DE-102024210734-A1 - Verfahren zur dynamischen Bestimmung einer Offenzeit eines Werkstoffs

Abstract

Ein Verfahren zur dynamischen Bestimmung einer Offenzeit (31) eines reaktiven Werkstoffs (21) während eines Fügeprozesses (22) zwischen dem reaktiven Werkstoff (21) und einem Fügeteil (23), umfasst: - Empfangen von ersten digitalen Daten (28), welche Materialeigenschaften des reaktiven Werkstoffs (21) charakterisieren, - Empfangen von zweiten digitalen Daten, welche aktuelle Parameter des Fügeprozesses (22) charakterisieren, - Bestimmen der dynamischen Offenzeit (31) des reaktiven Werkstoffs (21) mittels eines mathematisch-physikalischen Modells, in welches die empfangenen ersten und zweiten Daten (28) eingegeben werden.

Inventors

• Markus Moeller

Assignees

• Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241107

Claims (10)

1. Verfahren, insbesondere computer-implementiertes Verfahren, zur dynamischen Bestimmung einer Offenzeit (31) eines reaktiven Werkstoffs (21) während eines Fügeprozesses (22) zwischen dem reaktiven Werkstoff (21) und einem Fügeteil (23), umfassend: - Empfangen von ersten digitalen Daten (28), welche Materialeigenschaften des reaktiven Werkstoffs (21) charakterisieren, - Empfangen von zweiten digitalen Daten, welche aktuelle Parameter des Fügeprozesses (22) charakterisieren, - Bestimmen der dynamischen Offenzeit (31) des reaktiven Werkstoffs (21) mittels eines mathematisch-physikalischen Modells, in welches die empfangenen ersten und zweiten Daten (28) eingegeben werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die bestimmte dynamische Offenzeit (31) in eine Fertigungsteuerung des Fügeprozesses (22) eingegeben wird und wobei die Fertigungsteuerung den Fügeprozess (22) mit der bestimmten dynamischen Offenzeit (31) steuert.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , wobei eine vorgegebene statische Offenzeit (31) des reaktiven Werkstoffs (21) mit der bestimmten dynamischen Offenzeit angepasst wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , wobei die ersten digitalen Daten (28) von einem Hersteller oder Zulieferer (27) des reaktiven Werkstoffs (21) über eine Datenverbindung empfangen werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , wobei die ersten digitalen Daten (28) Materialeigenschaften des reaktiven Werkstoffs (21) chargengenau charakterisieren.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , wobei die ersten digitalen Daten (28) zumindest einen Wert aus der Gruppe maximale Reaktivität, Hautbildungszeit, Klebfreizeit oder Aushärtegeschwindigkeit des reaktiven Werkstoffs (21) umfassen und/oder wobei die zweiten digitalen Daten zumindest einen Wert aus der Gruppe Umgebungstemperatur, Luftfeuchtigkeit des Fügeprozesses (22) oder Grad der Verpressung (35) von aufgetragenem reaktivem Werkstoff (21) umfassen.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , wobei der reaktive Werkstoff (21) aufweist oder besteht aus Klebstoff, Dichtstoff, Gel, Vergussmasse, Leiterplatten-Lack, Wärmeleitmedium, Farbe, Lack, Leim, Putz.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , wobei das mathematisch-physikalische Modell einen digitalen Zwilling des Fügeprozesses (22) umfasst und wobei Eingangsgrößen des Modells eine statische Offenzeit (31) und eine maximale Reaktivität des reaktiven Werkstoffs (21), eine Umgebungstemperatur, eine Umgebungsluftfeuchtigkeit und optional einen Grad der Verpressung (35) von aufgetragenem reaktiven Werkstoff (21) umfassen und wobei Ausgangsgrößen des Modells eine Stärke der Fügeverbindung und optional eine Dichtheit der Fügeverbindung umfassen.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 , wobei das mathematisch-physikalische Modell eine Korrelation zwischen Eingangsgrößen Umgebungstemperatur und Umgebungsluftfeuchtigkeit und der Ausgangsgröße dynamische Offenzeit (31) des reaktiven Werkstoffs (21) umfasst.
10. Vorrichtung zur dynamischen Bestimmung einer Offenzeit (31) eines reaktiven Werkstoffs (21) während eines Fügeprozesses (22) zwischen dem reaktiven Werkstoff (21) und einem Fügeteil (23), ausgebildet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 .

Description

Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft allgemein eine dynamische Bestimmung einer Offenzeit eines Werkstoffs während eines Fügeprozesses zwischen dem Werkstoff und einem Fügeteil. Stand der Technik Aktuell werden im industriellen Umfeld die Prozessparameter zur Werkstoffverarbeitung, wie zum Beispiel einem Klebstoff, durch Kombination von statischen Grenzlagenparametern vorgenommen (sogenannte „worst-case“-Parameter). Wenn zum Beispiel ein bei Raumtemperatur aushärtender Klebstoff verarbeitet werden soll, ist zu berücksichtigen, dass der Aushärteprozess bereits unmittelbar nach dem Klebstoffauftrag beginnt. Das bedeutet auch, dass nachfolgende Prozesse dieses Verhalten berücksichtigen müssen. So muss insbesondere das Fügen des zweiten Fügepartners im Füge- oder Klebeprozess zu einem Zeitpunkt erfolgen, bevor der Klebstoff angehärtet, teilausgehärtet oder ausgehärtet ist. Ansonsten kann die Adhäsionsfestigkeit (Anhaftungsfähigkeit) herabgesetzt werden, das heißt dass die Wahrscheinlichkeit zum Versagen oder zur Delamination der Verbindung steigt; die Fügekräfte können so stark steigen, dass empfindliche Bauteile wie bestückte Leiterplatten während des Fügeprozesses Schaden nehmen; und Lufteinschlüsse oder lokale Kanäle im Klebstoff nach dem Fügeprozess verbleiben und so eine Leckage entstehen kann oder eine Dichtwirkung nicht mehr gegeben ist. Die Zeit zwischen dem Klebstoffauftrag auf einem ersten Fügeteil und dem später zu erfolgenden Fügeprozess mit einem zweiten Fügeteil wird Offenzeit genannt, weil hier der Klebstoff in dieser Zeit der Umgebung offen ausgesetzt ist. Basierend auf den statischen Grenzlagenparametern wird eine maximale Offenzeit erhalten, die alle möglichen Zustände in der Fertigung berücksichtigt und so eine sichere Prozessführung ermöglicht. Wenn diese maximale Offenzeit eingehalten wird, ist garantiert, dass die Adhäsionsfestigkeit ausreichend gut ist, die Fügekräfte im erlaubten Rahmen bleiben und eine gegebenenfalls gewünschte Dichtheit erreicht wird. Die maximale Offenzeit sehr kurz sein und damit a) komplexe Zwischenschritte in der Fertigung unmöglich machen oder b) im Falle von Prozessstörungen zu erhöhten Fehlerkosten führen. Offenbarung der Erfindung Es sind ein Verfahren zur dynamischen Bestimmung einer Offenzeit eines reaktiven Werkstoffs während eines Fügeprozesses zwischen dem reaktiven Werkstoff und einem Fügeteil gemäß Anspruch 1 sowie durch die Vorrichtung gemäß dem nebengeordneten Anspruch vorgesehen. Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren vorgesehen zur dynamischen Bestimmung einer Offenzeit eines reaktiven Werkstoffs während eines Fügeprozesses zwischen dem reaktiven Werkstoff und einem Fügeteil, umfassend:- Empfangen von ersten digitalen Daten, welche Materialeigenschaften des reaktiven Werkstoffs charakterisieren,- Empfangen von zweiten digitalen Daten, welche aktuelle Parameter des Fügeprozesses, wie z.B. eine Umgebungstemperatur und eine Luftfeuchte, charakterisieren,- Bestimmung der dynamischen Offenzeit des reaktiven Werkstoffs mittels eines mathematisch-physikalischen Modells, in welches die empfangenen ersten und zweiten Daten eingegeben werden. Eine Idee ist es, die bisherige statische Definition der Offenzeit, die hohe Fehlerkosten verursachen kann durch eine dynamische Parametrierung abzulösen, die die aktuell tatsächlich vorliegenden Bedingungen berücksichtigt. Damit wird die Offenzeit so berechnet, dass sie die aktuellen Anforderungen gerade erfüllt. Im Vergleich zur üblichen statischen Offenzeit verlängert sich die Offenzeit deutlich. Eine verlängerte Offenzeit bedeutet mehr Flexibilität in der Fertigung. Prozesse, die zwischen dem Auftrag des reaktiven Werkstoffs wie einem Klebstoff und dem Fügen eines zweiten Fügeteils stattfinden, können länger andauern beziehungsweise es können mehr Prozesse stattfinden. Zudem ist der Fertigungsprozess fehlertoleranter, da mehr Zeit zur Verfügung steht Werkstückfehler oder Prozessfehler in diesen Zwischenprozessen zu beheben. Damit können Fehlerkosten deutlich reduziert werden. Weiterhin kann das Verfahren vorsehen, dass die bestimmte dynamische Offenzeit in eine Fertigungsteuerung des Fügeprozesses eingegeben wird und wobei die Fertigungsteuerung den Fügeprozess mit der bestimmten dynamischen Offenzeit steuert. So kann zeitaktuell auf Änderungen des reaktiven Werkstoffs und/oder des Fügeprozesses reagiert werden. Gemäß einer Ausführungsform kann eine vorgegebene statische Offenzeit des reaktiven Werkstoffs mit der bestimmten dynamischen Offenheit angepasst werden. Dies ermöglicht zum Beispiel den Aufbau einer Regelschleife zur kontrollierten Verbesserung des Fügeprozesses. Es kann vorgesehen sein, dass die ersten digitalen Daten von einem Hersteller oder Zulieferer des reaktiven Werkstoffs über eine Datenverbindung empfangen werden. Eine Datenverbindung wie zum Beispiel eine Datenpipeline ermöglicht, dass Daten von Fremdprodukten, das heißt