Wie Automobil-Scheinwerferabdeckungen sich an Mehrmaterial-Scheinwerferbaugruppen anpassen

Der aktuelle Fahrzeugscheinwerfer erweist sich als Meisterwerk, da es gelungen ist, die sogenannte Lampen-in-einem-Becher-Konstruktion zu einem äußerst komplexen Lichtsystem weiterzuentwickeln, das Optik, Elektronik und weitere moderne Designelemente umfasst. Dies wurde durch den Einsatz von Mehrmaterialstrukturen ermöglicht – also durch eine Kombination aus Metallen, verschiedenen Kunststoffarten und unterschiedlichen Klebstoffen. Schließlich bildet der vordere Abschluss des Scheinwerfers die Scheinwerferabdeckung, die als besonders wichtiger und vielseitiger Bestandteil dieser verschiedenen Baugruppen gilt.

Koeffizient der thermischen Ausdehnung

Die größte ingenieurtechnische Herausforderung bei der Montage verschiedener Materialien stellt die thermische Dynamik dar. Die Ausdehnungs- und Kontraktionsraten der Materialien unter dem Einfluss der Lichtquelle oder der Umgebung unterscheiden sich.

Adaptives Design: Bei adaptiven Designs handelt es sich um Scheinwerferabdeckungen, die üblicherweise aus Polycarbonat bestehen. Diese werden wie folgt hergestellt:

Konstruktionen, die Bewegungen relativ zu einer metallischen (Aluminium-)Kühlkörperkomponente oder einer thermoplastischen Komponente (PP oder ABS) ermöglichen, sind montiert. Dies trägt dazu bei, die Ansammlung von Spannungen zu vermeiden, die zu Brüchen oder Zerstörungen der Abdeckung oder Dichtungen führen würden.

Kompensation von Dichtstoffen und Dichtungen: Zwischen Abdeckung und Gehäuse befindet sich keine Gummidichtung. Üblicherweise handelt es sich um Mehrkomponenten-Klebstoffe oder Hochleistungs-Thermoplastische Elastomere (TPE), die über einen breiten Temperaturbereich hinweg ausreichend flexibel sind. Sie können die Spannungen infolge der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten zwischen der PC-Abdeckung und dem Gehäusematerial aufnehmen und ermöglichen so eine perfekte Umgebungsabdichtung auch bei Tausenden von Temperaturwechseln.

Unterstützung der hybriden ästhetischen und funktionalen Integration.

Scheinwerferdesigns konnten in hohem Maße verschiedene Funktionen und Materialien in einer einzigen Abdeckung vereinen.

Kohäsive Frontfläche: Dies ist eine homogenisierte Frontfläche, deren Kohäsion die verschiedenen Objekte in der Szene miteinander verbindet. Sie verbirgt die Fugen des mehrteiligen verchromten ABS-Reflektors, des schwarzen Polypropylen-Halters und der Aluminium-LED-Platte, um den Eindruck eines einzigen, zusammenhängenden Schmuckstücks zu erzeugen.

Einbindung sekundärer Materialien: Fortschrittliche Abdeckungen können im Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren hergestellt werden, oder es können beliebige andere spritzgegossene Komponenten auf die Abdeckungen aufgeformt werden. Die Einbindung kann entweder ein farbiger, durchsichtiger Lichtleiter für eine charakteristische DRL (Tagfahrleuchte) oder eine abgedeckte („blackout“) Rahmeneinfassung sein, die opak ist und im Montageprozess mit der Hauptklarlinsen zusammengebaut werden kann, um ein integriertes und komplexes Frontmodul zu bilden; zudem lässt sie sich einfach oberhalb des Mehrmaterial-Hauptgehäuses montieren.

Erleichterung der Montage- und Serviceprozesse.

Die Übergänge bei der Mehrmaterial-Montage wirken sich auf die Logistik der Fertigung aus. Diese Prozesse müssen durch die Scheinwerferabdeckung berücksichtigt werden.

Modulare Montage in der automatisierten Montage.

Die Abdeckungen werden zudem so gestaltet, dass sie als Träger oder als frühes Modul fungieren, das als Frontmodul eingesetzt wird, an dem andere kleinere Module wie Sensoren, Blenden oder andere Dekorationselemente vorübergehend auf dieser Ebene befestigt werden. Die resultierende Untereinheit kann dann vom Roboter unter sauberen Bedingungen mit dem Außengehäuse verschweißt werden, woraufhin die empfindlichen Optiken im Inneren des Geräts zur Montagelinie weitergeleitet werden.

Anforderung an die Servicefreundlichkeit: Bei der Konstruktion der Servicefreundlichkeit muss die Verbindungstechnik für die Abdeckung nichtzerstörend sein, um die Abdeckung bei der hybriden Montage problemlos entfernen zu können. Dies erfordert eine spezielle Konstruktion der Verbindungstechnik, beispielsweise die Verwendung eines servicefreundlichen Polyurethan-Klebstoffs oder eines Mechanismus, der sich leicht entfernen lässt, ohne die verschiedenen im Gehäuse verwendeten Substratmaterialien zu beschädigen.

Gewichts-/strukturelle Beitragsoptimierung.

Multimaterial-Konstruktionen implizieren an sich, dass jedes Element der Konstruktion zur Optimierung der gesamten Konstruktion beitragen soll.

Strukturelle Versteifung: Die Scheinwerferabdeckung bei einer modernen Scheinwerferkonstruktion wird als rein optische Komponente ausgeführt, jedoch mit dem Ziel, die gesamte Baugruppe torsionssteif zu machen. Sie kann zusammen mit verstärkten Befestigungspunkten aus glasfaserverstärktem Kunststoff, der am Scheinwerfer beispielsweise angebracht ist, eingesetzt werden, um die gesamte Baugruppe vibrationsarm genug zu gestalten, damit das wichtigste optische System sicher gehalten wird.

Passgenauigkeit zwischen Materialien und Verklebung: Das Abdeckmaterial (PC) wurde aufgrund seiner optischen Eigenschaften ausgewählt sowie aufgrund der Verfügbarkeit hochfester Klebstoffe, mit denen es verbunden werden kann.

Die Oberflächenbehandlung, beispielsweise das Plasma-Verfahren, kann an dem Dichtungsflansch des Deckels angewendet werden, um einen hervorragenden Verklebungsprozess mit dem Dichtmittel zu ermöglichen. Dies dient dazu, die Oberflächenmaterialien zu reinigen und unterstützt somit den Verklebungsprozess.

Wir verfügen über das erforderliche technische Know-how im Bereich der Kombination verschiedener Materialien. Unsere Konstruktion und Fertigung von Scheinwerferabdeckungen ist darauf ausgelegt, mit der höchstmöglichen Kombination von Montagematerialien – von Metallen bis hin zu verschiedenen technischen Kunststoffen – eingesetzt zu werden. Wir befinden uns derzeit in der Entwicklung der Methode der Finite-Elemente-Analyse (FEA) zur Bewertung der thermischen und strukturellen Leistungsfähigkeit. Zudem besitzen wir Expertise in hochtechnologischen Fertigungsverfahren wie dem Mehrkomponentenspritzguss und sind daher in der Lage, ein integriertes Frontmodul herzustellen. In enger Zusammenarbeit mit unseren Kunden während der Konstruktionsphase im Rahmen von OEM-/ODM-Projekten können wir unseren Kunden daher Scheinwerferabdeckungen anbieten, die eine makellose Schnittstelle aufweisen: die für die modernsten und vielseitigsten Scheinwerfer der Gegenwart erforderlichen Spannungsverteilung, Haltbarkeit und ansprechende Oberflächenqualität.