eines Fahrzeug-Sandwichbauteils

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Sandwichbauteil mit einem eine Wabenstruktur aufweisenden Schichtaufbau sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeug-Sandwichbauteils.

Ein solches Fahrzeug-Sandwichbauteil ist beispielsweise ein Deckel eines Dachöffnungssystems wie eines Schiebedaches oder eines Spoilerdaches, ein Flächenbauteil eines Dachmoduls, ein Verkleidungsbauteil eines Fahrzeugs oder auch eine Hutablage oder ein Schiebehimmel.

Sandwichbauteile im Fahrzeugbau sind zumeist als flächige Bauteile mit einheitlicher Bauteildicke ausgeführt. Dies gilt insbesondere für Bauteile wie Hutablagen, Schiebehimmel oder gesamte Fahrzeugdächer. Eine Kernstruktur dieser Bauteile wird mittels eines homogenen Wabenkerns mit konstanter Wabenstärke gefertigt. Für Bauteile mit erhöhten Festigkeitsanforderungen oder durch Design definierten Konturen, wie z. B. Cabriospriegel, die große Dickensprünge aufweisen, können keine Waben mit konstanter Dicke verwendet werden. Speziell im Bauteilrandbereich sind besonders dünne Querschnitte gefordert, während im Innenbereich des Bauteils große Dicken gefordert sind. Dementsprechend müssen die Waben aufwändig mechanisch spanend bearbeitet werden, da andernfalls die Gefahr besteht, dass die im Verfahren komprimierten Wabenteile im Randbereich aufgrund zu geringer Kunststoffdurchdringung insbesondere durch Einwirkung von Feuch- tigkeit aufquellen können.

Aus der EP 3 037 601 A1 ist ein Wabenkernaufbau sowie ein Sandwichbauteil mit einem solchen Wabenkernaufbau mit zwei Wabenkernen oder Wabenschichten bekannt geworden. Die zwei Wabenkerne weisen eine zwischen den zwei Wa- benkernen angeordnete Verbindungsschicht auf, die lediglich im Bereich der Stege der Wabenkerne Klebstoff zur Verbindung mit den Wabenkernen aufweist. Dieser Wabenkernaufbau wird mit ein- oder beidseitig aufgebrachten Deckschichten in einem Formpresswerkzeug zu einem Sandwichbauteil formgepresst. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Fahrzeug- Sandwichbauteil zu schaffen, das hinsichtlich seines Herstellungsaufwandes verbessert ist, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Fahrzeug- Sandwichbauteils bereitzustellen. Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Fahrzeug-Sandwichbauteil erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Wabenstruktur eine erste untere Wabenschicht und eine zweite obere Wabenschicht aufweist, dass die erste untere Wabenschicht zumindest einen Randabschnitt, der in Querrichtung seitlich über die zweite obere Wabenschicht hinaus ragt, sowie einen zentralen Waben- schichtbereich oder Kompressionsbereich aufweist, der eine durch Komprimierung relativ zum Randabschnitt reduzierte Dicke aufweist und auf dem die zweite obere Wabenschicht angeordnet ist.

Die Aufgabe wird des Weiteren durch ein Verfahren mit den Merkmalen des An- Spruchs 7 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Bei dem vorgeschlagenen Fahrzeug-Sandwichbauteil kann die Wabenstruktur mit unterschiedlichen Dicken, z. B. im zentralen Bereich gegenüber einem Randbereich, in kostengünstiger Weise ohne eine spanende Bearbeitung der Waben- schichten hergestellt werden. Dabei kann grundsätzlich diejenige Wabenschicht, die die geringere Drucksteifigkeit aufweist, mittels eines eigenständigen Verfor- mungs- oder Pressvorgangs in dem vorgesehenen Kompressionsbereich auf die gewünschte Dicke reduziert werden, bevor die beiden Wabenschichten zum Bilden der Wabenstruktur miteinander verbunden werden. Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn in einem Form- oder Presswerkzeug die beiden noch unverform- ten Wabenschichten in der gewünschten gegenseitigen Ausrichtung aneinander positioniert gehalten werden und durch Pressdruck die druckfestere Wabenschicht in die weniger druckfeste Wabenschicht eingepresst wird, so dass die weniger druckfeste Wabenschicht im Anlagebereich der druckfesteren Wabenschicht auf die gewünschte reduzierte Dicke komprimiert wird. Dabei wird zumindest ein Randbereich der weniger druckfesten Wabenschicht nicht oder nur geringfügig komprimiert und gegebenenfalls nur in seiner Außenkontur an die gewünschte Form des Sandwichbauteils angepasst und z. B. zum Rand hin abgeschrägt. Die Dicke der jeweiligen Wabenschicht und ihre Druckfestigkeit werden in Abhängigkeit des herzustellenden Sandwichbauteils gewählt. Die Drucksteifigkeit jeder der beiden Wabenschichten kann z. B. durch Verwendung unterschiedlicher Wabenmaterialien und Wabenkonstruktionen, geringerer Papierstärken oder unterschiedlicher Papiersorten bei Papierwaben oder z. B. durch die Verwendung von verschiedenen Wabenklebstoffen eingestellt werden.

Die beiden Wabenschichten werden als erste Wabenschicht und als zweite Wabenschicht bezeichnet und können - in Abhängigkeit ihrer jeweiligen Stellungen zueinander in einem Formwerkzeug oder in einer späteren Einbaulage des Fahr- zeugsandwich-Bauteils - auch als untere Wabenschicht und als obere Wabenschicht bezeichnet werden, wobei diese Positionsangaben demzufolge austauschbar sind. Gemäß einer besonders bevorzugten Gestaltung ist vorgesehen, dass die obere oder drucksteifere Wabenschicht mit der unteren oder weniger drucksteifen Wabenschicht im zentralen Kompressions- oder Wabenschichtbereich eine gemeinsame Kontakt- oder Anlagefläche aufweist. Zur Verbindung der beiden Waben- schichten kann vorgesehen sein, dass sich ein Kunststoff wie z. B. Polyurethan einer insbesondere faserverstärkten unteren Kunststoffschicht, die eine Deckschicht auf der unteren oder weniger drucksteifen Wabenschicht bildet, durch den zentralen Kompressions- oder Wabenschichtbereich der unteren Wabenschicht erstreckt und eine feste Verbindung mit der oberen Wabenschicht bildet, wobei sie zweckmäßigerweise in diese unverformte Wabenschicht nur in einen dünnen Kontaktbereich eindringt. Ein zusätzliches Befestigungsmittel ist daher nicht erforderlich. Die feste Kunststoffverbindung verhindert eine federnde nachgebende Bewegung der Wabenstruktur des Sandwichbauteils unter Belastung. Unverformte Bereiche der drucksteiferen Wabenschicht sollten von dem Kunststoff aus Gründen der Gewichtsersparnis dieses ein Leichtbauteil darstellenden Sandwichbauteils nicht ausgesteift werden.

Zweckmäßigerweise bildet eine insbesondere faserverstärkte untere Kunststoffschicht eine untere oder innenseitige Deckschicht und eine insbesondere faser- verstärkte obere Kunststoffschicht eine obere oder außenseitige Deckschicht des Sandwichbauteils.

Der Randabschnitt des Sandwichbauteils, der mit reduzierter Dicke gegenüber dem zentralen Bereich des Sandwichbauteils gebildet ist, ist am Sandwichbauteil umlaufend oder zumindest in einem oder in mehreren Abschnitten gebildet.

Durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß Anspruch 7 kann ein besonders leichtes und dennoch festes Fahrzeug-Sandwichbauteil mit unterschiedlichen Bauteildicken durch Formprozesse ohne spanende Bearbeitung hergestellt wer- den, wie voranstehend beschrieben ist. Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeug-Sandwichbauteils mit einem Schichtaufbau mit einer Wabenstruktur sowie einer ersten oder inneren Deckschicht werden in einem Presswerkzeug zwei Wabenschichten aus Wabenmaterialien mit unterschiedlichen Drucksteifig- keiten gegeneinander gepresst und dabei komprimiert die zweite drucksteifere Wabenschicht die erste weniger drucksteife Wabenschicht im Bereich der gemeinsamen Anlagefläche in einem Kompressions- oder Wabenschichtbereich auf eine reduzierte Dicke. Weiterhin dringt ein Kunststoff einer insbesondere faser- verstärkten äußeren Kunststoffschicht, die die Deckschicht auf der komprimierten Wabenschicht bildet, durch den Kompressions- oder Wabenschichtbereich der ersten komprimierten Wabenschicht hindurch und bildet eine feste Verbindung mit der anderen zweiten Wabenschicht. Dabei kann bei diesem Verfahren bevorzugt vorgesehen sein, dass das Sandwichbauteil mit zumindest einem Randabschnitt hergestellt wird, der in der ersten weniger drucksteifen Wabenschicht außerhalb ihres Kompressions- oder Waben- schichtbereichs und außerhalb der anderen zweiten drucksteiferen Wabenschicht gebildet wird.

Zweckmäßigerweise wird eine zweite oder äußere Deckschicht auf die Wabenstruktur aufgebracht.

Zweckmäßigerweise ist das voranstehend beschriebene Verfahren zum Herstel- len eines Fahrzeug-Sandwichbauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und gemäß den voranstehenden Erläuterungen vorgesehen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeug-Sandwichbauteils unter Bezugnahme auf die Zeich- nung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in einer Schnittansicht zwei Wabenschichtteile zur Herstellung einer

Wabenstruktur eines Sandwichbauteils; Fig. 2 in einer Schnittansicht ein Formwerkzeug mit zwei geschlossenen

Werkzeughälften und einer darin angeordneten verformten Wabenstruktur mit zwei Deckschichten; und Fig. 3 in einer Schnittansicht ein fertiggestelltes Sandwichbauteil.

Ein Sandwichbauteil 1 (siehe Fig. 3) eines Fahrzeugs, wie z. B. ein Teil eines Dachmoduls oder ein Deckel eines öffnungsfähigen Daches wie eines Schiebe- daches oder Schiebehebedaches oder dergleichen, weist einen Schichtaufbau mit einer zentralen Wabenstruktur 2 als Kernschicht und mit beidseits bzw. an der Außenseite 3 und an der Innenseite 4 des Sandwichbauteils 1 aufgebrachten Deckschichten 5 bzw. 6 auf. Die Wabenstruktur 2 enthält eine erste Wabenschicht 7 und eine zweite Wabenschicht 8. Die erste Wabenschicht 7, die in Fig. 1 als unteres Teil dargestellt ist und im Sandwichbauteil 1 die innenseitige untere Wabenschicht 7 bildet, ist großflächiger gebildet als die zweite Wabenschicht 8, die in Fig. 1 als oberes Teil dargestellt ist und im Sandwichbauteil 1 die außenseitige obere Wabenschicht 8 bil- det. Die erste untere Wabenschicht 7 weist eine insbesondere gleichmäßige Dicke auf, die geringer ist als die Dicke der zweiten oberen Wabenschicht 8. Die erste untere Wabenschicht 7 weist eine Drucksteifigkeit auf, die geringer ist als die Drucksteifigkeit der zweiten oberen Wabenschicht 8. Die Drucksteifigkeit bezeichnet die Steifigkeit oder Festigkeit der Waben bzw. der Wabenschichten 7 und 8 gegen komprimierende Verformung unter Belastung eines Presswerkzeugs.

Für die Herstellung der Wabenstruktur 2 werden die beiden Wabenschichten 7 und 8 derart aufeinander gelegt, dass die erste untere Wabenschicht 7 mit seitlichen Randabschnitten 9 seitlich über die zweite obere Wabenschicht 8 hinaus- steht. Die beiden Wabenschichten 7 und 8 werden aneinander handhabungsfest fixiert, beispielsweise mittels Klammern, Sprühklebstoff oder doppelseitigem Klebeband oder dergleichen. Die Kraft der Fixierung soll für die Handhabung der miteinander verbundenen Wabenschichten 7 und 8 vor und beim Einlegen in ein Presswerkzeug ausreichend sein, eine höhere Verbindungskraft ist daher nicht erforderlich.

Die beiden miteinander verbundenen Wabenschichten 7 und 8 werden in eine Kavität eines Form- oder Presswerkzeugs 10 zwischen eine innere oder untere faserverstärkte Kunststoffschicht 1 1 und eine äußere oder obere faserverstärkte Kunststoffschicht 12 eingelegt. Die zwei Kunststoffschichten 1 1 und 12 werden z. B. als Schichten eingelegt oder mit einem Sprühwerkzeug eingespritzt, wobei das Kunststoff material z. B. faserverstärktes Polyurethan oder ein Epoxidharz ist. Beim Schließen des Presswerkzeugs 10 presst die obere Presswerkzeughälfte 13, die im Wesentlichen die formgebende Kavität enthält, die zweite obere Wabenschicht 8 gegen die erste untere Wabenschicht 7, die unter Zwischenlage der unteren Kunststoffschicht 1 1 an der z. B. eine ebene Pressfläche aufweisenden unteren Presswerkzeughälfte 14 anliegt und dabei aufgrund ihrer geringeren Drucksteifigkeit im Bereich einer Anlagefläche 15 der oberen Wabenschicht 8 kollabiert und komprimiert wird, während die zweite obere Wabenschicht 8 aufgrund ihrer höheren Drucksteifigkeit ihre Dicke im Wesentlichen beibehält. Die erste untere Wabenschicht 7 weist somit einen zentralen verformten Verformungs- oder Kompressionsbereich 1 6 mit reduzierter Dicke auf sowie die Randbereiche 9, die sich außerhalb des zentralen komprimierten Wabenschichtbereichs oder Kompressionsbereichs 1 6 und der oberen Wabenschicht 8 befinden und im Wesentlichen ihre ursprüngliche Dicke beibehalten haben und durch die Formung im Wesentlichen der oberen Presswerkzeughälfte 13 ihre für das Sandwichbauteil 1 vorgesehene Form erhalten haben. Die obere Presswerkzeughälfte 13 enthält beispielsweise eine solche Formung, das der jeweilige Randbereich 9 an seinem Außenrand in einen dünnen Steg 17 verpresst wird, an dem überstehende Teile 18 des in dem Presswerkzeug 10 hergestellten Sandwichbauteils 1 abgetrennt werden können. Trennlinien 19 zum Darstellen beispielhafter Positionen für Abtrennungen sind in Fig. 2 mit unterbrochenen Linien eingezeichnet.

Die Drucksteifigkeit jeder der beiden Wabenschichten 7 und 8 kann z. B. durch Verwendung unterschiedlicher Wabenmaterialien, geringerer Papierstärken oder unterschiedlicher Papiersorten bei Papierwaben oder z. B. durch die Verwendung von verschiedenen Wabenklebstoffen eingestellt werden. Die Dicke oder Höhe der ersten unteren Wabenschicht 7 bzw. deren Waben entspricht der maximalen Dicke des Sandwichbauteils 1 in seinen Randbereichen 9 oder ist nur geringfügig größer und wird beim Pressen auf die gewünschte Dicke komprimiert. Die zweite obere Wabenschicht 8 umfasst nur den Kernbereich des Sandwichbauteils 1 , der gegenüber den Randbereichen 9 mit zweilagiger Wabenstruktur 2 gebildet ist. Die maximale Dicke der zweiten oberen Wabenschicht 8 entspricht - abhängig von dem Kompressionsgrad des zentralen Teils oder Kompressionsbereichs 1 6 der unteren Wabenschicht 7 - maximal im Wesentlichen der größten Bauteilhöhe des Sandwichbauteils 1 oder sie ist aufgrund der Dicke des zentralen Teils der unteren Wabenschicht 7 dementsprechend geringer.

Bei diesem Composite-Produktionsprozess zum Herstellen des Sandwichbauteils 1 werden somit die beiden Wabenschichten 7 und 8, eingebettet zwischen den zwei faserverstärkten Kunststoffschichten 1 1 und 12, in die gewünschte Form verprägt, wobei die beiden Kunststoffschichten 1 1 und 12 bei dem fertiggestellten Sandwichbauteil 1 die beiden Deckschichten 5 und 6 bilden. Beim Pressvorgang kollabiert zunächst die untere druckweichere Wabenschicht 7. Dadurch wird die Wabendicke der unteren ersten Wabenschicht 7 im Innenbereich des Sandwich- bauteils 1 stark reduziert und der Kunststoff der faserverstärkten Kunststoffschichten 1 1 und 12, der die Fasern der Faserverstärkung an den Außenseiten oder Außenflächen der Wabenschichten 7 und 8 anbindet, kann von der Kunststoffschicht 1 1 her durch die erste untere Wabenschicht 7 bis zur zweiten oberen Wabenschicht 8 in die Wabenkernstruktur des Sandwichbauteils 1 eindringen. Der aushärtende Kunststoff, der nun die beiden Wabenschichten 7 und 8 an ihrer gemeinsamen Kontakt- oder Anlagefläche 15 umschließt, hält die beiden Wabenschichten 7 und 8 fest zusammen. Durch diese feste Verbindung wird ein Federeffekt zwischen den beiden Wabenschichten 7 und 8 ausgeschlossen und eine formstabile Wabenstruktur 2 bereitgestellt.

Die Dicken der beiden Deckschichten, z. B. 0,5 mm bis 1 ,0 mm, sind bei der Auswahl und Auslegung der Wabenschicht 7 und 8 zu berücksichtigen. Grundsätzlich können auch noch weitere Deckschichten im Presswerkzeug 10 (z. B. als In Mold Coat - Schicht oder I MC-Schicht) oder anschließend außerhalb des Presswerkzeugs 10 aufgebracht werden.

Die verstärkenden Fasern können z. B. Basaltfasern, Kohlefasern, Naturfasern oder Glasfasern sein. Die Waben der Wabenschichten sind bevorzugt aus Papier, aus Aluminium oder aus einem Kunststoff wie z. B. Phenolharz hergestellt. Als Waben werden auch z. B. wellenförmig verlaufende Bauteile oder Abstandsteile, die senkrecht zu den Außenflächen der Wabenschicht verlaufen, oder zellenartige Strukturen verstanden.

Die in der obigen Beschreibung enthaltenen Richtungsangaben„oben" und„unten,, sowie„außen" und„innen" betreffen lediglich die Darstellung des Ausfüh- rungsbeispiels in den Figuren und schränken z. B. die Anordnung der beiden Wabenschichten 7 und 8 nicht ein, so dass auch die druckfestere Wabenschicht 8 eine untere oder innere Stellung in der Wabenstruktur und dem Sandwichbauteil 1 einnehmen kann. Wahlweise erfolgen im Anschluss an das Entformen des Sandwichbauteils 1 aus dem Form- oder Presswerkzeug weitere Verfahrensschritte, wie z. B. das Trimmen oder Zuschneiden der Ränder oder Kanten des Sandwichbauteils 1 .

Die in der Beschreibung und anhand des Ausführungsbeispiels sowie in den Figu- ren offenbarten einzelnen Merkmale der Erfindung können in beliebigen technisch zweckmäßigen Anordnungen und Gestaltungen mit dem Erfindungsgegenstand in seiner allgemeinen Form kombiniert werden.

Bezugszeichenliste

Sandwichbauteil 1 1 innere Kunststoffschicht

Wabenstruktur 12 äußere Kunststoffschicht

Außenseite 13 obere Presswerkzeughälfte

Innenseite 14 untere Presswerkzeughälfte

Deckschicht 15 Anlagefläche

Deckschicht 1 6 Kompressionsbereich erste Wabenschicht 17 Steg

zweite Wabenschicht 18 Teil

Randabschnitt 19 Trennlinie

Presswerkzeug