besonders vorteilhaft, dass dadurch, dass die Dichtungsanordnung zur dichtenden Anlage an der Randkante des Sichtelements gebracht wird, das Kunststoffmaterial in zuverlässiger Weise am Vordringen auf die Sichtseite des Sichteleraents gehindert wird.

Bei der Lösung gemäß Anspruch 28 ist besonders vorteilhaft, dass dadurch, dass das Sichtelement und die Außenhaut in einem einzigen Werkzeug und Arbeitsschritt mit dem Kunststoffmaterial versehen werden, ein besonders einfaches Herstellungsverfahren geschaffen wird.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Verbimd-Karosserieteils um ein Dachmodul.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

• Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittansicht eines Werkzeugs bei einem erfindungsgemäßen

Verfahren zur Herstellung eines Dachmoduls, wobei das Werkzeug im geschlossenen Zustand gezeigt ist;

Fig. 2 eine Ansicht wie Fig. 1, wobei eine abgewandelte AusführungsfoiiTi gezeigt ist; und

Fig. 3 eine Ansicht wie Fig. I ₃ wobei eine weitere abgewandelte Ausführungsform gezeigt ist.

In. Fig. 1 ist ein Bereich eines Werkzeugs 10 gezeigt, das ein Oberwerkzeug 12 und ein Unterwerkzeug 14 umfaßt. Das Werkzeug 10 kann auf übliche Weise geöffnet bzw. geschlossen werden, indem das Oberwerkzeug 12 und das Unterwerkzeug 14 relativ zueinander verstellt werden. In Fig. 1 ist das Werkzeug 10 im geschlossenen Zustand gezeigt. Grundsätzlich könnten die Rollen des Oberwerkzeugs und des Unterwerkzeugs auch vertauscht sein, d.h. die Benennung des in Fig. 1 mit 14 bezeichneten Werkzeugteils als Unterwerkzeug ist lediglich beispielhaft zu verstehen.

Zu Beginn des Herstellungsverfahrens wird zunächst ein Sichtelement 16 vorgefertigt, d.h. auf die richtige Dicke und in die richtige Form gebracht. Das Sichtelement 16 ist flächig ausgebildet, und es kann sich dabei beispielsweise um ein Blech handeln. Die Bezeichnung

„Sichteiement" soll ausdrücken, dass dieses Element auf einer Sichtseite des herzustellenden

Verbundkarosserieteils zu liegen kommt. Dabei kann es sich grundsätzlich je nach Funktion des Verbundkarosserieteils bzw. des Sichtelements um die nach Einbau im Fahrzeug außen liegende oder die innen liegende Seite handeln.

Femer wird eine Außenhaut 26, bei der es sich beispielsweise tun eine Eunststofffolie oder Stahl- oder Aluminiumblech handeln kann, vorgefertigt und insbesondere vorgeformt, beispielsweise mittels Tiefziehen.

Das Sichtelement 16 wird bei geöffnetem Werkzeug 10 in eine Ausnehmung 18 in dem Unterwerkzeug 14 eingelegt, wobei in der Ausnehmung 18 eine aufblasbare

Dichtungsanordnung 20 vorgesehen ist, die im gezeigten Beispiel so in der Ausnehmung 18 angeordnet ist, dass sie die Umfangsrandkante 22 des Sichtelements 16 umgreifen kann, nachdem die Dichtungsariordnung 20 mit einem Medium, z.B. Luft, entsprechend aufgeblasen wurde, wobei das Einlegen des Sichtelements 16 in die Ausnehmung 18 im nicht aufgeblasenen Zustand der Dichtungsanordnung 20 erfolgt.

Um das Sichtelement 16 am Unterwerkzeug 14 zu halten, kann beispielsweise zwischen dem Sichtelement 16 und dem Unterwerkzeug 14 im Bereich der Ausnehmung 18 ein Unterdruck erzeugt werden (üblicherweise mittels Vakuumkanälen (nicht gezeigt) in dem Unterwerkzeug) oder es können mittels eines Elektromagneten entsprechende magnetische Kräfte erzeugt werden, die auf das Sichtelement 18 wirken (dies setzt voraus, dass das Sichtelement 16 aus magnetisierbarem Material gefertigt ist).

Die Dichtungsanordnung 20 umschließt die Randkante 22 des Sichtelements 18 über den gesamten Umfang.

Ferner wird die Außenhaut 26 in das Oberwerkzeug 12 eingelegt und dort gehalten.

Im nächsten Schritt wixd ein Kunststoffmaterial 24 auf der von dem Unterwerkzeug 14 weg weisenden Seite des Sichtelements 16 (d.h. auf der von der Sichtseite abgewandten Seite) bzw. auf der von dem Oberwerkzeug 12 weg weisenden Seite der Außenhaut 26 aufgebracht. Falls das Kunststoffmaterial 24 ausschließlich in flüssiger Form eingebracht werden kann, wird das Werkzeug 10 vorher geschlossen. Im Zusammenwirken mit der Außenhaut 26 sorgt das Obεrwerkzeug 12 dabei für eine Formgebung der von dem Sichtelement 16 abgewandten Seite des Kunststoffmaterials 24, während das Unterwerkzeug 14 für eine Formgebung des Kunststoffmaterials 24 auf der anderen, d.h. der von dem Außenhaut 26 abgewandten, Seite des Kunststoffmaterials 24 sorgt. Das Sichtelement 16 und die Außenhaut 26 werden dabei in

dem Werkzeug 19 mit dem Kunststoffinaterial 24 hinterpresst, hinterspritzt oder hinterfuttert. Vorzugsweise weist das Kunststoffmaterial 24 Polyurethan als hauptsächliche oder ausschließliche Komponente auf. Vorzugsweise wird das Kunststoffmaterial 24 mittels eines sogenannten Lang-Faser-Injektions Verfahrens (LFI-Verfahren) in das Werkzeug 10 eingebracht. Alternativ kann das Kunststoffmaterial als PHC-Struktur (Paper-Honey-Comb- Struktur) in das Werkzeug 10 eingebracht werden. Dabei handelt es sich um eine Verbundstruktur aus einer Papier- Waben-Struktur und einer mit Polyurethan getränkten Glasfasermatte. Optional kann das Polyurethan auch in diesem Fall mittels eines LFI- Verfahrens, d.h. als Gemisch aus Polyurethan und geschnittenen Langglasfasern., aufgebracht werden.

Das Unterwerkzeug 14 bzw. das Sichtelement 16 sind so geformt, dass sich das Kunststoffmaterial 24 mindestens zum Teil über die Kante 20 des Sichtelements 16 hinaus erstreckt und in diesem Bereich durch die Oberfläche des Unterwerkzeugs 14 eine Formgebung erfahrt.

Nach Abschluß der Formgebung des Kunststoffmaterials 24 durch das Oberwerkzeug 12 und das Unterwerkzeug 14, d.h. nach hinreichendem Aushärten des Kunststoffmaterials 24, wird das Werkzeug 10 geöffnet und das fertige Verbundbauteil kann aus dem Werkzeug 10 entnommen werden, wobei vorher zweckmäßigerweise das Aufblasmedium aus der Dichtung 20 abgelassen wird und eventuelle Haltekräfte auf magnetischer Basis oder Vakuumbasis, mittels welchen das Sichtelement 16 an dem Unterwerkzeug 14 gehalten wird, aufgehoben werden.

Bei dem Verbundbauteil handelt es sich vorzugsweise um ein Dachmodul, d.h. ein in eine Karosserieöffhung einsetzbares Dachsystem, wobei die Außenhaut 26 dann die nach außen weisende Dachhaut bildet, während das Sichtelement 16 nach innen, d.h. zum Fahrzeuginnenraum hin weist, und nach Montage des Dachmoduls am Fahrzeug von Fahrzeuginnenraum aus sichtbar ist. Dabei kann es sich bei dem Sichtelement 16 beispielsweise um einen Verstärkungsholm handeln, der aus Design-Gründen vom Fahrzeugirmenraum aus sichtbar sein soll.

Grundsätzlich sind jedoch auch Ausföhrungsformen denkbar, bei welchen keine Außenhaut 26 in das Werkzeug 10 eingelegt wird, sondern die Formgebung des Kunststoffmaterials 24 auf der von dem Sichtelement 16 abgewandten Seite ausschließlich durch das Oberwerkzeug 12 erfolgt.

In Fig. 2 ist eine abgewandelte Ausführungsform gezeigt, bei welcher die Dichtungsanordnung nicht als aufblasbare Dichtung ausgebildet ist, sondern als „überstehende" Dichtung 120, die einen Winkel bildet, um sich sowohl von der dem Unterwerkzeug 14 zugewandten Seite des Sichtelements 16 als auch an die Umfangsrandkante 22 des Sichtelements 16 anzulegen. Um das Sichtelement 16 zur dichtenden Anlage an die Dichtungsanordnung 120 zu bringen, müssen entsprechende Kräfte erzeugt werden, die auf das Sichtelement 16 wirken und dieses zum Unterwerkzeug 14 hin drängen. Dies kann beispielsweise durch Erzeugen eines Vakuums zwischen dem Sichtelement 16 und dem Unterwerkzeug 14 oder durch auf das Sichtelement 16 wirkende magnetische Kräfte erzielt werden.

Wie bei der Ausrahrungsform von Fig. 1 wird der gesamte Bereich der von dem Unterwerkzeug 14 abgewandten Seite des Sichtelements 16, welcher von der Dichtungsanordnung 120 umfasst wird, mit dem Kunststoffmaterial 24 versehen.

In Fig. 3 ist QVOS weitere abgewandelte Ausfuhrungsform gezeigt, wobei hier im Gegensatz zu den Beispielen von Fig. 1 und 2 das Konzept der sogenannten „verlorenen Dichtung" realisiert ist, d.h. statt einer am Unterwerkzeug 14 vorgesehenen Dichtungsanordnung 20 wird hier die Dichtwirkung mittels einer Dichtungsanordnung 220 erzielt, die vor dem Schließen des Werkzeugs 10 und dem Einbringen des Kunststoffs 24 in das Werkzeug 10 so an dem Sichtelement 16 angebracht wird, dass sie dichtend anliegt. Ferner wird die Dichtungsanordnung 220 zur dichtenden Anlage an die Oberfläche des Unterwerkzeugs 14 gebracht., indem eine entsprechende Kraft erzeugt wird, die das Sichtelement 16 — und damit die Dichtungsanordnung 220 - zu dem Unterwerkzeug 14 hin drängt. Dies kann wie im Zusammenhang mit den Ausführungsformen von Fig. 1 und Fig. 2 bereits erwähnt dadurch erfolgen, dass ein Vakuum zwischen dem Sichtelement 16 und dem Unterwerkzeug 14 erzeugt wird oder entsprechende, auf das Sichtelement 16 wirkende magnetische Kräfte erzeugt werden.

iα dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel umgreift die Dichtungsanordnung 220 die Randkante 22 des Sichtelements 16, um eine Dichtwirkung bezüglich des Sichtelements 16 zu erzielen, während das dichtende Zusammenwirken mit dem Unterwerkzeug 14 dadurch erzielt wird, dass die in Fig. 3 unten liegende Oberfläche der Dichtungsanordnung 220 auf die Oberfläche des Unterwerkzeugs 14 gedrückt wird.

Wie bei den Ausfuhrungsformen von Fig. 1 und Fig. 2 hindert die Dichrungsanordnung 220 das Kunststoffinaterial 24 am Vordringen auf die Sichtseite des Sichtelements 16.

Bei der Ausführungsform von Fig. 3 kann das Unterwerkzeug 14 besonders einfach gestaltet sein, nämlich als ebene Fläche ohne Vertiefungen oder Erhöhungen, sofern dies den Bereich mit dem Sichtelement 16 betrifft.

Nach dem Aushärten des Kunststoffmaterials 24 werden die das Sichtelement 16 zu dem Unterwerkzeug 14 hin drängenden Kräfte abgeschaltet und das Verbundkarosserieteil wird zusammen mit der Dichtungsanordnung 220 aus dem Werkzeug 10 entnommen, d.h. die Dichtungsanordnung 220 verbleibt in dem Verbundkarosserieteil und kann dort ggf, eine funktionale Rolle übernehmen.

Bezugszeich enliste Werkzeug Oberwerltzeug Unterwerkzeug Sichtelement Ausnehmung in 14 Dichtuπgsanordnung Randlcante von 16 Kunststoffmaterial Außenhaut Dichtungsanordrrang Dichtungsanordnimg