DE102023200886A1 - Method and device for bonding a component coated by means of a cathodic dip coating - Google Patents

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Merlin Oliver Kapelar
Kristian Lippky
Jens Küting
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kleben eines mittels einer kathodischen Tauchlackbeschichtung (16) beschichteten ersten Bauteils (10), insbesondere eines Blechs (14), welches folgende Schritte umfasst:- Definieren eines Klebbereichs (42),- Ablösen der kathodischen Tauchlackbeschichtung (16) von dem ersten Bauteil (10) durch Verdampfen der kathodischen Tauchlackbeschichtung (16) durch einen Laserstrahl (44) in dem definierten Klebbereich (42),- Aufbringen eines Klebstoffs (24) auf die so freigesetzte Oberfläche (46) des ersten Bauteils (10),- Fügen des ersten Bauteils (10) mit einem Fügeteil (12), wobei das Fügeteil (12) und das erste Bauteil (10) aufeinandergepresst werden.Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens, einen Computerprogrammcode (60) sowie eine Steuerungseinrichtung (54).The invention relates to a method for bonding a first component (10), in particular a sheet metal (14), coated by means of a cathodic dip coating (16), which comprises the following steps:- defining an adhesive region (42),- detaching the cathodic dip coating (16) from the first component (10) by evaporating the cathodic dip coating (16) by a laser beam (44) in the defined adhesive region (42),- applying an adhesive (24) to the surface (46) of the first component (10) thus exposed,- joining the first component (10) to a joining part (12), wherein the joining part (12) and the first component (10) are pressed together.The invention further relates to a device for carrying out such a method, a computer program code (60) and a control device (54).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kleben von mittels einer kathodischen Tauchlackierung beschichteten Bauteilen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.The invention relates to a method for bonding components coated by means of cathodic dip painting and to a device for carrying out such a method according to the preamble of the independent patent claims.

Bei der Herstellung und Montage von Kraftfahrzeugen oder Kraftfahrzeugkomponenten werden neben klassischen Schweißprozessen zunehmend Klebprozesse eingesetzt, um Bauteile dauerhaft zu verbinden. Bei Blechen, welche mittels einer kathodischen Tauchlackierung beschichtet sind, kann eine solche Klebverbindung problematisch sein, da zwischen dem Blech und der Beschichtung nur geringe Adhäsionskräfte wirken und die Beschichtung nicht für eine strukturelle Belastung geeignet ist. Dies kann im ungünstigsten Fall dazu führen, dass die mittels kathodischer Tauchlackierung aufgebrachte Beschichtung vom Blech abreißt und die Klebverbindung an dieser Stelle versagt.In the manufacture and assembly of motor vehicles or motor vehicle components, adhesive processes are increasingly being used alongside traditional welding processes to permanently connect components. In the case of sheet metal coated using cathodic dip painting, such an adhesive bond can be problematic because there are only low adhesive forces between the sheet metal and the coating and the coating is not suitable for structural loads. In the worst case scenario, this can lead to the coating applied using cathodic dip painting tearing off the sheet metal and the adhesive bond failing at this point.

Um einem solchen Versagen vorzubeugen, ist es bekannt, die Beschichtung vor dem Klebprozess durch einen Schleifprozess im Klebbereich von dem Blech abzutragen. Ein solches Schleifen verursacht jedoch Staub, sodass die Oberfläche vor dem Klebprozess zusätzlich gereinigt werden muss. Alternativ oder zusätzlich muss eine Absaugung vorgesehen werden, um den Staub nach dem Schleifprozess zu entfernen. Zudem ist es aufwendig und teuer, die Beschichtung punktuell vor dem Klebprozess durch einen Schleifprozess zu entfernen.In order to prevent such a failure, it is known to remove the coating from the sheet metal before the bonding process by means of a grinding process in the bonding area. However, such grinding creates dust, so that the surface must be cleaned additionally before the bonding process. Alternatively or additionally, an extraction system must be provided to remove the dust after the grinding process. In addition, it is complex and expensive to remove the coating selectively before the bonding process by means of a grinding process.

Alternativ ist bekannt, die Beschichtung vor dem Klebprozess chemisch von dem Blech abzulösen. Ein solcher chemischer Abtrag ist jedoch kritisch, da bei der Verwendung von Chemikalien zum Ablösen der Beschichtung giftige Dämpfe entstehen können, welche ebenfalls aufwendig abgesaugt werden müssen. Zudem kann es erforderlich sein, dass ein solcher chemischer Ablöseprozess unter Atemschutz durchgeführt wird, wodurch die Arbeitsbedingungen und die Gesundheitsbelastung des Mitarbeiters als kritisch einzustufen sind. Ferner ist es schwierig, bei einem chemischen Abtrag der Beschichtung die Beschichtung nur punktuell in der vorgesehenen Klebzone abzulösen.Alternatively, it is known to chemically remove the coating from the sheet metal before the bonding process. However, such chemical removal is critical because the use of chemicals to remove the coating can produce toxic fumes, which also have to be extracted at great expense. In addition, such a chemical removal process may be required to be carried out using respiratory protection, which means that the working conditions and the health risk for the employee are critical. Furthermore, it is difficult to remove the coating only at certain points in the intended bonding zone when chemically removing the coating.

Aus der EP 1 302 563 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung metallisch leitfähiger Oberflächenbereiche auf Leichtmetalllegierungen durch Beschichtung mit einer Zinn enthaltenden Schicht und anschließendem Beschuss mit einem Laser bekannt. Optional kann die Schicht vor der Laseroberflächenvorbehandlung lackiert werden. Ferner kann nach der Laseroberflächenvorbehandlung auf dem behandelten Oberflächenbereich eine fließfähige und metallisch leitfähige Substanz aufgebracht werden.From the EP 1 302 563 A1 A method is known for producing metallically conductive surface areas on light metal alloys by coating them with a layer containing tin and then bombarding them with a laser. Optionally, the layer can be painted before the laser surface pretreatment. Furthermore, a flowable and metallically conductive substance can be applied to the treated surface area after the laser surface pretreatment.

Die DE 10 2004 033 728 A1 offenbart ein Verfahren zum Bearbeiten und Kleben von Werkstücken aus einem Metall oder einer Metalllegierung mit einer hydratisierten Oxid- und/oder Hydroxidschicht. Dabei weist die Klebfläche eine Aluminiumoxidschicht auf. Die Klebfläche wird gereinigt, aktiviert und zumindest teilweise mit einem Haftvermittler beschichtet. Der Haftvermittler wird durch eine Nachbehandlung verfestigt. Die DE 10 2004 033 728 A1 offenbart ferner ein Verfahren zum Kleben von Bauteilen aus einem Aluminiumwerkstoff. Für das Reinigen und Aktivieren der Klebfläche und für das Nachbehandeln des Haftvermittlers wird bevorzugt ein atmosphärisches Plasma eingesetzt.The EN 10 2004 033 728 A1 discloses a method for processing and bonding workpieces made of a metal or a metal alloy with a hydrated oxide and/or hydroxide layer. The bonding surface has an aluminum oxide layer. The bonding surface is cleaned, activated and at least partially coated with an adhesion promoter. The adhesion promoter is solidified by a post-treatment. The EN 10 2004 033 728 A1 further discloses a method for bonding components made of an aluminum material. An atmospheric plasma is preferably used for cleaning and activating the bonding surface and for post-treating the adhesion promoter.

Aus der DE 198 51 278 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung elektrisch leitfähiger und optimal haftfähiger Oberflächenbereiche auf chemisch und/oder galvanisch beschichteten und/oder lackierten Spritzgussteilen aus Magnesiumlegierungen bekannt. Die Oberfläche der Spritzgussteile wird dabei zunächst gesäubert, anschließend aktiviert, chromatiert und lackiert. Das Lackieren der Spritzgussteile erfolgt durch Spritzlackieren oder durch elektrophoretisches Tauchlackieren. Die chromatierten und lackierten Spritzgussteile werden in den konstruktiv festgelegten Dichtungsbereichen mittels Laserstrahl remetallisiert. Auf den remetallisierten Dichtungsbereichen der Spritzgussteile wird ein vorzugsweise metallorganisches Dichtungs- und/oder Klebstoff aufgebracht.From the DE 198 51 278 A1 A process is known for producing electrically conductive and optimally adhesive surface areas on chemically and/or galvanically coated and/or painted injection molded parts made of magnesium alloys. The surface of the injection molded parts is first cleaned, then activated, chromated and painted. The injection molded parts are painted by spray painting or by electrophoretic dip painting. The chromated and painted injection molded parts are remetallized in the structurally defined sealing areas using a laser beam. A preferably metal-organic sealing and/or adhesive is applied to the remetallized sealing areas of the injection molded parts.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Stabilität einer Klebverbindung bei einem mittels einer kathodischen Tauchlackierung beschichteten Blech zu verbessern und die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu überwinden.The invention is based on the object of improving the stability of an adhesive bond in a sheet metal coated by means of a cathodic dip coating and of overcoming the disadvantages known from the prior art.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Kleben eines mittels einer kathodischen Tauchlackbeschichtung beschichteten Bauteils gelöst, welches folgende Schritte umfasst:

  • - Definieren eines Klebbereichs,
  • - Ablösen einer kathodischen Tauchlackbeschichtung von dem ersten Bauteil, insbesondere einem Blech, durch Verdampfen der kathodischen Tauchlackbeschichtung durch einen Laser in dem definierten Klebbereich,
  • - Aufbringen von Klebstoff auf eine freigesetzte Oberfläche des ersten Bauteils,
  • - Fügen des ersten Bauteils mit einem Fügeteil, wobei das Fügeteil und das erste Bauteil aufeinandergepresst werden.
The object is achieved by a method for bonding a component coated by means of a cathodic dip coating, which comprises the following steps:
  • - Defining a bonding area,
  • - Detaching a cathodic dip paint coating from the first component, in particular a sheet metal, by evaporating the cathodic dip paint coating by a laser in the defined bonding area,
  • - Applying adhesive to an exposed surface of the first component,
  • - Joining the first component with a joining part, whereby the joining part and the first component are pressed together.

Unter einer Beschichtung ist in diesem Zusammenhang eine Schicht zu verstehen, welche mittels einer kathodischen Tauchlackierung auf ein Blech aufgebracht ist. Der Begriff „Beschichtung“ ist nicht auf eine bestimmte Dicke dieser Schicht begrenzt. Unter einem Definieren des Klebbereichs ist die Festlegung eines Bereichs zu verstehen, in welchem ein Klebstoff zumindest auf das erste Bauteil, vorzugsweise auf das erste Bauteil und das Fügeteil, aufgetragen werden soll, um eine dauerhafte stoffschlüssige Verbindung mit dem Fügeteil herzustellen. Ist das Fügeteil ebenfalls ein lackiertes Bauteil, insbesondere ebenfalls ein mittels einer kathodischen Tauchlackierung beschichtetes Bauteil, so ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass dieses Bauteil ebenfalls vor dem Klebprozess durch Verdampfen der kathodischen Tauchlackbeschichtung durch einen Laser in dem definierten Klebbereich entlackt wird.In this context, a coating is understood to mean a layer that is applied to a sheet metal by means of cathodic dip painting. The term "coating" is not limited to a specific thickness of this layer. Defining the bonding area is understood to mean specifying an area in which an adhesive is to be applied at least to the first component, preferably to the first component and the joining part, in order to create a permanent, material-locking connection with the joining part. If the joining part is also a painted component, in particular also a component coated by means of cathodic dip painting, the invention provides that this component is also stripped of paint before the bonding process by evaporating the cathodic dip paint coating using a laser in the defined bonding area.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, ohne einen zusätzlichen Schleifprozess oder ein chemisches Ablösen der kathodischen Tauchlackbeschichtung eine Klebstelle auf dem ersten Bauteil, insbesondere auf einem Blech, auszubilden, an welcher eine mechanisch belastbare Klebverbindung mit einem Fügeteil ausgebildet werden kann. Ferner entsteht an dem Laser kein Werkzeugverschleiß, sodass auf ein Nachstellen des Werkzeuges verzichtet werden kann. Darüber hinaus kann durch den Laser auf zusätzliches Material für ein Maskieren des definierten Klebbereichs verzichtet werden.The method according to the invention makes it possible to form an adhesive bond on the first component, in particular on a sheet metal, without an additional grinding process or chemical removal of the cathodic dip coating, at which bond a mechanically resilient adhesive bond can be formed with a joining part. Furthermore, no tool wear occurs on the laser, so that there is no need to readjust the tool. In addition, the laser means that additional material for masking the defined adhesive area can be dispensed with.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Verbesserungen und Weiterentwicklungen des im unabhängigen Anspruch aufgeführten Verfahrens zum Kleben von mittels einer kathodischen Tauchlackbeschichtung beschichteten Bauteilen möglich.The features listed in the dependent claims enable advantageous improvements and further developments of the method listed in the independent claim for bonding components coated by means of a cathodic dip coating.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Fügeteil und das erste Bauteil, insbesondere ein als Blech ausgestaltetes erstes Bauteil, derart miteinander verpresst werden, dass der Klebstoff in einen Spalt zwischen dem Fügeteil und der kathodischen Tauchlackbeschichtung auf dem ersten Bauteil und/oder dem Fügeteil eindringt. Dadurch kann eine besonders tragfähige und stabile Klebverbindung hergestellt werden. Insbesondere entstehen bei einer solchen Klebverbindung zwei Klebbereiche. Ein erster Klebbereich, in welchem das erste Bauteil unmittelbar durch den Klebstoff mit dem Fügeteil verbunden ist, und ein zweiter Klebbereich in Form einer Randzone, in welchem die kathodische Tauchlackbeschichtung mit Klebstoff benetzt ist und mit dem Fügeteil verbunden ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der erste Klebbereich besonders tragfähig und stabil ausgebildet ist.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the joining part and the first component, in particular a first component designed as a sheet metal, are pressed together in such a way that the adhesive penetrates into a gap between the joining part and the cathodic dip paint coating on the first component and/or the joining part. This makes it possible to produce a particularly load-bearing and stable adhesive bond. In particular, two adhesive areas are created with such an adhesive bond. A first adhesive area in which the first component is directly connected to the joining part by the adhesive, and a second adhesive area in the form of an edge zone in which the cathodic dip paint coating is wetted with adhesive and connected to the joining part. This ensures that the first adhesive area is particularly load-bearing and stable.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Ablösen der kathodischen Tauchlackbeschichtung von dem ersten Bauteil, insbesondere von dem Blech, mittels eines gepulsten Laserstrahls erfolgt. Um die kathodische Tauchlackbeschichtung von dem ersten Bauteil abzulösen, kann die Beschichtung gezielt entfernt werden, sodass eine Oberfläche des ersten Bauteils, insbesondere eine metallische Oberfläche des ersten Bauteils, freigelegt wird. Zusätzlich kann bei einem metallischen ersten Bauteil die Oberfläche des metallischen Bauteils durch den gepulsten Laserstrahl vorstrukturiert werden, wodurch die Anhaftung des Klebstoffs an der metallischen Oberfläche des ersten Bauteils weiter verbessert werden kann.In a further advantageous embodiment of the method, it is provided that the cathodic dip paint coating is removed from the first component, in particular from the sheet metal, by means of a pulsed laser beam. In order to remove the cathodic dip paint coating from the first component, the coating can be removed in a targeted manner so that a surface of the first component, in particular a metallic surface of the first component, is exposed. In addition, in the case of a metallic first component, the surface of the metallic component can be pre-structured by the pulsed laser beam, whereby the adhesion of the adhesive to the metallic surface of the first component can be further improved.

Alternativ ist in einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, dass das Ablösen der kathodischen Tauchlackbeschichtung von dem ersten Bauteil, insbesondere von dem Blech, mittels eines Dauerlichtstrahllasers erfolgt. Durch einen Dauerlichtstrahllaser, insbesondere durch einen CW-Laser (engl.: Continuous Wave Laser), kann die kathodische Tauchlackbeschichtung ebenfalls prozesssicher in der definierten Klebstelle von der metallischen Oberfläche des ersten Bauteils abgelöst werden.Alternatively, in a further embodiment of the method, the cathodic dip paint coating is removed from the first component, in particular from the sheet metal, using a continuous light beam laser. Using a continuous light beam laser, in particular a CW laser (Continuous Wave Laser), the cathodic dip paint coating can also be reliably removed from the metallic surface of the first component in the defined bonding area.

Besonders bevorzugt ist dabei, wenn das Ablösen der kathodischen Tauchlackbeschichtung unmittelbar nach einem Trocknen der Beschichtung erfolgt. Unmittelbar nach dem Trocknen des ersten Bauteils in einem Trockenofen hat dieses erste Bauteil sowie die darauf applizierte kathodische Tauchlackbeschichtung noch eine erhöhte Temperatur und ist noch nicht vollständig ausgehärtet. Daher lässt sich die kathodische Tauchlackbeschichtung unmittelbar nach dem Trocknen besonders einfach von der metallischen Oberfläche des ersten Bauteils ablösen.It is particularly preferred if the cathodic dip coating is removed immediately after the coating has dried. Immediately after the first component has dried in a drying oven, this first component and the cathodic dip coating applied to it still have an elevated temperature and are not yet fully cured. The cathodic dip coating can therefore be removed particularly easily from the metallic surface of the first component immediately after drying.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass durch das Abtragen der kathodischen Tauchlackbeschichtung auf dem ersten Bauteil, insbesondere auf dem Blech, eine Ausnehmung entsteht, welche durch zwei Kanten oder eine umlaufende Kante begrenzt ist. Durch das Abtragen der kathodischen Tauchlackbeschichtung entsteht eine Ausnehmung. Je schärfer diese Ausnehmung durch Kanten begrenzt ist, desto einfacher ist es, Klebstoff in diese Ausnehmung aufzutragen und beim Anpressen des ersten Bauteils und des Fügeteils einen definierten Verlauf des Klebstoffs beim Fügeprozess zu erhalten. Dadurch kann die Qualität und die Reproduzierbarkeit der Klebergebnisse gesteigert werden. Zusätzlich kann durch ein Abtragen einer kathodischen Tauchlackbeschichtung auf dem Fügeteil eine weitere Ausnehmung entstehen, welche ebenfalls durch zwei Kanten oder eine umlaufende Kante begrenzt ist. Dadurch kann das Klebergebnis weiter verbessert werden.In an advantageous embodiment of the method, it is provided that by removing the cathodic dip coating on the first component, in particular on the sheet metal, a recess is created which is delimited by two edges or a peripheral edge. By removing the cathodic dip coating, a recess is created. The more sharply this recess is delimited by edges, the easier it is to apply adhesive to this recess and to obtain a defined course of the adhesive during the joining process when the first component and the joining part are pressed together. This can increase the quality and reproducibility of the bonding results. In addition, by removing a cathodic dip coating on the joining part, another recess can be created which is also delimited by two edges or a circumferential edge is limited. This can further improve the bonding result.

Ein weiterer Teilaspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kleben von mittels einer kathodischen Tauchlackbeschichtung beschichteten Blechen, wobei die Vorrichtung eine Laseranlage, eine Klebvorrichtung und eine Anpressvorrichtung umfasst. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Steuerungseinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, ein in den vorhergehenden Abschnitten beschriebenes Verfahren auszuführen, wenn ein Computerprogrammcode durch eine Recheneinheit der Steuerungseinrichtung ausgeführt wird. Eine solche Vorrichtung ermöglicht es auf einfache Art und Weise, eine Klebverbindung zwischen einem ersten Bauteil mit einer kathodischen Tauchlackbeschichtung und einem Fügeteil auszubilden. Ferner ermöglicht eine solche Vorrichtung, den Klebprozess vollständig zu automatisieren, wodurch der Personaleinsatz in der Fertigung reduziert und somit die Kosten für die Klebverbindung minimiert werden können. Ferner kann der Prozess des Abtragens der kathodischen Tauchlackbeschichtung von der metallischen Oberfläche des ersten Bauteils mit einer wesentlich höheren Genauigkeit als ein Schleifprozess oder ein Prozess, in dem die kathodische Tauchlackbeschichtung chemisch abgelöst wird, reproduziert werden.A further aspect of the invention relates to a device for bonding metal sheets coated by means of a cathodic dip coating, the device comprising a laser system, a bonding device and a pressing device. The device further comprises a control device which is designed to carry out a method described in the previous sections when a computer program code is executed by a computing unit of the control device. Such a device makes it possible to form an adhesive bond between a first component with a cathodic dip coating and a joining part in a simple manner. Furthermore, such a device makes it possible to fully automate the bonding process, which reduces the use of personnel in production and thus minimizes the costs for the adhesive bond. Furthermore, the process of removing the cathodic dip coating from the metallic surface of the first component can be reproduced with significantly greater accuracy than a grinding process or a process in which the cathodic dip coating is chemically removed.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung zusätzlich eine Beschichtungsvorrichtung mit einem kathodischen Tauchbad zum Auftragen einer kathodischen Tauchlackbeschichtung auf das erste Bauteil sowie einen Trockenofen umfasst. Dadurch können die Umgebungsbedingungen für den Klebprozess verbessert und definiert werden. Insbesondere ist es möglich, durch den Trockenofen eine Temperatur einzustellen, an welcher die kathodische Tauchlackbeschichtung besonders einfach von der metallischen Oberfläche des ersten Bauteils abgelöst werden kann.In an advantageous embodiment of the device, it is provided that the device additionally comprises a coating device with a cathodic dip bath for applying a cathodic dip paint coating to the first component and a drying oven. This allows the ambient conditions for the bonding process to be improved and defined. In particular, it is possible to use the drying oven to set a temperature at which the cathodic dip paint coating can be particularly easily removed from the metallic surface of the first component.

In einer weiteren Verbesserung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass eine Transportvorrichtung vorgesehen ist, welche das zu bearbeitende erste Bauteil, insbesondere das zu bearbeitende Blech, durch die Vorrichtung transportiert und den einzelnen Prozessschritten des Verfahrens zuführt. Eine Transportvorrichtung ermöglicht einen besonders einfachen Transport des ersten Bauteils während der Lackierung, der Trocknung, der Vorbereitung für den Klebprozess und dem anschließenden Klebprozess. Dabei ist insbesondere ein Transportband oder ein Transportgestell vorgesehen, auf oder an welchem das erste Bauteil positioniert ist, um sowohl einen möglichst einfachen und beschädigungsfreien Transport als auch eine ideale Bearbeitung des ersten Bauteils beim partiellen Abtragen der kathodischen Tauchlackbeschichtung und dem nachfolgenden Klebprozess zu ermöglichen.In a further improvement of the device, a transport device is provided which transports the first component to be processed, in particular the sheet metal to be processed, through the device and feeds it to the individual process steps of the method. A transport device enables particularly simple transport of the first component during painting, drying, preparation for the bonding process and the subsequent bonding process. In particular, a conveyor belt or a transport frame is provided on or at which the first component is positioned in order to enable both the simplest and most damage-free transport possible and ideal processing of the first component during partial removal of the cathodic dip paint coating and the subsequent bonding process.

Ein weiterer Teilaspekt der Erfindung betrifft einen Computerprogrammcode, welcher Befehle umfasst, die bei einer Ausführung des Computerprogrammcodes durch eine Steuerungseinrichtung ein in den vorhergehenden Abschnitten beschriebenes Verfahren ausführen. Ein solcher Computerprogrammcode kann auch als Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt bezeichnet werden.A further aspect of the invention relates to a computer program code which comprises instructions which, when the computer program code is executed by a control device, carry out a method described in the preceding sections. Such a computer program code can also be referred to as a computer program or computer program product.

Ein weiterer Teilaspekt der Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung mit einer Speichereinheit und einer Recheneinheit sowie mit einem in der Speichereinheit abgelegten Computerprogrammcode, wobei die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet ist, ein in den vorhergehenden Abschnitten beschriebenes Verfahren auszuführen, wenn der Computerprogrammcode durch die Recheneinheit der Steuerungseinrichtung ausgeführt wird.A further aspect of the invention relates to a control device with a memory unit and a computing unit as well as with a computer program code stored in the memory unit, wherein the control device is configured to execute a method described in the preceding sections when the computer program code is executed by the computing unit of the control device.

Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.The various embodiments of the invention mentioned in this application can be advantageously combined with one another, unless stated otherwise in individual cases.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Kleben von Bauteilen mit einer kathodischen Tauchlackbeschichtung, wobei die Klebfläche für das Auftragen des Klebstoffs entlackt wird,
  • 2 eine schematische Darstellung eines Vorbereitungsprozesses, bei welchem die kathodische Tauchlackbeschichtung von einer metallischen Oberfläche des Bauteils abgelöst wird,
  • 3 eine schematische Darstellung eines Klebprozesses, bei welchem das Bauteil mit einem Fügeteil geklebt wird, und
  • 4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Kleben von Bauteilen mit einer kathodischen Tauchlackbeschichtung, wobei die Klebfläche für das Auftragen des Klebstoffs entlackt wird.
The invention is explained below in exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. They show:
  • 1 a schematic representation of an implementation of a method according to the invention for bonding components with a cathodic dip coating, wherein the bonding surface is stripped of paint for the application of the adhesive,
  • 2 a schematic representation of a preparation process in which the cathodic dip coating is removed from a metallic surface of the component,
  • 3 a schematic representation of an adhesive bonding process in which the component is bonded to a joining part, and
  • 4 a schematic representation of a device according to the invention for bonding components with a cathodic dip coating, wherein the bonding surface is stripped of paint for the application of the adhesive.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Kleben von Bauteilen 10, 12 mit einer kathodischen Tauchlackbeschichtung. Dabei wird ein erstes metallisches Bauteil 10 mit einer kathodischen Tauchlackbeschichtung 16, insbesondere ein metallisches Blech 14 mit einer kathodischen Tauchlackbeschichtung 16, mit einem Fügeteil 12 geklebt. Das Fügeteil 12 kann insbesondere ein weiteres Bauteil 12 mit einer kathodischen Tauchlackbeschichtung 16 sein. In einem ersten Verfahrensschritt <100> wird ein Klebbereich 42 definiert, an welchem das erste metallische Bauteil 10 und das Fügeteil 12 miteinander geklebt werden sollen. In einem Verfahrensschritt <110> wird die kathodische Tauchlackbeschichtung 16 von dem ersten Bauteil 10 durch Verdampfen der kathodischen Tauchlackbeschichtung 16 durch einen Laserstrahl 44 einer Laseranlage 36 verdampft, welcher durch einen Laserkopf 32 der Laseranlage 36 auf das erste Bauteil 10 gerichtet emittiert wird. Dabei wird der Laserstrahl 44 vorzugsweise als gepulster Laserstrahl 50 emittiert. Alternativ kann der Laserstrahl 44 auch als Laserstrahl eines Dauerlichtstrahllasers 52 ausgeführt sein. Dabei wird die kathodische Tauchlackbeschichtung 16 in einem Bearbeitungsbereich 18 vollständig von einer metallischen Oberfläche 46 des ersten Bauteils 10 abgelöst. Ist das Fügeteil 12 ebenfalls mit einer kathodischen Tauchlackbeschichtung 16 versehen, so wird die kathodische Tauchlackbeschichtung 16 auf dem Fügeteil 12 vorzugsweise ebenfalls durch Verdampfen durch einen Laserstrahl 44 entfernt. 1 shows a schematic representation of an implementation of a method according to the invention for bonding components 10, 12 with a cathodic dip coating. In this case, a first metallic component 10 with a cathodic dip coating 16, in particular a metallic sheet 14 with a cathodic dip coating 16, is bonded to a joining part 12. The joining part 12 can in particular be another component 12 with a cathodic dip paint coating 16. In a first method step <100>, an adhesive region 42 is defined to which the first metallic component 10 and the joining part 12 are to be adhesively bonded to one another. In a method step <110>, the cathodic dip paint coating 16 is evaporated from the first component 10 by evaporating the cathodic dip paint coating 16 using a laser beam 44 of a laser system 36, which is emitted by a laser head 32 of the laser system 36 directed at the first component 10. The laser beam 44 is preferably emitted as a pulsed laser beam 50. Alternatively, the laser beam 44 can also be designed as a laser beam of a continuous light beam laser 52. In this case, the cathodic dip paint coating 16 is completely removed from a metallic surface 46 of the first component 10 in a processing area 18. If the joining part 12 is also provided with a cathodic dip paint coating 16, the cathodic dip paint coating 16 on the joining part 12 is preferably also removed by evaporation by a laser beam 44.

In 1 ist das erste Bauteil 10 als metallisches Blech 14 dargestellt. Somit entsteht im Verfahrensschritt <110> ein bearbeitetes Blech 20 mit einer Ausnehmung 22, an welcher die metallische Oberfläche 46 des bearbeiteten Blechs 20 freigesetzt ist. In einem Verfahrensschritt <120> wird in die Ausnehmung 22 durch eine Klebstoffdüse 34 einer Klebvorrichtung 38 ein Klebstoff 24 eingebracht. In einem Verfahrensschritt <130> werden das erste Bauteil 10 und das Fügeteil 12 zueinander positioniert und gefügt und in einem abschließenden Verfahrensschritt <140> durch eine Anpressvorrichtung 40 gegeneinander gepresst, bis der Klebstoff 24 aushärtet und eine dauerhaft haltbare stoffschlüssige Klebverbindung zwischen dem ersten Bauteil 10 und dem Fügeteil 12 entsteht.In 1 the first component 10 is shown as a metallic sheet 14. Thus, in process step <110>, a processed sheet 20 is created with a recess 22, at which the metallic surface 46 of the processed sheet 20 is exposed. In a process step <120>, an adhesive 24 is introduced into the recess 22 through an adhesive nozzle 34 of an adhesive device 38. In a process step <130>, the first component 10 and the joining part 12 are positioned and joined to one another and, in a final process step <140>, pressed against one another by a pressing device 40 until the adhesive 24 hardens and a permanently durable adhesive bond is created between the first component 10 and the joining part 12.

In 2 ist eine schematische Darstellung eines Vorbereitungsprozesses, bei welchem die kathodische Tauchlackbeschichtung 16 von einer metallischen Oberfläche 46 des ersten Bauteils 10, insbesondere eines metallischen Blechs 14, abgelöst wird, dargestellt. Dabei wird ein Laserstrahl 44 einer Laseranlage 36 derart ausgerichtet, dass er auf die mit der kathodischen Tauchlackbeschichtung 16 beschichtete Oberfläche des ersten Bauteils 10 trifft. Durch den Laserstrahl 44, vorzugsweise durch einen gepulsten Laserstrahl 50, wird die kathodische Tauchlackbeschichtung 16 von der metallischen Oberfläche 46 des ersten Bauteils 10 abgetragen. Dabei entsteht an der Oberfläche des ersten Bauteils eine Ausnehmung 22, welche vorzugsweise durch zwei Kanten 26, 28 begrenzt wird. Die Kanten 26, 28 ermöglichen eine Kontur, in welcher der Klebstoff 24 definiert aufgebracht werden kann und nicht verläuft. Ferner kann durch den Laserstrahl 44 eine Struktur 70 in die metallische Oberfläche 46 eingebracht werden, welche ein Anhaften des Klebstoffs 24 an dieser strukturierten metallischen Oberfläche 46 begünstigt. Dadurch kann das Klebergebnis des vorgeschlagenen Klebprozesses weiter verbessert werden.In 2 is a schematic representation of a preparation process in which the cathodic dip paint coating 16 is removed from a metallic surface 46 of the first component 10, in particular a metallic sheet 14. A laser beam 44 from a laser system 36 is aligned such that it hits the surface of the first component 10 coated with the cathodic dip paint coating 16. The laser beam 44, preferably a pulsed laser beam 50, removes the cathodic dip paint coating 16 from the metallic surface 46 of the first component 10. This creates a recess 22 on the surface of the first component, which is preferably delimited by two edges 26, 28. The edges 26, 28 enable a contour in which the adhesive 24 can be applied in a defined manner and does not run. Furthermore, the laser beam 44 can introduce a structure 70 into the metallic surface 46, which promotes adhesion of the adhesive 24 to this structured metallic surface 46. This can further improve the bonding result of the proposed bonding process.

In 3 ist eine schematische Darstellung eines Klebprozesses, bei welchem das erste Bauteil 10 mit einem Fügeteil 12 geklebt wird, dargestellt. Dabei wird durch die Klebstoffdüse 34 der Klebvorrichtung 38 der Klebstoff 24 in die von den Kanten 26, 28 begrenzte Ausnehmung 22 eingebracht, sodass eine definierte Klebstoffmenge in einer definierten Position des ersten Bauteils 10 gehalten wird. Anschließend wird das erste Bauteil 10 mit dem Fügeteil 12 gefügt und die beiden Bauteile 10, 12 durch die Anpressvorrichtung 40 angepresst. Dabei verteilt sich der Klebstoff 24 zusätzlich in einem Spalt 48 zwischen dem ersten Bauteil 10 und dem Fügeteil 12, wobei das erste Bauteil 10 an einer dem Spalt 48 zugewandten Oberfläche zumindest teilweise noch mit der kathodischen Tauchlackbeschichtung 16 beschichtet sein kann. So entsteht eine erste Klebzone 72, in welcher der Klebstoff 24 die metallische Oberfläche 46 des ersten Bauteils 10 und das Fügeteil 12 stoffschlüssig verbindet, und zumindest eine zweite Klebzone 74, in welcher die kathodische Beschichtung 16 des ersten Bauteils 10 mit dem Klebstoff 24 benetzt ist. Dabei entsteht in diesem zweiten Klebbereich 74 eine Überlappung 30, wodurch eine optimale Isolierung des ersten Klebbereichs 72 erzielt werden kann. Dadurch kann eine besonders stabile Klebverbindung ausgebildet werden.In 3 is a schematic representation of an adhesive process in which the first component 10 is adhesively bonded to a joining part 12. The adhesive 24 is introduced into the recess 22 delimited by the edges 26, 28 through the adhesive nozzle 34 of the adhesive device 38, so that a defined amount of adhesive is held in a defined position of the first component 10. The first component 10 is then joined to the joining part 12 and the two components 10, 12 are pressed together by the pressing device 40. The adhesive 24 is also distributed in a gap 48 between the first component 10 and the joining part 12, wherein the first component 10 can still be at least partially coated with the cathodic dip paint coating 16 on a surface facing the gap 48. This creates a first adhesive zone 72 in which the adhesive 24 firmly bonds the metallic surface 46 of the first component 10 and the joining part 12, and at least a second adhesive zone 74 in which the cathodic coating 16 of the first component 10 is wetted with the adhesive 24. An overlap 30 is created in this second adhesive area 74, whereby optimal insulation of the first adhesive area 72 can be achieved. This allows a particularly stable adhesive connection to be formed.

In 4 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Kleben von mittels einer kathodischen Tauchlackbeschichtung 16 beschichteten Bauteilen 10, 12 dargestellt. Die Vorrichtung umfasst eine Laseranlage 36 mit einem Laserkopf 32, eine Klebvorrichtung 38 mit einer Klebstoffdüse 34, eine Anpressvorrichtung 40 sowie eine Steuerungseinheit 54 mit einer Speichereinheit 56 und einer Recheneinheit 58. In der Speichereinrichtung 56 ist ein Computerprogrammcode 60 gespeichert. Die Steuerungseinrichtung 54 ist dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen, wenn der Computerprogrammcode durch die Recheneinheit 58 ausgeführt wird.In 4 is a schematic representation of a device according to the invention for bonding components 10, 12 coated by means of a cathodic dip coating 16. The device comprises a laser system 36 with a laser head 32, a bonding device 38 with an adhesive nozzle 34, a pressing device 40 and a control unit 54 with a storage unit 56 and a computing unit 58. A computer program code 60 is stored in the storage device 56. The control device 54 is set up to carry out a method according to the invention when the computer program code is executed by the computing unit 58.

Die Vorrichtung kann zusätzlich ein kathodisches Tauchbad 64 zum Auftragen einer kathodischen Tauchlackbeschichtung 16 sowie einen Trockenofen 66 zum Trocknen der kathodischen Tauchlackbeschichtung 16 auf dem ersten Bauteil 10 umfassen. Die Vorrichtung kann ferner eine Transportvorrichtung 68, insbesondere ein Transportband oder ein Transportgestell, umfassen, welche dazu eingerichtet sind, das erste Bauteil 10 aufzunehmen und den einzelnen Anlagenkomponenten 36, 38, 40 der Vorrichtung zuzuführen, um eine besonders günstige Bearbeitung des ersten Bauteils 10 bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu ermöglichen.The device can additionally comprise a cathodic dip bath 64 for applying a cathodic dip paint coating 16 and a drying oven 66 for drying the cathodic dip paint coating 16 on the first component 10. The device can further comprise a transport device 68, in particular a conveyor belt or a transport frame, which che are adapted to receive the first component 10 and to supply it to the individual system components 36, 38, 40 of the device in order to enable particularly favorable processing of the first component 10 when carrying out a method according to the invention.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
erstes Bauteilfirst component
1212
Fügeteil, weiteres BauteilJoining part, additional component
1414
Blechsheet
1616
kathodische Tauchlackbeschichtungcathodic dip coating
1818
Bearbeitungsbereich Editing area
2020
bearbeitetes Blechmachined sheet metal
2222
AusnehmungRecess
2424
Klebstoffadhesive
2626
erste Kantefirst edge
2828
zweite Kante second edge
3030
Überlappungoverlap
3232
LaserkopfLaser head
3434
KlebstoffdüseAdhesive nozzle
3636
LaseranlageLaser system
3838
Klebvorrichtung Adhesive device
4040
AnpressvorrichtungPressing device
4242
KlebbereichAdhesive area
4444
Laserstrahllaser beam
4646
freigesetzte metallische Oberflächereleased metallic surface
4848
Spalt gap
5050
gepulster Laserstrahlpulsed laser beam
5252
DauerlichtstrahllaserContinuous beam laser
5454
SteuerungseinrichtungControl device
5656
SpeichereinheitStorage unit
5858
Recheneinheit Computing unit
6060
ComputerprogrammcodeComputer program code
6464
kathodisches Tauchbadcathodic dip
6666
TrockenofenDrying oven
6868
TransportvorrichtungTransport device
7070
Strukturstructure
7272
erste Klebzonefirst bonding zone
7474
zweite Klebzone second adhesive zone
100100
erster Verfahrensschrittfirst procedural step
110110
zweiter Verfahrensschrittsecond process step
120120
dritter Verfahrensschrittthird procedural step
130130
vierter Verfahrensschrittfourth procedural step
140140
fünfter Verfahrensschrittfifth procedural step

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1302563 A1 [0005]EP 1302563 A1 [0005]
  • DE 102004033728 A1 [0006]DE 102004033728 A1 [0006]
  • DE 19851278 A1 [0007]DE 19851278 A1 [0007]

Claims (10)

Verfahren zum Kleben eines mittels einer kathodischen Tauchlackbeschichtung (16) beschichteten ersten Bauteils (10), umfassend folgende Schritte: - Definieren eines Klebbereichs (42), - Ablösen der kathodischen Tauchlackbeschichtung (16) von dem ersten Bauteil (10) durch Verdampfen der kathodischen Tauchlackbeschichtung (16) durch einen Laserstrahl (44) in dem definierten Klebbereich (42), - Aufbringen eines Klebstoffs (24) auf eine freigesetzte metallische Oberfläche (46) des ersten Bauteils (10), - Fügen des ersten Bauteils (10) mit einem Fügeteil (12), wobei das Fügeteil (12) und das erste Bauteil (10) aufeinandergepresst werden.Method for bonding a first component (10) coated by means of a cathodic dip coating (16), comprising the following steps: - defining an adhesive region (42), - detaching the cathodic dip coating (16) from the first component (10) by evaporating the cathodic dip coating (16) by a laser beam (44) in the defined adhesive region (42), - applying an adhesive (24) to an exposed metallic surface (46) of the first component (10), - joining the first component (10) to a joining part (12), wherein the joining part (12) and the first component (10) are pressed together. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Fügeteil (12) und das erste Bauteil (10) derart miteinander verpresst werden, dass der Klebstoff (24) in einem Spalt (48) zwischen dem Fügeteil (12) und der kathodischen Tauchlackbeschichtung (16) auf dem ersten Bauteil (10) eindringt.Procedure according to Claim 1 , wherein the joining part (12) and the first component (10) are pressed together in such a way that the adhesive (24) penetrates into a gap (48) between the joining part (12) and the cathodic dip coating (16) on the first component (10). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Ablösen der kathodischen Tauchlackbeschichtung (16) von dem ersten Bauteil (10) mittels eines gepulsten Laserstrahls (50) erfolgt.Procedure according to one of the Claims 1 or 2 , wherein the cathodic dip coating (16) is removed from the first component (10) by means of a pulsed laser beam (50). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Ablösen der kathodischen Tauchlackbeschichtung (16) von dem ersten Bauteil (10) mittels eines Dauerlichtstrahllasers (52) erfolgt.Procedure according to one of the Claims 1 or 2 , wherein the cathodic dip coating (16) is removed from the first component (10) by means of a continuous light beam laser (52). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei durch das Abtragen der kathodischen Tauchlackbeschichtung (16) auf dem ersten Bauteil (10) eine Ausnehmung (22) entsteht, welche durch zwei Kanten (26, 28) begrenzt ist.Procedure according to one of the Claims 1 until 4 , wherein the removal of the cathodic dip coating (16) on the first component (10) creates a recess (22) which is delimited by two edges (26, 28). Vorrichtung zum Kleben von einem mittels einer kathodischen Tauchlackbeschichtung (16) beschichteten ersten Bauteil (10), umfassend eine Laseranlage (36), eine Klebvorrichtung (38) und eine Anpressvorrichtung (40) sowie eine Steuerungseinheit (54), welche dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 auszuführen, wenn ein Computerprogrammcode (60) durch eine Recheneinheit (58) der Steuerungseinrichtung (54) ausgeführt wird.Device for bonding a first component (10) coated by means of a cathodic dip coating (16), comprising a laser system (36), a bonding device (38) and a pressing device (40) as well as a control unit (54) which is designed to carry out a method according to one of the Claims 1 until 5 to be executed when a computer program code (60) is executed by a computing unit (58) of the control device (54). Vorrichtung nach Anspruch 6, ferner umfassend eine Beschichtungsvorrichtung mit einem kathodischen Tauchbad (64) zum Auftragen einer kathodischen Tauchlackbeschichtung (16) auf ein erstes Bauteil (10) und einem Trockenofen (66).Device according to Claim 6 , further comprising a coating device with a cathodic dip bath (64) for applying a cathodic dip paint coating (16) to a first component (10) and a drying oven (66). Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, ferner umfassend eine Transportvorrichtung (68), welche das zu bearbeitende erste Bauteil (10) durch die Vorrichtung transportiert und den einzelnen Prozessschritten des Verfahrens zuführt.Device according to Claim 6 or 7 , further comprising a transport device (68) which transports the first component (10) to be processed through the device and feeds it to the individual process steps of the method. Computerprogrammcode (60) umfassend Befehle, die bei einer Ausführung des Computerprogrammcodes (60) durch eine Steuerungseinrichtung (54) ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausführen.Computer program code (60) comprising instructions which, when the computer program code (60) is executed by a control device (54), carry out a method according to one of the Claims 1 until 5 carry out. Steuerungseinrichtung (54) mit einer Speichereinheit (56) und einer Recheneinheit (58) sowie mit einem in der Speichereinheit (56) abgelegten Computerprogrammcode (60), wobei die Steuerungseinrichtung (54) dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 auszuführen, wenn der Computerprogrammcode (60) durch die Recheneinheit (58) der Steuerungseinrichtung (54) ausgeführt wird.Control device (54) with a memory unit (56) and a computing unit (58) and with a computer program code (60) stored in the memory unit (56), wherein the control device (54) is designed to carry out a method according to one of the Claims 1 until 5 when the computer program code (60) is executed by the computing unit (58) of the control device (54).
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