Automobilbeleuchtungs-Baugruppen

Die Zukunft der Automobilleuchten und -beleuchtung beeinflussen verschiedene Trends in und bei Technologie, Vorschriften, Sicherheitsstandards und Verbraucherpräferenzen. Zu den herausragenden Trends zählen: 

• LED-Einführung: Die Hersteller ersetzen herkömmliche Halogen- und HID-Leuchten zunehmend durch LED-Lösungen für mehr Energieeffizienz, Langlebigkeit und Designflexibilität. 

• Matrixscheinwerfer/Adaptive Beleuchtung: Matrix-LED-Scheinwerfer und adaptive Beleuchtungssysteme passen dynamisch die Richtung, den Bereich und die Intensität des Lichtstrahls an, um die Sichtbarkeit und Sicherheit zu verbessern und zugleich die Blendung anderer Verkehrsteilnehmern zu minimieren.  

• OLED-Integration: Dünne und flexible OLED-Technologie (Organic Light-Emitting Diode) bietet innovative Designmöglichkeiten für Innenraumbeleuchtung, Rücklichter und Displaysysteme. 

• Intelligente Beleuchtungsfunktionen: Automobilbeleuchtung ist längst mehr als reines Beleuchten. Sie integriert intelligente Funktionen wie adaptives Fernlicht, blendfreie Matrix-Scheinwerfer, dynamische Blinksignale und Begrüßungslichtsequenzen. Diese intelligenten Beleuchtungsfunktionen steigern Fahrkomfort und Sicherheit, und sie sorgen für mehr Ästhetik. Zugleich sind sie mit den neuen Technologien für autonomes Fahren kompatibel. 

• Personalisierung und Anpassung: Verbraucher wünschen personalisierte Beleuchtungsoptionen, und die Automobilhersteller reagieren, indem sie anpassbare LED-Umgebungsbeleuchtung, farbverändernde Akzente und charakteristische Lichtdesigns anbieten, die auf individuelle Vorlieben zugeschnitten sind.

Emerson verfügt unter anderem über die folgenden Branson-Verbindungstechnologien, die sich für die Automobilbeleuchtung eignen:  

• Laserschweißen: Beim Laserschweißen werden Laserbündel und teilspezifische Wellenleiter verwendet, um die Konturen der gesamten Schweißnaht simultan zu erhitzen. Anschließend werden die zu verbindenden Teile zusammengedrückt, um die Schweißnähte zu vollenden. Der Einsatz kundenspezifischer Wellenleiter ermöglicht eine schnelle Produktion mit hohem Durchsatz, selbst bei Teilen mit sehr komplexen 3D-Geometrien. 

• „Sauberes“ Vibrationsschweißen: Bransons Clean-Vibration-Technologie (CVT) ist ein schonender, zweistufiger Verbindungsprozess. Im Gegensatz zum herkömmlichen Vibrationsschweißen, bei dem aggressive Reibungsbewegungen zur Erwärmung der gegenüberliegenden Teileoberflächen eingesetzt werden, verwendet CVT stattdessen einen Infrarotstrahler, um die gegenüberliegenden Teile vorzuwärmen. Erst dann werden die erhitzten Teile unter leichten Vibrationen zusammengedrückt, um den Prozess abzuschließen. Wie beim Laserschweißen können mit CVT verschiedene Kunststoffe miteinander verbunden werden, es entstehen starke Verbindungen bei minimaler Belastung und Vibration der Teile. 

• PulseStaking: Die PulseStaking-Technologie ermöglicht das Verbinden verschiedener Komponenten mit geformten Kunststoffstrukturen. Das macht sie zu einer idealen Lösung für die Verbindung kleiner oder zerbrechlicher Teile in Beleuchtungsbaugruppen von Fahrzeugen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Heißklebeverfahren, bei denen die Strukturen der angrenzenden Teile beschädigt werden oder schmelzen können, basiert PulseStaking auf einer speziellen Spitze, die sich erhitzt und sofort abkühlt. Dank dieser präzisen Hitzesteuerung lassen sich eng beieinander liegende Teile ohne hitzebedingte Schäden verankern. 

• Infrarot: Die Contoured-Infrared-Technologie (CIT) ist eine hervorragende Lösung für die Herstellung sauberer, partikelfreier Verbindungen mit hohen mechanischen Belastungsanforderungen. Während des CIT-Prozesses werden die zweiteiligen Hälften in der Nähe einer Infrarotstrahlung emittierenden Platte in Position gehalten, die nur den Schweißbereich vorwärmt, ohne die inneren Teile zu beschädigen. Sobald sie plastifiziert sind, wird die Platte entfernt, die Hälften werden zusammengeführt und können sich unter Druck wieder verfestigen, wodurch eine starke, saubere und partikelfreie Schweißnaht entsteht. 

• Ultraschallschweißen: Beim Ultraschallschweißen wird durch hochfrequente Ultraschallschwingungen an der Verbindungsstelle Reibungswärme erzeugt, die das Material zum Schmelzen bringt, so dass sich die Kunststoffteile miteinander verbinden. Das schnelle und effiziente Ultraschallschweißen erzeugt starke, hermetische Dichtungen ohne Klebstoffe oder Verschlüsse. Es wird häufig zum Verschweißen von Abdeckungen für optische Linsen, Gehäusen und Halterungen verwendet. 

• Heizelementschweißen: Die Oberflächen der zu verschweißenden Teile werden mit einer Heizplatte erhitzt, bis sie weich werden. Dann werden sie zusammengepresst und bilden beim Abkühlen eine feste Verbindung. Das Heizelementschweißen eignet sich für die Verbindung großer oder unregelmäßig geformter Kunststoffteile durch gleichmäßige, hochfeste Schweißnähte. 

Das Laser-Kunststoffschweißen eignet sich hervorragend für hochwertige, ästhetisch anspruchsvolle Anwendungen wie etwa die Innenbeleuchtung und Außenleuchten von Fahrzeugen. Laserschweißungen erzeugen starke, hermetische Dichtungen ohne Grate oder Partikel. Das gewährleisten die Klarheit der Linsen und eine gleichmäßige Streuung des Lichts für Sicherheit und Komfort. Lasergeschweißte Verbindungen sorgen außerdem für glatte, nahezu nahtlose Konturen, die für ein unverwechselbares Produktdesign entscheidend sind.

Emerson bietet zwei Arten von Branson- Laserschweißverfahren an: Simultaneous Through-Transmission Infrared® (STTIr®) und Quasi-Simultaneous-Laserschweißen.  

• Beim Laserschweißen mit Simultaneous Through-Transmission Infrarot® (STTIr®) werden Laserbündel und teilspezifische Wellenleiter verwendet, um die Konturen der gesamten Schweißnaht simultan zu erwärmen. Anschließend werden die zu verbindenden Teile zusammengedrückt, um die Schweißnähte zu vollenden. Der Einsatz von kundenspezifischen Wellenleitern ermöglicht eine schnelle Produktion mit hohem Durchsatz, selbst bei Teilen mit sehr komplexen 3D-Geometrien.

• Beim „Quasi-Simultanen“ Laserschweißen wird eine programmierbare Laser-/Spiegel-Baugruppe verwendet, um die Oberflächen zu erwärmen, so dass sich das Verfahren gut an eine größere Vielfalt von Teilen anpassen lässt. Dieses Verfahren ermöglicht es den Herstellern, eine einzige, flexible Schweißplattform zu verwenden, um eine Vielzahl von 2D-Teilen, einfachen 3D-Teilen und kleinen Baugruppen zu verbinden, ohne dass spezielle, teilspezifische Wellenleiter erforderlich sind.

Das Laser-Kunststoffschweißen wird ebenso wie das Heizelementschweißen häufig zum Verbinden von Beleuchtungsbaugruppen verwendet. Heizelementschweißen kann bei 3D-Teilen wie Rückleuchten verwendet werden, wenn Vibrations- oder Clean-Vibration-Technologie nicht infrage kommen. Das Heizelementschweißen weicht jedoch aufgrund mehrerer Faktoren zunehmend dem Laserschweißen:

• Im Vergleich zum Heizelementschweißen bietet das Laserschweißen eine höhere Präzision − sowohl bei der Anwendung von Wärmeenergie als auch bei der Nutzung elektrischer Energie. Beim Laserschweißen wird die Wärmeeinwirkung auf die Schweißnaht präziser lokalisiert, so dass eine größere Konsistenz der Kunststoffschmelze und der Schweißtiefe gewährleistet ist, die normalerweise in Zehntelmillimetern gemessen wird. Im Vergleich dazu erhitzt das Heizelementschweißen die Verbindungsflächen der Teile in größerer Tiefe, typischerweise etwa 1,5 mm. Der Unterschied in der Schmelztiefe bedeutet, dass beim Laserschweißen ohne Risiko einer Beschädigung Teile mit geringerer Querschnittstiefe in den Schweißnahtbereichen verarbeitet werden können, oder auch solche mit internen Komponenten, die näher an der Schweißnaht liegen. Beim Laserschweißen lässt sich zudem die Wärmeintensität in verschiedenen Bereichen der Schweißnaht regulieren und je nach Bedarf in bestimmten Bereichen der Verbindung erhöhen oder verringern. Das ist mit den beheizten Werkzeugen, die für das Heizelementschweißen typisch sind, nur sehr schwer möglich.  

• Laserschweißen verbraucht auch weniger Energie als Heizelementschweißen, da beim Laserschweißen nur dann Energie verbraucht wird, wenn eine Schweißung stattfindet. Im Gegensatz dazu muss das Heizelement durchgehend aufgeheizt bleiben, was zu einem kontinuierlichen Energieverbrauch führt, auch wenn das Heizelement gerade nicht im Einsatz ist. 

• Schließlich sind Laserschweißungen in etwa der Hälfte der Zeit abgeschlossen als Heizelementschweißungen, da sie weniger von der Querschnittstiefe der Teile abschmelzen. Aus demselben Grund wird bei Teilen, die für die Lasermontage ausgelegt sind, weniger Kunststoffmaterial verwendet, was zu Materialeinsparungen für den Hersteller führt.

Kunststoffbaugruppen spielen eine wichtige Rolle bei Leichtbaustrategien, da sie schwerere Metallkomponenten ersetzen können. Wir zeigen Ihnen, wie sich Leichtbau und Kunststoffmontage im Fahrzeugbau überschneiden: 

• Materialersatz: Da Kunststoffe im Vergleich zu traditionellen Materialien wie Stahl oder Aluminium ein sehr positives Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht aufweisen, können die Automobilhersteller das Fahrzeuggewicht erheblich reduzieren und zugleich leichte Strukturkomponenten, Karosserieteile, Innenverkleidungen und Funktionsteile herstellen. 

• Hybride Materialkonstruktion: Kunststoffe können mit anderen leichten Materialien wie Kohlefaser, Verbundwerkstoffen oder Aluminium kombiniert werden. Solche hybriden Strukturen bieten eine höhere Festigkeit, Steifigkeit und Haltbarkeit.  

• Dünnwandiges Spritzgießen: Dünnwandspritzguss ermöglicht die Herstellung von leichten Kunststoffteilen mit reduzierten Wandstärken unter Beibehaltung der mechanischen Eigenschaften und der Maßgenauigkeit bei Komponenten wie Innenverkleidungen, Armaturenbrettverkleidungen und Unterbodenschutzvorrichtungen. 

• Strukturelle Kunststoffe: Hochentwickelte technische Kunststoffe mit hoher Festigkeit, Steifigkeit und Schlagzähigkeit kommen für die Herstellung leichter Strukturbauteile in der Automobilindustrie zum Einsatz. Kunststoffverbindungstechniken wie das Schweißen verbinden strukturelle Kunststoffteile und -baugruppen und gewährleisten so strukturelle Integrität und Haltbarkeit unter dynamischen Belastungsbedingungen. 

• Integrierte Baugruppen: Die Kunststoffmontage erleichtert die Integration mehrerer Komponenten in eine einzige Baugruppe, was die Gesamtzahl der Teile und Befestigungselemente in einem Fahrzeug reduziert. Integrierte Baugruppen rationalisieren die Montageprozesse, minimieren die Montagezeit und tragen zu Gewichtseinsparungen bei, indem sie überflüssige Komponenten eliminieren und den Materialverbrauch reduzieren. 

Insgesamt ermöglichen Leichtbaustrategien im Automobilbau durch den Einsatz von Kunststoffmontagetechniken eine erhebliche Gewichtsreduzierung, eine Verbesserung der Kraftstoffeffizienz, eine Verringerung der Emissionen und eine Verbesserung der Gesamtleistung des Fahrzeugs bei gleichzeitiger Erfüllung strenger Sicherheitsanforderungen und gesetzlicher Vorgaben.