AT15680U1

AT15680U1 - Dreidimensionales Strukturbauteil, gebildet mittels einer Sandwichstruktur mit Schaumkern zwischen metallischen Schichten

Info

Publication number: AT15680U1
Application number: ATGM50240/2016U
Authority: AT
Inventors: Pichler Michael; Hafellner Reinhard
Original assignee: 4A Mfg Gmbh
Priority date: 2013-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2018-04-15
Also published as: EP2999588A1; EP2999588B1; WO2014187982A1; GB201309323D0; DE202014010856U1; CN105517791A; US20160114562A1

Abstract

Ein dreidimensional gestaltetes Strukturbauteil (100), aufweisend eine erste Deckschicht (102), die aus einem metallischen Material hergestellt ist, eine zweite Deckschicht (104), die zumindest teilweise aus einem metallischen Material hergestellt ist, und eine Kernschicht (106), die aus einem Schaummaterial hergestellt ist und zwischen der ersten Deckschicht (102) und der zweiten Deckschicht (104) angeordnet ist.

Description

Beschreibung

DREIDIMENSIONALES STRUKTURBAUTEIL, GEBILDET MITTELS EINER SANDWICHSTRUKTUR MIT SCHAUMKERN ZWISCHEN METALLISCHEN SCHICHTEN

[0001] Die Erfindung betrifft dreidimensional gebildete Strukturbauteile. Ferner betrifft die Erfindung einen Apparat zum Herstellen eines dreidimensional gebildeten Strukturbauteils.

[0002] Darüber hinaus betrifft die Erfindung Verfahren zum Herstellen eines dreidimensional geformten Strukturbauteils.

[0003] Automobile Konstruktion verwendet Stahl, zum Beispiel für die Karosserie und andere dreidimensional gebildete Strukturbauteile, da es exzellente mechanische Eigenschaften hat. Allerdings ist Stahl relativ schwer. Eine Alternative, die anstelle von Stahl verwendet wird, ist Aluminium, das leichter ist, aber teurer ist. Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, Kompositma-terialien, wie zum Beispiel Metall-Kunststoff-Metall-Sandwichstrukturen, zu verwenden. Allerdings leiden solche herkömmlichen Sandwichstrukturen an einem relativ hohen Gewicht.

[0004] DE 10 257 396 offenbart Kompositelemente, die 0,05 bis 2 mm Metall, 0,1 bis 2 mm Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte mit DIN EN ISO 6721 Speichermodul 60 - 350 MPa bei -20 bis +80°C und/oder zumindest 1,7 MPa bei +160 bis +220°C, und 0,05 bis 2 mm Metall aufweisen. DE 10 257 396 offenbart ferner die Herstellung von Karosserieteilen für Automobile, Schwergutfahrzeuge oder Luftzeuge mittels Formens dieser Schichten in einer Presse.

[0005] DE 103 40 541 offenbart Kompositkomponenten mit der folgenden geschichteten Struktur: (i) zwischen 0,05 mm und 2 mm Metall; (ii) zwischen 0,1 mm und 2 mm Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte, die in einer Stützung vorliegen; (iii) zwischen 0,05 mm und 2 mm Metall.

[0006] Allerdings ist es noch schwierig, ein dreidimensional geformtes Strukturbauteil bereitzustellen, das robust ist, leichtgewichtig ist und mit einer gewünschten Form frei gestaltbar ist.

[0007] Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein dreidimensional gebildetes Strukturbauteil bereitzustellen, das robust, leichtgewichtig und frei formbar in eine gewünschte Form ist.

[0008] Um die oben definierte Aufgabe zu lösen, werden dreidimensional gestaltete Strukturbauteile, ein Apparat zum Herstellen eines dreidimensional gestalteten Strukturbauteils und Verfahren zum Herstellen eines dreidimensional gestalteten Strukturbauteils gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereitgestellt.

[0009] Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein dreidimensional gestaltetes (insbesondere ein dreidimensional gekrümmtes, das heißt nicht planares) Strukturbauteil bereitgestellt, das eine erste Deckschicht, die aus einem metallischen Material hergestellt ist (das aus einem oder mehreren Metallen hergestellt sein kann), eine zweite Deckschicht, die aus einem metallischen Material hergestellt ist (das aus einem oder mehreren Metallen hergestellt sein kann), und eine Kernschicht aufweist, die teilweise oder vollständig aus einem Schaummaterial hergestellt ist (insbesondere einem Festkörperschaummaterial) und zwischen der ersten Deckschicht und der zweiten Deckschicht angeordnet ist.

[0010] Gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Apparat zum Herstellen eines dreidimensional gestalteten (oder geformten) Strukturbauteils bereitgestellt, wobei der Apparat eine erste Schicht- Zuführeinheit, die zum Zuführen einer ersten Deckschicht konfiguriert ist, die aus einem metallischen Material hergestellt ist, eine zweite Schicht-Zuführeinheit, die zum Zuführen einer zweiten Deckschicht konfiguriert ist, die aus einem metallischen Material hergestellt ist, eine Schaum-Zuführeinheit, die zum Zuführen eines Materials (wie zum Beispiel ein Schaummaterial oder ein Schaumvorläuferstoffmaterial) zwischen der ersten Deckschicht und der zweiten Deckschicht konfiguriert ist, das eine Kernschicht bildet, die teilweise oder vollständig aus Schaummaterial hergestellt ist und zwischen der ersten Deckschicht und der zweiten Deckschicht verbunden ist (direkt, das heißt physisch verbunden, oder indirekt, das heißt über mindestens eine Zwischenstruktur wie zum Beispiel eine adhäsive

Schicht), um eine kohäsive (zum Beispiel integrale) Schichtsequenz zu bilden, und eine Gestaltungseinheit (insbesondere eine Formeinheit oder eine plastisch deformierende Einheit) aufweist, die zum dreidimensionalen Gestalten (insbesondere Formen oder plastischen Deformieren) der resultierenden (insbesondere planaren) Schichtsequenz konfiguriert ist (das heißt die Schichtsequenz, die durch Zwischenordnen der Kernschicht zwischen den Deckschichten erhalten wird und direkt oder indirekt die Kernschicht mit den Deckschichten verbindet), um dadurch das Strukturbauteil zu bilden (das transformiert oder umgeformt ist, verglichen zu der planaren Schichtsequenz).

[0011] Gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensional gestalteten Strukturbauteils bereitgestellt, wobei das Verfahren ein Bereitstellen einer ersten Deckschicht, die aus einem metallischen Material hergestellt ist, ein Bereitstellen einer zweiten Deckschicht, die aus einem metallischen Material hergestellt ist, ein Anordnen einer Kernschicht, die teilweise oder vollständig aus einem Schaummaterial hergestellt ist, zwischen der ersten Deckschicht und der zweiten Deckschicht, um dadurch eine kohäsive (oder kontinuierliche) Schichtsequenz zu bilden, und ein dreidimensionales Gestalten der resultierenden (insbesondere vorher planaren) Schichtsequenz (in der alle Schichten parallel zueinander angeordnet sein können) aufweist, um dadurch das Strukturbauteil zu bilden.

[0012] Im Kontext dieser Anmeldung kann der Begriff „dreidimensional gestaltetes Strukturbau-teil" (im Gegensatz zu einer Planarstruktur) insbesondere Bauteile bezeichnen, die in allen drei Raumrichtungen gekrümmt sind und/oder strukturelle Merkmale in allen drei Raumrichtungen haben, wobei dadurch im Wesentlichen nicht-planare sterische Geometrien gebildet werden. Diese Strukturbauteile werden als Sandwichkomponenten realisiert, die aus mehreren gebondeten Schichten oder Sheets hergestellt sind. In solchen dreidimensional gestalteten Strukturbauteilen kann zumindest ein Teil der zumindest drei Schichten oder Sheets eine gemeinsame Krümmung haben, das heißt, dass diese Sheets sich noch sektionsweise parallel zueinander erstrecken können. Weiter insbesondere können solche dreidimensional gestalteten Strukturbauteile eine konstante Dicke entlang ihrer gesamten Erstreckung haben, wobei technisch unvermeidbare Toleranzen natürlich möglich sind.

[0013] Im Kontext dieser Anmeldung kann der Begriff „Deckschicht" insbesondere eine Schicht oder ein Sheet bezeichnen, welche oder welcher die Kernschicht bedeckt, um die Letztere bezüglich einer Umgebung abzuschirmen, aber nicht notwendigerweise eine Oberflächenschicht bildet.

[0014] Im Kontext dieser Anmeldung kann der Begriff „Kernschicht" insbesondere eine eingebettete Schicht bezeichnen, die eine zentrale Position innerhalb der Schichtsequenz hat, welche das dreidimensional gestaltete Strukturbauteil bildet. Daher wird die Kernschicht keine Oberflächenschicht sein (mit Ausnahme des lateralen Rands der Schichtenfolge, an dem die Kernschicht sich bis zu einer Oberfläche erstrecken kann), sondern wird immer auf beiden von ihren Hauptflächen mittels einer jeweiligen der Deckschichten bedeckt sein. Der Fachmann wird verstehen, dass es in einem Ausführungsbeispiel nicht ausgeschlossen ist, dass es eine oder mehrere zusätzliche Schichten zwischen der Kernschicht und den Deckschichten gibt. In anderen Ausführungsbeispielen allerdings kann die Kernschicht die Deckschichten direkt kontaktieren, ohne irgendeine zusätzliche Schicht dazwischen.

[0015] Im Kontext dieser Anmeldung kann der Begriff „rigide" insbesondere bezeichnen, dass die jeweilige metallische Schicht ein Vollfestkörper sein kann, der dazu in der Lage ist, mechanischen Kräften oder Belastungen standzuhalten, ohne seine strukturelle Form zu verlieren. Solch eine Rigidität kann mittels Bildens der Deckschichten aus Metallen erreicht werden, die rigide Materialien sind.

[0016] I m Kontext dieser Anmeldung kann der Begriff „Schaum" insbesondere eine Substanz bezeichnen, die mittels Einfassens von Gastaschen in einer Festkörpermatrix gebildet wird. Daher kann die Schaumschicht eine Schicht im Festkörperzustand sein, die allerdings Gaseinschlüsse darin hat. Eine Aufteilung von Festkörperschäumen, aus denen die Schaumschicht vorzugsweise hergestellt ist, ist in Geschlossenzellenschäume und Offenzellenschäume. In einem Geschlossenzellenschaum bildet das Gas diskrete Taschen, von denen jede vollständig von dem Festkörpermaterial umgeben ist. In einem Offenzellenschaum sind die Gastaschen miteinander verbunden. Die Schaumschicht trägt zur leichtgewichtigen Charakteristik des dreidimensional gebildeten Strukturbauteils bei und kann gleichzeitig auch einen Beitrag zu der mechanischen Stabilität leisten. Der Festkörperschaum kann Gaseinschlüsse haben, welche eine Menge von mindestens 30%, insbesondere von mindestens 70%, weiter insbesondere von mindestens 85%, des gesamten Volumens der Kernschicht ausmachen können.

[0017] Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Sandwichschichtstapel bereitgestellt, der aus zwei mechanisch robusten metallischen Deckschichten und dem leichtgewichtigen Festkörperschaummaterial (wie zum Beispiel Kunststoffhartschaum) dazwischen gebildet ist. Solch eine Sandwichschichtsequenz ist sowohl mechanisch stabil als auch leichtgewichtig, und außerdem günstig in der Herstellung. Ferner, was von höchster Wichtigkeit ist, hat sich herausgestellt, dass solch eine Sandwichschichtsequenz mittels plastischer Deformation gut umgestaltbar oder umformbar ist, sogar ohne Erwärmen, dank der Materialeigenschaften der metallischen Deckschichten. Daher gibt es fast keine Beschränkung des Umgestaltens von solch einer planaren Sandwichschichtsequenz in ein Strukturbauteil von einer beliebigen gewünschten sterischen Konfiguration.

[0018] Im Weiteren werden weitere exemplarische Ausführungsbeispiele der dreidimensional gestalteten Strukturbauteile, des Apparats zum Herstellen eines dreidimensional gestalteten Strukturbauteils, und der Verfahrens zum Herstellen eines dreidimensional gestalteten Strukturbauteils beschrieben.

[0019] In einem Ausführungsbeispiel ist es von besonderem Vorteil, wenn das Strukturbauteil so gebildet ist, dass es bei einer Temperatur von mindestens 180°C temperaturbeständig ist. Solch eine Materialauswahl erlaubt es, dass das Strukturbauteil insbesondere einer Lackierprozedur standhält, die in modernen Applikationen häufig bei Temperaturen von ungefähr 180°C durchgeführt wird. Ferner ist die Fähigkeit des Strukturbauteils, Temperaturen von 180°C standzuhalten, auch höchst vorteilhaft, wenn das Strukturbauteil als eine elektromechanische Komponente konfiguriert ist, da moderne elektromechanische Komponenten bei höheren und höheren Leistungsniveaus betrieben werden, bei denen eine signifikante Wärmemenge dissi-piert werden kann. Ferner können solche elektromechanischen Komponenten nahe bei anderen elektronischen Komponenten platziert werden, die auch Wärme erzeugen. Daher ist es vorteilhaft, dass die Materialien des Strukturbauteils ausgewählt werden, um temperaturbeständig bis mindestens 180°C zu sein.

[0020] In einem Ausführungsbeispiel kann eine oder beide der metallischen Deckschichten aus einer Legierung hergestellt sein, insbesondere aus einer ausreichend weichen Legierung. Zum Beispiel kann ein Stahltyp oder ein Aluminiumtyp, der für Kaltumformen geeignet ist, verwendet werden. Das implementierte metallische Material sollte keine ausgeprägte elastische Grenze oder Yield Strength haben. Das implementierte metallische Material sollte eine ausreichend hohe Elongation bei Bruch haben, insbesondere größer als 20%, weiter insbesondere größer als 30%.

[0021] Stahlmaterialien, welche die obigen Anforderungen erfüllen, sind weiche Stähle zum Kaltumformen gemäß DIN EN 10130 (DC01, DC03, DC04, DC05, DC06, DC07). Solche Stahlmaterialien können vorzugsweise zinkbeschichtet sein. Es ist auch möglich, Stahl zu verwenden, der mittels Kaltwalzens gemäß DIN EN 10202 hergestellt ist (TS230, TS245, TS260, TS275, TS290). Rostfreier Stahl, der zum Tiefziehen geeignet ist, kann ebenfalls verwendet werden (zum Beispiel 1.4301).

[0022] Es ist auch möglich, schmiedfähige Aluminiumlegierungen gemäß DIN EN 573 zu implementieren (Legierungen der 2000er Serie, Legierungen der 5000er Serie, Legierungen der 6000er Serie, AlMgSi 0.5, AlMgSi 1, AI 99.5).

[0023] In einem Ausführungsbeispiel besteht die Kernschicht ausschließlich aus Schaummate- rial, insbesondere aus Festkörperschaummaterial. Daher ist es ausreichend, dass die Kernschicht nur aus einem einzigen Material hergestellt ist, das heißt dem Schaum. Somit ist keine Trägerstruktur (wie zum Beispiel ein Festkörperblock oder voller Körper) zum Tragen oder Stützen des Schaummaterials zusätzlich zu den Deckschichten erforderlich. Dies hat signifikante Vorteile im Hinblick auf die Fähigkeit des Umgestaltens des Sandwichschichtenstapels zum Verändern und Justieren seiner dreidimensionalen Form oder Erscheinung, genauso wie im Hinblick auf die leichtgewichtigen Eigenschaften des Sandwichschichtenstapels.

[0024] In einem Ausführungsbeispiel ist zumindest eine der ersten metallischen Deckschicht und der zweiten metallischen Deckschicht aus Aluminium oder Stahl hergestellt. Stahl hat den besonderen Vorteil, eine hohe mechanische Robustheit zu haben, während er auch günstig ist. Aluminium hat den signifikanten Vorteil, sehr leichtgewichtig zu sein, so dass die leichtgewichtige Eigenschaft des gesamten Sandwichschichtenstapels weiter durch die Auswahl von Aluminium gefördert wird. Sowohl Stahl als auch Aluminium zeigen eine hohe Steifheit und können einfach umgestaltet werden, was sie insbesondere geeignet für Strukturbauteile gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung macht.

[0025] In einem Ausführungsbeispiel wird die Kernschicht aus einem Kunststoffschaum hergestellt, das heißt einem Schaum aus einem Kunststoff material. Experimente der vorliegenden Erfinder haben gezeigt, dass eine breite Palette von Kunststoffschaummaterialien geeignet ist, um zwischen zwei Metalldeckschichten gebondet zu werden.

[0026] Im Speziellen kann der Kunststoffschaum Polystyrenschaum sein. Polystyrenschaum ist sehr günstig, höchst geeignet zum Umgestalten und hat eine kleine Dichte. Insbesondere EPS-Schaum (expandiertes Polystyren) oder expandierte Mischungen von Polystyren bieten einen breiten Bereich von physikalischen Eigenschaften, um den Herausforderungen von Kernschichten für 3D Strukturbauteile gerecht zu werden. Diese Fähigkeiten, in Kombination mit geeigneten Überlegungen hinsichtlich des Ingenieurdesigns, stellen die Designflexibilität bereit, die zum Erzeugen von wirklich leichtgewichtigem und kosteffizientem Überbrücken von zwei Deckschichten erforderlich sind. In einem Ausführungsbeispiel kann der Polystyrenschaum mit einem oder mehreren Additiven versehen werden, um die gewünschten mechanischen Eigenschaften einzustellen. Expandiertes Polystyren (EPS) ist ein vielseitiges, leichtgewichtiges, rigides Kunststoffschaumisolationsmaterial, das aus Festkörperpartikeln aus Polystyren hergestellt werden kann, wobei das Endprodukt aus feinen sphärischen Zellen hergestellt sein kann, die eine große Menge von Luft aufweisen, zum Beispiel 90 bis 98 Vol.- % Luft.

[0027] Im Speziellen kann der Kunststoff schäum aus einem oder mehreren thermoplastischen Polyestern, insbesondere Polyethylenterephthalat- (PET) Schaum, hergestellt sein. PET hat den besonderen Vorteil, hohen Temperaturen von 180°C und mehr standzuhalten, wodurch es ermöglicht ist, dass Lackierprozeduren nach dem Vollenden des Gestaltens oder Umformens des dreidimensionalen Strukturbauteils ausgeführt werden können. Dies ist insbesondere vorteilhaft im Zusammenhang mit dem Bilden von automobilen Komponenten, in denen ein Lackieren von externen Oberflächen von bestimmten Strukturbauteilen vorteilhaft ist.

[0028] Im Speziellen kann der Kunststoffschaum Polymethacrylimid- (PMI) Schaum sein. PMI ist auch hochtemperaturbeständig, um so kompatibel mit Lackierprozeduren nach der Herstellung des 3D Strukturbauteils zu sein, wie soeben beschrieben.

[0029] Im Speziellen kann der Kunststoff schäum Polyisocyanat-basierter Schaum sein. Polyurethan ist auch hochtemperaturbeständig, und Polyurethan hat zusätzlich eine sehr gute chemische Beständigkeit. In einem Ausführungsbeispiel hat die Kernschicht eine Dichte in einem Bereich zwischen ungefähr 35 kg/m3 und ungefähr 750 kg/m3, insbesondere in einem Bereich zwischen ungefähr 75 kg/m3 und 200 kg/m3. Die angegebenen Bereiche sind insbesondere geeignet im Hinblick auf die folgenden technischen Betrachtungen. Falls die Dichte zu klein wird, wird die Qualität der hergestellten Sandwichstruktur verschlechtert und die Robustheit des Strukturbauteils leidet. Wenn allerdings die Dichte zu groß wird, wird das Strukturbauteil zu schwer und zu teuer.

[0030] In einem Ausführungsbeispiel weist das Strukturbauteil adhäsives Material auf, welches das Schaummaterial mit der ersten Deckschicht verklebt und/oder das Schaummaterial mit der zweiten Deckschicht verklebt. Entsprechend kann die Herstellungsapparatur eine Adhäsivmate-rial-Zuführeinheit aufweisen, die zum Zuführen von adhäsivem Material zwischen das Schaummaterial und die erste Deckschicht und/oder zwischen das Schaummaterial und die zweite Deckschicht konfiguriert sein kann, um dadurch das Schaummaterial an die erste Deckschicht anzukleben und/oder das Schaummaterial an die zweite Deckschicht anzukleben. Ankleben des Schaummaterials an zumindest eine der Deckschichten verstärkt weiter die mechanische Robustheit des Strukturbauteils.

[0031] In einem Ausführungsbeispiel ist das adhäsive Material ein Heißschmelzkleber. Heißschmelzkleber oder heißer Kleber ist eine Form von (zum Beispiel thermoplastischem) Kleber, der klebrig ist, wenn er heiß ist, und sich bei Abkühlung schnell verfestigt. Heißschmelzkleber können mittels Eintauchens oder Besprühens aufgetragen werden, als eine kontinuierliche Schicht oder in Form von Partikeln wie zum Beispiel Granulaten. Heißschmelzkleber hat den Vorteil einer thermischen Beständigkeit und einer strukturellen Flexibilität, was ein signifikanter Vorteil während der Prozedur des Umgestaltens ist.

[0032] In einem Ausführungsbeispiel weist das adhäsive Material eine erste adhäsive Schicht zwischen der ersten Deckschicht und der Kernschicht und/oder weist eine zweite adhäsive Schicht zwischen der zweiten Deckschicht und der Kernschicht auf. Daher können fertig hergestellte adhäsive Schichten zwischen die Schaumkernschicht und die zwei Deckschichten ge-sandwicht werden. Dies hat den Vorteil, dass eine kontinuierliche Verklebeperformance erreicht werden kann, und dass die Prozedur auch auf industrieller Skala einfach angewendet werden kann. Alternativ kann das adhäsive Material zwischen dem Material der Schaumschicht und dem Material der Deckschichten als Granulat, Pulver oder sogar in flüssiger Form zugeführt werden.

[0033] In einem Ausführungsbeispiel hat das adhäsive Material einen Schmelzpunkt oberhalb von ungefähr 80°C, insbesondere oberhalb von ungefähr 100°C. Daher ist das adhäsive Material bei Betriebstemperaturen von Strukturbauteilen fest (das heißt fest bei maximalen Temperaturen während der normalen Verwendung des Strukturbauteils), die typischenweise unterhalb von 70°C liegen. Gleichzeitig erlaubt es bereits ein moderates Erwärmen des Adhäsivmaterials, es zwischen das Schaummaterial und die Deckschichten zu kleben.

[0034] In einem Ausführungsbeispiel hat das adhäsive Material einen Schmelzpunkt oberhalb von ungefähr 180°C, insbesondere oberhalb von ungefähr 200°C, weiter insbesondere oberhalb von ungefähr 250°C. Daher ist das adhäsive Material sogar bei Temperaturen fest, bei denen üblicherweise ein Lack aufgetragen wird. Daher können eine Kompatibilität mit einem Lackierprozess und eine mechanische Robustheit des Kompositmaterials kombiniert werden.

[0035] Beispiele für verwendbare Heißschmelzkleber sind Polyethylen (PE-), Polypropylen (PP-), Copolyester-, Copolyamid- oder Polyurethan (PU-) basierte Materialien.

[0036] In einem Ausführungsbeispiel ist die Dicke des Strukturbauteils in einem Bereich zwischen ungefähr 0,2 mm und ungefähr 10 mm, insbesondere in einem Bereich zwischen ungefähr 0,5 mm und ungefähr 8 mm. Zum Beispiel kann die gesamte Dicke über die gesamte Erstreckung des Strukturbauteils zwischen 1 mm und 6 mm sein. Wenn die Dicke viel kleiner wird, kann die mechanische Robustheit des Strukturbauteils für Automobilanwendungen oder dergleichen unzureichend sein. Wenn die Dicke zu groß wird, wird es schwierig, den Sandwichschichtenstapel in ein dreidimensional gestaltetes Strukturbauteil umzugestalten, weil die interne Spannung der verbundenen Schichten zu groß wird. Die angegebenen Bereiche haben sich als angemessene Abwägung zwischen diesen technischen Überlegungen herausgestellt.

[0037] In einem Ausführungsbeispiel ist die Dicke von zumindest einer der ersten Deckschicht und der zweiten Deckschicht in einem Bereich zwischen ungefähr 0,01 mm und ungefähr 1,5 mm, insbesondere in einem Bereich zwischen ungefähr 0,08 mm und ungefähr 0,8 mm. Daher sind relativ kleine Dicken der Deckschichten, die üblicherweise aus metallischem Material her gestellt werden, ausreichend, um eine ausreichende mechanische Stabilität bereitzustellen. Allerdings kann die Dicke der metallischen Schichten so klein gehalten werden, dass die gesamte Dichte der Sandwichkompositstruktur ausreichend klein ist. Das Strukturbauteil kann daher mittels einer leichtgewichtigen Konstruktion gebildet werden.

[0038] In einem Ausführungsbeispiel ist die Dicke der Kernschicht aus Festkörperschaum in einem Bereich zwischen ungefähr 0,15 mm und ungefähr 8 mm. Für viele Anwendungen ist es vorteilhaft, dass die Kernschicht eine höhere Dicke als die Deckschichten hat.

[0039] In einem Ausführungsbeispiel weist das Strukturbauteil eine Lackschicht auf der Oberseite von zumindest einer der ersten Deckschicht und der zweiten Deckschicht auf. Die Option des Lackierens von Oberflächenschichten ist für Strukturbauteile wichtig, die als Abdeckpaneele für automobile Anwendungen oder dergleichen verwendet werden. Allerdings involvieren Lackierprozeduren üblicherweise ein Erwärmen auf Temperaturen von ungefähr 180°C, typisch für eine Dauer von 30 Minuten. Die umgestaltbare Sandwichschichtsequenz gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung erfüllt die Erfordernisse von solchen Lackierprozeduren.

[0040] In einem Ausführungsbeispiel ist zumindest eine der ersten Deckschicht und der zweiten Deckschicht eine Oberflächenschicht des dreidimensional geformten Strukturbauteils. Der Begriff „Oberflächenschicht" kann insbesondere die höchste oder niedrigste Fläche der Schichtensequenz oder des Strukturbauteils bezeichnen, die der Umgebung, wie zum Beispiel der Atmosphäre, direkt ausgesetzt ist.

[0041] In einem Ausführungsbeispiel ist zumindest eine der ersten Deckschicht und der zweiten Deckschicht eine steife Schicht. Insbesondere kann sie eine metallische Steifigkeit haben, das heißt Steifigkeitseigenschaften von Metallen. Die entsprechende steife Schicht kann unfähig sein, gebogen zu werden oder während der normalen Verwendung flexibel oder elastisch deformiert zu werden.

[0042] In einem Ausführungsbeispiel ist das Strukturbauteil als eines aus einer Gruppe konfiguriert, die besteht aus einem Automobil-Strukturbauteil, einem Luftfahrzeug-Strukturbauteil, einem Schienenfahrzeug-Strukturbauteil und einem Schiff-Strukturbauteil. Es kann daher ein Teil eines Abdeckpaneels oder eines Gehäuses oder eines Verstärkungselements eines Automobils, eines Luftfahrzeugs oder eines Zugs sein. Allerdings sind andere Applikationen auch möglich.

[0043] In einem Ausführungsbeispiel wird das Gestalten mittels Kaltumformens durchgeführt, insbesondere mittels Tiefziehens. Kaltumformen kann insbesondere ein Umgestalten einer planaren Sandwichschichtsequenz in das dreidimensional gestaltete Strukturbauteil ohne die Anwendung von zusätzlicher Wärme bezeichnen. Anwendbare Kaltumformtechniken sind Pressen, Quetschen, Biegen, Ziehen und Scheren. Ziehen kann als ein Metallprozessierverfahren bezeichnet werden, das Zugkräfte verwendet, um Metall zu strecken. Tiefziehen kann ein Umgestaltprozess für ein Sheet sein, in dem ein mittels der oben beschriebenen Sandwichstruktur gebildetes Sheet in einem Formwerkzeug mittels der mechanischen Einwirkung eines Stempels oder dergleichen gezogen wird. Es ist daher ein Formtransformationsprozess mit Materialerhalt. Tiefziehen kann insbesondere zu einem Strukturbauteil führen, in dem die Tiefe des gezogenen Teils seinen Durchmesser überschreitet.

[0044] In einem Ausführungsbeispiel weist das Herstellungsverfahren ferner ein Pressen der Kernschicht (und optional von adhäsivem Material zum Kleben der Kernschicht an eine oder beide der Deckschichten) zwischen der ersten Deckschicht und der zweiten Deckschicht mittels erwärmbaren (zum Beispiel erwärmt mittels einer Temperatureinstelleinheit) Presskörpern, insbesondere Rollen oder Roller oder Trommeln (die longitudinal in Bezug auf die Schichten und bewegt werden können und/oder die rotiert werden können). In diesem Kontext werden die individuellen Schichten (oder Vorläuferstoffe davon, zum Beispiel ein Granulat, das später solch eine Schicht bildet) Rollen oder ähnlichen Presskörpern zugeführt, die im Vergleich zur Umgebungstemperatur auf einer erhöhten Temperatur befindlich sind. Eine Kombination der mecha nischen Presskraft und des Bondeffekts der thermischen Energie wandelt die individuellen Schichten dann in eine untrennbare Sandwichschichtsequenz um.

[0045] In einem Ausführungsbeispiel wird das Schaummaterial den Presskörpern als bereits fertig geschnittene Formschicht zugeführt. Zum Beispiel kann der Schaum als dreidimensionaler Block bereitgestellt werden. Unter Verwendung eines Schneidwerkzeugs, wie zum Beispiel ein Messer oder dergleichen, kann der Block in individuelle Schichten oder Scheiben von Schaummaterial geschnitten werden (die zum Beispiel eine Dicke in einem Bereich zwischen 1 mm und 8 mm haben, wobei ein Flächeninhalt einer Hauptfläche der Schaumschicht zum Beispiel in dem Bereich zwischen 1 dm2 und 10 dm2 sein kann). Solch eine geschnittene Schaumschicht kann dann direkt zwischen die Deckschichten zwischengeordnet werden, um dadurch die Kompositstruktur zu bilden. Diese Prozedur kann sicherstellen, dass die Schaumschicht eine kontinuierlich konstante Qualität hat und frei von Leerräumen oder dergleichen ist.

[0046] In einem alternativen Ausführungsbeispiel wird das Schaummaterial den Presskörpern als Schaumschichtvorläuferstoff zugeführt, insbesondere als eines aus der Gruppe, die besteht aus einem Vorläuferstoff aus Granulat, einem Vorläuferstoff aus Pulver und einem flüssigen Vorläuferstoff, der mittels der erwärmten Presskörper in eine Schaumschicht umgewandelt wird. In solch einem Ausführungsbeispiel wird der Schaum oder die Schaumschicht nur gebildet, während die erwärmten Presskörper auf das Vorläuferstoffmaterial einwirken. Dieses Ausführungsbeispiel ist insbesondere geeignet zur Herstellung von Strukturbauteilen auf einer industriellen Skala, weil das Vorläuferstoffmaterial (wie zum Beispiel ein Granulat) kontinuierlich von einem großen Container oder über ein Förderband zugeführt werden kann.

[0047] In einem Ausführungsbeispiel kann das Verfahren ferner ein Ankleben des Schaummaterials an die erste Deckschicht und/oder ein Ankleben des Schaummaterials an die zweite Deckschicht mittels eines adhäsiven Materials aufweisen. Obwohl die Verwendung von adhäsivem Material optional ist, erlaubt dies, ein besonders robustes Strukturbauteil zu bilden, weil die adhäsive Stärke mittels der separaten Bereitstellung von adhäsivem Material als ein Bondmittel erhöht wird.

[0048] In einem Ausführungsbeispiel wird das adhäsive Material den Presskörpern als fertig gebildete adhäsive Schicht zugeführt. Solch eine kontinuierliche adhäsive Schicht erlaubt die Bereitstellung einer Adhäsionskraft mit einer kontinuierlichen konstanten Qualität und frei von Hohlräumen oder dergleichen.

[0049] In einem Ausführungsbeispiel wird das adhäsive Material den Presskörpern als adhäsive Partikel zugeführt, insbesondere als adhäsives Pulver oder Granulat, die mittels der erwärmten Presskörper in die adhäsive Schicht umgewandelt wird. In solch einem Ausführungsbeispiel wird die adhäsive Schicht nur während der tatsächlichen Schichtverbindungsprozedur gebildet. Dieses Ausführungsbeispiel ist insbesondere geeignet für die Herstellung der Strukturbauteile auf einer industriellen Skala, da die adhäsive Substanz kontinuierlich von einem großen Container oder über ein Förderband zugeführt werden kann.

[0050] In einem Ausführungsbeispiel werden die Presskörper auf eine Temperatur in einem Bereich zwischen ungefähr 100°C und ungefähr 250°C erwärmt, insbesondere in einem Bereich zwischen ungefähr 130°C und ungefähr 180°C. Es hat sich herausgestellt, dass diese Temperaturen zum effizienten Fördern des Bondprozesses geeignet sind, während gleichzeitig der thermische Einfluss auf die Sandwichschichtsequenz so gering wie möglich bleibt.

[0051] In einem Ausführungsbeispiel wird mindestens eine der ersten Deckschicht und der zweiten Deckschicht bereitgestellt, indem diese von einer Zuführrolle oder Quellrolle abgerollt wird (das heißt durch Abrollen derselben). Die Deckschichten, die vorzugsweise aus dünnen Metallsheets hergestellt sind, können mit solch einer geringen Dicke bereitgestellt werden, dass sie an der Rolle aufgerollt werden können. Daher kann eine kontinuierliche Prozedur durchgeführt werden, welche die Herstellung der Sandwichschichtsequenz schnell und mit niedrigen Kosten erlaubt.

[0052] In einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren ein Aufträgen einer Lackschicht auf der Oberseite von zumindest einer der ersten Deckschicht und der zweiten Deckschicht auf. Mittels einer geeigneten Auswahl der Materialien der Deckschichten und der Kernschicht (und optional von adhäsivem Material dazwischen) können die Hochtemperaturerfordernisse des Lackierens einer äußeren Oberfläche des dreidimensional gestalteten Strukturbauteils erreicht werden.

[0053] In einem Ausführungsbeispiel wird die Lackschicht auf eine freigelegte Oberfläche der fertig umgeformten Sandwichschichtsequenz bei einer Temperatur im Bereich zwischen ungefähr 120° und ungefähr 250°C aufgetragen, insbesondere im Bereich zwischen ungefähr 170°C und ungefähr 200°C. Eine typische Temperatur von solch einer Lackierprozedur involviert die Applikation von 180°C für 30 Minuten.

[0054] Innerhalb des Kontexts dieser Anmeldung sind dreidimensional gestaltete Strukturbauteile offenbart. Es sollte allerdings gesagt werden, dass die gesamte Offenbarung dieser Anmeldung auch in anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung auf beliebige Strukturbauteile angewendet werden kann, unabhängig davon, ob diese dreidimensional gestaltet sind oder planar sind. Daher sind die folgenden Aspekte der Erfindung auch offenbart: [0055] 1. Aspekt: Ein Strukturbauteil (das planar sein kann), aufweisend: [0056] eine erste Deckschicht, die aus einem metallischen Material hergestellt ist; eine zweite Deckschicht, die aus einem metallischen Material hergestellt ist; [0057] eine Kernschicht, die aus einem Schaummaterial hergestellt ist, und zwischen der ersten Deckschicht und der zweiten Deckschicht angeordnet ist.

[0058] 2. Aspekt: Das Strukturbauteil von Aspekt 1, wobei die Kernschicht ausschließlich aus dem Schaummaterial besteht.

[0059] 3. Aspekt: Das Strukturbauteil von Aspekt 1 oder 2, wobei zumindest eine der ersten Deckschicht und der zweiten Deckschicht aus Aluminium oder Stahl hergestellt ist.

[0060] 4. Aspekt: Das Strukturbauteil von einem der Aspekte 1 bis 3, wobei die Kernschicht aus einem Kunststoffschaum hergestellt ist.

[0061] 5. Aspekt: Das Strukturbauteil von Aspekt 4, wobei der Kunststoffschaum Polystyren oder Polystyren-Mischungen aufweist.

[0062] 6. Aspekt: Das Strukturbauteil von Aspekt 4, wobei der Kunststoffschaum ein thermoplastischer Polyester ist, insbesondere Polyethylenterephthalat-Schaum.

[0063] 7. Aspekt: Das Strukturbauteil von Aspekt 4, wobei der Kunststoffschaum Polymethacry-limid-Schaum ist.

[0064] 8. Aspekt: Das Strukturbauteil von Aspekt 4, wobei der Kunststoffschaum ein Polyiso-cyanat-basierter Schaum ist, insbesondere Polyurethan.

[0065] 9. Aspekt: Das Strukturbauteil von irgendeinem der Aspekte 1 bis 8, wobei die Kernschicht eine Dichte in einem Bereich zwischen 35 kg/m3 und 750 kg/m3, insbesondere in einem Bereich zwischen 75 kg/m3 und 200 kg/m3 hat.

[0066] 10. Aspekt: Das Strukturbauteil von irgendeinem der Aspekte 1 bis 9, aufweisend adhäsives Material, welches das Schaummaterial mit der ersten Deckschicht verklebt und/oder welches das Schaummaterial mit der zweiten Deckschicht verklebt.

[0067] 11. Aspekt: Das Strukturbauteil von Aspekt 10, wobei das adhäsive Material ein Heißschmelzkleber ist.

[0068] 12. Aspekt: Das Strukturbauteil von Aspekt 10 oder 11, wobei das adhäsive Material eine erste adhäsive Schicht zwischen der ersten Deckschicht und der Kernschicht aufweist und/oder eine zweite adhäsive Schicht zwischen der zweiten Deckschicht und der Kernschicht aufweist.

[0069] 13. Aspekt: Das Strukturbauteil von irgendeinem der Aspekte 10 bis 12, wobei das adhäsive Material einen Schmelzpunkt oberhalb von 80°C hat, insbesondere oberhalb von 100°C.

[0070] 14. Aspekt: Das Strukturbauteil von irgendeinem der Aspekte 1 bis 13, wobei die Dicke des Strukturbauteils in einem Bereich zwischen 0,2 mm und 10 mm ist, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,5 mm und 8 mm, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 1 mm und 6 mm.

[0071] 15. Aspekt: Das Strukturbauteil von irgendeinem der Aspekte 1 bis 14, wobei die Dicke von zumindest einer der ersten Deckschicht und der zweiten Deckschicht in einem Bereich zwischen 0,01 mm und 1,5 mm, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,08 mm und 0,8 mm, ist.

[0072] 16. Aspekt: Das Strukturbauteil von irgendeinem der Aspekte 1 bis 15, aufweisend eine Lackschicht, insbesondere bildend eine Oberflächenschicht, an der Oberseite von zumindest einer der ersten Deckschicht und der zweiten Deckschicht.

[0073] 17. Aspekt: Das Strukturbauteil von irgendeinem der Aspekte 1 bis 16, wobei zumindest eine der ersten Deckschicht und der zweiten Deckschicht eine Oberflächenschicht ist.

[0074] 18. Aspekt: Das Strukturbauteil von irgendeinem der Aspekte 1 bis 17, wobei zumindest eine der ersten Deckschicht und der zweiten Deckschicht eine steife Schicht ist.

[0075] 19. Aspekt: Das Strukturbauteil von irgendeinem der Aspekte 1 bis 18, konfiguriert als eines aus der Gruppe, die besteht aus einem Automobil-Strukturbauteil, einem Luftfahrzeug-Strukturbauteil, einem Schienenfahrzeug-Strukturbauteil und einem Schiff-Strukturbauteil.

[0076] 20. Aspekt: Ein Apparat zum Herstellen eines Strukturbauteils, wobei der Apparat aufweist: [0077] eine erste Schicht-Zuführeinheit, die zum Zuführen einer ersten Deckschicht konfiguriert ist, die aus einem metallischen Material hergestellt ist; [0078] eine zweite Schicht-Zuführeinheit, die zum Zuführen einer zweiten Deckschicht konfiguriert ist, die aus einem metallischen Material hergestellt ist; [0079] eine Schaum-Zuführeinheit, die zum Zuführen eines Materials zwischen die erste Deckschicht und die zweite Deckschicht konfiguriert ist, das eine Kernschicht bildet, die zumindest teilweise aus einem Schaummaterial hergestellt ist, und die zwischen der ersten Deckschicht und der zweiten Deckschicht verbunden ist, um eine kohäsive Schichtsequenz zu bilden.

[0080] 21. Aspekt: Der Apparat von Aspekt 20, aufweisend eine Adhäsivmaterial-Zuführeinheit, die zum Zuführen von adhäsivem Material zwischen dem Schaummaterial und der ersten Deckschicht und zwischen dem Schaummaterial und der zweiten Deckschicht konfiguriert ist, um dadurch das Schaummaterial an die erste Deckschicht anzukleben und das Schaummaterial an die zweite Deckschicht anzukleben.

[0081] 22. Aspekt: Ein Verfahren zum Herstellen eines Strukturbauteils, wobei das Verfahren aufweist: [0082] Bereitstellen einer ersten Deckschicht, die aus einem metallischen Material hergestellt ist; [0083] Bereitstellen einer zweiten Deckschicht, die aus einem metallischen Material hergestellt ist; [0084] Anordnen einer Kernschicht, die zumindest teilweise aus einem Schaummaterial hergestellt ist, zwischen der ersten Deckschicht und der zweiten Deckschicht, um dadurch eine kohäsive Schichtsequenz zu bilden.

[0085] 23. Aspekt: Das Verfahren von Aspekt 22, wobei das Verfahren ferner ein Pressen der Kernschicht, und optional von adhäsivem Material, zwischen der ersten Deckschicht und der zweiten Deckschicht mittels erwärmten Presskörpern aufweist, insbesondere Rollen.

[0086] 24. Aspekt: Das Verfahren von Aspekt 23, wobei das Schaummaterial den Presskörpern als fertig geschnittene Festkörperschaumschicht zugeführt wird.

[0087] 25. Aspekt: Das Verfahren von Aspekt 23, wobei das Schaummaterial den Presskörpern als Schaumvorläuferstoffmaterial zugeführt wird, insbesondere Granulat oder Pulver, das mittels der erwärmten Presskörper in eine Schaumschicht umgewandelt wird.

[0088] 26. Aspekt: Das Verfahren von irgendeinem der Aspekte 22 bis 25, ferner aufweisend Ankleben des Schaummaterials an die erste Deckschicht und Ankleben des Schaummaterials an die zweite Deckschicht mittels adhäsiven Materials.

[0089] 27. Aspekt: Das Verfahren von Aspekten 23 und 26, wobei das adhäsive Material den Presskörpern als fertig gebildete adhäsive Schicht zugeführt wird.

[0090] 28. Aspekt: Das Verfahren von Aspekt 26 oder 27, wobei das adhäsive Material den Presskörpern als adhäsive Partikel zugeführt wird, insbesondere als adhäsives Pulver oder Granulat, die mittels der geheizten Presskörper in die adhäsive Schicht umgewandelt werden.

[0091] 29. Aspekt: Das Verfahren von irgendeinem der Aspekte 23 bis 28, wobei die Presskörper auf eine Temperatur in einem Bereich zwischen 100°C und 250°C, insbesondere in einem Bereich zwischen 130°C und 180°C, erwärmt werden.

[0092] 30. Aspekt: Das Verfahren von irgendeinem der Aspekte 22 bis 29, wobei zumindest eine der ersten Deckschicht und der zweiten Deckschicht mittels Abrollens von einer Rolle bereitgestellt ist.

[0093] 31. Aspekt: Das Verfahren von irgendeinem der Aspekte 22 bis 30, aufweisend ein Aufbringen einer Lackschicht auf einer Oberseite von zumindest einer der ersten Deckschicht und der zweiten Deckschicht, insbesondere nach dem dreidimensionalen Gestalten.

[0094] 32. Aspekt: Das Verfahren von Aspekt 31, wobei die Lackschicht bei einer Temperatur in dem Bereich zwischen 120°C und 250°C, insbesondere in dem Bereich zwischen 170°C und 200°C, aufgebracht wird.

[0095] Gemäß irgendeinem von Aspekten 1 bis 32 kann das Strukturbauteil temperaturbeständig bei einer Temperatur von 180°C sein.

[0096] Die oben definierten Aspekte und weitere Aspekte der Erfindung werden anhand der

Ausführungsbeispiele offensichtlich werden, die im Weiteren zu beschreiben sind, und unter

Bezugnahme auf diese Ausführungsbeispiele erläutert werden.

[0097] Die Erfindung wird im Weiteren detaillierten unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele beschrieben, auf welche die Erfindung aber nicht beschränkt ist.

[0098] Figur 1 stellt eine Querschnittsansicht eines dreidimensional gestalteten

Strukturbauteils gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.

[0099] Figur 2 stellt einen ersten Teil eines Apparats zum Herstellen eines drei dimensional gestalteten Strukturbauteils gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, in dem ein integraler planarer Sandwichschichtenstapel gebildet wird.

[00100] Figur 3 stellt einen zweiten Teil eines Apparats zum Herstellen eines dreidimensional geformten Strukturbauteils gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, in dem der fertig ausgebildete integrale planare Sandwichschichtenstapel mittels Tiefziehens umgestaltet oder umgeformt wird.

[00101] Figur 4 zeigt die Zusammensetzung eines Sandwichschichtenstapels als ein Halbzeug für ein dreidimensional gestalteten Strukturbauteil gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

[00102] Figur 5 stellt eine Tiefziehform zum Umbilden eines flachen zweidimensi onalen Sandwichschichtenstapels in ein dreidimensional gestaltetes Strukturbauteil gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.

[00103] Figur 6 stellt ein Strukturbauteil gemäß einem exemplarischen Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung dar, das mittels der Tiefziehform von Figur 5 gebildet ist.

[00104] Figur 7 und Figur 8 zeigen schematisch Teile von Apparaten zum Herstellen von

Strukturbauteilen gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung.

[00105] Figur 9 zeigt ein Auto genauso wie zwei dreidimensional gestaltete Struk turbauteile davon, die gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung hergestellt wurden.

[00106] Figur 10 zeigt unterschiedliche dreidimensional gestaltete Strukturbauteile, die gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung hergestellt werden können.

[00107] Figur 11 zeigt eine Rückwand eines Automobils als ein Beispiel für ein dreidimensional gestaltetes Strukturbauteil gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

[00108] Figur 12 zeigt ein Diagramm, das Vorteile in Bezug auf Gewicht und Her stellungsaufwand von Strukturbauteilen gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung im Vergleich zu herkömmlichen Technologien darstellt.

[00109] Die Darstellungen in den Zeichnungen sind schematisch. In unterschiedlichen Zeichnungen sind ähnliche oder identische Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.

[00110] Figur 1 stellt eine Querschnittsansicht eines dreidimensional gestalteten Strukturbauteils 100 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.

[00111] Das dreidimensional gestaltete Strukturbauteil 100 weist eine erste Deckschicht 102, die aus einem 0,1 mm dicken Stahlsheet als ein rigides Material hergestellt ist, eine zweite Deckschicht 104, die aus einem 0,1 mm dicken Stahlsheet als ein rigides Material hergestellt ist und eine untere Oberflächenschicht bildet, und eine Kernschicht 106 auf, die aus einem 6 mm dicken Festkörperpolystyrenschaummaterial hergestellt ist, das eine Dichte von 150 kg/m3 hat und zwischen der ersten Deckschicht 102 und der zweiten Deckschicht 104 angeordnet ist. Ferner ist eine erste adhäsive Schicht 108 von Heißschmelzkleber zwischen der ersten Deckschicht 102 und der Kernschicht 106 gesandwicht, um dadurch die erste Deckschicht 102 mit der Kernschicht 106 zu verkleben. In entsprechender Weise ist eine zweite adhäsive Schicht 110 aus Heißschmelzkleber zwischen der zweiten Deckschicht 104 und der Kernschicht 106 gesandwicht, um dadurch die zweite Deckschicht 104 mit der Kernschicht 106 zu verkleben. Auf der Oberseite der ersten Deckschicht 102 ist eine Lackschicht 112 aufgebracht, um eine zweite Oberflächenschicht der integralen dreidimensional umgebildeten Schichtensequenz 112, 102, 108, 106, 110, 104 zu bilden.

[00112] Um das dreidimensional gebildete Strukturbauteil 100 zu erhalten, ist die ursprünglich planare Schichtsequenz 102, 108, 106, 110, 104 sterisch mittels eines Tiefziehwerkzeugs oder dergleichen umgeformt worden, um dadurch das stereokopische oder dreidimensional gestaltete Strukturbauteil 100 zu bilden. Mit Vorteil wird die Lackschicht 112 nach der Umgestaltungsprozedur direkt auf die erste Deckschicht 102 appliziert, um sicherzustellen, dass die Lackschicht 112 nicht negativ durch den Umgestaltungsprozess beeinflusst wird.

[00113] Die metallischen Deckschichten 102, 104 sind im Wesentlichen undeformierbar (unter normalen Bedingungen) und rigide und stellen dem Strukturbauteil 100 eine mechanische Stabilität bereit. Andererseits stellt die Kernschicht 106, die aus dem niedrig dichten Polystyren-schaum im Festkörperzustand (zum Beispiel 150 kg/m3) hergestellt ist, dem Strukturbauteil 100 die erforderliche Dicke und das erforderliche Volumen bereit und hält gleichzeitig das Strukturbauteil 100 leichtgewichtig. Das Material der Kernschicht 106 ist ferner günstig und hat, in Kombination mit den Deckschichten 102, 104, geeignete Eigenschaften, um im Wesentlichen alle Arten von gewünschten strukturellen Umgestaltungen des Halbzeugs in Form der vorher planaren Schichtsequenz 102, 108, 106, 110, 104 zu erlauben. Zur gleichen Zeit können ein hoher Grad an Steifigkeit genauso wie ausgeprägte Dämpfeigenschaften mit dem Strukturbauteil 100 erhalten werden. Die dreidimensionale Form des Strukturbauteils 100 kann frei eingestellt werden, um zu der technischen Funktion desselben zu korrespondieren, zum Beispiel für seine Verwendung als ein Paneel für automobile Anwendungen. Wie Figur 1 entnommen werden kann, hält die Umgestaltungsprozedur im Wesentlichen die gesamte Dicke d des Strukturbauteils 100 relativ konstant, genauso wie die relativen Dicken der individuellen Schichten 102, 108, 106, 110, 104 davon. Ferner erfüllt das Strukturbauteil 100 Sicherheitsanforderungen, zum Beispiel für Applikationen, die Luftfahrttechnologie und Schienentransport betreffen. Ferner ist das Strukturbauteil 100 auch über einen breiten Bereich temperaturbeständig.

[00114] Figur 2 stellt einen ersten Teil 200 eines Apparats zum Herstellen eines dreidimensional gestalteten Strukturbauteils 100 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, wie das in Figur 1 gezeigte, in dem ein integraler planarer Sandwichschichtenstapel 102, 108, 106,110, 104 gebildet ist.

[00115] Wie Figur 2 entnommen werden kann, werden die mehreren Komponenten, welche das Strukturbauteil 100 konstituieren, in unterschiedlichen Formen in einer Eingangsstufe 260 des ersten Teils 200 des Herstellapparats zugeführt.

[00116] Eine erste Schicht-Zuführeinheit 202 ist nur schematisch in Figur 2 dargestellt und ist konfiguriert, ein erstes Metallsheet als die erste Deckschicht 102 zuzuführen. Obwohl dies nicht in Figur 2 gezeigt ist, kann die erste Deckschicht 102 von einer Zuführrolle abgerollt werden, um dadurch eine kontinuierliche Produktion von Strukturbauteilen zu ermöglichen. Angesichts der geringen Dicke der ersten Deckschicht 102 von zum Beispiel 0,1 mm kann das metallische Sheetmaterial auf eine kompakte Weise auf der Rolle aufbewahrt werden. Eine zweite Schicht-Zuführeinheit 204 ist auch schematisch in Figur 2 dargestellt und ist zum Zuführen eines zweiten Metallsheets als die zweite Deckschicht 104 konfiguriert. In entsprechender Weise kann die zweite Deckschicht 104 von einer anderen Zuführrolle abgerollt werden, um dadurch eine kontinuierliche Produktion von Strukturbauteilen zu ermöglichen. Angesichts der geringen Dicke der zweiten Deckschicht 104 von zum Beispiel 0,1 mm kann auch dieses metallische Sheetmaterial auf eine kompakte Weise auf der anderen Zuführrolle aufbewahrt werden.

[00117] Zwischen der ersten Schicht-Zuführeinheit 202 und der zweiten Schicht- Zuführeinheit 204 ist eine Schaumvorläuferstoff-Zuführeinheit angeordnet, um ein Granulat 262 eines Schaumvorläuferstoffs entlang der Produktionslinie von Figur 2 zuzuführen. Noch präziser ausgedrückt fördert eine schematisch gezeigte Fördereinheit 206 das Granulat 262 in Richtung eines zulaufenden Schachts 208. Das Granulat 262 ist so konfiguriert, dass, wenn es zwischen die erste Deckschicht 102 und die zweite Deckschicht 104 bei einer erhöhten Temperatur von zum Beispiel 120°C und bei einem erhöhten Druck von zum Beispiel einigen bar zwischengeordnet wird, es in eine kontinuierliche Schaumschicht umgewandelt wird, das heißt Schaumkernschicht 106. Auch die beschriebene Zufuhr des Granulats 262 und seine Umwandlung in eine kontinuierliche Schaumschicht ist ein kontinuierlicher Prozess, der die kontinuierliche Produktion von Strukturbauteilen mit einer hohen Ausbeute und Effizienz ermöglicht.

[00118] Um zusätzlich die Adhäsion zwischen der Kernschicht 106 und den metallischen Deckschichten 102, 104 zu fördern, werden zwei adhäsive Schichten 108, 110 mittels entsprechender Adhäsivmaterial-Zuführeinheiten 210, 212 zugeführt. Da die adhäsiven Schichten 108, 110 in den vorliegenden Ausführungsbeispielen aus Heißschmelzkleber hergestellt sind (andere adhäsive Materialien können genauso verwendet werden), können sie auch auf einer Rolle aufgerollt sein. Die adhäsiven Schichten 108, 110 können optional mit einer nicht adhäsiven Folie versehen sein, um Adhäsion zwischen unterschiedlichen Abschnitten der jeweiligen adhäsiven Schichten 108, 110 zu vermeiden, während sie noch auf den Rollen aufgerollt sein (nicht gezeigt). Die erste adhäsive Schicht 108 wird zwischen der ersten Deckschicht 102 und dem Schaummaterial zugeführt, wohingegen die zweite adhäsive Schicht 110 zwischen dem Schaummaterial und der zweiten Deckschicht 104 zugeführt wird. Die Bereitstellung von adhäsivem Material ist optional, aber erhöht weiter die mechanische Stärke des gebildeten dreidimensionalen Strukturbauteils 100.

[00119] Der Heißschmelzkleber wird klebrig, wenn er auf eine erhöhte Temperatur T> in einer Zwischenstufe 270 stromabwärts der ersten Stufe 260 in einem Prozessfluss erwärmt wird. Hier werden die Schichten 102, 108, 106, 110, 104 komprimiert und zwischen erwärmten Rollen 220, 222 der Zwischenstufe 270 aneinander angeklebt. Die erwärmten Rollen 220, 222 erfüllen einige Aufgaben gleichzeitig. Erstens wandeln sie das Granulat 262 in eine kontinuierliche Schaumkernschicht 106 um. Zweitens erwärmen sie den Heißschmelzkleber auf eine Temperatur, bei der er klebrig wird und die benachbarten Schichten verklebt. Drittens komprimiert dies die Schichten 102, 108, 106, 110, 104, um dadurch eine gleichmäßige integral gebildete Schichtsequenz mit individuellen Schichten herzustellen, die im Wesentlichen voneinander untrennbar sind.

[00120] An einer Ausgangsstufe 280 des ersten Teils 200 stromabwärts von der Zwischenstufe 270 in dem Prozessfluss wird die planare Schichtsequenz 102, 108, 106, 110, 104 heruntergekühlt und kann weiterverarbeitet werden, zum Beispiel in Stücke von gewünschter Form und Größe geschnitten werden, bevor sie einem zweiten Teil 300 des Herstellungsapparats zugeführt werden, wie in Figur 3 gezeugt. Am Ende der Behandlung mittels des ersten Teils 200 wird ein integraler Fünfschicht-Sandwichschichtenstapel 150 erhalten.

[00121] Figur 3 stellt den zweiten Teil 300 des Apparats zum Herstellen eines dreidimensional gestalteten Strukturbauteils 100 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, in dem der gebildete planare Sandwichschichtenstapel 102, 108, 106, 110, 104 mittels Tiefziehens umgebildet wird.

[00122] Figur 3 zeigt daher einen Tiefziehapparat als den zweiten Teil 300. Ein geschnittenes Stück 320 der planaren Schichtensequenz 102, 108, 106, 110, 104, wie gemäß Figur 2 hergestellt, wird in ein Gehäuse 302 des Tiefziehapparats eingeführt. Ein erstes Tiefziehwerkzeug 304 ist in dem zweiten Teil 300 unter dem Teil 320 angeordnet. Das erste Tiefziehwerkzeug 304 hat eine erste Niederhalterklemme 306 und hat eine erste Form 308. Das zweite Tiefziehwerkzeug 310 hat eine erste Niederhalterklemme 312 und hat eine zweite Form 314.

[00123] Zum Umbilden des Stücks 320 in das Strukturbauteil 100 werden die Tiefziehwerkzeuge 304, 310 relativ zueinander bewegt, bis die Niederhalterklemmen 306, 312 gemeinsam einen lateralen Abschnitt des Stücks 320 in Eingriff nehmen. Daher wird der laterale Abschnitt des Stücks 320 mittels Klemmens räumlich fixiert, bevor die eigentliche Umgestaltungsprozedur ausgeführt wird. Ohne die Applikation von Wärme wird das geklemmte Stück 320 dann als ein Ergebnis einer gegenseitigen Bewegung der Formen 308, 314 zum weiteren gegenseitigen Annähern mittels Tiefziehens umgestaltet, so dass das planare Stück 320 gemäß den kooperierenden Oberflächenformen der Formen 308, 314 umgestaltet wird. Diese Prozedur kann bei Raumtemperatur ausgeführt werden, das heißt ist eine Kaltumform- oder Umgestaltungsprozedur.

[00124] Nach dem Beenden dieser Prozedur wird das umgestaltete Stück 320 von dem zweiten Teil 300 des Herstellungsapparats entfernt und kann einer Lackapplikationsprozedur ausgesetzt werden (nicht gezeigt). Dies involviert das Applizieren einer hohen Temperatur von zum Beispiel 180°C für 30 Minuten und bildet die Lackschicht 112 auf der Oberseite der ersten Deckschicht 102. Dann ist das Herstellen des Strukturbauteils 100 abgeschlossen.

[00125] Figur 4 zeigt die Zusammensetzung des Sandwichschichtenstapels 150 als einen

Vorläuferstoff für ein dreidimensional gestaltetes Strukturbauteil 100 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

[00126] Gemäß Figur 4 und allgemeiner in jedem beliebigen gewünschtem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Dicke di der Schaumkernschicht 106 größer als die Dicken d2, d3 der Deckschichten 102, 104 sein. Die Dicken d2, d3 der Deckschichten 102, 104 können zum Beispiel größer als die Dicken d4, d5 der optionalen adhäsiven Schichten 108, 110 sein.

[00127] Es gibt eine hohe Freiheit betreffend die Auswahl der Materialien für die individuellen Schichten. Die Deckschichten 102, 104 sind aus einem metallischen Material wie zum Beispiel Stahl oder Aluminium gebildet. Die Kernschicht 106 kann aus einem Kunststoffschaum von oder auf der Basis von EPS, Polyphenylether (PPE), PET, PMI und/oder Polyurethan (PU) sein, vorausgesetzt, dass die Dichte von solchen Schäumen ausreichend niedrig ist, vorzugsweise weniger als 750 kg/m3, um die Anforderungen des Strukturbauteils 100 hinsichtlich eines leichten Gewichts zu erfüllen. Vorzugsweise sind die adhäsiven Schichten 108, 110 aus einem Heißschmelzkleber hergestellt, der in der Form von Folien, Pulver, Granulat oder Ähnlichem bereitgestellt werden kann.

[00128] Figur 5 stellt ein Tiefziehwerkzeug 500 zur Verwendung während des Umgestaltens eines Sandwichschichtenstapels 150 in ein dreidimensional gestaltetes Strukturbauteil 100 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Figur 6 stellt ein Strukturbauteil 100 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, das mittels des Tiefziehwerkzeugs 500 von Figur 5 gebildet ist. Es kann anhand von Figur 5 und Figur 6 gesehen werden, dass die Form des Strukturbauteils 600 mittels der Form der Form 500 definiert ist.

[00129] Mittels Anwendens einer Kaltumformtechnik (wie zum Beispiel Tiefziehen oder Streckziehen) ist ein Strecken um einen großen Prozentsatz von zum Beispiel bis zu 40% oder mehr möglich. Es ist ferner möglich, Strukturen mit kleinen Radien zu bilden. Auch Dickenverteilungen können präzise eingestellt werden.

[00130] Figur 7 zeigt schematisch einen Teil 200 eines Apparats zum Herstellen von Strukturbauteilen 100 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

[00131] Auch unter Bezugnahme auf Figur 2 hat das Teil 200, das in Figur 7 gezeigt ist, eine erste Quellrolle 700 als die Schicht-Zuführeinheit 202, auf der Metallsheetmaterial als eine Basis für die erste Deckschicht 102 aufgerollt ist und zum Herstellen der Strukturbauteile abgerollt werden kann. In entsprechender Weise hat Teil 200 eine zweite Quellrolle 702 als die zweite Schicht-Zuführeinheit 204, an der Metallsheetmaterial als eine Basis für die zweite Deckschicht 104 aufgerollt ist und zum Herstellen der Strukturbauteile abgerollt werden kann. Zusätzlich hat Teil 200 eine dritte Quellrolle 704 als die erste Adhäsivschicht-Zuführeinheit 210, auf der eine Schicht von Heißschmelzkleber als eine Basis für die erste adhäsive Schicht 108 (die auf einem Stützfilm appliziert sein kann oder nicht, der ein Selbstankleben des Heißschmelzklebers vermeidet) aufgerollt ist und zum Herstellen der Strukturbauteile abgerollt werden kann. Ferner hat Teil 200 eine vierte Quellrolle 706 als die zweite Adhäsionsschicht-Zuführeinheit 212, auf welcher eine weitere Schicht von Heißschmelzkleber als eine Basis für die zweite adhäsive Schicht 110 (die auf einem Stützfilm appliziert sein kann oder nicht, der ein Selbstankleben des Heißschmelzklebers vermeidet) aufgerollt ist und zum Herstellen der Strukturbauteile abgerollt werden kann.

[00132] Darüber hinaus stellt das Ausführungsbeispiel von Figur 7 eine kontinuierliche Schicht einer fertig hergestellten Kunststoffschaumschicht bereit, die als die Kernschicht 106 dient und aufgerollt ist und zum Herstellen der Strukturbauteile von einer fünften Quellrolle 712 abgerollt werden kann. Nach dem Fertigstellen des Herstellens der planaren Schichtsequenz 102, 108, 106, 110, 104 zwischen den erwärmbaren Rollen 220, 222 kann die so gebildete Sandwichschichtsequenz 150 auf einer sechsten Rolle 708 gerollt werden, die als eine Zielrolle bezeichnet werden kann.

[00133] Das Herstellungsverfahren kann mittels einer zentralen Steuereinheit 710 gesteuert werden, die ein Mikroprozessor oder eine zentrale Steuereinheit (CPU) sein kann. Die Steuereinheit 710 kann das Zusammenwirken der Sektionen 260, 270, 280 koordinieren.

[00134] Figur 8 zeigt schematisch einen anderen ersten Teil 200 von einem Apparat zum Herstellen von Strukturbauteilen 100 gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung.

[00135] Das Ausführungsbeispiel von Figur 8 unterscheidet sich von den Ausführungsbeispiel von Figur 7 darin, dass die Vorläuferstoffe oder Halbzeuge zum Bilden der Sandwichschichtsequenz 150 jeweils fertig geschnittene Schichten sind, wie anhand der linken Seite von Figur 8 erkannt werden kann. Die Deckschichten 102, 104 sind als fertig geschnittene rechteckförmige Metallsheets bereitgestellt. Die Kernschaumschicht 106 ist eine fertig geschnittene rechteckige Schicht, die nach dem Abrollen von einer Quellrolle und vor dem Zuführen zu den erwärmten Verarbeitungsrollen 220, 222 geschnitten werden kann. Die optionalen, aber höchst vorteilhaften adhäsiven Schichten 108, 110 können kontinuierliche oder diskontinuierliche Schichten von Heißschmelzkleber sein, die von einer Quellrolle abgeschnitten werden. Die so produzierten Stücke von Sandwichschichtsequenz 150 können übereinander aufbewahrt werden, zum Beispiel auf einer Stütze 800 wie zum Beispiel einer Palette.

[00136] Figur 9 zeigt ein Auto 900 sowie zwei dreidimensional gestaltete Strukturbauteile 920, 940 davon, die gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung hergestellt sind. Strukturbauteil 920 ist eine Feuerschutzwand oder Stirnwand, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Dicke von 3 mm und ein Gewicht von 1,6 kg hat. Das Strukturbauteil 940 ist eine Rücksitzlehne, die eine Dicke von 8 mm und ein Gewicht 1,8 kg hat. Figur 10 zeigt unterschiedliche dreidimensional gestaltete Strukturbauteile, die gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung hergestellt werden können. Unter diesen Strukturbauteilen können die Feuerschutzwand 920 und die Rücksitzlehne 940 ebenfalls erkannt werden.

[00137] Figur 11 zeigt ein Bild der Rückwand 940 eines Automobils als ein Beispiel für ein dreidimensional gestaltetes Strukturbauteil gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Rückwand 940 basiert auf Aluminiumdeckschichten von einer Dicke von 1,2 mm. Verglichen mit einer herkömmlichen Konstruktion hat die Rückwand 940 dieselbe Steifheit, dieselbe gesamte Dicke, aber ein niedrigeres Gewicht und kann mit niedrigeren Kosten hergestellt werden. Das Gewicht kann um ungefähr 30% reduziert werden, und die Kosten können um ungefähr 25% reduziert werden. Die Rückwand 940 erfüllt auch elektrische Ladungsschutzanforderungen und erfüllt Anforderungen der langen Benutzbarkeit.

[00138] Figur 12 zeigt ein Diagramm 1200, das Vorteile - in Bezug auf Gewicht (aufgetragen entlang einer Abszisse 1220) und Herstellungskosten (aufgetragen entlang einer Ordinate 1240) - von Strukturbauteilen gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen im Vergleich zu herkömmlichen Technologien darstellt. Wie dem Diagramm 1200 entnommen werden kann, resultiert die mehrschichtige Kompositarchitektur gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung in einer hohen Steifigkeit, einem niedrigen Gewicht, guten Dämpfungseigenschaften und einer ökonomischen Herstellbarkeit.

[00139] Es sollte angemerkt werden, dass der Begriff „aufweisen" nicht andere Elemente oder Schritte ausschließt und dass das „ein" nicht eine Mehrzahl ausschließt.

[00140] Auch können Elemente, die im Zusammenhang mit unterschiedlichen Ausführungsbeispielen beschrieben sind, kombiniert werden.

[00141] Es sollte auch angemerkt werden, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Schutzumfang der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollten.

[00142] Eine Implementierung der Erfindung ist nicht auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt, die in den Figuren gezeigt sind und oben beschrieben sind. Stattdessen ist eine Mehrzahl von Varianten möglich, welche die gezeigten Lösungen und das Prinzip gemäß der Erfindung verwenden, selbst im Falle von fundamental unterschiedlichen Ausführungsbeispielen.

Claims

Ansprüche

1. Ein dreidimensional gestaltetes Strukturbauteil (100), aufweisend: eine erste Deckschicht (102), die aus einem metallischen Material hergestellt ist; eine zweite Deckschicht (104), die aus einem metallischen Material hergestellt ist; eine Kernschicht (106), die aus einem Schaummaterial hergestellt ist und zwischen der ersten Deckschicht (102) und der zweiten Deckschicht (104) angeordnet ist; wobei das Strukturbauteil (100) bei einer Temperatur von 180°C temperaturbeständig ist; wobei zumindest eine der ersten Deckschicht (102) und der zweiten Deckschicht (104) aus Aluminium oder Stahl hergestellt ist; wobei die Kernschicht (106) aus einem Kunststoffschaum hergestellt ist; wobei der Kunststoffschaum Polymethacrylimid-Schaum ist; wobei die Kernschicht (106) eine Dichte in einem Bereich zwischen 35 kg/m3 und 750 kg/m3, insbesondere in einem Bereich zwischen 75 kg/m3 und 200 kg/m3, hat; wobei die Dicke des Strukturbauteils (100) in einem Bereich zwischen 0,2 mm und 10 mm ist, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,5 mm und 8 mm, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 1 mm und 6 mm; wobei die Dicke von zumindest einer der ersten Deckschicht (102) und der zweiten Deckschicht (104) in einem Bereich zwischen 0,01 mm und 1,5 mm ist, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,08 mm und 0,8 mm.
2. Ein dreidimensional gestaltetes Strukturbauteil (100), aufweisend: eine erste Deckschicht (102), die aus einem metallischen Material hergestellt ist; eine zweite Deckschicht (104), die aus einem metallischen Material hergestellt ist; eine Kernschicht (106), die aus einem Schaummaterial hergestellt ist und zwischen der ersten Deckschicht (102) und der zweiten Deckschicht (104) angeordnet ist; wobei das Strukturbauteil (100) bei einer Temperatur von 180°C temperaturbeständig ist.
3. Das Strukturbauteil (100) von Anspruch 1 oder 2, wobei die Kernschicht (106) ausschließlich aus dem Schaummaterial besteht.
4. Das Strukturbauteil (100) von Anspruch 2 oder 3, wobei zumindest eine der ersten Deckschicht (102) und der zweiten Deckschicht (104) aus Aluminium oder Stahl hergestellt ist.
5. Das Strukturbauteil (100) von irgendeinem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Kernschicht (106) aus einem Kunststoffschaum hergestellt ist.
6. Das Strukturbauteil (100) von Anspruch 5, wobei der Kunststoffschaum Polystyren oder Polystyren-Mischungen aufweist.
7. Das Strukturbauteil (100) von Anspruch 5, wobei der Kunststoffschaum ein thermoplastisches Polyester ist, insbesondere Polyethylenterephthalat-Schaum.
8. Das Strukturbauteil (100) von Anspruch 5, wobei der Kunststoffschaum Polymethacrylimid-Schaum ist.
9. Das Strukturbauteil (100) von Anspruch 5, wobei der Kunststoffschaum ein Polyisocyanat-basierter Schaum ist, insbesondere Polyurethan.
10. Das Strukturbauteil (100) von irgendeinem der Ansprüche 2 bis 9, wobei die Kernschicht (106) eine Dichte in einem Bereich zwischen 35 kg/m3 und 750 kg/m3, insbesondere in einem Bereich zwischen 75 kg/m3 und 200 kg/m3 hat.
11. Das Strukturbauteil (100) von irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, aufweisend adhäsives Material (108, 110), welches das Schaummaterial mit der ersten Deckschicht (102) verklebt und/oder das Schaummaterial mit der zweiten Deckschicht (104) verklebt.
12. Das Strukturbauteil (100) von Anspruch 11, wobei das adhäsive Material (108, 110) ein Heißschmelzkleber ist.
13. Das Strukturbauteil (100) von Anspruch 11 oder 12, wobei das adhäsive Material (108, 110) eine erste adhäsive Schicht (108) zwischen der ersten Deckschicht (102) und der Kernschicht (106) aufweist und/oder eine zweite adhäsive Schicht (110) zwischen der zweiten Deckschicht (104) und der Kernschicht (106) aufweist.
14. Das Strukturbauteil (100) von irgendeinem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das adhäsive Material (108, 110) einen Schmelzpunkt oberhalb von 80°C, insbesondere oberhalb von 100°C, hat.
15. Das Strukturbauteil (100) von irgendeinem der Ansprüche 2 bis 14, wobei die Dicke des Strukturbauteils (100) in einem Bereich zwischen 0,2 mm und 10 mm ist, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,5 mm und 8 mm, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 1 mm und 6 mm.
16. Das Strukturbauteil (100) von irgendeinem der Ansprüche 2 bis 15, wobei die Dicke von zumindest einer der ersten Deckschicht (102) und der zweiten Deckschicht (104) in einem Bereich zwischen 0,01 mm und 1,5 mm ist, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,08 mm und 0,8 mm.
17. Das Strukturbauteil (100) von irgendeinem der Ansprüche 1 bis 16, aufweisend eine Lackschicht (112), insbesondere bildend eine Oberflächenschicht, an einer Oberseite von zumindest einer der ersten Deckschicht (102) und der zweiten Deckschicht (104).
18. Das Strukturbauteil (100) von irgendeinem der Ansprüche 1 bis 17, wobei zumindest eine der ersten Deckschicht (102) und der zweiten Deckschicht (104) eine Oberflächenschicht ist.
19. Das Strukturbauteil (100) von irgendeinem der Ansprüche 1 bis 18, wobei zumindest eine der ersten Deckschicht (102) und der zweiten Deckschicht (104) eine steife Schicht ist.
20. Das Strukturbauteil (100) von irgendeinem der Ansprüche 1 bis 19, konfiguriert als eines aus der Gruppe bestehend aus einem Automobilstrukturbauteil, einem Luftfahrzeugstrukturbauteil, einem Schienenfahrzeugstrukturbauteil und einem Sch iff Strukturbauteil.
21. Das Strukturbauteil (100) von irgendeinem der Ansprüche 1 bis 20, wobei das Strukturbauteil (100) als eine elektromechanische Komponente konfiguriert ist.
22. Ein Apparat (200, 300) zum Herstellen eines dreidimensional gestalteten Strukturbauteils (100), wobei der Apparat (200, 300) aufweist: eine erste Schicht-Zuführeinheit (202), die zum Zuführen einer ersten Deckschicht (102) konfiguriert ist, die aus einem metallischen Material hergestellt ist; eine zweite Schicht-Zuführeinheit (204), die zum Zuführen einer zweiten Deckschicht (104) konfiguriert ist, die aus einem metallischen Material hergestellt ist; eine Schaum-Zuführeinheit (206, 208), die zum Zuführen eines Materials zwischen die erste Deckschicht (102) und die zweite Deckschicht (104) konfiguriert ist, welches eine Kernschicht (106) bildet, die zumindest teilweise aus einem Schaummaterial hergestellt ist und zwischen der ersten Deckschicht (102) und der zweiten Deckschicht (104) verbunden ist, um eine kohäsive Schichtsequenz (102, 104, 106) zu bilden; eine Gestaltungseinheit (300), die zum dreidimensionalen Gestalten der resultierenden Schichtsequenz (102, 104, 106) konfiguriert ist, um dadurch das Strukturbauteil (100) aus Materialien zu bilden, die temperaturbeständig bei einer Temperatur von 180°C sind.
23. Die Apparat (200, 300) von Anspruch 22, aufweisend eine Adhäsivmaterial-Zuführeinheit (210, 212), die zum Zuführen von adhäsivem Material (108, 110) zwischen dem Schaummaterial und der ersten Deckschicht (102) und zwischen dem Schaummaterial und der zweiten Deckschicht (104) konfiguriert ist, um dadurch das Schaummaterial an die erste Deckschicht (102) anzukleben und das Schaummaterial an die zweite Deckschicht (104) anzukleben.
24. Ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensional gestalteten Strukturbauteils (100), wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen einer ersten Deckschicht (102), die aus einem metallischen Material hergestellt ist; Bereitstellen einer zweiten Deckschicht (104), die aus einem metallischen Material hergestellt ist; Anordnen einer Kernschicht (106), die zumindest teilweise aus einem Schaummaterial hergestellt ist, zwischen der ersten Deckschicht (102) und der zweiten Deckschicht (104), um dadurch eine kohäsive Schichtsequenz (102, 104, 106) zu bilden; dreidimensionales Gestalten der resultierenden Schichtsequenz (102, 104, 106), um dadurch das Strukturbauteil (100) zu gestalten; wobei das Strukturbauteil (100) ausgebildet ist, um temperaturbeständig bei einer Temperatur von 180°C zu sein; wobei zumindest eine der ersten Deckschicht (102) und der zweiten Deckschicht (104) aus Aluminium oder Stahl hergestellt wird; wobei die Kernschicht (106) aus einem Kunststoffschaum hergestellt wird; wobei der Kunststoffschaum Polymethacrylimid-Schaum ist; wobei die Kernschicht (106) mit einer Dichte in einem Bereich zwischen 35 kg/m3 und 750 kg/m3, insbesondere in einem Bereich zwischen 75 kg/m3 und 200 kg/m3, hergestellt wird; wobei das Strukturbauteil (100) mit einer Dicke in einem Bereich zwischen 0,2 mm und 10 mm hergestellt wird, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,5 mm und 8 mm, weiter insbesondere in einem Bereich zwischen 1 mm und 6 mm; wobei zumindest eine der ersten Deckschicht (102) und der zweiten Deckschicht (104) mit einer Dicke in einem Bereich zwischen 0,01 mm und 1,5 mm hergestellt wird, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,08 mm und 0,8 mm.
25. Ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensional gestalteten Strukturbauteils (100), wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen einer ersten Deckschicht (102), die aus einem metallischen Material hergestellt ist; Bereitstellen einer zweiten Deckschicht (104), die aus einem metallischen Material hergestellt ist; Anordnen einer Kernschicht (106), die zumindest teilweise aus einem Schaummaterial hergestellt ist, zwischen der ersten Deckschicht (102) und der zweiten Deckschicht (104), um dadurch eine kohäsive Schichtsequenz (102, 104, 106) zu bilden; dreidimensionales Gestalten der resultierenden Schichtsequenz (102, 104, 106), um dadurch das Strukturbauteil (100) zu gestalten; wobei das Strukturbauteil (100) ausgebildet ist, um temperaturbeständig bei einer Temperatur von 180°C zu sein.
26. Das Verfahren von Anspruch 24 oder 25, wobei das Gestalten mittels Kaltumformens durchgeführt wird, insbesondere mittels Tiefziehens der Schichtsequenz (102, 104, 106).
27. Das Verfahren von irgendeinem der Ansprüche 24 bis 26, wobei das Verfahren ferner ein Pressen der Kernschicht (106) aufweist, und optional von adhäsivem Material (108, 110), zwischen der ersten Deckschicht (102) und der zweiten Deckschicht (104) mittels erwärmter Presskörper (220, 222), insbesondere Rollen.
28. Das Verfahren von Anspruch 27, wobei das Schaummaterial den Presskörpern (220, 222) als fertig geschnittene Festkörperschaumschicht zugeführt wird.
29. Das Verfahren von Anspruch 27, wobei das Schaum material den Presskörpern (220, 222) als Schaumvorläuferstoffmaterial zugeführt wird, insbesondere Granulat oder Pulver, das mittels der erwärmten Presskörper (220, 222) in eine Schaumschicht umgewandelt wird.
30. Das Verfahren von irgendeinem der Ansprüche 24 bis 29, ferner aufweisend ein Verkleben des Schaummaterials mit der ersten Deckschicht (102) und ein Verkleben des Schaummaterials mit der zweiten Deckschicht (104) mittels adhäsiven Materials (108, 110).
31. Das Verfahren von Ansprüchen 27 und 30, wobei das adhäsive Material (108, 110) den Presskörpern (220, 222) als fertig ausgebildete adhäsive Schicht zugeführt wird.
32. Das Verfahren von Anspruch 30 oder 31, wobei das adhäsive Material (108, 110) den Presskörpern (220, 222) als adhäsive Partikel zugeführt wird, insbesondere als adhäsives Pulver oder Granulat, die mittels der erwärmten Presskörper (220, 222) in die adhäsive Schicht umgewandelt werden.
33. Das Verfahren von irgendeinem der Ansprüche 27 bis 32, wobei die Presskörper (220, 222) auf eine Temperatur (T>) in einem Bereich zwischen 100°C und 250°C erwärmt werden, insbesondere in einem Bereich zwischen 130°C und 180°C.
34. Das Verfahren von irgendeinem der Ansprüche 24 bis 33, wobei zumindest eine der ersten Deckschicht (102) und der zweiten Deckschicht (104) mittels Rollens von einer Rolle (700, 702) bereitgestellt wird.
35. Das Verfahren von irgendeinem der Ansprüche 24 bis 34, aufweisend ein Applizieren einer Lackschicht (112) auf einer Oberseite von zumindest einer der ersten Deckschicht (102) und der zweiten Deckschicht (104), insbesondere nach dem dreidimensionalen Gestalten.
36. Das Verfahren von Anspruch 35, wobei die Deckschicht (112) bei einer Temperatur im Bereich zwischen 120°C und 250°C appliziert wird, insbesondere in dem Bereich zwischen 170°C und 200°C.