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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines eine Verstärkungsstruktur
aufweisenden Kunststoffbauteils, bei welchem die Verstärkungsstruktur
mittels einer Greifvorrichtung gegenüber einer Aufbringungsvorrichtung
positioniert wird, mittels welcher ein aushärtbarer Stoff auf die Verstärkungsstruktur
aufgebracht wird, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen
Art.
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Um
Bauteile wie beispielsweise Fasermatten mit beispielsweise zweikomponentigen
Polyurethan zu imprägnieren,
werden die Fasermatten in der heutzutage verwendeten sog. ”Baypreg-Technologie” beidseitig
mit einer Polyurethanreaktionsmasse besprüht. Während des Vorgangs der Besprühung werden
die Fasermatten dabei maschinell gehandhabt. Hierzu wird eine Glasmatte
an zwei Enden von beispielsweise einem Greifer gehalten und nach
Besprühung
einer ersten Glasmattenoberfläche
mittels des Greifers umgedreht, so dass die zweite Glasmattenoberfläche mit
der Polyurethanreaktionsmasse besprüht werden kann. Durch das Greifen
der Glasmatte mit den Greifern auf beiden Seiten wird zur Handhabung
wie oben beschrieben allerdings eine über die Bauteilkontur hinausgehende
Mattengröße benötigt, da
nach Entnahme des Fertigteils aus dem Greifer in der Kontur nachgearbeitet
werden muss. Dies hat zum Nachteil, dass das überstehende Fasermaterial oft
als Abfall entsorgt werden muss. Außerdem entstehen durch das
Schneiden offene Schnittkanten, welche bei nachfolgenden Prozessschritten
wie beispielsweise der Lackierung stören.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines eine Verstärkungsstruktur
aufweisenden Kunststoffbauteils, bei welchem die Verstärkungsstruktur
mittels einer Greifvorrichtung gegenüber einer Aufbringungsvorrichtung
positioniert wird, mittels welcher ein aushärtbarer Stoff auf die Verstärkungsstruktur
aufgebracht wird, bereitzustellen, welches kostengünstig durchführbar und
für die Nachverarbeitung
des Bauteils besser gestaltet ist.
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Um
ein Verfahren zum Herstellen eines eine Verstärkungsstruktur aufweisenden
Kunststoffbauteils, bei welchem die Verstärkungsstruktur mittels einer
Greifvorrichtung gegenüber
einer Aufbringungsvorrichtung positioniert wird, mittels welcher
ein aushärtbarer
Stoff auf die Verstärkungsstruktur
aufgebracht wird, bereitzustellen, welches kostengünstig und
prozessfreundlich ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Verstärkungsstruktur
mittels wenigstens eines Nadelgreifers der Greifvorrichtung gegenüber der
Aufbringungsvorrichtung positioniert wird. Dies ist vorteilhaft
für den
Folgeprozess, da keine offenen Schnittkanten entstehen, da die Positionierung
der Verstärkungsstruktur
mittels eines Nadelgreifers gegenüber der Aufbringungsvorrichtung
ein vollständigeres
Aufbringen des aushärtbaren
Stoffes erlaubt. Somit werden Kosten eingespart.
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In
weiterer Ausgestaltung ist es von Vorteil, wenn der aushärtbare Stoff
zunächst
auf wenigstens eine Oberfläche
der Verstärkungsstruktur
aufgebracht, insbesondere aufgesprüht wird, dann ein neues Positionieren
der Verstärkungsstruktur
gegenüber
der Aufbringungsvorrichtung mittels wenigstens eines Nadelgreifers
stattfindet und im Anschluß der aushärtbare Stoff
auf wenigstens eine weitere Oberfläche der Verstärkungsstruktur
aufgebracht, insbesondere aufgesprüht wird. Hierdurch werden unterschiedliche
Oberflächen
der Verstärkungsstruktur besser
gleichmäßig und
ohne notwendige Nacharbeitung mit dem aushärtbaren Stoff beaufschlagt.
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In
weiterer Ausgestaltung wird dabei ein Polyurethan und/oder ein zumindest
ein Polyurethan umfassender Stoff auf die Verstärkungsstruktur aufgebracht.
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Weiterhin
wird der aushärtbare
Stoff auf eine Verstärkungsstruktur,
welche im Wesentlichen aus Fasern ausgebildet ist, aufgebracht.
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Die
Erfindung betrifft außerdem
eine Anlage zum Herstellen eines eine Verstärkungsstruktur aufweisenden
Kunststoffbauteils, mit einer Greifvorrichtung zum Positionieren
der Verstärkungsstruktur
gegenüber
einer Aufbringungsvorrichtung, mittels welcher ein aushärtbarer
Stoff auf die Verstärkungsstruktur
aufbringbar ist, wobei die Greifvorrichtung wenigstens einen Nadelgreifer
umfasst, mittels welchem die Verstärkungsstruktur gegenüber der
Aufbringungsvorrichtung positionierbar ist.
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Mit
der Anlage ist ein Verfahren mit einem der oben beschriebenen Merkmale
durchführbar.
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Dabei
ist es von Vorteil, wenn der Nadelgreifer zum Greifen wenigstens
eine austauschbare Nadel aufweist. Die Nadeln des Nadelgreifers
sind während
des Handhabungsvorgangs beschmutzbar. Dies kann zu Ausfällen führen. Eine
Austauschbarkeit der Nadeln verhindert auf einfache und kostengünstige Weise
entsprechende Ausfälle
in der Prozessführung
und ermöglicht
somit den kontinuierlichen Einsatz des Nadelgreifers im beschriebenen Verfahren.
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Es
ist weiterhin von Vorteil, wenn wenigstens eine Nadel des Nadelgreifers
reinigbar ist. Auch durch Reinigung der verschmutzten Nadeln werden Kosten
gesenkt. Arbeitsausfälle
kommen weniger häufig
vor, beziehungsweise die Nadeln müssen weniger häufig ausgewechselt
werden.
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Ebenfalls
von Vorteil ist, wenn wenigstens eine Nadel des Nadelgreifers wieder
verwendbar ist. Dadurch müssen
nicht immer wieder neue Nadeln verwendet werden und während des
Prozesses werden Kosten gespart.
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In
weiterer Ausgestaltung ist wenigstens eine Nadel aus einem Stoff
gebildet, der eine geringe Haftung an den aushärtbaren Stoff, welcher auf
die Verstärkungsstruktur
aufbringbar ist, aufweist. Hierdurch können die Nadeln im Nadelgreifer
längere
Zeit verwendet werden, somit werden weitere Kosten gespart.
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Zusätzlich oder
alternativ weist wenigstens eine Nadel eine Beschichtung auf, welche
eine geringe Haftung an den aushärtbaren
Stoff, welcher auf die Verstärkungsstruktur
aufbringbar ist, aufweist. Wenn die Beschichtung der wenigstens
einen Nadel eine geringe Haftung an den aushärtbaren Stoff aufweist, ist
die Nadel im Verfahren längere
Zeit anwendbar, da eine potentielle Verschmutzung verhindert wird,
beziehungsweise weniger stark ist.
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In
weiterer Ausgestaltung ist es von Vorteil, wenn wenigstens eine
Nadel spritzgegossen ist. Das Spritzgießen ermöglicht eine vom Benutzer zu
definierende Ausgestaltung der Nadel, beispielsweise eine Ausgestaltung
zum Greifen. Eine solche Hilfsgeometrie zur verbesserten Aufnahme
beziehungsweise Handhabung ist benutzerfreundlich und senkt durch
Reduktion eventueller Arbeitsausfälle die Kosten.
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Gemäß dem Stand
der Technik werden Nadelgreifer z. B. für GMT-Verarbeitungsprozesse (Glasmattenverstärkter Thermoplast)
verwendet. Dafür
werden Stahlnadeln fest in den Greifer eingebaut (Klemmverbindung)
und in der Regel unter 45° zur Greifrichtung,
gegenläufig,
angeordnet.
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Dem
gegenüber
ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung von Vorteil, bei der
die Nadel formschlüssig
mit dem Halter verbunden ist. Dies hat den Vorteil, dass bei einem
Wechsel eine genaue Positionierung einer austauschbaren Nadel im
Halter erleichtert wird. Auch das Handling der Nadeln und z. B.
das Bevorraten in Magazinen wird hierdurch erleichtert. Bei einer
Kunststoffnadel würde
darüber
hinaus, eine konventionelle Klemmverbindung, wegen Kriecheffekten,
eine geringe Betriebsicherheit verursachen.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine
schematische Schnittansicht einer Anlage zum Herstellen eines eine
Verstärkungsstruktur
aufweisenden Kunststoffbauteils, mit einer Greifvorrichtung zum
Positionieren der Verstärkungsstruktur
gegenüber
einer Aufbringungsvorrichtung, mittels welcher ein aushärtbarer
Stoff auf die Verstärkungsstruktur
aufbringbar ist, gemäß dem Stand
der Technik, wobei die Greifeinrichtung die Verstärkungsstruktur
während
der Herstellung des Kunststoffbauteils an zwei seitlichen Rändern greift;
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2 drei
schematische Seitenansichten A, B und C einer Anlage zum Herstellen
eines eine Verstärkungsstruktur
aufweisenden Kunststoffbauteils, mit einer Greifvorrichtung zum
Positionieren der Verstärkungsstruktur
gegenüber
einer Aufbringungsvorrichtung, mittels welcher ein aushärtbarer
Stoff auf die Verstärkungsstruktur
aufbringbar ist, wobei die Greifvorrichtung wenigstens einen Nadelgreifer
umfasst, mittels welchem die Verstärkungsstruktur gegenüber der
Aufbringungsvorrichtung positionierbar ist, wobei A, B und C unterschiedliche
Zeitpunkte in einem Verfahren zum Herstellen eines eine Verstärkungsstruktur
aufweisenden Kunststoffbauteils, bei welchem die Verstärkungsstruktur
mittels einer Greifvorrichtung gegenüber einer Aufbringungsvorrichtung
positioniert wird, mittels welcher ein aushärtbarer Stoff auf die Verstärkungsstruktur aufgebracht wird,
wobei die Verstärkungsstruktur
mittels wenigstens eines Nadelgreifers der Greifvorrichtung gegenüber der
Aufbringungsvorrichtung positioniert wird, darstellen;
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3 eine
schematische Schnittansicht eines Nadelgreifers einer Greifvorrichtung
einer Anlage einer Anlage zum Herstellen eines eine Verstärkungsstruktur
aufweisenden Kunststoffbauteils, wobei der Nadelgreifer die Verstärkungsstruktur
gegenüber
einer Aufbringungsvorrichtung positioniert, mittels welcher ein
aushärtbarer
Stoff auf die Verstärkungsstruktur
aufbringbar ist.
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In 1 ist
verdeutlicht, wie im Stand der Technik Polyurethan (PUR) auf eine
im Wesentlichen aus Fasern gebildete Verstärkungsstruktur 12 in
der Baypreg-Technologie aufgetragen wird. Die Verstärkungsstruktur 12 wird
während
der Herstellung von einer Greifvorrichtung 14 einer Anlage 10 zum
Herstellen von faserverstärktem
Polyurethan-Material
an jeweiligen seitlichen Rändern 34, 36 der
Verstärkungsstruktur 12 gegriffen,
beziehungsweise gehalten. Mittels einer Pyramide 38 ist
zeichnerisch dargestellt, wie Polyurethan (PUR) im Sprühverfahren
mittels einer Aufbringungsvorrichtung 15 auf die Verstärkungsstruktur 12 aufgebracht
wird. Bereiche 40, 42, in denen Polyurethan bereits
auf die Oberflächen 44, 46 der
Verstärkungsstruktur 12 aufgebracht
ist, sind ebenfalls zu erkennen. Während des Verfahrens wird die
Verstärkungsstruktur 12 mittels
der Greifvorrichtung 14 gewendet, um entsprechend Polyurethan
auf beide Bereiche 40, 42 im Sprühverfahren
aufzubringen. Es wird deutlich, dass an den beiden Rändern 34, 36 der
Verstärkungsstruktur 12 weder
die Oberfläche 44,
noch die Oberfläche 46 mit
Polyurethan beaufschlagbar ist, da die entsprechenden Endflächen 48, 50, 52 und 54 durch
die Greifvorrichtung 14 verdeckt und somit zum Aufbringen
des Polyurethans nicht zugänglich
sind.
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In 2 ist
mittels unterschiedlicher Momentaufnahmen A, B und C dargestellt,
wie im erfindungsgemäßen Verfahren
zum Herstellen eines eine Verstärkungsstruktur 12 aufweisenden
Kunststoffbauteils, bei welchem die Verstärkungsstruktur 12 mittels
der Greifvorrichtung 14 gegenüber der Aufbringungsvorrichtung 15 positioniert
wird, Polyurethan und/oder ein wenigstens ein Polyurethan enthaltender
Stoff auf die Verstärkungsstruktur 12 aufgebracht
wird. Polyurethan soll nur beispielhaft genannt sein, da theoretisch
alle möglichen
aushärtbaren Stoffe
mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auf
die Verstärkungsstruktur 12 aufgebracht
werden können.
Als Verstärkungsstruktur
dienen beispielsweise faserartige Verstärkungsstrukturen, beispielsweise
Fasermatten oder dergleichen.
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Zunächst wird
dabei die Oberfläche 44 der Verstärkungsstruktur 12 mit
Polyurethan beaufschlagt. Die Beaufschlagung mittels der Aufbringungsvorrichtung 15 ist
in 2A zeichnerisch durch die Pyramide 38 dargestellt.
Als Aufbringungsvorrichtung 15 dient beispielsweise ein
Sprühroboter
oder auch eine Sprühglocke
oder alle möglichen
bekannten Vorrichtungen, um im Sprühverfahren aushärtbare Stoffe
zu versprühen.
Es wird deutlich, dass die gesamte Oberfläche 44 des Bauteils 12 mit
Polyurethan beaufschlagt werden kann, da keine verdeckten Endflächen 48, 50, 52, 54 entstehen.
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In 2B ist dargestellt, dass die Verstärkungsstruktur 12 mittels
der zeichnerisch durch zwei Kreuze dargestellten Nadelgreifer 16 an
der Oberfläche 44 zur
Ausrichtung bzw. zur Positionierung gegenüber der Aufbringungsvorrichtung 15 gegriffen wird.
Dies geschieht, indem die entsprechenden Nadeln 20, welche
in 3B nicht im Detail dargestellt sind,
in die Verstärkungsstruktur 12 beziehungsweise in
die mit Polyurethan beaufschlagte Schicht 40 auf der Oberfläche 44 der
Verstärkungsstruktur 12 eindringen
und somit die Verstärkungsstruktur 12 greifen.
Mittels des Nadelgreifers 16 kann nun ein Positionieren,
im dargestellten Ausführungsbeispiel
ein Umwenden der Verstärkungsstruktur 12 erfolgen.
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In 2C ist dargestellt, wie die Verstärkungsstruktur 12 nach
dem Wenden mittels der Nadelgreifer 16 bezüglich eines
durch die Pyramide 38 dargestellten Polyurethan enthaltenden
Strahls neu positioniert ist. Die Oberfläche 44 der Verstärkungsstruktur 12,
auf welcher im Bereich 40 bereits Polyurethan aufgebracht
ist, befindet sich nun abgewandt von der Aufbringungsvorrichtung 15 und
damit vom durch die Pyramide 38 dargestellten Sprühstrahl
zum Aufbringen von Polyurethan. Die Verstärkungsstruktur 12 wird
dabei noch immer von den Nadelgreifern 16 gegriffen beziehungsweise
gehalten. Somit wird nun die Oberfläche 46 des Bauteils 12 vollständig im Sprühverfahren
mit einem beispielsweise mehrkomponentigen Polyurethan besprüht und somit
Polyurethan auf die Verstärkungsstruktur 12 aufgebracht.
Im erfindungsgemäßen Verfahren
werden auch die Endflächen 48, 50, 52, 54 mit
Polyurethan beaufschlagt.
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3 zeigt
in detaillierterer Form die Greifvorrichtung 14 der Anlage 10 zum
Herstellen eines die Verstärkungsstruktur 12 aufweisenden
Kunststoffbauteils. Mittels der Anlage 10 sind beispielsweise
einkomponentige oder auch mehrkomponentige Polyurethane auf Verstärkungsstrukturen 12 aufbringbar.
Als Greifvorrichtung 14 der Anlage 10 sind Nadelgreifer 16 ausgebildet
(siehe 2), von denen einer in 3 vergrößert dargestellt
ist. Der Nadelgreifer 16 weist zwei bewegliche Backen 18 auf. Die
beweglichen Backen 18 besitzen dabei einen im Querschnitt
im Wesentlichen rechteckige Form, allerdings sind auch andere Querschnittsformen
für die beweglichen
Backen 18 vorstellbar. Zum Greifen der Verstärkungsstruktur 12 weist
der Nadelgreifer 16 eine Nadel 20 auf. Die Nadel 20 ist
dabei zwischen den zwei beweglichen Backen 18 angeordnet.
Es ist auch eine andere Anzahl beweglicher Backen vorstellbar.
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Im
bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die Nadel 20 spritzgegossen. Dabei ist in der Nadel 20 ein
Formkörper 22 integriert.
Ein oberer Abschnitt 24 der Nadel 20 ist dabei
zumindest teilweise von den beiden beweglichen Backen 18 umschlossen.
Ein unterer Abschnitt 26 der Nadel 20 ragt hingegen
aus den beweglichen Backen 18 hervor. Dabei ist im unteren
Abschnitt 26 der Nadel 20 eine Nadelspitze 28 ausgeformt.
Insbesondere mittels der Nadelspitze 28 der Nadel 20 kann
die Greifvorrichtung 14 die Verstärkungsstruktur 12 aufgreifen,
um sie gegenüber der
Aufbringungsvorrichtung 15 zu positionieren. Dieses Aufgreifen
mittels der Nadel 20 beziehungsweise der Nadelspitze 28 kann
durch entsprechende Ausformungen der Nadel 20 beziehungsweise
der Nadelspitze 28 erleichtert sein. So können spezifische
Hilfsgeometrien zur verbesserten Aufnahme der Verstärkungsstruktur 12 durch
die Nadel 20 dienen. Dabei sind alle möglichen Ausformungen vorstellbar,
beispielsweise kleine Haken oder auch zusätzliche Spitzen.
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Im
oberen Abschnitt 24 weist die Nadel 20 zudem eine
im Querschnitt rechteckige Ausformung 30 zur Befestigung
der Nadel 20 an den beweglichen Backen 18. Mittels
dieser Ausformung 30 kann die Nadel 20 formschlüssig mit
entsprechenden backenseitigen Mulden 32 interagieren. Somit
kann die Nadel 20 mittels der beweglichen Backen 18 gut
und sicher geführt
werden. Die Ausformung 30 und die korrespondierende Mulde 32 müssen dabei
nicht die in 3 dargestellte Form besitzen.
Wichtig ist nur, dass die formschlüssig ineinander passen und
der Nadel 20 damit die benötigte Stabilität verleihen.
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Dabei
ist die Nadel 20 im dargestellten Ausführungsbeispiel in den beweglichen
Backen 18 austauschbar. Wenn beispielsweise die Nadel 20 durch häufige Anwendung
im Rahmen eines Aufbringverfahrens von Polyurethan (PUR) verbraucht
ist, kann sie so einfach gegen eine andere, eventuell neue Nadel 20 ausgetauscht
werden. Die kontaminierten Nadeln 20 sind wieder zu reinigen
und wiederverwendbar. Gegebenenfalls müssen bzw. können sie aber als Abfall entsorgt
werden. Als Nadelmaterial bieten sich Stoffe an, die eine geringe
Haftung zu den aushärtbaren
Stoffen, welche auf die Verstärkungsstruktur 12 aufgebracht
werden, besitzen. Wird Polyurethan und oder ein Polyurethan umfassender
Stoff aufgebracht, so kann dies zum Beispiel Polyethylen, Polypropylen,
Stahl oder auch ein ähnliches
Material sein. Alternativ oder zusätzlich können die Nadeln 20 beschichtet
sein. Auch hierbei bietet sich an, die Beschichtung mit einen der
genannten Stoffe beziehungsweise Materialien vorzunehmen, um eine
geringe Haftung der PUR-Reaktionsgemische an der Nadel 20 zu
gewährleisten.
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Zum
Austausch der Nadeln 20 im Nadelgreifer 16 kann
beispielsweise auch ein Magazin vorhanden sein, so dass kontaminierte
Nadeln eventuell nach jedem Handhabungsvorgang einfach aus dem Magazin
ausgeworfen und durch neue Nadeln 20 ersetzt werden.
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Durch
Vergleich der 1 und 2 wird ersichtlich,
welchen Vorteil der Einsatz einer erfindungsgemäßen Anlage 10 in einem
erfindungsgemäßen Verfahren
zum Herstellen eines eine Verstärkungsstruktur 12 aufweisenden
Kunststoffbauteils, bei welchem die Verstärkungsstruktur 12 mittels
einer Greifvorrichtung 14 gegenüber einer Aufbringungsvorrichtung 15 positioniert
wird, mittels welcher ein aushärtbarer
Stoff auf die Verstärkungsstruktur 12 aufgebracht
wird, im Gegensatz zum im Stand der Technik beschriebenen Verfahren
bietet.
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- 10
- Anlage
- 12
- Verstärkungsstruktur
- 14
- Greifvorrichtung
- 15
- Aufbringungsvorrichtung
- 16
- Nadelgreifer
- 18
- Backen
- 20
- Nadel
- 22
- Formkörper
- 24
- Abschnitt
- 26
- Abschnitt
- 28
- Nadelspitze
- 30
- Ausformung
- 32
- Mulden
- 34
- Rand
- 36
- Rand
- 38
- Pyramide
- 40
- Bereich
- 42
- Bereich
- 44
- Oberfläche
- 46
- Oberfläche
- 48
- Endfläche
- 50
- Endfläche
- 52
- Endfläche
- 54
- Endfläche