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DE102017006863B4 - Plant for the inline production of a lightweight component in hybrid design in the form of a vehicle body to be provided with hybrid structures - Google Patents

Plant for the inline production of a lightweight component in hybrid design in the form of a vehicle body to be provided with hybrid structures

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Publication number
DE102017006863B4
DE102017006863B4 DE102017006863.1A DE102017006863A DE102017006863B4 DE 102017006863 B4 DE102017006863 B4 DE 102017006863B4 DE 102017006863 A DE102017006863 A DE 102017006863A DE 102017006863 B4 DE102017006863 B4 DE 102017006863B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
injection molding
vehicle body
plastic
unit
metallic component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102017006863.1A
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German (de)
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DE102017006863A1 (en
Inventor
Mathias Lindemann
Gerd Esser
Henning Gleich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Mercedes Benz Group AG
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Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of DE102017006863B4 publication Critical patent/DE102017006863B4/en
Active legal-status Critical Current
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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
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    • B29C2045/14139—Positioning or centering articles in the mould positioning inserts having a part extending into a positioning cavity outside the mould cavity

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Anlage zur inline-Herstellung eines Leichtbauteils in Hybridbauweise in Form einer mit hybriden Strukturen zu versehenen Fahrzeugkarosserie (1), aufweisend eine in Richtung (A) einer Fertigungslinie (4), die als Prozessstufen kathodisches Tauchlakieren, Lackieren und Endmontage umfasst, bewegbare Transporteinrichtung (3), auf der eine metallische Bauteilstruktur (1) oder die Fahrzeugkarosserie (1) entlang der Fertigungslinie (4) beförderbar ist, eine kunststoffverarbeitenden Einheit in Form einer mindestens ein Spritzgießaggregat (6) aufweisenden Spritzgießmaschine (5), von der ein thermoplastisches und/oder duroplastisches Material bereitzustellen ist, sowie ein Steuerungssystem (8), von dem die Bewegung der Transporteinrichtung (3) und des mindestens einen Spritzgießaggregats (6) sowie die Bereitstellung des thermoplastischen und/oder duroplastischen Materials mittels der Spritzgießmaschine (5) entsprechend einem Steuerungsprogamm steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die kunststoffverarbeitenden Einheit oder die Spritzgießmaschine (5) oder das mindestens eine Spritzgießaggregat (6) mit einer mobilen Handlings-Einrichtung oder mobilen Automatisierungseinheit verbunden und zusammen mit dieser innerhalb der Fertigungsstraße (2) inline lokal und/oder temporär parallel zur Bewegungsrichtung der die metallischen Bauteilstruktur (1) oder die Fahrzeugkarosserie (1) befördernden Transporteinrichtung (3) positionierbar und im Fertigungsprozess der mit hybriden Strukturen zu versehenen Fahrzeugkarosserie (1) relativ zu der metallischen Bauteilstruktur (1) oder Fahrzeugkarosserie (1) gesteuert bewegbar ist, wobei das von der kunststoffverarbeitenden Einheit oder von der Spritzgießmaschine (5) oder dem mindestens einem Spritgießaggregat (6) bereitgestellte Kunststoffmaterial mittels der Handlings-Einrichtung oder der Automatisierungseinheit direkt an und/oder in die auf der Transporteinrichtung (3) beförderten metallischen Bauteilstruktur (1) oder Fahrzeugkarosserie (1) zu spritzen ist und oder Teile letzterer zumindest teilweise umzuspritzen sind, sowie die Komponenten und/oder die Bereiche aus Kunststoff und/oder die Strukturteil-Halbzeuge aus Kunststoff sowie die metallische Bauteilstruktur (1) zu der Fahrzeugkaroserie in Hybridbauweise unmittelbar zu fügen sind. A plant for the inline production of a lightweight component in hybrid construction in the form of a vehicle body (1) to be provided with hybrid structures, comprising a transport device (3) which is movable in the direction (A) of a production line (4) which comprises cathodic dip painting, painting and final assembly as process stages, on which transport device a metallic component structure (1) or the vehicle body (1) can be conveyed along the production line (4), a plastics processing unit in the form of an injection molding machine (5) having at least one injection molding unit (6), from which a thermoplastic and/or thermosetting material is to be provided, and a control system (8) by which the movement of the transport device (3) and the at least one injection molding unit (6) as well as the provision of the thermoplastic and/or thermosetting material by means of the injection molding machine (5) can be controlled according to a control program, characterized in that the plastics processing unit or the injection molding machine (5) or the at least one injection molding unit (6) is provided with a mobile handling device or mobile automation unit and can be positioned inline locally and/or temporarily within the production line (2) parallel to the direction of movement of the transport device (3) conveying the metallic component structure (1) or the vehicle body (1) and can be moved in a controlled manner relative to the metallic component structure (1) or vehicle body (1) in the production process of the vehicle body (1) to be provided with hybrid structures, wherein the plastic material provided by the plastics processing unit or by the injection molding machine (5) or the at least one injection molding unit (6) is to be injected by means of the handling device or the automation unit directly onto and/or into the metallic component structure (1) or vehicle body (1) conveyed on the transport device (3) and/or parts of the latter at least partially are to be overmolded, and the components and/or the areas made of plastic and/or the structural part semi-finished products made of plastic as well as the metallic component structure (1) are to be joined directly to the vehicle body in hybrid construction.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur inline-Herstellung eines Leichtbauteils in Hybridbauweise in Form einer mit hybriden Strukturen zu versehenen Fahrzeugkarosserie, aufweisend eine in Richtung einer Fertigungslinie, die als Prozessstufen kathodisches Tauchlakieren, Lackieren und Endmontage umfasst, bewegbare Transporteinrichtung, auf der eine metallische Bauteilstruktur oder die Fahrzeugkarosserie entlang der Fertigungslinie beförderbar ist, eine kunststoffverarbeitenden Einheit in Form einer mindestens ein Spritzgießaggregat aufweisenden Spritzgießmaschine, von der ein thermoplastisches und/oder duroplastisches Material bereitzustellen ist, sowie ein Steuerungssystem, von dem die Bewegung der Transporteinrichtung und des mindestens einen Spritzgießaggregats sowie die Bereitstellung des thermoplastischen und/oder duroplastischen Materials mittels der Spritzgießmaschine entsprechend einem Steuerungsprogamm steuerbar sind.The invention relates to a system for the inline production of a lightweight component in hybrid construction in the form of a vehicle body to be provided with hybrid structures, comprising a transport device which is movable in the direction of a production line which comprises cathodic dip painting, painting and final assembly as process stages, on which transport device a metallic component structure or the vehicle body can be conveyed along the production line, a plastics processing unit in the form of an injection molding machine having at least one injection molding unit, from which a thermoplastic and/or thermosetting material is to be provided, and a control system by which the movement of the transport device and the at least one injection molding unit as well as the provision of the thermoplastic and/or thermosetting material by means of the injection molding machine can be controlled according to a control program.

Aus der DE 10 2014 012 204 A1 ist eine Anlage zum Herstellen eines Verbundes, insbesondere eine Formgebungsanlage bekannt, mit der ein faserverstärktes Halbzeug (Grundträger) gezielt mit einem zweiten faserverstärktem Halbzeug (Verstärkungselement) „inline“ zu verstärken ist.From the DE 10 2014 012 204 A1 A plant for producing a composite, in particular a forming plant, is known with which a fiber-reinforced semi-finished product (base carrier) can be specifically reinforced “inline” with a second fiber-reinforced semi-finished product (reinforcing element).

Leichtbauteile aus einem Verstärkungsstrukturen aufweisenden Grundkörper aus verzinktem Eisen, wobei die Verstärkungsstrukturen mit dem Grundkörper fest verbunden sind und aus angespritztem Thermoplast wie Polymer-Formmassen, z.B. Polyamide, gebildet sind, gehen aus der DE 10 2008 058 225 A1 als bekannt hervor. Hierbei kann der feste Formschluss zwischen angespritztem Thermoplast mit dem Grundkörper zusätzlich über diskrete Verbindungsstellen über Durchbrüche im Grundkörper, durch welche der Thermoplast hindurch und über die Fläche der Durchbrüche hinausreicht, erfolgen. Derartige Leichtbauteile finden bevorzugt u.a. in Kraftfahrzeugen Verwendung.Lightweight components made of a base body made of galvanized iron with reinforcement structures, whereby the reinforcement structures are firmly connected to the base body and are made of injected thermoplastics such as polymer molding compounds, e.g. polyamides, are derived from the DE 10 2008 058 225 A1 As is known, the secure form fit between the molded-on thermoplastic and the base body can also be achieved via discrete connection points through openings in the base body, through which the thermoplastic extends and beyond the surface of the openings. Such lightweight components are preferably used in motor vehicles, among other things.

Leichtbauteile in Hybridbauweise können sich zumeist durch den Formschluss eines metallischen Grundkörpers und einen in diesen eingefügten oder angefügten Kunststoffteil auszeichnen.Lightweight components in hybrid construction can usually be characterized by the form fit of a metallic base body and a plastic part inserted or attached to it.

Sogenannte integrierte Strukturen aus Metall und Kunststoff mit der Beschreibung zahlreicher Befestigungsmittel um beide Komponenten miteinander fest zu verbinden, offenbart die WO 2002/068257 .So-called integrated structures made of metal and plastic with the description of numerous fastening elements to firmly connect both components, reveals the WO 2002/068257 .

Zudem ist aus der WO 2004/071741 bekannt, wonach in zwei Arbeitsgängen zuerst ein schalenförmiges Metallteil mit Kunststoff so anzuspritzen ist, dass der Kunststoff durch Öffnungen im Metallteil hindurchtritt und auf der anderen Seite Grate hinterlässt, die erst in einem zusätzlichen Arbeitsgang zu einem festen Formschluss umzuarbeiten sind.In addition, the WO 2004/071741 known, according to which a shell-shaped metal part is first injected with plastic in two work steps in such a way that the plastic passes through openings in the metal part and leaves burrs on the other side, which only have to be processed into a firm form fit in an additional work step.

Die EP 1 032 526 B1 offenbart ferner eine Tragestruktur für das Frontmodul eines Kraftfahrzeugs aus einem Stahlblech-Grundkörper, einem unverstärkten, amorphen, thermoplastischen Kunststoffmaterial, einem glasfaserverstärkten thermoplastischen Kunststoff sowie einer Rippenstruktur aus beispielsweise Polyamid.The EP 1 032 526 B1 further discloses a support structure for the front module of a motor vehicle made of a sheet steel base body, an unreinforced, amorphous, thermoplastic material, a glass fiber reinforced thermoplastic material and a rib structure made of, for example, polyamide.

Die DE 10 2011 100 050 A1 offenbart zudem ein Stützelement, insbesondere Dachspriegel für eine Kraftfahrzeugkarosserie, mit wenigstens einem Schalenteil und einer in einem Hohlraum des Schalenteils spritzgeformten Versteifungsstruktur aus Kunststoff, wobei das Schalenteil aus einem Organoblech gefertigt ist.The DE 10 2011 100 050 A1 also discloses a support element, in particular a roof bow for a motor vehicle body, with at least one shell part and a stiffening structure made of plastic injection-molded in a cavity of the shell part, wherein the shell part is made of an organic sheet.

Dieses Stützelement bzw. dieser Dachspriegel wird nach seiner Fertigung in einem eigenständigen ersten Verfahrensschritt in mindestens einem getrennten zweiten Verfahrensschritt mittels eines in einer Sicke des Schalenteils aufgenommenen Klebers mit einem Karosserieteil verbunden. Alternativ kann an das Stützelement anschließend an seine Fertigung in einem zweiten Verfahrensschritt eines metallischen Ansatzstückes angefügt werden, mit dem das Stützelement in der Kraftfahrzeugkarosserie verschweißt werden kann. Hierbei kann das Stützelement in der Kraftfahrzeugkarosserie mit nach unten offenem Hohlraum montiert werden.After its production in a separate first process step, this support element or roof bow is bonded to a body part in at least one separate second process step using an adhesive absorbed in a groove of the shell part. Alternatively, a metal attachment piece can be attached to the support element in a second process step following its production, with which the support element can be welded into the vehicle body. In this case, the support element can be mounted in the vehicle body with a hollow space open at the bottom.

Das vollständigen Stützelement bzw. der vollständige Dachspriegel können mittels dem an seinen beiden Enden jeweils angefügten metallischen Ansatzstück an zwei Längsträgern eines Dachrahmens einer Kraftfahrzeugkarosserie montiert werden. Hierbei werden die Konturen der beiden metallischen Ansatzstücke jeweils formschlüssig mit komplementären Konturen der Längsträger an exakt vorgesehene Einbauposition des Dachspriegels zusammengefügt. Die metallischen Ansatzstücke erlauben es, den Dachspriegel genau wie einen herkömmlichen, aus Blech geformten Dachspriegel durch Schweißen, Nieten oder andere dem Fachmann vertraute Weise an den Längsträgern zu montieren.The complete support element or roof bow can be mounted to two longitudinal members of a vehicle body's roof frame using the metal attachment pieces attached to each end. The contours of the two metal attachment pieces are joined in a form-fitting manner with the complementary contours of the longitudinal members at the roof bow's precisely intended installation position. The metal attachment pieces allow the roof bow to be mounted to the longitudinal members just like a conventional sheet metal roof bow, using welding, riveting, or other methods familiar to the expert.

Die DE 10 2006 048 400 A1 offenbart zudem eine Spritzgießmaschine für thermoplastischen Kunststoff mit Einrichtungen zum Plastifizieren des Kunststoffes und zum Einspritzen des plastifizierten Kunststoffes durch eine Einspritzdüse in eine Form, wobei die Einspritzdüse relativ zur Form in mehreren Richtungen verstellbar ist und wobei die Einrichtung zum Plastifizieren des Kunststoffes und die Einrichtung zum Einspritzen des Kunststoffes aneinander anpressbar und voneinander trennbar sind, und wobei die getrennte Einrichtung zum Einspritzen durch eine Handhabungseinrichtung bewegbar ist. Hierbei ist die Einrichtung zum Plastifizieren ortsfest und Einrichtung zum Einspritzen des Kunststoffes von einem herkömmlichen Industrieroboter als Handhabungseinrichtung an die Form heranführbar.The DE 10 2006 048 400 A1 also discloses an injection molding machine for thermoplastic plastic with devices for plasticizing the plastic and for injecting the plasticized plastic through an injection nozzle into a mold, wherein the injection nozzle is adjustable in several directions relative to the mold and wherein the device for plasticizing the plastic and the device for injecting the plastic are can be pressed together and separated from one another, and wherein the separate injection device is movable by a handling device. The plasticizing device is stationary, and the plastic injection device can be moved to the mold by a conventional industrial robot as a handling device.

Aus der DE 10 2011 001 516 A1 gehen weiterhin eine Anordnung zur Herstellung von Transportpaletten aus Kunststoff als bekannt hervor. Hierbei sind mindestens eine ortsfeste Gießstation zum Befüllen mindestens einer geschlossenen Form mit Kunststoff sowie eine Transporteinrichtung zum automatisierten Transport der mindestens einen Form von der ortsfesten Gießstation durch einen Abkühlbereich zu einer Entformungsstation und zurück zur ortsfesten Gießstation vorgesehen.From the DE 10 2011 001 516 A1 Furthermore, an arrangement for producing transport pallets made of plastic is known. This arrangement includes at least one stationary casting station for filling at least one closed mold with plastic, as well as a transport device for the automated transport of the at least one mold from the stationary casting station through a cooling area to a demolding station and back to the stationary casting station.

Die US 2014/0128811 A1 offenbart eine aus polymerem Material hergestellte Anordnung von Mikronadeln, aufweisend eine Vielzahl Mikronadeln einer Höhe zwischen 20 bis 1.000 µm und einem Längen-Verhältnis größer als 2:1 bezogen auf eine Fläche, wobei mindestens 60% der Mikronadeln quer über die Anordnung hin gefüllt sind in dem Sinne, dass die Formhohlräume der Mikronadeln, die zum Formen der Mikronadeln dienen, mit polymerem Material für die Bildung der vollständigen Mikrozellen gefüllt worden sind. Eine hierzu verwendete Ausführungsform eines Spritzgießsystems weist einen Einfülltrichter für das zu plastifizierende Material wie z.B. Kunststoffpellets oder in Kunststoff eingebettete Metallpellets, eine Heizkammer zum Schmelzen und Zuführen des Materials, ein erstes Formelemenent sowie ein zweites Formelement auf, in dem ein Ultraschall erzeugendes Horn installiert ist. Das erste Formelement ist ortsfest, kann aber auch beweglich ausgeführt sein, und das zweite Formelement ist in Bezug auf das erste Formelement hin und her bewegbar.The US 2014/0128811 A1 discloses an array of microneedles made of polymeric material, comprising a plurality of microneedles with a height of between 20 and 1,000 µm and an aspect ratio of greater than 2:1 relative to an area, wherein at least 60% of the microneedles are filled across the array, in the sense that the mold cavities of the microneedles used to mold the microneedles have been filled with polymeric material to form the complete microcells. One embodiment of an injection molding system used for this purpose has a hopper for the material to be plasticized, such as plastic pellets or metal pellets embedded in plastic, a heating chamber for melting and feeding the material, a first mold element, and a second mold element in which an ultrasound-generating horn is installed. The first mold element is stationary, but can also be movable, and the second mold element can be moved back and forth with respect to the first mold element.

Das Spritzgießsystem weist ferner ein System zum Einteilen einer Trägerbahn oder eines Films auf, das mit Zuführungsrolle, einer Aufnahmerolle, einer Zugrolle und eine Anzahl Führungsrollen zwischen der Zuführungsrolle und der Aufnahmerolle ausgerüstet ist und mit dem die Trägerbahn zwischen dem ersten Formelement und dem zweiten Formelement hin und her zu bewegen ist. Hierbei können z.B. mittels einer Spritzdüse des ersten Formelementes Spritzgusselemente in Abständen zueinander an einer ersten Seite der Trägerbahn angespritz werden. Es ist jedoch das Anspritzen von Kunststoffelementen auf beiden Seiten der Trägerbahn mit diesem Spritzgießsystem möglich.The injection molding system further comprises a system for dividing a carrier web or film. The system is equipped with a feed roller, a take-up roller, a tension roller, and a number of guide rollers between the feed roller and the take-up roller. The system is used to move the carrier web back and forth between the first mold element and the second mold element. For example, injection-molded elements can be injected at intervals on a first side of the carrier web using a spray nozzle of the first mold element. However, the injection of plastic elements on both sides of the carrier web is possible with this injection molding system.

Herkömmlich werden beispielsweise in der Automobilindustrie gefertigte Kunststoffbauteile und -baugruppen wie auch gefertigte Hybridbauteile und -baugruppen von Systemherstellern an die Fertigungslinie geliefert und dort durch den OEM montiert. Diese Assemblierungsprozesse sind mit logistischem, personellem und maschinellem Aufwand verbunden. Anlieferung der Fahrzeugkomponenten, seien es Einzelteile oder Baugruppen, an die Endmontagelinie und dortige Montage sind gekennzeichnet durch Montageaufwand z.B. beim Fügen, durch Logistikkosten sowie qualitätsüberwachende Maßnahmen wie Maßkontrolle, Materialprüfung und Prüfungen zusätzlicher optischer und haptischer Eigenschaften nach Lastenheftvorgabe.Traditionally, for example, manufactured plastic components and assemblies in the automotive industry, as well as manufactured hybrid components and assemblies, are delivered by system manufacturers to the production line and assembled there by the OEM. These assembly processes involve logistical, personnel, and machine costs. The delivery of vehicle components, whether individual parts or assemblies, to the final assembly line and their assembly there are characterized by assembly costs, e.g., during joining, logistics costs, and quality control measures such as dimensional control, material testing, and testing of additional optical and haptic properties according to specifications.

Das Dokument JP 5417549 B1 beschreibt ferner eine Anlage, die einen Zylinder mit einem konischen Aufsatz auf einer ersten Seite des Zylinders umfasst, wobei der Aufsatz eine Düse beinhaltet. Ferner umfasst der Zylinder eine Kunststoffpellet-Zuführeinrichtung sowie eine Kunststoffpellet-Aufschmelzeinrichtung. Mittels der Anlage können Bauteile in Hybridbauweise hergestellt werden.The document JP 5417549 B1 further describes a system comprising a cylinder with a conical attachment on a first side of the cylinder, wherein the attachment includes a nozzle. Furthermore, the cylinder comprises a plastic pellet feeder and a plastic pellet melting device. Components of a hybrid design can be manufactured by means of the system.

Aus der US 2007/0029700 A1 geht zudem ein Steuersystem mit Gießformen zur Folienbildung im Vakuumstadium z.B. zur inline-Herstellung von Lampenschirmen in Hybridbauweise als bekannt hervor. Hierbei ist unter Einsatz einer beweglichen Gießform ein metallischer Lampenkörper durch An- und/oder Einspritzen von und/oder Umspritzen mit thermoplastischem und/oder duroplastischem Material herstellbar, das von einer kunststoffverarbeitenden Einheit wie eine Spritzgießmaschine bereitstellbar und plastifizierbar ist. Die Spritzgießmaschine ist innerhalb einer Fertigungsstraße inline lokal und/oder temporär und/oder innerhalb eines Arbeitstaktes integrierbar.From the US 2007/0029700 A1 Furthermore, a control system with molds for film formation in the vacuum stage, for example, for the inline production of lampshades in a hybrid design, is known. Using a movable mold, a metallic lamp body can be manufactured by injection molding and/or encapsulation with thermoplastic and/or thermosetting material, which can be provided and plasticized by a plastics processing unit such as an injection molding machine. The injection molding machine can be integrated inline within a production line locally and/or temporarily and/or within a work cycle.

Aus der DE 10201 014 504 A1 geht außerdem eine Anlage zum Herstellen einer Karosserie eines Personenkraftwagens hervor, mittels welcher eine Mehrzahl von Karosseriebauteilen, welche zumindest teilweise mit einem Kunststoff versehen sind, miteinander verbindbar sind. Die Anlage umfasst jeweilige Einrichtungen zum Innenhochdruckumformen und Spritzgießen, mittels welchen die Karosserie in einem kombinierten Innenhochdruckumform- und Spritzgießverfahren herstellbar ist.From the DE 10201 014 504 A1 Furthermore, a system for producing a body of a passenger car is disclosed, by means of which a plurality of body components, which are at least partially covered with a plastic, can be connected to one another. The system comprises respective devices for internal high-pressure forming and injection molding, by means of which the body can be produced in a combined internal high-pressure forming and injection molding process.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Anlage zur inline-Herstellung eines Leichtbauteils in Hybridbauweise in Form einer mit hybriden Strukturen zu versehenen Fahrzeugkarosserie zur Verfügung zu stellen, die durch Verringerung des herkömmlichen technischen Abstimmungs- und Montageaufwands für eine Erhöhung der inline-Fertigungseffektivität und -genauigkeit sorgt.The invention is based on the object of providing a system for the inline production of a lightweight component in hybrid construction in the form of a vehicle body to be provided with hybrid structures, which ensures an increase in inline production effectiveness and accuracy by reducing the conventional technical coordination and assembly effort.

Zudem sollen variable Prozesseinbindungen in der Fertigungslinie ermöglicht und z.B. bei der Herstellung einer mit hybriden Strukturen zu versehenen Fahrzeugkarosserie Bereiche letzterer montagefrei direkt im Fertigungsprozess funktionalisiert und toleranzkompensierende Funktionselemente integrierbar bzw. montierbar sein.In addition, variable process integration in the production line should be possible and, for example, in the production of a hybrid structure to be provided Vehicle body areas of the latter can be functionalized directly in the manufacturing process without assembly and tolerance-compensating functional elements can be integrated or mounted.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anlage der eingangs genannten Art bei der die kunststoffverarbeitenden Einheit oder die Spritzgießmaschine oder das mindestens eine Spritzgießaggregat mit einer mobilen Handlings-Einrichtung oder mobilen Automatisierungseinheit verbunden und zusammen mit dieser innerhalb der Fertigungsstraße inline lokal und/oder temporär parallel zur Bewegungsrichtung der die metallischen Bauteilstruktur oder die Fahrzeugkarosserie befördernden Transporteinrichtung positionierbar und im Fertigungsprozess der mit hybriden Strukturen zu versehenen Fahrzeugkarosserie relativ zu der metallischen Bauteilstruktur oder der Fahrzeugkarosserie gesteuert bewegbar ist, wobei das von der kunststoffverarbeitenden Anlage oder von der Spritzgießmaschine oder dem mindestens einem Spritgießaggregat bereitgestellte Kunststoffmaterial mittels der Handlings-Einrichtung oder der Automatisierungseinheit direkt an und/oder in die auf der Transporteinrichtung beförderte metallische Bauteilstruktur oder Fahrzeugkarosserie zu spritzen ist und oder Teile letzterer zumindest teilweise umzuspritzen sind, sowie die Komponenten und/oder die Bereiche aus Kunststoff und/oder die Strukturteil-Halbzeuge aus Kunststoff sowie die metallische Bauteilstruktur zu der Fahrzeugkaroserie in Hybridbauweise unmittelbar zufügen sind.The object underlying the invention is achieved according to the invention by a system of the type mentioned at the outset, in which the plastics processing unit or the injection molding machine or the at least one injection molding unit is connected to a mobile handling device or mobile automation unit and together with this can be positioned inline locally and/or temporarily within the production line parallel to the direction of movement of the transport device conveying the metallic component structure or the vehicle body and can be moved in a controlled manner relative to the metallic component structure or the vehicle body during the production process of the vehicle body to be provided with hybrid structures, wherein the plastics material provided by the plastics processing system or by the injection molding machine or the at least one injection molding unit is to be injected by means of the handling device or the automation unit directly onto and/or into the metallic component structure or vehicle body conveyed on the transport device and/or parts of the latter are to be at least partially overmolded, and the components and/or the regions made of plastic and/or the semi-finished structural parts made of plastic as well as the metallic component structure are to be Vehicle body in hybrid construction are directly added.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anlage sind dadurch gekennzeichnet, dass

  • - die kunststoffverarbeitende Einheit eine Kunststofffertigungszelle ist,
  • - die kunststoffverarbeitende Einheit oder die Kunststofffertigungszelle oder die Spritzgießmaschine oder das mindestens eine Spritzgießaggregat zusammen mit der mobilen Handlings-Einrichtung oder der Automatisierungseinheit zu dem innerhalb der Fertigungsstraße inline längs einer Montagelinie bewegbaren metallischen Bauteilelement oder der Fahrzeugkarosserie relativ zu verfahren oder innerhalb eines Arbeitstaktes in der Fertigungslinie stationär ist,
  • - die Komponenten aus Kunststoff Dichtelemente, Dämpfungselemente, Funktionselemente in Form von Anschraubdomen, Klipse und Versteifungsrippen, Segmente zum Einbinden von elektronischen Elementen in Form von Sensoren, Antennen und/oder Signalgeber sowie Lüftungs- und Entlüftungskanäle, sowie die Bereiche aus Kunststoff Montageflächen für Klebungen, Oberflächenversiegelungsbereiche und die Strukturteile aus Kunststoff in Form von Organo-Blech-Strukturen oder unidirektionale-Tapes, textile Verstärkungen sowie duroplastische und/oder thermoplastische Verstärkungen an der Bauteilstruktur metallischen Bauteilstruktur oder der Fahrzeugkarosserie sind,
  • - bei der karosseriegebundenen Herstellung der Kunststoffteile Bereiche der metallischen oder der Fahrzeugkarosserie die Werkzeuggegenauflage für den Spritzgießvorgang bilden.
Advantageous embodiments of the system according to the invention are characterized in that
  • - the plastics processing unit is a plastics manufacturing cell,
  • - the plastics processing unit or the plastics production cell or the injection moulding machine or the at least one injection moulding unit together with the mobile handling device or the automation unit is to be moved relative to the metallic component element or the vehicle body which is movable inline along an assembly line within the production line or is stationary within a work cycle in the production line,
  • - the plastic components are sealing elements, damping elements, functional elements in the form of screw-on domes, clips and stiffening ribs, segments for integrating electronic elements in the form of sensors, antennas and/or signal transmitters as well as ventilation and venting ducts, as well as the plastic areas are mounting surfaces for bonding, surface sealing areas and the plastic structural parts in the form of organo-sheet metal structures or unidirectional tapes, textile reinforcements as well as duroplastic and/or thermoplastic reinforcements on the component structure, metallic component structure or the vehicle body,
  • - in the body-mounted production of plastic parts, areas of the metallic or vehicle body form the tool counter support for the injection molding process.

Die mobile Handlings-Einrichtung oder die Automatisierungseinheit weist ein oder bevorzugt eine Vielzahl robotergestützter, automatisiert 3D-bewegbar gesteuerter Spritzgießaggregate auf, wobei jedes Spritzgießaggregat entsprechend der auszuführenden Spritzgießfunktion automatisch und wechselhaft mit dem entsprechend erforderlichen Spritzgusswerkzeug im Produktionsprozess zu bestücken ist. Hierzu umfasst die Handlings-Einrichtung oder die Automatisierungseinheit vorzugsweise ein bewegbares Spritzgusswerkzeug-Magazin, in dem eine Vielzahl der erforderlichen unterschiedlichen Spritzgusswerkzeuge einsatzbereit gelagert ist. Die Bereitstellung des Spritzgusswerkzeuges kann auch durch weitere mobile Handlings-Einrichtungen erfolgen.The mobile handling device or automation unit comprises one or preferably a plurality of robot-supported, automated, 3D-movable injection molding units, each of which is automatically and variably equipped with the required injection molding tool in the production process according to the injection molding function to be performed. For this purpose, the handling device or automation unit preferably comprises a movable injection molding tool magazine in which a plurality of the required different injection molding tools are stored ready for use. The injection molding tools can also be provided by additional mobile handling devices.

Mittels der erfindungsgemäßen Anlage sind an der metallischen Bauteilstruktur oder der Fahrzeugkarosserie Komponenten aus Kunststoff wie Dichtelemente, Dämpfungselemente, Funktionselemente wie Anschraubdome, Klipse, Versteifungsrippen, Segmente zum Einbinden von elektronischen Elementen wie Sensoren, Antennen und/oder Signalgeber sowie Lüftungs- und Entlüftungskanäle, sowie Bereiche aus Kunststoff wie Montageflächen für Klebungen, Oberflächenversiegelungsbereiche und Strukturteile aus Kunststoff wie Organo-Blech-Strukturen, unidirektionale Tapes (sog. UD-Tapes), textile Verstärkungen sowie duroplastische und/oder thermoplastische Verstärkungen vorsehbar, die durch direktes Anspritzen und/oder Einspritzen von thermoplastischem und/oder duroplastischem Material und/oder Umspritzen (Anbinden) von zumindest Teilen letzterer gebildet sind. Bei der karosseriegebundenen Herstellung dieser Kunststoffteile bilden Bereiche der metallischen Bauteilstruktur oder der Fahrzeugkarosserie die Werkzeuggegenauflage für den Spritzgießvorgang.By means of the system according to the invention, plastic components such as sealing elements, damping elements, functional elements such as screw-on domes, clips, stiffening ribs, segments for integrating electronic elements such as sensors, antennas and/or signal generators as well as ventilation and vent ducts, as well as plastic areas such as mounting surfaces for adhesives, surface sealing areas and structural parts made of plastic such as organo-sheet metal structures, unidirectional tapes (so-called UD tapes), textile reinforcements as well as thermosetting and/or thermoplastic reinforcements can be provided on the metallic component structure or the vehicle body. These reinforcements are formed by directly molding and/or injecting thermoplastic and/or thermosetting material and/or overmolding (bonding) at least parts of the latter. In the body-mounted production of these plastic parts, areas of the metallic component structure or the vehicle body form the tool counter-support for the injection molding process.

Durch die mögliche endmontagenahe Herstellung der mit der metallischen Bauteilstruktur oder der Fahrzeugkarosserie zu fügenden Kunststoffbauteile entfällt die Bauteilanlieferung, so dass Logistikkosten sowie Personalkosten für qualitätsbegleitende Maßnahmen wie z.B. für eine Eingangswarenprüfung und für die Montage der anzuliefernden Bauteile eingespart werden können.Due to the possibility of manufacturing the plastic components to be joined to the metallic component structure or the vehicle body close to final assembly, component delivery is no longer necessary, so that logistics costs as well as personnel costs for quality-related measures such as incoming goods inspection and for the assembly of the components to be delivered can be saved.

Zudem nimmt die Fertigungsgenauigkeit der erforderlichen Fügeprozesse zu, da die toleranzbehafteten Fahrzeugbereiche beispielsweise der Fahrzeugkarosserie kompensiert werden können. Montagfolgeprozesse sind präziser, und die konstruktive Gestaltung ist einfacher, da zusätzliche Bauteile, die dem Toleranzausgleich dienen, nicht notwendig sind.In addition, the manufacturing accuracy of the required joining processes increases, as vehicle areas subject to tolerances, such as the vehicle body, can be compensated. Subsequent assembly processes are more precise, and the design is simpler, as additional components for tolerance compensation are no longer necessary.

Fertigungstechnische Schwierigkeiten wie beispielsweise Verformungen der Fahrzeugkarosserie beim Tauchlackieren (KTL) können durch Anspritzen von und/oder Umspritzen mit Kunststoff und Ausbildung von geeigneten Geometrien, die eine partielle Verstärkung erzeugen, vermieden werden. Vorteilhaft ist zudem, dass die erfindungsgemäße Anlage in verschiedene inline-Prozessstufen, beispielsweise vor und/oder nach dem KTL bzw. dem Lackieren, einzukoppeln ist und nicht an Taktzeiten gebunden ist an dem optimalen Ort der Fertigungslinie. Struktur-Halbzeuge wie Organobleche oder UD-Tapes sind direkt an die Fahrzeugkarosserie anzubinden. Die entsprechenden Bereiche sind form- und/oder stoffschlüssig durch Spritzgießen anzuformen, so dass weder engtolerierte Zuschnitte noch Montagehilfen erforderlich sind.Manufacturing difficulties such as deformation of the vehicle body during electrocoating (ECD) can be avoided by injecting and/or overmolding plastic and creating suitable geometries that create partial reinforcement. Another advantage is that the system according to the invention can be integrated into various inline process stages, for example, before and/or after ECD or painting, and is not tied to cycle times at the optimal location on the production line. Structural semi-finished products such as organic sheets or UD tapes are to be bonded directly to the vehicle body. The corresponding areas are formed by injection molding, eliminating the need for tight-tolerance cutting or assembly aids.

Die kunststoffverarbeitende Einheit oder auch beispielsweise relevante Komponenten der Spritzgießmaschine werden direkt an dem Spritzgusswerkzeug mit der Kavität positioniert und mit letzerem temporär fest verbunden. Das Spritzgusswerkzeug umschließt den anzuspritzenden und/oder zu umspritzenden Bereich der Bauteilstruktur bzw. der Fahrzeugkarosserie und bildet so den druckdichten Kavitätsbereich, in den das plastifizierte bzw. flüssige Polymer eingespritzt wird. Der Kavitätsbereich kann dabei zumindest auch teilweise durch die Bauteilstruktur oder die Fahrzeugkarosserie und in Kombination mit einer Werkzeugform abgebildet werden. Dadurch kann das von der kunststoffverarbeitenden Einheizt bzw. dem Spritzgießaggregat der Spritzgießmaschine bereitgestellte Kunststoffmaterials direkt an und/oder in die metallische Bauteilstruktur gespritzt und/oder Teile letzterer zumindest teilweise an- oder/und umspritzt werden.The plastics processing unit or, for example, relevant components of the injection molding machine are positioned directly on the injection mold with the cavity and temporarily firmly connected to the latter. The injection mold encloses the area of the component structure or vehicle body to be molded and/or overmolded, thus forming the pressure-tight cavity area into which the plasticized or liquid polymer is injected. The cavity area can be at least partially represented by the component structure or vehicle body and in combination with a tool mold. This allows the plastic material provided by the plastics processing unit or the injection molding unit of the injection molding machine to be injected directly onto and/or into the metallic component structure and/or parts of the latter to be at least partially molded onto and/or overmolded.

Die kunststoffverarbeitende Einheit kann als Kunststofffertigungszelle ausgeführt werden. Vorzugsweise wird die kunststoffverarbeitende Einheit oder die Kunststofffertigungszelle oder die Spritzgießmaschine relativ zu dem innerhalb der Fertigungsstraße inline längs einer Montagelinie bewegten metallischen Bauteilelement oder der Fahrzeugkarosserie verfahren oder an der mobilen Automatisierungseinheit wie z.B. einem gesteuerten Roboter befestigt und kann dadurch in der Fertigungsstraße an die Fahrzeugkarosserie im Bearbeitungsbereich gezielt positioniert werden.The plastics processing unit can be designed as a plastics production cell. Preferably, the plastics processing unit, plastics production cell, or injection molding machine is moved relative to the metal component element or the vehicle body moving inline along an assembly line within the production line, or is attached to a mobile automation unit, such as a controlled robot, and can thus be precisely positioned in the production line in relation to the vehicle body in the processing area.

Die Handlings-Einrichtung oder Automatisierungseinheit kann mindestens als ein robotergestütztes automatisiert und 3D-bewegbar gesteuertes Spritzgießaggregat ausgeführt werden. Bevorzugt wird als Handlings-Einrichtung bzw. Automatisierungseinheit eine Mehrzahl robotergestützte, automatisiert 3D-bewegbare Einheiten verwendet, mit denen die Spritzgießaggregate gesteuert, mobil und flexibel zu positionieren sind.The handling device or automation unit can be designed as at least one robot-supported, automated, and 3D-movable injection molding unit. Preferably, the handling device or automation unit consists of a plurality of robot-supported, automated, 3D-movable units, allowing the injection molding units to be controlled, mobile, and flexibly positioned.

Die Fahrzeugkarosserie kann beim Spritzgießen oder Einbringen des Polymers in den Zielbereich auch zeitweise stationär sein und zumindest temporär zur Werkzeugform des Spritzgießaggregats temporär nicht relativ bewegt werden.The vehicle body may also be temporarily stationary during injection molding or introduction of the polymer into the target area and at least temporarily not be moved relative to the mold of the injection molding unit.

Vorzugsweise kann jedes Spritzgießaggregat entsprechend der auszuführenden Spritzgießfunktion automatisch und wechselhaft mit dem entsprechend erforderlichen Spritzgusswerkzeug im Produktionsprozess bestückbar sein.Preferably, each injection molding unit can be automatically and variably equipped with the required injection molding tool in the production process according to the injection molding function to be performed.

Vorzugsweise werden als Komponenten aus Kunststoff Dichtelemente, Dämpfungselemente, Funktionselemente wie Anschraubdome, Klipse, Versteifungsrippen, Segmente zum Einbinden von elektronischen Elementen wie Sensoren, Antennen und/oder Signalgebern sowie Lüftungs- und Entlüftungskanäle, sowie als Bereiche aus Kunststoff Montagefläche für Klebungen, Versiegelungsbereiche und als Strukturteile aus Kunststoff Organoblech-Strukturen, unidirektionale Tapes (sogenannte UD-Tapes), textile Verstärkungen sowie duroplastische und/oder thermoplastische Verstärkungen an der metallischen Bauteilstruktur oder der Fahrzeugkarosserie durch direktes Anspritzen und/oder Einspritzen von thermoplastischem und/oder duroplastischem Material und/oder Umspritzen (Anbinden) von zumindest Teilen letzterer ausgebildet.Preferably, sealing elements, damping elements, functional elements such as screw-on domes, clips, stiffening ribs, segments for integrating electronic elements such as sensors, antennas and/or signal transmitters as well as ventilation and vent ducts are formed as components made of plastic, as well as mounting surfaces for adhesive bonds, sealing areas as areas made of plastic and as structural parts made of plastic, organo sheet structures, unidirectional tapes (so-called UD tapes), textile reinforcements as well as duroplastic and/or thermoplastic reinforcements on the metallic component structure or the vehicle body by direct injection molding and/or injection of thermoplastic and/or duroplastic material and/or overmolding (bonding) of at least parts of the latter.

Bei der karosseriegebundenen Herstellung der Kunststoffteile können Bereiche der metallischen Bauteilstruktur oder der Fahrzeugkarosserie als Werkzeuggegenauflage für den Spritzgießvorgang genutzt werden.In the body-mounted production of plastic parts, areas of the metallic component structure or the vehicle body can be used as tool counter support for the injection molding process.

Mit der erfindungsgemäßen Anlage lassen sich auch bestimmte Innenraum-Bauteile im Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren herstellen, wobei ohne großen Handlings-Aufwand und mit verhältnismäßig weiter Design-Freiheit optische und haptische Effekte bei insbesondere oberflächenempfindlichen Bauteilen zu verwirklichen sind.The system according to the invention also allows certain interior components to be manufactured using the multi-component injection molding process, whereby optical and haptic effects can be realized, particularly for surface-sensitive components, without great handling effort and with relatively wide design freedom.

Die vorliegende Erfindung wird nunmehr unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert. In diesen sind:

  • 1 eine schematische Draufsicht auf eine Fertigungsstraße zur prinzipiellen Darstellung der erfindungsgemäßen Anlage zur inline-Herstellung eines Leichtbauteils in Hybridbauweise wie einer mit hybriden Strukturen zu versehenen Fahrzeugkarosserie,
  • 2 eine schematische perspektivische Ansicht einer Fahrzeugkarosserie, die gemäß 1 mit hybriden Strukturen aus Kunststoff versehbar ist,
  • 3 eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage,
  • 4 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage, und
  • 5 eine schematische Schnittansicht eines Details einer der Ausführungsform nach 3 ähnlichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage, wobei ein Spritzgussprozess an der Fahrzeugkarosserie demonstriert ist.
The present invention will now be explained with reference to the drawings, in which:
  • 1 a schematic plan view of a production line to illustrate the principle of the system according to the invention for inline production Production of a lightweight component in hybrid design such as a vehicle body to be provided with hybrid structures,
  • 2 a schematic perspective view of a vehicle body according to 1 can be provided with hybrid plastic structures,
  • 3 a schematic sectional view of an embodiment of the system according to the invention,
  • 4 a schematic sectional view of another embodiment of the system according to the invention, and
  • 5 a schematic sectional view of a detail of one of the embodiments according to 3 similar embodiment of the system according to the invention, wherein an injection molding process on the vehicle body is demonstrated.

Aus 1 geht in Draufsicht eine prinzipielle Darstellung der erfindungsgemäßen Anlagezur inline-Herstellung eines Leichtbauteils in Hybridbauweise wie einer mit hybriden Strukturen zu versehenden Fahrzeugkarosserie 1 hervor, wobei innerhalb einer industriellen Fertigungsstraße 2 eine metallische Bauteilstruktur bzw. eine metallische Fahrzeugkarosserie 1 auf einer Transporteinrichtung 3 lagerbar ist. Die Transporteinrichtung 3 ist in Richtung A der Fertigungslinie 4 inline durch Stationen der Fertigungsstraße 2 wie z.B. u.a. Tauchlackieren (KTL) zwecks Korrosionsschutz B, Lackieren C, Spritzgießen von Kunststoff und Fügen D, Endmontage E automatisch gesteuert verfahrbar. Zur Herstellung des Leichtbauteils in Hybridbauweise oder der mit hybriden Strukturen zu versehenen Fahrzeugkarosserie 1 ist eine kunststoffverarbeitende Einheit oder mindestens ein Spritzgießaggregat oder eine Spritzgießmaschine 5 innerhalb der Fertigungsstraße 2 inline lokal und/oder temporär in der Position D in 1 relativ zu der auf der Transporteinrichtung 3 beförderten metallischen Bauteilstruktur oder der metallischen Fahrzeugkarosserie 1 beweglich gesteuert positioniert. Von der kunststoffverarbeitenden Einheit oder der Spritzgießmaschine 5 oder dem Spritzgießaggregat ist ein thermoplastisches und/oder duroplastisches Material bereitgestellt. Dieses ist mittels einer oder eines mit der kunststoffverarbeitenden Einheit oder Spritzgießmaschine 5 verbundenen mobilen Automatisierungseinheit ausführbar, beispielsweise als mobiles Spritzgießaggregat 6, die bzw. das von mindestens einem Roboter 3D-beweglich steuerbar ist, zur Ausrüstung und/oder Verstärkung der metallischen Bauteilstruktur oder der metallischen Fahrzeugkarosserie 1 mit Komponenten (Elementen) und/oder Bereichen aus Kunststoff und/oder Struktur-Halbzeugen aus Kunststoff direkt an und/oder in die metallische Bauteilstruktur oder die metallische Fahrzeugkarosserie 1 spritzbar und/oder um Teile letzterer zumindest teilweise herum spritzbar ist. Zugleich sind die Komponenten (Elemente) und/oder Bereiche aus Kunststoff und/oder die Struktur-Halbzeuge aus Kunststoff sowie die metallische Bauteilstruktur oder die metallische Fahrzeugkarosserie 1 unmittelbar zu dem Leichtbau-Hybridbauteil oder zu der Fahrzeugkarosserie in Hybridbauweise miteinander fügbar.Out of 1 A plan view of the system according to the invention for the inline production of a lightweight component in hybrid construction, such as a vehicle body 1 to be provided with hybrid structures, wherein a metallic component structure or a metallic vehicle body 1 can be stored on a transport device 3 within an industrial production line 2. The transport device 3 can be moved in the direction A of the production line 4 inline through stations of the production line 2, such as, for example, dip painting (KTL) for corrosion protection B, painting C, injection molding of plastic and joining D, final assembly E, among others. For the production of the lightweight component in hybrid construction or the vehicle body 1 to be provided with hybrid structures, a plastics processing unit or at least one injection molding unit or an injection molding machine 5 is arranged in the production line 2 inline locally and/or temporarily in the position D in 1 positioned in a movably controlled manner relative to the metallic component structure or the metallic vehicle body 1 conveyed on the transport device 3. A thermoplastic and/or thermosetting material is provided by the plastics processing unit or the injection molding machine 5 or the injection molding unit. This can be implemented by means of a mobile automation unit connected to the plastics processing unit or injection molding machine 5, for example as a mobile injection molding unit 6, which can be controlled in 3D by at least one robot, for equipping and/or reinforcing the metallic component structure or the metallic vehicle body 1 with components (elements) and/or regions made of plastic and/or structural semi-finished products made of plastic, directly onto and/or into the metallic component structure or the metallic vehicle body 1 and/or at least partially around parts of the latter. At the same time, the components (elements) and/or regions made of plastic and/or the structural semi-finished products made of plastic as well as the metallic component structure or the metallic vehicle body 1 can be joined directly to form the lightweight hybrid component or to the vehicle body in hybrid construction.

2 zeigt in schematischer perspektivischer Darstellung eine Fahrzeugkarosserie 1, die in der Endmontage-Station E gemäß 1 in Richtung A der Fertigungslinie 4 auf der in 2 nicht dargestellten Transporteinrichtung 3 im Fertigungsprozess bewegbar ist. Ein schematisch dargestelltes mobiles und mit einem Spritzgusswerkzeug 7 bestücktes Spritzgießaggregats 6 als Handlings-Einrichtung ist mit der in 2 schematisch dargestellten kunststoffverarbeitenden Einheit wie einer Spritzgießmaschine 5, die gemäß 1 innerhalb der Fertigungsstraße 2 lokal und/oder temporär positioniert und gemäß Pfeil a und Pfeil b relativ zu der Fahrzeugkarosserie 1 bewegbar ist, verfahrbar gekoppelt und relativ zur relativ zur Fahrzeugkarosserie 1 mittels eines in 2 nicht dargestellten Roboters automatisiert 3D-bewegbar zu steuern. 2 shows a schematic perspective view of a vehicle body 1, which is assembled in the final assembly station E according to 1 in direction A of the production line 4 on the 2 A schematically illustrated mobile injection molding unit 6 equipped with an injection molding tool 7 as a handling device is connected to the 2 schematically illustrated plastic processing unit such as an injection molding machine 5, which according to 1 positioned locally and/or temporarily within the production line 2 and movable relative to the vehicle body 1 according to arrow a and arrow b, movably coupled and relative to the relative to the vehicle body 1 by means of a 2 to control the robot (not shown) in an automated 3D manner.

Durch direktes Anspritzen und/oder Einspritzen des von der Spritzgießmaschine 5 bereit gestellten thermoplastischen und/oder duroplastischen Materials an und/oder in die metallische Fahrzeugkarosserie 1 und/oder Umspritzen (Anbinden) von zumindest Teilen letzterer ist, wie aus 2 ersichtlich ist, die metallische Fahrzeugkarosserie 1 ausrüstbar und/oder verstärkbar mit Komponenten aus Kunststoff wie Dichtelementen 9, Dämpfungselementen 10, Funktionselementen 11 wie Anschraubdome, Klipse, Versteifungsrippen, Segmenten 12 zum Einbinden von elektronischen Elementen wie Sensoren, Antennen und/oder Signalgeber sowie Lüftungs- und Entlüftungskanäle 13, mit Bereiche aus Kunststoff wie Montageflächen 14 für Klebungen, mit Oberflächenversiegelungsbereichen 15, mit Strukturteilen 16 aus Kunststoff in Form von Organoblech-Strukturen, unidirektionalen Tapes (sog. UD-Tapes) und/oder textilen Verstärkungen sowie mit duroplastischen und/oder thermoplastischen Verstärkungen.By directly molding and/or injecting the thermoplastic and/or thermosetting material provided by the injection molding machine 5 onto and/or into the metallic vehicle body 1 and/or overmolding (bonding) at least parts of the latter, as can be seen from 2 As can be seen, the metallic vehicle body 1 can be equipped and/or reinforced with components made of plastic such as sealing elements 9, damping elements 10, functional elements 11 such as screw-on domes, clips, stiffening ribs, segments 12 for integrating electronic elements such as sensors, antennas and/or signal generators as well as ventilation and vent ducts 13, with areas made of plastic such as mounting surfaces 14 for adhesives, with surface sealing areas 15, with structural parts 16 made of plastic in the form of organo sheet structures, unidirectional tapes (so-called UD tapes) and/or textile reinforcements as well as with duroplastic and/or thermoplastic reinforcements.

Bei der aus 3 hervorgehenden Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage ist die Spritzgießmaschine 5 über eine Zuleitung 17 mit einem ein Granulat 18 aufnehmenden Speicher 19 verbunden und auf einer Schiebeeinheit 20 gelagert, die auf einem Schiebetisch 21 mittels einer Steuereinrichtung 8 steuerbar beweglich geführt ist. Der Schiebetisch 21 ist wiederum auf einem Maschinengestell 22 positioniert, das innerhalb der Fertigungsstraße 2 im Abstand und parallel zur Montagelinie 23 verlaufend angeordnet ist. Auf der Montagelinie 23 ist die Fahrzeugkarosserie 1 positioniert gezeigt, zu der die Spritzgießmaschine 5 relativ beweglich steuerbar ist. An einer Maschinenaufspannplatte 24 der Spritzgießmaschine 5 ist auswechselbar eine Spritzgusswerkzeug-Einheit montiert, die aus einem anspritzseitigen Spritzgusswerkzeug 25 und einem gegenspritzseitigen Spritzgusswerkzeug 26 besteht und an einem Abschnitt der Außenwand 27 der Fahrzeugkarosserie 1 unter Ausbildung einer mit Kunststoff auszufüllenden Kavität 28 innenseitig der Außenwand 27 der Fahrzeugkarosserie 1 an dieser gesteuert anzusetzen und mittels eines Verriegelungssystems 39 zu betätigen ist.At the 3 In the embodiment of the system according to the invention, the injection molding machine 5 is connected via a supply line 17 to a storage unit 19 containing a granulate 18 and is mounted on a sliding unit 20, which is guided on a sliding table 21 in a controllable manner by means of a control device 8. The sliding table 21 is in turn positioned on a machine frame 22, which is arranged within the production line 2 at a distance from and parallel to the assembly line 23. On the assembly line 23 The vehicle body 1 is shown positioned relative to which the injection molding machine 5 is movably controllable. An injection molding tool unit is interchangeably mounted on a machine clamping plate 24 of the injection molding machine 5. The tool unit consists of an injection-side injection mold 25 and a counter-injection-side injection mold 26. The tool unit is designed to be positioned in a controlled manner on a section of the outer wall 27 of the vehicle body 1, forming a cavity 28 to be filled with plastic on the inside of the outer wall 27 of the vehicle body 1, and is actuated by means of a locking system 39.

4 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage, die in wesentlichen Teilen dem Aufbau der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage gemäß 3 entspricht. So ist auch hier die Spritzgießmaschine 5 über die Zuleitung 17 mit dem das Granulat 18 aufnehmenden Speicher 19 verbunden und innerhalb der Fertigungsstraße 2 relativ zu der auf der Montagelinie 23 positionierten Fahrzeugkarosserie 1 steuerbar beweglich geführt. Ebenso ist an der Maschinenaufspannplatte 24 der Spritzgießmaschine 5 auswechselbar die Spritzgusswerkzeug-Einheit montiert, die aus dem anspritzseitigen Spritzgusswerkzeug 25 und dem gegenspritzseitigen Spritzgusswerkzeug 26 besteht und an dem dargestellten Abschnitt der Außenwand 27 der Fahrzeugkarosserie 1 unter Ausbildung der mit Kunststoff 41 auszufüllenden Kavität 28 innenseitig der Außenwand 27 der Fahrzeugkarosserie 1 an dieser gesteuert anzusetzen und mittels eines Verriegelungssystems 39 zu betätigen ist. 4 shows a further embodiment of the system according to the invention, which in essential parts corresponds to the structure of the embodiment of the system according to the invention according to 3 corresponds. Here too, the injection molding machine 5 is connected via the feed line 17 to the storage 19 receiving the granulate 18 and is guided in a controllable manner within the production line 2 relative to the vehicle body 1 positioned on the assembly line 23. Likewise, the injection molding tool unit is interchangeably mounted on the machine clamping plate 24 of the injection molding machine 5. This unit consists of the injection-side injection mold 25 and the counter-injection-side injection mold 26 and is to be controlled and actuated by means of a locking system 39 on the inside of the outer wall 27 of the vehicle body 1 to form the cavity 28 to be filled with plastic 41.

Im Unterschied zu der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage gemäß 3 ist jedoch, wie aus 4 hervorgeht, im gegebenen Fall die Spritzgießmaschine 5 mittels einer an dieser angreifenden Handlings-Einrichtung in Form eines innerhalb der Fertigungsstraße 2 gesteuert verfahrbaren Roboters 29 relativ zu der auf der Montagelinie 23 positionierten Fahrzeugkarosserie 1 gesteuert bewegbar derart, dass die an der Maschinenaufspannplatte 24 auswechselbar zu montierende Spritzgusswerkzeug-Einheit automatisiert 3D-bewegbar gesteuert an der Fahrzeugkarosserie 1 zum Einsatz zu bringen ist.In contrast to the embodiment of the system according to the invention according to 3 However, as can be seen from 4 emerges, in the given case the injection molding machine 5 is movable in a controlled manner relative to the vehicle body 1 positioned on the assembly line 23 by means of a handling device acting on it in the form of a robot 29 which can be moved in a controlled manner within the production line 2, in such a way that the injection molding tool unit which is to be exchangeably mounted on the machine clamping plate 24 can be used on the vehicle body 1 in an automated, 3D-movable manner.

5, die eine Schnittansicht eines Details einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage ähnlich der 4 zeigt, demonstriert den Spritzgussprozess an einem mit einem ersten Profil-Innenblechen 30 und mit einem zweiten Profil-Innenblech 31 zu fügenden, Sicken 32 aufweisenden Metallblech 33 der Fahrzeugkarosserie 1. Zu sehen ist, dass an der Maschinenaufspannplatte 24 der Spritzgießmaschine 5 mittels Befestigungsschrauben 34 eine mit der Spritzdüse 35 der Spritzgießmaschine 5 kommunizierende Spritzgusswerkzeug-Einheit montiert ist, die aus einem anspritzseitigen (düsenseitigen) Spritzgusswerkzeug 36 sowie einem gegenspritzseitigen (gegendüsenseitigen) Spritzgusswerkzeug 37 gebildet ist, die während des Spritzgussprozesses von gegeneinander gerichteten, durch Pfeile Z gekennzeichnete Zuhaltekräfte beaufschlagt sind. Zugleich wird Kunststoff 40 mit der Spritzdüse 35 der Spritzgießmaschine 5 an das Sicken 32 aufweisen Metallblech 33 und das erste Profil-Innenblech 30 anspritzseitig sowie an die Gegenseite des Metallbleches 33 sowie das zweite Profil-Innenblech 31 angespritzt, wobei das Metallblech 33 sowie die beiden Profil-Innenbleche 30 und 31 miteinander gefügt werden. Mittels eines Federabdrückers (Auswerfers) 38 werden das düsenseitige Spritzgusswerkzeug 36 und das gegendüsenseitige Spritzgusswerkzeug 37 nach dem Fügeprozess wieder in ihre Ausgangsposition gestellt. 5 which is a sectional view of a detail of an embodiment of the system according to the invention similar to 4 shows, demonstrates the injection molding process on a metal sheet 33 of the vehicle body 1, which is to be joined to a first profiled inner sheet 30 and to a second profiled inner sheet 31 and has beads 32. It can be seen that an injection molding tool unit communicating with the injection nozzle 35 of the injection molding machine 5 is mounted on the machine clamping plate 24 of the injection molding machine 5 by means of fastening screws 34, which injection molding tool unit is formed from an injection-side (nozzle-side) injection mold 36 and a counter-injection-side (counter-nozzle-side) injection mold 37, which are subjected to opposing clamping forces indicated by arrows Z during the injection molding process. At the same time, plastic 40 is injected with the injection nozzle 35 of the injection molding machine 5 onto the metal sheet 33 having beads 32 and the first profiled inner sheet 30 on the injection side, as well as onto the opposite side of the metal sheet 33 and the second profiled inner sheet 31, whereby the metal sheet 33 and the two profiled inner sheets 30 and 31 are joined together. By means of a spring ejector 38, the nozzle-side injection molding tool 36 and the counter-nozzle-side injection molding tool 37 are returned to their starting positions after the joining process.

Claims (5)

Anlage zur inline-Herstellung eines Leichtbauteils in Hybridbauweise in Form einer mit hybriden Strukturen zu versehenen Fahrzeugkarosserie (1), aufweisend eine in Richtung (A) einer Fertigungslinie (4), die als Prozessstufen kathodisches Tauchlakieren, Lackieren und Endmontage umfasst, bewegbare Transporteinrichtung (3), auf der eine metallische Bauteilstruktur (1) oder die Fahrzeugkarosserie (1) entlang der Fertigungslinie (4) beförderbar ist, eine kunststoffverarbeitenden Einheit in Form einer mindestens ein Spritzgießaggregat (6) aufweisenden Spritzgießmaschine (5), von der ein thermoplastisches und/oder duroplastisches Material bereitzustellen ist, sowie ein Steuerungssystem (8), von dem die Bewegung der Transporteinrichtung (3) und des mindestens einen Spritzgießaggregats (6) sowie die Bereitstellung des thermoplastischen und/oder duroplastischen Materials mittels der Spritzgießmaschine (5) entsprechend einem Steuerungsprogamm steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die kunststoffverarbeitenden Einheit oder die Spritzgießmaschine (5) oder das mindestens eine Spritzgießaggregat (6) mit einer mobilen Handlings-Einrichtung oder mobilen Automatisierungseinheit verbunden und zusammen mit dieser innerhalb der Fertigungsstraße (2) inline lokal und/oder temporär parallel zur Bewegungsrichtung der die metallischen Bauteilstruktur (1) oder die Fahrzeugkarosserie (1) befördernden Transporteinrichtung (3) positionierbar und im Fertigungsprozess der mit hybriden Strukturen zu versehenen Fahrzeugkarosserie (1) relativ zu der metallischen Bauteilstruktur (1) oder Fahrzeugkarosserie (1) gesteuert bewegbar ist, wobei das von der kunststoffverarbeitenden Einheit oder von der Spritzgießmaschine (5) oder dem mindestens einem Spritgießaggregat (6) bereitgestellte Kunststoffmaterial mittels der Handlings-Einrichtung oder der Automatisierungseinheit direkt an und/oder in die auf der Transporteinrichtung (3) beförderten metallischen Bauteilstruktur (1) oder Fahrzeugkarosserie (1) zu spritzen ist und oder Teile letzterer zumindest teilweise umzuspritzen sind, sowie die Komponenten und/oder die Bereiche aus Kunststoff und/oder die Strukturteil-Halbzeuge aus Kunststoff sowie die metallische Bauteilstruktur (1) zu der Fahrzeugkaroserie in Hybridbauweise unmittelbar zu fügen sind.A plant for the inline production of a lightweight component in hybrid construction in the form of a vehicle body (1) to be provided with hybrid structures, comprising a transport device (3) which is movable in the direction (A) of a production line (4) which comprises cathodic dip painting, painting and final assembly as process stages, on which transport device a metallic component structure (1) or the vehicle body (1) can be conveyed along the production line (4), a plastics processing unit in the form of an injection molding machine (5) having at least one injection molding unit (6), from which a thermoplastic and/or thermosetting material is to be provided, and a control system (8) by which the movement of the transport device (3) and the at least one injection molding unit (6) as well as the provision of the thermoplastic and/or thermosetting material by means of the injection molding machine (5) can be controlled according to a control program, characterized in that the plastics processing unit or the injection molding machine (5) or the at least one injection molding unit (6) with a mobile handling device or mobile automation unit and can be positioned inline locally and/or temporarily within the production line (2) parallel to the direction of movement of the transport device (3) conveying the metallic component structure (1) or the vehicle body (1) and can be moved in a controlled manner relative to the metallic component structure (1) or vehicle body (1) during the production process of the vehicle body (1) to be provided with hybrid structures, wherein the plastic material provided by the plastics processing unit or by the injection molding machine (5) or the at least one injection molding unit (6) is conveyed by means of the handling device or the automation tization unit is to be injected directly onto and/or into the metallic component structure (1) or vehicle body (1) conveyed on the transport device (3) and/or parts of the latter are to be at least partially overmolded, and the components and/or the areas made of plastic and/or the structural part semi-finished products made of plastic and the metallic component structure (1) are to be joined directly to the vehicle body in hybrid construction. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kunststoffverarbeitende Einheit eine Kunststofffertigungszelle ist.Plant according to Claim 1 , characterized in that the plastics processing unit is a plastics manufacturing cell. Anlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die kunststoffverarbeitende Einheit oder die Kunststofffertigungszelle oder die Spritzgießmaschine (5) oder das mindestens eine Spritzgießaggregat (6) zusammen mit der mobilen Handlings-Einrichtung oder der Automatisierungseinheit zu dem innerhalb der Fertigungsstraße inline längs einer Montagelinie (23) bewegbaren metallischen Bauteilelement (1) oder der Fahrzeugkarosserie (1) relativ zu verfahren ist.Plant according to Claim 1 and 2 , characterized in that the plastics processing unit or the plastics production cell or the injection molding machine (5) or the at least one injection molding unit (6) together with the mobile handling device or the automation unit is to be moved relative to the metallic component element (1) or the vehicle body (1) which can be moved inline along an assembly line (23) within the production line. Anlage nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten aus Kunststoff Dichtelemente (9), Dämpfungselemente (10), Funktionselemente (11) in Form von Anschraubdomen, Klipse und Versteifungsrippen, Segmente (12) zum Einbinden von elektronischen Elementen in Form von Sensoren, Antennen und/oder Signalgeber sowie Lüftungs- und Entlüftungskanäle (13) sind, sowie die Bereiche aus Kunststoff Montageflächen (14) für Klebungen und Oberflächen- versiegelungsbereiche (15) sind und die Strukturteile (16) aus Kunststoff in Form von Organo-Blech-Strukturen gebildet oder unidirektionale-Tapes, textile Verstärkungen sowie duroplastische und/oder thermoplastische Verstärkungen an der metallischen Bauteilstruktur (1) oder der Fahrzeugkarosserie (1) sind, die durch direktes Anspritzen und/oder Einspritzen von thermoplastischem und/oder duroplastischem Material und/oder durch anbindungsmäßiges Umspritzen von zumindest Teilen letzterer gebildet sind.System according to one of the Claims 1 - 3 , characterized in that the plastic components are sealing elements (9), damping elements (10), functional elements (11) in the form of screw-on domes, clips and stiffening ribs, segments (12) for incorporating electronic elements in the form of sensors, antennas and/or signal generators as well as ventilation and venting ducts (13), and the plastic areas are mounting surfaces (14) for adhesives and surface sealing areas (15) and the plastic structural parts (16) are formed in the form of organo-sheet metal structures or unidirectional tapes, textile reinforcements as well as duroplastic and/or thermoplastic reinforcements on the metallic component structure (1) or the vehicle body (1), which are formed by direct injection molding and/or injection of thermoplastic and/or duroplastic material and/or by bonding overmolding of at least parts of the latter. Anlage nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der karosseriegebundenen Herstellung der Kunststoffteile Bereiche der metallischen Bauteilstruktur (1) oder der Fahrzeugkarosserie (1) die Werkzeuggegenauflage für den Spritzgießvorgang bilden.System according to one of the Claims 1 - 3 , characterized in that in the body-bound production of the plastic parts, areas of the metallic component structure (1) or the vehicle body (1) form the tool counter-support for the injection molding process.
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