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WO2013139361A1 - Fahrzeugbauteil und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Fahrzeugbauteil und verfahren zu dessen herstellung Download PDF

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WO2013139361A1
WO2013139361A1 PCT/EP2012/005371 EP2012005371W WO2013139361A1 WO 2013139361 A1 WO2013139361 A1 WO 2013139361A1 EP 2012005371 W EP2012005371 W EP 2012005371W WO 2013139361 A1 WO2013139361 A1 WO 2013139361A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
glass
vehicle component
plastic
cover layer
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.)
Ceased
Application number
PCT/EP2012/005371
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Detlev Penczek
Jürgen Schrader
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
Daimler AG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Publication of WO2013139361A1 publication Critical patent/WO2013139361A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/106—Carbon fibres, e.g. graphite fibres
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    • B32B2375/00—Polyureas; Polyurethanes

Definitions

  • the invention relates to a vehicle component according to the features of the preamble of claim 1 and a method for producing a composite component according to the
  • sandwich components with a plastic / honeycomb core are known from the prior art. These are smooth, curved and / or spherical foam components, wherein in a filling
  • expanded polystyrene, expanded polypropylene and / or expanded polyethylene honeycombs are integrated.
  • the honeycombs are made of paper, plastic and / or aluminum.
  • Suitable auxiliary forms can be used to produce two- and three-dimensional shapes, for example corners, edges, curves or spheres.
  • suitable materials such as glass fiber reinforced plastic, sheet steel, aluminum sheet or decorative foil, are connected as a cover layer with the foamed component.
  • the multilayer composite material comprises a lower carrier layer made of a plastic, a metal or a combination of plastic and metal, an intermediate layer made of a soft material or a thermoplastic, a further fibrous intermediate layer made of plastic, which is provided with a solvent-free adhesive, and a upper cover layer of glass.
  • the multilayer composite material is suitable for the installation of glass elements in the field of the electrical, electronics and automotive industries and for other industrial applications.
  • Bergmann, Wolfgang: Materials Technology. Part 2; 4th, updated edition - Kunststoff: Hanser, 2009 as well as in Bergmann, Wolfgang: Maschinenstofftechnik. Part 1 ; 6th, updated edition - Kunststoff: Hanser, 2008 chemically tempered glass is revealed.
  • the composite material comprises a sandwich element and a functional and / or decorative layer.
  • the sandwich element comprises at least one core layer, comprising an open-cell hard foam, and at least one outer layer located on each side of this core layer.
  • the vehicle surface component is considered stiff
  • Plastic composite component formed, attachable to the outside of a vehicle and has a solar cell assembly.
  • the plastic composite component is produced in lightweight construction according to the CSM method (composite spray molding) and the solar cell arrangement is arranged on the outside of the plastic composite component.
  • the invention has for its object to provide an improved vehicle component and an improved method for producing a vehicle component.
  • the object is achieved by a vehicle component having the features of claim 1 and a method for producing a vehicle component having the features of claim 7.
  • a vehicle component is formed from a plurality of layers.
  • At least a first cover layer is formed from glass.
  • This first cover layer is formed on a visible side of the vehicle component.
  • the glass of the first cover layer is a chemically tempered glass, which is used as a
  • Alkali aluminosilicate glass is formed.
  • the first cover layer of the chemically hardened glass has a layer thickness of up to one millimeter. The use of such a glass cover layer eliminates the need for a clearcoat. By the glass a qualitatively much higher quality surface of the vehicle component is achieved compared to the use of clear coat, also as Class A.
  • this vehicle component can be particularly advantageously designed as a vehicle outer component, d. H. a vehicle component, which is arranged on an outer side of the vehicle and therefore subject to such weather influences, is particularly heavily exposed.
  • the first cover layer of the chemically hardened glass has a layer thickness of up to one millimeter, for example, a layer thickness of 0.5 mm, 0.75 mm or 1 mm.
  • This very thin and chemically hardened glass is also called thin glass and / or tempered glass. It has in particular due to the chemical curing on very good hardness properties and wear properties, d. H. in particular, it is very scratch-resistant.
  • the glass of the first cover layer is formed as an alkali aluminosilicate glass.
  • a first plastic layer or a colored layer is arranged on a rear side of the first cover layer facing away from the visible side.
  • the first plastic layer may be, for example, a decorative film.
  • the color layer can also be formed, for example, as a color printing layer. Under color layer is to be understood that this layer may be formed in one or more color colors and / or non-color. Uncoloured colors are black and grayscale. This arranged under the first cover layer of glass color layer or first plastic layer is for the visual impression of the vehicle component
  • the first plastic layer may be formed, for example, of polycarbonate (PC).
  • PC polycarbonate
  • the first cover layer of glass for example, with the back of the polycarbonate.
  • the polycarbonate can be designed to absorb infrared radiation, for example.
  • the polycarbonate may be colored.
  • Such a vehicle component may be formed, for example, as a roof window or part of such a roof window of a vehicle. It may be designed such that it is translucent, but that by the absorption of infrared radiation, a strong heating of a vehicle interior is prevented.
  • a so-called hybrid glass component is formed, which has a low weight and a high breaking strength.
  • the first cover layer made of glass.
  • it has the advantages of polycarbonate, ie, the colorability and the infrared radiation absorption.
  • the first cover layer and the first plastic layer each form an outer side of the
  • Vehicle component wherein, for example, the first plastic layer facing an interior of the vehicle and the first cover layer faces an external environment of the vehicle.
  • the first plastic layer can also be formed, for example, from ethylene vinyl acetate (EVA).
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • This plastic is particularly suitable for connecting the first cover layer of glass with one or more other layers of the vehicle component, wherein the layer of ethylene vinyl acetate is preferably transparent.
  • the respective carbon fiber reinforced layer is also referred to as visible carbon.
  • the first cover layer of glass is doing a
  • the plastic for the carbon fiber reinforced plastic layer for example, the already mentioned ethylene vinyl acetate, which combines with the carbon fibers and thus forms a matrix of the carbon fiber reinforced plastic layer.
  • the ethylene vinyl acetate is highly transparent after curing.
  • first cover layer and optionally connected to one or more further layers of the vehicle component.
  • the plastic for the carbon fiber reinforced plastic foam layer is the plastic for the carbon fiber reinforced plastic foam layer.
  • foamed polyurethane (PU). Again, this acts as a matrix for the carbon fibers and also connects the carbon fiber reinforced
  • Plastic foam layer with the first cover layer formed from glass and optionally with one or more further layers of the vehicle component.
  • the foamed plastic is one of the carbon fiber reinforced
  • the vehicle component comprises a honeycomb structure layer.
  • honeycomb structure layer Such components are also referred to as sandwich honeycomb composite components. This allows the formation of the vehicle component as a lightweight component, d. H. the vehicle component has a high stability and a low weight.
  • a marking of a honeycomb structure on a visible surface of the vehicle component is prevented by the first cover layer of glass.
  • the honeycomb structure layer can be formed for example by a honeycomb structure made of paper and / or cardboard or by a honeycomb structure made of plastic.
  • a honeycomb structure made of metal is possible, for example made of aluminum. Combinations of these materials are possible.
  • a fiber-reinforced plastic foam layer is on one side of the honeycomb structure layer facing the first cover layer
  • This may be the already mentioned carbon fiber reinforced
  • this may also be, for example, a glass fiber reinforced plastic foam layer. This fiber reinforced
  • Plastic foam layer serves to stabilize the vehicle component and also the connection of the honeycomb layer with other layers of the vehicle component, d. H. is the fiber reinforced plastic foam layer as carbon fiber reinforced
  • Honeycomb layer for example, connected to the first cover layer formed of glass and the color layer or first plastic layer disposed thereon, for example, the carbon fiber reinforced plastic layer.
  • a fiber-reinforced plastic foam layer in particular a glass-fiber-reinforced plastic foam layer, is arranged on a side of the honeycomb structure layer facing away from the first cover layer, or a second layer
  • Plastic layer and arranged on a second cover layer of a chemically hardened glass. In this way, the sandwich structure of the vehicle component completed.
  • the fiber-reinforced plastic foam layer serves in particular to stabilize the vehicle component.
  • the second plastic layer and then the second cover layer are to be used in particular in a honeycomb structure made of plastic.
  • the honeycomb structure layer is formed for example of a plurality of parallel aligned plastic tubes, for example made of polycarbonate (PC).
  • the first cover layer of glass is then arranged, which is connected to the honeycomb structure layer, for example by means of ethylene vinyl acetate (EVA) as the first plastic layer.
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • the second plastic layer for example also made of ethylene vinyl acetate (EVA), and thereon the second cover layer of the chemically hardened glass is arranged.
  • the second plastic layer may also be colored.
  • a semitransparent composite component is achieved, which is very light and arranged by the sandwich construction with the therein
  • Honeycomb layer simultaneously has a high strength.
  • the two outer layers each form an outer side of the vehicle component.
  • an outer side of the vehicle component for example, the second cover layer, a
  • the second cover layer may also be formed from a transparent plastic, for example polycarbonate (PC).
  • PC polycarbonate
  • Vehicle component the vehicle component is formed from a plurality of layers, wherein the first cover layer of the chemically hardened glass, which a
  • the glass of the first cover layer is formed as an alkali aluminosilicate glass is connected to one or more further layers cohesively and / or positively.
  • the already described advantages are achieved.
  • no clearcoat is required and the glass topcoat achieves a qualitatively much higher quality surface of the vehicle component compared with the use of clearcoat, also referred to as Class A glass surface.
  • the first cover layer made of glass achieves a depth effect with respect to a view of an underlying layer.
  • the other layers of the vehicle component are protected against weather influences and influences by the first cover layer formed from glass Protected against UV radiation. Therefore, the vehicle component which can be produced by means of the method can also be designed to be particularly advantageous as a vehicle outer component, that is to say one arranged on an outer side of the vehicle and therefore such
  • the first plastic layer or the color layer is applied to a rear side of the first cover layer facing away from the visible side.
  • the first plastic layer may be, for example, a decorative film.
  • the color layer which, for example, in a so-called in-mold coating process on the first
  • Cover layer can be applied, for example, as a
  • Color printing layer can be formed. Under color layer is to be understood that this layer may be formed in one or more color colors and / or non-color. Uncoloured colors are black and grayscale. This arranged under the first cover layer of glass ink layer or first plastic layer is responsible for the visual impression of the vehicle component.
  • the first plastic layer can be formed, for example, from polycarbonate (PC).
  • PC polycarbonate
  • the first cover layer of glass for example, with the back of the polycarbonate.
  • the polycarbonate can be designed to absorb infrared radiation, for example.
  • the polycarbonate may be colored.
  • Such a vehicle component can be formed, for example, as a roof window or part of such a roof window of a vehicle. It can be designed such that it is translucent, but that by the absorption of infrared radiation strong heating of a
  • a so-called hybrid glass component is formed, which has a low weight and a high
  • the first cover layer of glass has the advantages of the polycarbonate, d. H. the colorability and the infrared radiation absorption.
  • the first plastic layer can also be formed, for example, from ethylene vinyl acetate (EVA).
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • This plastic is particularly suitable for connecting the first cover layer of glass with one or more other layers of the vehicle component, wherein the layer of ethylene vinyl acetate is preferably highly transparent after melting and curing.
  • One visual impression of the vehicle component is then achieved by the other layers of the vehicle component, for example by carbon fibers, which are in
  • this first plastic layer may also be a carbon fiber-reinforced plastic foam layer which is formed from carbon fibers and an intumescent plastic. This can also be used to connect the first
  • Cover layer of glass with one or more other layers of the vehicle component serve.
  • the plastic layer of carbon fibers and the then foamed plastic is responsible in this embodiment for the visual impression of the vehicle component.
  • a honeycomb core is materially and / or positively connected to the first cover layer, the first plastic layer or ink layer and further layers. This is a trained as a sandwich honeycomb composite component
  • the honeycomb structure layer can be formed for example by a honeycomb structure made of paper and / or cardboard or by a honeycomb structure made of plastic. Other materials, for example metal, in particular aluminum, or a combination of these materials is possible.
  • the layers of the vehicle component can be arranged, for example successively in a mold and pressed together under pressure and heat and thereby materially and / or positively connected with each other.
  • individual components of the vehicle component can initially be connected to each other separately and then these are connected to the vehicle component with each other.
  • a honeycomb composite is made from the honeycomb structure layer on which on both sides glass fiber mats are applied, which are sprayed with foaming plastic.
  • This honeycomb composite is then together with the laminate of the first Cover layer inserted into a corresponding tool and pressed under pressure and heat, wherein the foaming plastic is activated so that it expels and hardens.
  • 1A is a schematic representation of a first embodiment of a
  • Fig. 1B is a schematic representation of a first embodiment of a
  • FIG. 2A is a schematic representation of a second embodiment of a
  • 2B is a schematic representation of a second embodiment of a
  • Fig. 3A is a schematic representation of a layered structure of a third
  • 3B is a schematic representation of a connected layer substructure of a third embodiment of a vehicle component to be manufactured
  • 3C is a schematic representation of a third embodiment of a
  • Fig. 3D is a schematic representation of a third embodiment of a
  • 4A is a schematic representation of a fourth embodiment of a
  • Layer structure of a vehicle component to be manufactured 4B is a schematic representation of a fourth embodiment of a vehicle component.
  • Fig. 5 is a schematic representation of a fifth embodiment of a
  • FIGS. 1A to 5 show different embodiments of layer structures of a vehicle component 1 during a method for the production thereof and the vehicle component 1 resulting therefrom.
  • At least one first cover layer 2 of the vehicle component 1 is formed in each case from glass. This first cover layer 2 is formed on a visible side of the vehicle component 1. The glass of this first
  • Cover layer 2 is formed as a chemically tempered glass, more preferably as an alkali aluminosilicate glass.
  • the first cover layer 2 made of this chemically hardened glass preferably has a layer thickness of up to one millimeter, for example a layer thickness of 0.5 mm, 0.75 mm or 1 mm.
  • a foaming plastic AK for example made of polyurethane
  • a foaming plastic AK is applied to a rear side of the first cover layer 2 made of glass, ie, on a side facing away from its visible side.
  • the foaming plastic AK is sprayed onto the back of the first cover layer 2.
  • a layer of carbon fibers CF is applied, for example as a carbon fiber mat, which is designed as a fabric or scrim.
  • a honeycomb structure layer 3 is applied.
  • This honeycomb structure layer 3 is formed, for example, as a honeycomb core of paper and / or cardboard.
  • glass fibers GF are applied, for example in the form of a glass fiber mat, which are then sprayed with the foaming plastic AK.
  • the mold is then closed and the layers are pressed together by pressure and heat.
  • the foaming plastic AK is activated, whereby it foams and penetrates into adjacent layers.
  • a first plastic layer 4 which is formed in this embodiment as a carbon fiber reinforced plastic foam layer, since the foaming plastic AK during the foaming the Layer off
  • Carbon fibers CF permeates and partially penetrates into the honeycomb structure layer 3.
  • the foaming plastic AK thereby forms a matrix for the carbon fibers CF in the foamed state, so that the carbon fiber reinforced
  • Plastic foam layer is formed in the form of a carbon layer, which is visible through the first cover layer 2 made of glass.
  • This carbon layer is also called visible carbon.
  • the vehicle component 1 has a carbon look with a high-quality surface that is high-gloss through the first cover layer 2 of glass and that can not be reached, for example, by clearcoat.
  • an optical depth effect is achieved by the first cover layer 2 made of glass. Furthermore, the vehicle component 1 is through this first
  • the first cover layer 2 made of glass is materially connected to the carbon fiber-reinforced plastic foam layer by the foaming plastic AK and the honeycomb structure layer 3 is firmly bonded and positively connected to the carbon fiber reinforced plastic foam layer.
  • the foaming plastic AK applied there penetrates the layer of glass fibers GF, d. H. the glass fiber mat, and also partially penetrates into the honeycomb structure layer 3, so here is a
  • glass fiber reinforced plastic foam layer 5 forms, which with the
  • Honeycomb layer 3 is connected cohesively and positively. Through the honeycomb structure layer 3, a lightweight component is made possible, so that in this way a very lightweight and stable vehicle component 1 is formed.
  • the carbon fibers CF and the glass fibers GF can each be first fixed in mat form on the respective side of the honeycomb structure layer 3, for example clipped thereto, and then with the
  • Cover layer 2 can be placed from glass. Thereafter, as already described, the mold is closed and the layers are as described by means of pressure and heat through the activated and thus driven plastic AK together.
  • a color layer 6 is applied to the rear side of the first cover layer 2 made of glass.
  • This can for example be printed or sprayed or applied in a so-called in-mold coating process.
  • the first cover layer 2 is inserted into a mold, this is closed and applied color is introduced into a remaining cavity of the mold, so that in this way the back of the first cover layer 2 made of glass is coated with the paint.
  • Manufacturing steps for completing the vehicle component 1 are similar to the steps already described for the first embodiment.
  • the color-coated first cover layer 2 is introduced into or left in the cavity of the mold when the mold for applying the paint is already the mold. Subsequently, a layer of the foaming plastic AK, preferably polyurethane, sprayed onto the ink layer 6, then a layer of glass fibers GF is applied, for example in the form of a glass fiber mat on which the honeycomb layer 3 is placed, placed on the back of another layer of glass fibers GF, for example in Glasmaschinemattenform and sprayed with the foaming plastic AK.
  • a layer of the foaming plastic AK preferably polyurethane
  • the mold is closed and the layers are pressed together by pressure and heat, whereby the foaming plastic AK is activated and expelled, so that it penetrates the glass fibers GF and connects with the honeycomb layer 3 and the color-coated first cover layer 2, as in Figure 2 B shown.
  • the foaming plastic AK is activated and expelled, so that it penetrates the glass fibers GF and connects with the honeycomb layer 3 and the color-coated first cover layer 2, as in Figure 2 B shown.
  • the glass-fiber-reinforced plastic foam layers 5 are formed again.
  • Glass fibers GF outside of the mold are connected to each other, for example by brackets, and the foaming plastic AK on the
  • vehicle component 1 has a color optics, which by the first
  • Cover layer 2 is covered glass, with the already described for the first embodiment advantages.
  • a layer of plastic K preferably a film of ethylene vinyl acetate
  • a layer of carbon fibers CF is applied, preferably in the form of a mat or fabric, and a layer of plastic K is again applied thereon, again preferably in the form of a film of ethylene vinyl acetate.
  • This layer part structure of the vehicle component 1 to be manufactured is laminated so that the layer is made of
  • Carbon fibers CF is impregnated with the melting plastic K.
  • the plastic K then forms the matrix for the carbon fibers CF, so that a first plastic layer 4 which is materially bonded to the first cover layer 2 is formed, which in this embodiment is reinforced by a carbon fiber
  • Plastic layer is formed, as shown in Figure 3B.
  • a layer of visible carbon is also achieved here, which is covered by the first cover layer 2, with the already described for the first embodiment advantages.
  • Honeycomb layer 3 cohesively and positively connected. This results in the completed vehicle component 1 shown in FIG. 3D in lightweight construction.
  • honeycomb structure layer 3 and the two layers of glass fibers GF outside the mold can be connected to each other, for example by clamping, and the foaming plastic AK on the
  • the entire vehicle component 1 is produced by lamination.
  • a layer of plastic K is first applied to the back of the first cover layer 2 made of glass, preferably a film of ethylene vinyl acetate.
  • a honeycomb structure layer 3 is applied, which is formed in this case made of plastic, preferably from
  • Polycarbonate in the form of parallel juxtaposed plastic tubes are aligned perpendicular to the first cover layer 2, so that a viewer of the vehicle component 1, which sees perpendicular to the first cover layer 2, can see through the plastic tubes in their axial direction.
  • a layer of plastic K is also applied, again preferably in the form of a film of ethylene vinyl acetate.
  • This plastic K can be colored, for example.
  • a second cover layer 7 is applied, which, for example, also made of glass, preferably from the chemically hardened glass of the first
  • this second cover layer 7 is formed.
  • this second cover layer 7 may also be formed of a plastic, expediently of a transparent or at least translucent plastic, for example of polycarbonate.
  • This layer structure is now connected to one another by lamination, whereby the plastic K melts from ethylene vinyl acetate and connects the honeycomb structure layer 3 with the respective cover layer 2, 7 in a material-locking and form-fitting manner.
  • a semitransparent and / or at least translucent vehicle component 1 is produced in composite component fashion, the first covering layer 2 being formed over the plastic K which has been melted and resolidified first plastic layer 4 with the honeycomb structure layer 3 is materially and positively connected and the second cover layer 7 is connected via a second plastic layer 8, which also forms by the molten and resolidified plastic K, with the honeycomb structure layer 3 cohesively and positively.
  • the two cover layers 2, 7 each form an outer side of the
  • Vehicle component 1 Vehicle component 1.
  • the second cover layer 7 a the second cover layer 7 a
  • Interior of the vehicle to be facing and the first cover layer 2 faces an external environment of the vehicle.
  • FIG. 1 Another embodiment of the vehicle component 1 is shown in FIG.
  • a first plastic layer 4 is applied to the back of the first cover layer 2 made of glass, which is in the embodiment shown here, for example, polycarbonate.
  • the first cover layer 2 is placed, for example, in an injection mold and back-injected with the plastic, so that the first plastic layer 4 is formed.
  • the polycarbonate can for example
  • the polycarbonate may be colored.
  • Such a vehicle component 1 may be formed, for example, as a roof window or part of such a roof window of a vehicle. It may be designed such that it is translucent, but that the absorption of infrared radiation, a strong heating of a vehicle interior is prevented.
  • a so-called hybrid glass component is formed, which has a low weight and a high breaking strength. Furthermore, it has on an outer surface the described advantages of the first cover layer 2 made of glass. In addition, it has the advantages of the polycarbonate, d. H. the colorability and the
  • the first cover layer 2 and the first plastic layer 4 each form an outer side of the vehicle component, for example, the first plastic layer facing an interior of the vehicle and the first cover layer 2 faces an outer environment of the vehicle.
  • the method described with reference to the exemplary embodiments illustrated here makes it possible to produce high-quality vehicle parts 1 that are easy to implement, fast and cost-effective, and that have a high-quality visual appearance.
  • This is achieved in particular by the first cover layer 2, which is formed from the chemically hardened glass with a thickness of up to one millimeter.
  • This glass also referred to as tempered glass and / or thin glass, allows a very smooth high quality surface structure of the vehicle component 1, which can not be achieved by clearcoat.
  • a marking of a honeycomb structure of the honeycomb structure layer 3 on a surface of the vehicle component 1 is prevented by the first cover layer 2 of glass.
  • a vehicle component 1 can be manufactured as a three-dimensional lightweight component in a single process step or in a few process steps as a tool.
  • the component and method according to the invention are not limited to the exemplary embodiments illustrated here but can be transferred to others.
  • the mentioned color printing layer instead of the back of the first cover layer, e.g.
  • Glass layer also be applied to the foamed plastic AK.

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Description

Fahrzeugbauteil und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugbauteil nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils nach den
Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 7.
Aus dem Stand der Technik sind, wie in der DE 10 2006 012 027 A1 beschrieben, Sandwichbauteile mit einem Kunststoff/Wabenkern bekannt. Dies sind glatte, gebogene und/oder kugelförmige Bauteile aus Schaumstoff, wobei in einer Füllung aus
expandiertem Polystyrol, expandiertem Polypropylen und/oder expandiertem Polyethylen Waben eingebunden sind. Die Waben sind aus Papier, Kunststoff und/oder Aluminium. Durch geeignete Hilfsformen können zwei- und dreidimensionale Formen, beispielsweise Ecken, Kanten, Rundungen oder Kugeln, hergestellt werden. Durch Anpassung der Eigenschaften des eingesetzten Schaums können die Bauteile bezüglich der Anforderung zur Schalldämmung und/oder Wärmedämmung optimiert und den Anforderungen entsprechend angepasst werden. Durch den Einbau von Sicken und Kanten und anderen geeigneten Profilierungen können Verbindungsstege vorgesehen werden. Beim
Expandiervorgang können geeignete Materialien, beispielsweise glasfaserverstärkter Kunststoff, Stahlblech, Aluminiumblech oder Dekorfolie, als Deckschicht mit dem geschäumten Bauteil verbunden werden.
In der DE 10 2006 060 459 A1 wird ein mehrschichtiges Verbundmaterial mit mindestens einer Glasschicht beschrieben. Das mehrschichtiges Verbundmaterial enthält eine untere Trägerschicht aus einem Kunststoff, einem Metall oder einer Kombination aus Kunststoff und Metall, eine darauf angeordnete Zwischenlage aus einem Weichmaterial oder aus einem Thermoplasten, eine weitere faserige Zwischenlage aus Kunststoff, die mit einer lösemittelfreien Klebemasse versehen ist, und eine obere Deckschicht aus Glas. Das mehrschichtige Verbundmaterial eignet sich zum Einbau von Glaselementen auf dem Gebiet der Elektro-, der Elektronik- und der Automobilindustrie und für andere industrielle Anwendungen. In Bergmann, Wolfgang: Werkstofftechnik. Teil 2; 4., aktualisierte Aufl. - München : Hanser, 2009 sowie in Bergmann, Wolfgang: Werkstofftechnik. Teil 1 ; 6., aktualisierte Aufl. - München : Hanser, 2008 wird chemisch gehärtetes Glas offenbart.
In Werkstoff Glas 3. - Renningen-Malmsheim : expert-Verl. 2001 wird Alumosilicatglas offenbart.
Aus der DE 10 2009 048 000 A1 ist ein Verbundwerkstoff aus offenzelligem Hartschaum bekannt. Der Verbundwerkstoff umfasst ein Sandwichelement und eine Funktionsund/oder Dekorschicht. Das Sandwichelement umfasst wenigstens eine Kernschicht, umfassend einen offenzelligen Hartschaum, und wenigstens eine auf jeder Seite dieser Kernschicht befindliche Außenschicht.
In der DE 10 2008 038 647 A1 wird ein Fahrzeugflächenbauteil mit einer
Solarzellenanordnung beschrieben. Das Fahrzeugflächenbauteil ist als steifes
Kunststoffverbundbauteil gebildet, in außenseitiger Anordnung an einem Fahrzeug anbringbar und weist eine Solarzellenanordnung auf. Das Kunststoffverbundbauteil ist in Leichtbauweise nach dem CSM-Verfahren (composite spray moulding) hergestellt und die Solarzellenanordnung ist am Kunststoffverbundbauteil außenflächig angeordnet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Fahrzeugbauteil und ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugbauteils anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Fahrzeugbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugbauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 7.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Fahrzeugbauteil ist aus einer Mehrzahl von Schichten gebildet.
Erfindungsgemäß ist zumindest eine erste Deckschicht aus Glas ausgebildet. Diese erste Deckschicht ist auf einer Sichtseite des Fahrzeugbauteils ausgebildet. Das Glas der ersten Deckschicht ist ein chemisch gehärtetes Glas, welches als ein
Alkali-Alumosilikatglas ausgebildet ist. Die erste Deckschicht aus dem chemisch gehärteten Glas weist eine Schichtdicke von bis zu einem Millimeter auf. Durch die Verwendung einer derartigen Deckschicht aus Glas ist kein Klarlack mehr erforderlich. Durch das Glas ist eine im Vergleich zur Verwendung von Klarlack qualitativ wesentlich hochwertigere Oberfläche des Fahrzeugbauteils erreicht, auch als Class A
Glasoberfläche bezeichnet. Des Weiteren ist durch die aus Glas ausgebildete erste Deckschicht, welche eine Außenseite des Fahrzeugbauteils bildet, eine Tiefenwirkung bezüglich einer Sicht auf eine darunterliegende Schicht erzielbar. Zudem sind durch die aus Glas ausgebildete erste Deckschicht die anderen Schichten des Fahrzeugbauteils gegen Witterungseinflüsse und Einflüsse durch UV-Strahlung geschützt. Daher kann dieses Fahrzeugbauteil besonders vorteilhaft auch als ein Fahrzeugaußenbauteil ausgebildet sein, d. h. ein an einer Außenseite des Fahrzeugs angeordnetes und daher derartigen Witterungseinflüssen besonders stark ausgesetztes Fahrzeugbauteil.
Die erste Deckschicht aus dem chemisch gehärteten Glas weist eine Schichtdicke von bis zu einem Millimeter auf, beispielsweise eine Schichtdicke von 0,5 mm, 0,75 mm oder 1 mm. Dieses sehr dünne und chemisch gehärtete Glas wird auch als Dünnglas und/oder als Hartglas bezeichnet. Es weist aufgrund des chemischen Härtens insbesondere sehr gute Härteeigenschaften und Verschleißeigenschaften auf, d. h. es ist insbesondere sehr kratzfest. Um diese besonders vorteilhaften Eigenschaften zu erzielen, ist das Glas der ersten Deckschicht als ein Alkali-Alumosilikatglas ausgebildet.
Zweckmäßigerweise ist auf einer von der Sichtseite abgewandten Rückseite der ersten Deckschicht eine erste Kunststoffschicht oder eine Farbschicht angeordnet. Die erste Kunststoffschicht kann beispielsweise eine Dekorfolie sein. Die Farbschicht kann beispielsweise auch als eine Farbdruckschicht ausgebildet sein. Unter Farbschicht ist dabei zu verstehen, dass diese Schicht in einer oder mehreren Buntfarben und/oder Unbuntfarben ausgebildet sein kann. Unter Unbuntfarben sind Schwarz sowie Graustufen zu verstehen. Diese unter der ersten Deckschicht aus Glas angeordnete Farbschicht oder erste Kunststoffschicht ist für den optischen Eindruck des Fahrzeugbauteils
verantwortlich. In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die erste Kunststoffschicht beispielsweise aus Polycarbonat (PC) ausgebildet sein. Dazu ist die erste Deckschicht aus Glas beispielsweise mit dem Polycarbonat hinterspritzt. Das Polycarbonat kann dabei beispielsweise Infrarotstrahlung absorbierend ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Polycarbonat eingefärbt sein. Ein derartiges Fahrzeugbauteil kann zum Beispiel als Dachfenster oder Teil eines derartigen Dachfensters eines Fahrzeugs ausgebildet sein. Dabei kann es derart ausgebildet sein, dass es lichtdurchlässig ist, dass aber durch die Absorption infraroter Strahlung eine starke Aufheizung eines Fahrzeuginnenraums verhindert ist. Durch das Polycarbonat ist ein so genanntes Hybridglas-Bauteil ausgebildet, welches ein geringes Gewicht und eine hohe Bruchfestigkeit aufweist. Des Weiteren weist es an einer äußeren Oberfläche die geschilderten Vorteile der ersten Deckschicht aus Glas auf. Zudem weist es die Vorteile des Polycarbonats auf, d. h. die Einfärbbarkeit und die Infrarotstrahlungsabsorption. In diesem Fall bilden die erste Deckschicht und die erste Kunststoffschicht jeweils eine Außenseite des
Fahrzeugbauteils, wobei beispielsweise die erste Kunststoffschicht einem Innenraum des Fahrzeugs zugewandt ist und die erste Deckschicht einer äußeren Umgebung des Fahrzeugs zugewandt ist.
In einer alternativen Ausführungsform kann die erste Kunststoffschicht beispielsweise auch aus Ethylenvinylacetat (EVA) ausgebildet sein. Dieser Kunststoff eignet sich insbesondere zur Verbindung der ersten Deckschicht aus Glas mit einer oder mehreren anderen Schichten des Fahrzeugbauteils, wobei die Schicht aus Ethylenvinylacetat vorzugsweise transparent ausgebildet ist.
Die erste Kunststoffschicht ist in vorteilhaften Ausführungsformen als eine
kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffschicht oder als eine kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffschaumschicht ausgebildet. Dadurch ist ein Fahrzeugbauteil mit einer
Carbonoptik ermöglicht. Dabei wird die jeweilige kohlenstofffaserverstärkte Schicht auch als Sichtcarbon bezeichnet. Durch die erste Deckschicht aus Glas ist dabei eine
Tiefenwirkung erreicht, die durch Klarlack nur sehr schwer erzielbar wäre. Der Kunststoff für die kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffschicht ist beispielsweise das bereits erwähnte Ethylenvinylacetat, welches sich mit den Kohlenstofffasern verbindet und auf diese Weise eine Matrix der kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffschicht bildet. Dabei ist das Ethylenvinylacetat nach einem Aushärten hochtransparent. Zudem ist durch diesen Kunststoff die kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffschicht mit der aus Glas
ausgebildeten ersten Deckschicht und gegebenenfalls mit einer oder mehreren weiteren Schichten des Fahrzeugbauteils verbunden.
Der Kunststoff für die kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffschaumschicht ist
beispielsweise aufgeschäumtes Polyurethan (PU). Auch dies wirkt als Matrix für die Kohlenstofffasern und verbindet zudem die kohlenstofffaserverstärkte
Kunststoffschaumschicht mit der aus Glas ausgebildeten ersten Deckschicht und gegebenenfalls mit einer oder mehreren weiteren Schichten des Fahrzeugbauteils. Durch den aufgeschäumten Kunststoff ist eine von der kohlenstofffaserverstärkten
Kunststoffschicht etwas abweichende optische Anmutung des Fahrzeugbauteils erreicht, d. h. eine etwas andere SichtcarbonOptik.
Besonders bevorzugt umfasst das Fahrzeugbauteil eine Wabenstrukturschicht. Derartige Bauteile werden auch als Sandwich-Wabeverbundbauteile bezeichnet. Dies ermöglicht die Ausbildung des Fahrzeugbauteils als Leichtbauteil, d. h. das Fahrzeugbauteil weist eine hohe Stabilität und ein geringes Gewicht auf. Zudem ist durch die erste Deckschicht aus Glas eine Abzeichnung einer Wabenstruktur an einer sichtbaren Oberfläche des Fahrzeugbauteils verhindert. Die Wabenstrukturschicht kann beispielsweise durch eine Wabenstruktur aus Papier und/oder Pappe gebildet sein oder durch eine Wabenstruktur aus Kunststoff. Des Weiteren ist beispielsweise auch eine Wabenstruktur aus Metall möglich, beispielsweise aus Aluminium. Auch Kombinationen dieser Werkstoffe sind möglich.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist auf einer der ersten Deckschicht zugewandten Seite der Wabenstrukturschicht eine faserverstärkte Kunststoffschaumschicht
angeordnet. Dies kann die bereits erwähnte kohlenstofffaserverstärkte
Kunststoffschaumschicht sein. Es kann sich hierbei jedoch beispielsweise auch um eine glasfaserverstärkte Kunststoffschaumschicht handeln. Diese faserverstärkte
Kunststoffschaumschicht dient einer Stabilisierung des Fahrzeugbauteils und zudem der Verbindung der Wabenstrukturschicht mit weiteren Schichten des Fahrzeugbauteils, d. h. ist die faserverstärkte Kunststoffschaumschicht als kohlenstofffaserverstärkte
Kunststoffschaumschicht ausgebildet, so ist durch diese die Wabenstruktur mit der ersten Deckschicht aus Glas verbunden. Ist diese faserverstärkte Kunststoffschaumschicht als glasfaserverstärkte Kunststoffschaumschicht ausgebildet, so ist durch diese die
Wabenstrukturschicht beispielsweise mit der aus Glas ausgebildeten ersten Deckschicht und der darauf angeordneten Farbschicht oder ersten Kunststoffschicht, beispielsweise der kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffschicht, verbunden.
Zweckmäßigerweise ist auf einer von der ersten Deckschicht abgewandten Seite der Wabenstrukturschicht eine faserverstärkte Kunststoffschaumschicht, insbesondere eine glasfaserverstärkte Kunststoffschaumschicht, angeordnet oder eine zweite
Kunststoffschicht und darauf eine zweite Deckschicht aus einem chemisch gehärteten Glas angeordnet. Auf diese Weise ist die Sandwichstruktur des Fahrzeugbauteils fertiggestellt. Die faserverstärkte Kunststoffschaumschicht dient dabei insbesondere der Stabilisierung des Fahrzeugbauteils.
Die zweite Kunststoffschicht und darauf die zweite Deckschicht sind insbesondere bei einer Wabenstruktur aus Kunststoff zu verwenden. Dabei ist die Wabenstrukturschicht beispielsweise aus einer Mehrzahl parallel ausgerichteter Kunststoffröhren ausgebildet, zum Beispiel aus Polycarbonat (PC). Auf einer Seite dieser Wabenstrukturschicht ist dann die erste Deckschicht aus Glas angeordnet, welche mit der Wabenstrukturschicht beispielsweise mittels Ethylenvinylacetat (EVA) als erster Kunststoffschicht verbunden ist. Auf der anderen Seite der Wabenstrukturschicht ist dann die zweite Kunststoffschicht, beispielsweise ebenfalls aus Ethylenvinylacetat (EVA), und darauf die zweite Deckschicht aus dem chemisch gehärteten Glas angeordnet. Dabei kann die zweite Kunststoffschicht auch eingefärbt sein. Dadurch ist ein semitransparentes Verbundbauteil erreicht, welches sehr leicht ist und durch die Sandwichbauweise mit der darin angeordneten
Wabenstrukturschicht gleichzeitig eine hohe Festigkeit aufweist. In diesem Fall bilden die beiden Deckschichten jeweils eine Außenseite des Fahrzeugbauteils. Dabei kann eine Außenseite des Fahrzeugbauteils, beispielsweise die zweite Deckschicht, einem
Fahrzeuginnenraum zugewandt sein und die andere Außenseite des Fahrzeugbauteils ist dann einer äußeren Fahrzeugumgebung zugewandt. Alternativ zum Glas kann die zweite Deckschicht auch aus einem transparenten Kunststoff gebildet sein, beispielsweise aus Polycarbonat (PC).
In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines derartigen
Fahrzeugbauteils wird das Fahrzeugbauteil aus einer Mehrzahl von Schichten gebildet, wobei die erste Deckschicht aus dem chemisch gehärteten Glas, welche eine
Schichtdicke von bis zu einem Millimeter aufweist, wobei das Glas der ersten Deckschicht als ein Alkali-Alumosilikatglas ausgebildet ist, mit einer oder mehreren weiteren Schichten stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden wird. Dadurch werden die bereits geschilderten Vorteile erzielt. Insbesondere ist kein Klarlack erforderlich und durch die Deckschicht aus Glas wird eine im Vergleich zur Verwendung von Klarlack qualitativ wesentlich hochwertigere Oberfläche des Fahrzeugbauteils erreicht, auch als Class A Glasoberfläche bezeichnet. Des Weiteren wird durch die aus Glas ausgebildete erste Deckschicht eine Tiefenwirkung bezüglich einer Sicht auf eine darunter liegende Schicht erzielt. Zudem werden durch die aus Glas ausgebildete erste Deckschicht die anderen Schichten des Fahrzeugbauteils gegen Witterungseinflüsse und Einflüsse durch UV-Strahlung geschützt. Daher kann das mittels des Verfahrens herstellbare Fahrzeugbauteil besonders vorteilhaft auch als ein Fahrzeugaußenbauteil ausgebildet werden, d. h. ein an einer Außenseite des Fahrzeugs angeordnetes und daher derartigen
Witterungseinflüssen besonders stark ausgesetztes Fahrzeugbauteil.
Zweckmäßigerweise wird auf eine von der Sichtseite abgewandte Rückseite der ersten Deckschicht die erste Kunststoffschicht oder die Farbschicht aufgebracht. Die erste Kunststoffschicht kann beispielsweise eine Dekorfolie sein. Die Farbschicht, welche beispielsweise in einem so genannten In-Mould-Coating Verfahren auf die erste
Deckschicht aufgebracht werden kann, kann beispielsweise auch als eine
Farbdruckschicht ausgebildet werden. Unter Farbschicht ist dabei zu verstehen, dass diese Schicht in einer oder mehreren Buntfarben und/oder Unbuntfarben ausgebildet sein kann. Unter Unbuntfarben sind Schwarz sowie Graustufen zu verstehen. Diese unter der ersten Deckschicht aus Glas angeordnete Farbschicht oder erste Kunststoffschicht ist für den optischen Eindruck des Fahrzeugbauteils verantwortlich.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die erste Kunststoffschicht beispielsweise aus Polycarbonat (PC) ausgebildet werden. Dazu wird die erste Deckschicht aus Glas beispielsweise mit dem Polycarbonat hinterspritzt. Das Polycarbonat kann dabei beispielsweise Infrarotstrahlung absorbierend ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Polycarbonat eingefärbt sein. Ein derartiges Fahrzeugbauteil kann zum Beispiel als Dachfenster oder Teil eines derartigen Dachfensters eines Fahrzeugs ausgebildet werden. Dabei kann es derart ausgebildet werden, dass es lichtdurchlässig ist, dass aber durch die Absorption infraroter Strahlung eine starke Aufheizung eines
Fahrzeuginnenraums verhindert wird. Durch das Polycarbonat ist ein so genanntes Hybridglas-Bauteil ausgebildet, welches ein geringes Gewicht und eine hohe
Bruchfestigkeit aufweist. Des Weiteren weist an einer äußeren Oberfläche die
geschilderten Vorteile der ersten Deckschicht aus Glas auf. Zudem weist es die Vorteile des Polycarbonats auf, d. h. die Einfärbbarkeit und die Infrarotstrahlungsabsorption.
In einer alternativen Ausführungsform kann die erste Kunststoffschicht beispielsweise auch aus Ethylenvinylacetat (EVA) ausgebildet werden. Dieser Kunststoff eignet sich insbesondere zur Verbindung der ersten Deckschicht aus Glas mit einer oder mehreren anderen Schichten des Fahrzeugbauteils, wobei die Schicht aus Ethylenvinylacetat vorzugsweise nach einem Aufschmelzen und Aushärten hochtransparent wird. Ein optischer Eindruck des Fahrzeugbauteils wird dann durch die weiteren Schichten des Fahrzeugbauteils erzielt, beispielsweise durch Kohlenstofffasern, welche sich im
Verfahren mit der Schicht aus Ethylenvinylacetat verbinden, so dass sich die erste Kunststoffschicht dann als kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffschicht ausbildet.
Alternativ kann diese erste Kunststoffschicht auch eine kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffschaumschicht sein, welche aus Kohlenstofffasern und einem aufschäumenden Kunststoff ausgebildet wird. Diese kann dann auch zur Verbindung der ersten
Deckschicht aus Glas mit einer oder mehreren anderen Schichten des Fahrzeugbauteils dienen. Die Kunststoffschicht aus Kohlenstofffasern und dem dann aufgeschäumten Kunststoff ist in dieser Ausführungsform für den optischen Eindruck des Fahrzeugbauteils verantwortlich.
Vorzugsweise wird ein Wabenkern stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit der ersten Deckschicht, der ersten Kunststoffschicht oder Farbschicht und weiteren Schichten verbunden. Dadurch wird ein als Sandwich-Wabeverbundbauteil ausgebildetes
Fahrzeugbauteil hergestellt. Dies ermöglicht die Ausbildung des Fahrzeugbauteils als Leichtbauteil, d. h. das Fahrzeugbauteil weist eine hohe Stabilität und ein geringes Gewicht auf. Zudem wird durch die erste Deckschicht aus Glas eine Abzeichnung einer Wabenstruktur an einer sichtbaren Oberfläche des Fahrzeugbauteils verhindert. Die Wabenstrukturschicht kann beispielsweise durch eine Wabenstruktur aus Papier und/oder Pappe gebildet sein oder durch eine Wabenstruktur aus Kunststoff. Auch andere Materialien, zum Beispiel Metall, insbesondere Aluminium, oder eine Kombination dieser Materialien ist möglich.
Die Schichten des Fahrzeugbauteils können beispielsweise nacheinander in einem Formwerkzeug angeordnet und unter Druck und Wärme miteinander verpresst und dadurch stoffschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden werden. Alternativ können auch einzelne Bestandteile des Fahrzeugbauteils zunächst separat miteinander verbunden werden und diese dann zum Fahrzeugbauteil miteinander verbunden werden. Beispielsweise werden zunächst ein oder mehrere Schichten auf die von der Sichtseite abgewandte Seite der ersten Deckschicht aus Glas auflaminiert und des Weiteren wird ein Wabenverbund aus der Wabenstrukturschicht hergestellt, auf welchen dazu beidseitig Glasfasermatten aufgelegt werden, welche mit aufschäumendem Kunststoff besprüht werden. Dieser Wabenverbund wird dann gemeinsam mit dem Laminat der ersten Deckschicht in ein entsprechendes Werkzeug eingelegt und unter Druck und Wärme verpresst, wobei der aufschäumende Kunststoff aktiviert wird, so dass er austreibt und aushärtet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1A eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines
Schichtaufbaus eines zu fertigenden Fahrzeugbauteils,
Fig. 1 B eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines
Fahrzeugbauteils,
Fig. 2A eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines
Schichtaufbaus eines zu fertigenden Fahrzeugbauteils,
Fig. 2B eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines
Fahrzeugbauteils,
Fig. 3A eine schematische Darstellung eines Schichtteilaufbaus eines dritten
Ausführungsbeispiels eines zu fertigenden Fahrzeugbauteils,
Fig. 3B eine schematische Darstellung eines verbundenen Schichtteilaufbaus eines dritten Ausführungsbeispiels eines zu fertigenden Fahrzeugbauteils,
Fig. 3C eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines
Schichtaufbaus eines zu fertigenden Fahrzeugbauteils,
Fig. 3D eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines
Fahrzeugbauteils,
Fig. 4A eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines
Schichtaufbaus eines zu fertigenden Fahrzeugbauteils, Fig. 4B eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugbauteils, und
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels eines
Fahrzeugbauteils.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Figuren 1A bis 5 zeigen verschiedene Ausführungsformen von Schichtaufbauten eines Fahrzeugbauteils 1 während eines Verfahrens zu dessen Herstellung sowie das daraus jeweils resultierende Fahrzeugbauteil 1. Zumindest eine erste Deckschicht 2 des Fahrzeugbauteils 1 ist jeweils aus Glas ausgebildet. Diese erste Deckschicht 2 ist auf einer Sichtseite des Fahrzeugbauteils 1 ausgebildet. Das Glas dieser ersten
Deckschicht 2 ist als ein chemisch gehärtetes Glas ausgebildet, besonders bevorzugt als ein Alkali-Alumosilikatglas. Die erste Deckschicht 2 aus diesem chemisch gehärteten Glas weist bevorzugt eine Schichtdicke von bis zu einem Millimeter auf, beispielsweise eine Schichtdicke von 0,5 mm, 0,75 mm oder 1 mm.
Im ersten, in Figur 1A dargestellten Beispiel wird zur Herstellung des Fahrzeugbauteils 1 auf einer Rückseite der ersten Deckschicht 2 aus Glas, d. h. auf einer von dessen Sichtseite abgewandten Seite, ein aufschäumender Kunststoff AK beispielsweise aus Polyurethan aufgebracht. Dazu wird beispielsweise zunächst die erste Deckschicht 2 aus Glas in eine Kavität eines nicht dargestellten Formwerkzeugs eingelegt und der aufschäumende Kunststoff AK wird auf die Rückseite der ersten Deckschicht 2 aufgesprüht. Während des Aufbringens ist der aufschäumende Kunststoff AK, d. h. beispielsweise das Polyurethan, dabei noch nicht aufgeschäumt, sondern es wird erst in nachfolgenden Herstellungsschritten aktiviert, wodurch es austreibt und aushärtet. Auf diesen aufschäumenden Kunststoff AK wird eine Schicht aus Kohlenstofffasern CF aufgebracht, beispielsweise als eine Kohlenstofffasermatte, welche als Gewebe oder Gelege ausgebildet ist. Darauf wird eine Wabenstrukturschicht 3 aufgebracht. Diese Wabenstrukturschicht 3 ist beispielsweise als ein Wabenkern aus Papier und/oder Pappe ausgebildet. Auf diese Wabenstrukturschicht 3 werden Glasfasern GF zum Beispiel in Form einer Glasfasermatte aufgebracht, welche anschließend mit dem aufschäumenden Kunststoff AK besprüht werden. Das Formwerkzeug wird dann geschlossen und die Schichten werden durch Druck und Wärme miteinander verpresst. Dadurch wird der aufschäumende Kunststoff AK aktiviert, wodurch er aufschäumt und in benachbarte Schichten eindringt. Auf diese Weise bildet sich, wie in Figur 1 B dargestellt, auf der von der Sichtseite abgewandten Rückseite der ersten Deckschicht 2 eine erste Kunststoffschicht 4 aus, welche in diesem Ausführungsbeispiel als eine kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffschaumschicht ausgebildet ist, da der aufschäumende Kunststoff AK während des Aufschäumens die Schicht aus
Kohlenstofffasern CF durchdringt und teilweise in die Wabenstrukturschicht 3 eindringt. Der aufschäumende Kunststoff AK bildet dadurch im aufgeschäumten Zustand eine Matrix für die Kohlenstofffasern CF, so dass die kohlenstofffaserverstärkte
Kunststoffschaumschicht in Form einer Carbonschicht ausgebildet wird, welche durch die erste Deckschicht 2 aus Glas hindurch sichtbar ist.
Diese Carbonschicht wird auch als Sichtcarbon bezeichnet. Das Fahrzeugbauteil 1 weist auf diese Weise eine Carbonoptik mit einer durch die erste Deckschicht 2 aus Glas hochglänzenden hochqualitativen Oberfläche auf, welche beispielsweise durch Klarlack nicht erreichbar ist. Zudem ist durch die erste Deckschicht 2 aus Glas eine optische Tiefenwirkung erzielt. Des Weiteren ist das Fahrzeugbauteil 1 durch diese erste
Deckschicht 2 aus dem chemisch gehärteten Glas, welches sehr gute
Härteeigenschaften und Verschleißeigenschaften aufweist und insbesondere sehr kratzfest ist, vor Witterungseinflüssen und zudem vor Schäden durch UV-Einstrahlung geschützt. Daher können auf diese Weise insbesondere auch Fahrzeugaußenbauteile hergestellt werden.
Des Weiteren wird durch den aufschäumenden Kunststoff AK die erste Deckschicht 2 aus Glas stoffschlüssig mit der kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffschaumschicht verbunden und die Wabenstrukturschicht 3 wird stoffschlüssig und formschlüssig mit der kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffschaumschicht verbunden. Zudem durchdringt auf der anderen Seite der Wabenstrukturschicht 3 der dort aufgebrachte aufschäumende Kunststoff AK die Schicht aus Glasfasern GF, d. h. die Glasfasermatte, und dringt ebenfalls teilweise in die Wabenstrukturschicht 3 ein, so dass sich hier eine
glasfaserverstärkte Kunststoffschaumschicht 5 ausbildet, welche mit der
Wabenstrukturschicht 3 stoffschlüssig und formschlüssig verbunden wird. Durch die Wabenstrukturschicht 3 ist ein Leichtbauteil ermöglicht, so dass auf diese Weise ein sehr leichtes und stabiles Fahrzeugbauteil 1 ausgebildet wird. Alternativ zu der beschriebenen Aufschichtung der einzelnen Komponenten nacheinander im Formwerkzeug können die Kohlenstofffasern CF und die Glasfasern GF jeweils in Mattenform zunächst auf der jeweiligen Seite der Wabenstrukturschicht 3 befestigt werden, beispielsweise an dieser verklammert werden, und danach mit dem
aufschäumenden Kunststoff AK besprüht werden, so dass dann dieser Wabenverbund in die Kavität des Formwerkzeugs auf die darin vorher bereits angeordnete erste
Deckschicht 2 aus Glas aufgelegt werden kann. Danach wird, wie bereits beschrieben, das Formwerkzeug geschlossen und die Schichten werden wie beschrieben mittels Druck und Wärme durch den aktivierten und dadurch austreibenden Kunststoff AK miteinander verbunden.
Im in Figur 2A dargestellten Ausführungsbeispiel wird auf die Rückseite der ersten Deckschicht 2 aus Glas eine Farbschicht 6 aufgebracht. Diese kann beispielsweise aufgedruckt oder aufgespritzt werden oder in einem so genannten In-Mould-Coating Verfahren aufgebracht werden. Dabei wird die erste Deckschicht 2 in eine Werkzeugform eingelegt, diese wird geschlossen und aufzubringende Farbe wird in einen verbleibenden Hohlraum der Werkzeugform eingebracht, so dass auf diese Weise die Rückseite der ersten Deckschicht 2 aus Glas mit der Farbe beschichtet wird. Die weiteren
Herstellungsschritte zur Fertigstellung des Fahrzeugbauteils 1 sind ähnlich zu den bereits zum ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Schritten.
Die mit Farbe beschichtete erste Deckschicht 2 wird in die Kavität des Formwerkzeugs eingebracht oder darin belassen, wenn es sich bei der Werkzeugform zum Aufbringen der Farbe bereits um das Formwerkzeug handelt. Anschließend wird eine Schicht des aufschäumenden Kunststoff AK, vorzugsweise Polyurethan, auf die Farbschicht 6 aufgesprüht, darauf wird eine Schicht Glasfasern GF beispielsweise in Form einer Glasfasermatte aufgebracht, darauf wird die Wabenstrukturschicht 3 aufgelegt, auf deren Rückseite eine weitere Schicht Glasfasern GF beispielsweise in Glasfasermattenform aufgelegt und mit dem aufschäumenden Kunststoff AK besprüht wird. Danach wird das Formwerkzeug geschlossen und die Schichten werden durch Druck und Wärme miteinander verpresst, wodurch der aufschäumende Kunststoff AK aktiviert wird und austreibt, so dass er die Glasfasern GF durchdringt und mit der Wabenstrukturschicht 3 und der mit Farbe beschichteten ersten Deckschicht 2 verbindet, wie in Figur 2 B dargestellt. Es bilden sich dadurch wieder die glasfaserverstärkten Kunststoffschaumschichten 5 aus. Alternativ können auch hier die Wabenstrukturschicht 3 und die beiden Schichten
Glasfasern GF außerhalb des Formwerkzeugs miteinander verbunden werden, beispielsweise durch Klammern, und der aufschäumende Kunststoff AK auf die
Glasfasern GF aufgesprüht werden, so dass der gesamte Wabenverbund in die Kavität des Formwerkzeugs eingebracht und auf die mit Farbe beschichtete erste Deckschicht 2 aufgelegt werden kann. Das Formwerkzeug wird dann geschlossen und die Schichten werden wie beschrieben miteinander verbunden. Das in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildete Fahrzeugbauteil 1 weist eine Farboptik auf, welche durch die erste
Deckschicht 2 aus Glas abgedeckt ist, mit den bereits zum ersten Ausführungsbeispiel geschilderten Vorteilen.
In einem weiteren, in den Figuren 3A bis 3C dargestellten Ausführungsbeispiel wird auf die Rückseite der ersten Deckschicht 2 aus Glas zunächst eine Schicht aus Kunststoff K aufgebracht, bevorzugt eine Folie aus Ethylenvinylacetat. Darauf wird eine Schicht aus Kohlenstofffasern CF aufgebracht, bevorzugt in Form einer als Gewebe oder Gelege ausgebildeten Matte, und darauf wird erneut eine Schicht aus Kunststoff K aufgebracht, wieder bevorzugt in Form einer Folie aus Ethylenvinylacetat. Dieser Schichtteilaufbau des zu fertigenden Fahrzeugbauteils 1 wird laminiert, so dass die Schicht aus
Kohlenstofffasern CF mit dem aufschmelzenden Kunststoff K durchtränkt wird. Der Kunststoff K bildet dann die Matrix für die Kohlenstofffasern CF, so dass eine mit der ersten Deckschicht 2 stoffschlüssig verbundene erste Kunststoffschicht 4 entsteht, welche in diesem Ausführungsbeispiel als eine kohlenstofffaserverstärkte
Kunststoffschicht ausgebildet ist, wie in Figur 3B dargestellt. Dadurch wird auch hier eine Schicht aus Sichtcarbon erreicht, welche durch die erste Deckschicht 2 abgedeckt ist, mit den bereits zum ersten Ausführungsbeispiel geschilderten Vorteilen.
Dieser in Figur 3B dargestellte Schichtverbund wird nun in das Formwerkzeug eingelegt und es wird, wie in Figur 3C dargestellt, eine Schicht des aufschäumenden Kunststoff AK, vorzugsweise Polyurethan, auf die kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffschicht aufgesprüht, darauf wird eine Schicht Glasfasern GF beispielsweise in Form einer Glasfasermatte aufgebracht, darauf wird die Wabenstrukturschicht 3 aufgelegt, auf deren Rückseite eine weitere Schicht Glasfasern GF beispielsweise in Glasfasermattenform aufgelegt und mit dem aufschäumenden Kunststoff AK besprüht wird. Danach wird das Formwerkzeug geschlossen und die Schichten werden durch Druck und Wärme miteinander verpresst, wodurch der aufschäumende Kunststoff AK aktiviert wird und durch das Aufschäumen die jeweilige Glasfasermatte durchdringt und teilweise in die Wabenstrukturschicht 3 eindringt. Es bilden sich dadurch wieder die glasfaserverstärkten Kunststoffschaumschichten 5 aus. Zudem wird durch die obere Schicht des
aufschäumenden Kunststoff AK der vorher laminierte Schichtverbund mit der
Wabenstrukturschicht 3 stoffschlüssig und formschlüssig verbunden. Daraus resultiert das in Figur 3D dargestellte fertiggestellte Fahrzeugbauteil 1 in Leichtbauweise.
Alternativ können auch hier die Wabenstrukturschicht 3 und die beiden Schichten Glasfasern GF außerhalb des Formwerkzeugs miteinander verbunden werden, beispielsweise durch Klammern, und der aufschäumende Kunststoff AK auf die
Glasfasern GF aufgesprüht werden, so dass der gesamte Wabenverbund in die Kavität des Formwerkzeugs eingebracht und auf den vorher laminierten Schichtverbund aufgelegt werden kann. Das Formwerkzeug wird dann geschlossen und die Schichten werden wie beschrieben miteinander verbunden.
In einer weiteren, in den Figuren 4A und 4B dargestellten Ausführungsform wird das gesamte Fahrzeugbauteil 1 durch Laminieren gefertigt. Dabei wird auf die Rückseite der ersten Deckschicht 2 aus Glas zunächst eine Schicht aus Kunststoff K aufgebracht, bevorzugt eine Folie aus Ethylenvinylacetat. Darauf wird eine Wabenstrukturschicht 3 aufgebracht, welche in diesem Fall aus Kunststoff ausgebildet ist, bevorzugt aus
Polycarbonat in Form von parallel nebeneinander angeordneten Kunststoffröhren. Diese Kunststoffröhren sind senkrecht zur ersten Deckschicht 2 ausgerichtet, so dass ein Betrachter des Fahrzeugbauteils 1 , welcher senkrecht auf die erste Deckschicht 2 sieht, durch die Kunststoffröhren in deren axialer Richtung hindurchsehen kann. Auf einer von der ersten Deckschicht 2 abgewandten Seite der Wabenstrukturschicht 3 wird ebenfalls eine Schicht aus Kunststoff K aufgebracht, erneut bevorzugt in Form einer Folie aus Ethylenvinylacetat. Dieser Kunststoff K kann beispielsweise eingefärbt sein. Auf diese Schicht Kunststoff K wird eine zweite Deckschicht 7 aufgebracht, welche beispielsweise ebenfalls aus Glas, vorzugsweise aus dem chemisch gehärteten Glas der ersten
Deckschicht 2 ausgebildet ist. Alternativ kann diese zweite Deckschicht 7 auch aus einem Kunststoff ausgebildet sein, zweckmäßigerweise aus einem transparenten oder zumindest transluzenten Kunststoff, beispielsweise aus Polycarbonat.
Dieser Schichtaufbau wird nun durch Lamination miteinander verbunden, wobei der Kunststoff K aus Ethylenvinylacetat aufschmilzt und die Wabenstrukturschicht 3 mit der jeweiligen Deckschicht 2, 7 stoffschlüssig und formschlüssig verbindet. Auf diese Weise wird, wie in Figur 4B dargestellt, ein semitransparentes und/oder zumindest transluzentes Fahrzeugbauteil 1 in Verbundbauteilweise hergestellt, wobei die erste Deckschicht 2 über die sich durch den aufgeschmolzenen und wieder verfestigten Kunststoff K gebildete erste Kunststoffschicht 4 mit der Wabenstrukturschicht 3 stoffschlüssig und formschlüssig verbunden ist und die zweite Deckschicht 7 über eine zweite Kunststoffschicht 8, die sich ebenfalls durch den aufgeschmolzenen und wieder verfestigten Kunststoff K bildet, mit der Wabenstrukturschicht 3 stoffschlüssig und formschlüssig verbunden ist. In diesem Fall bilden die beiden Deckschichten 2, 7 jeweils eine Außenseite des
Fahrzeugbauteils 1. Dabei kann beispielsweise die zweite Deckschicht 7 einem
Innenraum des Fahrzeugs zugewandt sein und die erste Deckschicht 2 ist einer äußeren Umgebung des Fahrzeugs zugewandt.
Eine weitere Ausführungsform des Fahrzeugbauteils 1 ist in Figur 5 dargestellt. In dieser Ausführungsform ist auf die Rückseite der ersten Deckschicht 2 aus Glas lediglich eine erste Kunststoffschicht 4 aufgebracht, welche in der hier dargestellten Ausführungsform beispielsweise aus Polycarbonat ist. Dazu wird die erste Deckschicht 2 beispielsweise in ein Spritzgusswerkzeug eingelegt und mit dem Kunststoff hinterspritzt, so dass sich die erste Kunststoffschicht 4 ausbildet. Das Polycarbonat kann dabei beispielsweise
Infrarotstrahlung absorbierend ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Polycarbonat eingefärbt sein.
Ein derartiges Fahrzeugbauteil 1 kann zum Beispiel als Dachfenster oder Teil eines derartigen Dachfensters eines Fahrzeugs ausgebildet sein. Dabei kann es derart ausgebildet sein, dass es lichtdurchlässig ist, dass aber durch die Absorption infraroter Strahlung eine starke Aufheizung eines Fahrzeuginnenraums verhindert ist. Durch das Polycarbonat ist ein so genanntes Hybridglas-Bauteil ausgebildet, welches ein geringes Gewicht und eine hohe Bruchfestigkeit aufweist. Des Weiteren weist es an einer äußeren Oberfläche die geschilderten Vorteile der ersten Deckschicht 2 aus Glas auf. Zudem weist es die Vorteile des Polycarbonats auf, d. h. die Einfärbbarkeit und die
Infrarotstrahlungsabsorption. In diesem Fall bilden die erste Deckschicht 2 und die erste Kunststoffschicht 4 jeweils eine Außenseite des Fahrzeugbauteils, wobei beispielsweise die erste Kunststoffschicht einem Innenraum des Fahrzeugs zugewandt ist und die erste Deckschicht 2 einer äußeren Umgebung des Fahrzeugs zugewandt ist.
Das anhand der hier dargestellten Ausführungsbeispiele geschilderte Verfahren ermöglicht eine einfach zu realisierende, schnelle und kostengünstige Herstellung hochqualitativer Fahrzeugteile 1 , welche eine hochwertige optische Anmutung aufweisen. Dies wird insbesondere durch die erste Deckschicht 2 erreicht, welche aus dem chemisch gehärteten Glas mit einer Dicke von bis zu einem Millimeter gebildet wird. Dieses auch als Hartglas und/oder Dünnglas bezeichnete Glas ermöglicht eine sehr glatte hochqualitative Oberflächenstruktur des Fahrzeugbauteils 1 , welche durch Klarlack nicht erreicht werden kann. Insbesondere wird durch die erste Deckschicht 2 aus Glas eine Abzeichnung der einer Wabenstruktur der Wabenstrukturschicht 3 an einer Oberfläche des Fahrzeugbauteils 1 verhindert. Zudem wird durch die erste Deckschicht 2 aus diesem Glas eine optische Tiefenwirkung auf darunter liegende Schichten erzielt, beispielsweise auf die Farbschicht 6 oder auf das auf die geschilderte Weise ausgebildete Sichtcarbon. Des Weiteren ist das Fahrzeugbauteil 1 , insbesondere die jeweils für die optische Anmutung verantwortliche Schicht, durch die erste Deckschicht 2 aus diesem Glas gegen Witterungseinflüsse und gegen ultraviolette Strahlung geschützt. Auf die beschriebene Weise kann ein Fahrzeugbauteil 1 als ein dreidimensionales Leichtbauteil in einem einzigen Prozessschritt oder in wenigen Prozessschritten werkzeugfallend hergestellt werden.
Das erfindungsgemäße Bauteil und Verfahren sind nicht auf die hier dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt sondern auf weitere übertragbar. So kann z.B. die erwähnte Farbdruckschicht anstatt auf die Rückseite der ersten Deckschicht, z.B.
Glasschicht, auch auf den aufgeschäumten Kunststoff AK aufgebracht werden.
Bezugszeichenliste
1 Fahrzeugbauteil
2 erste Deckschicht
3 Wabenstrukturschicht
4 erste Kunststoffschicht
5 glasfaserverstärkte Kunststoffschaumschicht
6 Farbschicht
7 zweite Deckschicht
8 zweite Kunststoffschicht
AK aufschäumender Kunststoff
CF Kohlenstofffasern
GF Glasfasern
K Kunststoff

Claims

Patentansprüche
1. Fahrzeugbauteil (1), welches aus einer Mehrzahl von Schichten gebildet ist, wobei zumindest eine erste Deckschicht (2) aus Glas ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Deckschicht (2) auf einer Sichtseite des Fahrzeugbauteils (1) ausgebildet ist, wobei das Glas der ersten Deckschicht (2) ein chemisch gehärtetes Glas ist, welches als ein Alkali-Alumosilikatglas ausgebildet ist und wobei die erste Deckschicht (2) aus dem chemisch gehärteten Glas eine Schichtdicke von bis zu einem Millimeter aufweist.
2. Fahrzeugbauteil (1) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass auf einer von der Sichtseite abgewandten Rückseite der ersten Deckschicht (2) eine erste Kunststoffschicht (4) oder eine Farbschicht (6) angeordnet ist.
3. Fahrzeugbauteil (1) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kunststoffschicht (4) als eine
kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffschicht oder als eine kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffschaumschicht ausgebildet ist.
4. Fahrzeugbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch eine Wabenstrukturschicht (3).
5. Fahrzeugbauteil (1) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass auf einer der ersten Deckschicht (2) zugewandten Seite der Wabenstrukturschicht (3) eine glasfaserverstärkte
Kunststoffschaumschicht (5) angeordnet ist.
6. Fahrzeugbauteil (1 ) nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass auf einer von der ersten Deckschicht (2) abgewandten Seite der Wabenstrukturschicht (3) eine glasfaserverstärkte
Kunststoffschaumschicht (5) oder eine zweite Kunststoffschicht (8) und darauf eine zweite Deckschicht (7) aus einem chemisch gehärteten Glas angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugbauteils (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Fahrzeugbauteil (1) aus einer Mehrzahl von Schichten gebildet wird und wobei eine erste Deckschicht (2) aus einem chemisch gehärteten Glas, welche eine Schichtdicke von bis zu einem Millimeter aufweist, wobei das Glas der ersten Deckschicht (2) als ein Alkali-Alumosilikatglas ausgebildet ist, mit einer oder mehreren weiteren Schichten stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass auf eine von der Sichtseite abgewandte Rückseite der ersten Deckschicht (2) eine erste Kunststoffschicht (4) oder eine Farbschicht (6) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Wabenkern (3) stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit der ersten Deckschicht (2), der ersten Kunststoffschicht (4) oder Farbschicht (6) und weiteren Schichten verbunden wird.
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