CN104812546B - 用于制造结构构件，特别是车身结构构件的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制造结构构件(B，B’)，特别是车身结构构件的方法，其中由金属、热塑性塑料和/或纤维增强热塑性塑料构成的平面载体材料(T1，T2，T3，T4)成型为三维构件，载体材料(T1、T2、T3、T4)设有由热塑性塑料制成的支承材料(S，S’)，从而载体材料与支承材料形成材料接合复合材料。为减少这类方法的生产步骤并提高方法效率，在载体材料(T1、T2、T3、T4)成型为三维构件(B，B’)之前，制造由载体材料(T1、T2、T3、T4)和支承材料(S，S’)构成的复合材料，在成型前加热复合材料(W)以成型热塑性塑料，复合材料成型期间在支承材料(S，S’)中压印出凸棱结构(RS),对具有凸棱结构(RS)的三维构件(B，B’)控温，优选冷却。

Description

用于制造结构构件，特别是车身结构构件的方法
技术领域
本发明涉及一种制造结构构件的方法，特别是制造车身的结构构件的方法，其中，由金属、热塑性塑料和/或纤维增强的热塑性塑料构成的平面载体材料成型为一个三维的构件，而且其中，该载体材料设置有由热塑性塑料制成的支承材料，从而载体材料与支承材形成材料接合的复合材料。
背景技术
结构构件的概念在这个背景下特别是指车辆的轻量级构件和支承构件。
DE 10 2008 058 225 A1中已知一种用于制造混合形式的轻量级构件的方法，其中由镀锌铁构成、作为成型件的基体以这样一种方式喷涂有热塑性塑料，即，使制成的轻量级构件的基体具有由喷涂的热塑性塑料构成的、凸棱形的加强结构，构成基体的镀锌铁例如具有U形型材形状并通过钢板的成型方法制造。
DE 10 2009 042 272 A1中公开了一种由具有加强结构的金属板构成的轻量级的构件，特别是车身件，该加强结构由塑料构成并具有凸棱，其中金属板与由塑料构成的加强层材料接合地连接，该加强层又与由塑料构成的加强结构材料接合地连接。为了制造这类轻量级构件，DE 10 2009 042 272 A1中提出了多种方法，其中，金属板分别成型并随后放入模具半部中。加强层由平面的原始产品制成，该原始产品具有含增强纤维的热塑性基体。在此，平面的原始产品先加热并随后覆在已成型的金属板上。为了制造加强结构(凸棱)，在该方法的一种变型中挤出已纤维增强的热塑性塑料并将其设置在已加热的平面的原始产品上。随后装上模具半部，并将两个模具半部相互朝向对方挤压。在该方法的另一个变型中，将已加热的原始产品布置在已放入一个模具半部的已成型的金属板上，通过将一个模具半部装在该原始产品上并将两个模具半部相互朝对方的挤压，而首先使平面的原始产品与已成型的金属板接合。随后，这样以平面的原始产品增强的金属板从压制机中取出并且放入注塑工具。为了制造加强凸棱，随后在注塑工具中将挤出的纤维增强的热塑性塑料喷涂在已利用平面的原始产品增强的金属板上。
这些已知的用于制造混合形式的轻量级构件的方法要求相对较多的生产步骤或多个工序的组合。
发明内容
由此出发，本发明的目的在于说明一种上述类型的方法，该方法需要相对少的生产步骤并且提供相对高的生产率。
为了实现该目的提出了一种具有权利要求1所述特征的方法。
根据本发明的方法的特征在于，在载体材料成型为三维的构件之前，制成由载体材料和支承材料组成的复合材料，为了实现热塑性塑料的成型，该复合材料在成型前先加热，在复合材料的成型期间将凸棱结构压印在支承材料中，而且对具有凸棱结构的三维构件进行控温，优选冷却。
按照本发明的方法基于这样的构思，即，得到一种已经加固的半成品，该半成品在热成型过程中进一步加工成为具有所期望的最终形状的制成的结构构件。该热成型过程在此可以包括常见的工序阶段，如打孔、切割和/或调整。按照本发明的方法的优选的设计与之对应地设置为，将具有凸棱结构的构件切割、打孔和/或调整成为最终轮廓。
通过与平面的载体材料的成型同时地进行凸棱结构在支承材料中的成型，显著减少了按照本发明的方法中的生产步骤数。特别是以此实现或达到了提高的生产率。
在按照本发明的方法中，金属板、热塑性板材或平面材料和/或纤维增强的热塑性板材或平面材料(所谓的有机板材)用作平面的载体材料。在此，该载体材料可以构造为单层或多层，特别是构造为双层或夹芯材料。多层载体材料的层优选地由不同的材料构成，例如由金属和有纤维增强的或无纤维增强的热塑性塑料构成。另外，按照本发明的方法还包括一些实施方式，在这些实施方式中将平面的载体材料作为带材或作为坯料加工，例如以扁坯的形式加工。
该载体材料特别具有定义待制的结构构件的几何形状(形状)的功能。因此，金属板例如可以作为载体材料而定义了按照本发明制造的结构构件的外表面。另外，一层或多层的载体材料还赋予按照本发明制成的结构构件一定程度的刚性和强度，但是仅以这个程度并不能满足通常情况下结构构件的使用目的。为了确保结构构件足够的刚性和强度，为成型的载体材料补充了支承材料，该支承材料具有在其中成型的凸棱结构。
为了使按照本发明制造的结构构件具有高的能量吸收性能(冲击能量吸收性能)，该结构构件的载体材料优选使用纤维增强的热塑性塑料(有机板材)，其中该载体材料能够构造为一层或多层的复合材料，特别是构造为夹心的复合材料，而且其中，多层的复合材料的其中一层优选由金属构成，特别优选由钢，例如镀锌钢板构成。
如果在按照本发明的方法中，使用纤维增强的热塑性塑料作为载体材料或者作为除金属之外额外的载体材料，那么该载体材料就包含有无机材料和/或有机材料构成的长纤维、短纤维和/或连续纤维。短纤维在此理解为具有在0.1mm至1mm范围内的长度的纤维，长纤维理解为具有在1mm至50mm范围内的长度的纤维，连续纤维理解为具有大于50mm的长度的纤维。
无机纤维(增强纤维)优选为玻璃纤维、陶瓷纤维和/或玄武岩纤维。而有机纤维(增强纤维)例如由芳纶纤维、尼龙纤维和/或碳纤维组成。
载体材料或支承材料的热塑性塑料优选为聚酰胺(PA),聚丙烯(PP),聚碳酸酯(PC),聚醚砜(PES),丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS),苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN),聚甲醛(POM),聚四氟乙烯(PTFE),热塑性聚氨酯(TPU),聚乙烯(PE),聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和/或这些材料的混合物。在按照本发明的方法中所使用的热塑性塑料优选具有至少为80℃的耐热性，特别优选具有至少为100℃的耐热性。
热塑性的支承材料以一定的层厚度覆在平面的、一层或多层的载体材料上，该层厚度根据不同的应用情况与待形成的凸棱厚度和/或凸棱大小相应地设置，优选为平面的、一层或多层的载体材料的厚度的至少两倍，特别优选为平面的、一层或多层的载体材料的厚度的至少三倍。
该支承材料可以多层地覆在载体材料上。按照本发明的方法的另一个设计的特征在于，支承材料的多个层以不同的材料组成、不同的面积大小和/或不同的层厚度覆在载体材料上。以这种方式可以由按照本发明制造的复合材料(半成品)制造多个结构构件，该结构构件在相对较轻的构件重量的条件下还具有优化的冲击能量吸收性能或改善的刚性。
按照本发明的方法的另一个有利的设计的特征在于，支承材料覆在载体材料的限定的局部表面区域上。在相对较小的或最小化的构件重量的条件下，该设计对于优化结构构件的刚性和/或冲击能量吸收性能也是有利的。为此，按照本发明的方法的另一个设计设置为，支承材料以不同的材料组成和/或不同的层厚度覆在所述载体材料的不同的局部表面区域上。
为了优化结构构件的刚性和/或冲击能量吸收性能，根据按照本发明的方法的另一个有利的设计，支承材料可以以单个条带的形式或以多个条带的形式覆在载体材料上，也就是说，各个条带覆盖载体材料的特定的局部表面区域。
按照本发明的方法的另一个有利的设计在于，由平面的载体材料和支承材料构成的复合材料的成型和构件的控温借助控温的成型工具实施。该成型工具可以是“冷的”、常规的工具，但根据需要也可以是能够控温的，即能够主动冷却和/或加热。以此可以进一步提高本方法的生产率。
如果按照本发明的方法的另一个设计在一个连续的带运转过程中制造由载体材料和支承材料构成的复合材料，其中，带状的载体材料与带状的支承材料材料接合地相互连接，就特别可以实现特别高的生产率。该设计特别适用于制造长形、异形的结构构件，例如防侧撞杆、前保险杠以及后保险杠、车门槛和/或车辆顶柱。
在连续的带运转过程中制成的复合材料可以卷成卷材或定长切割成为扁坯，其中，各个卷材或扁坯随后可以进一步加工成为期望的结构构件。
按照本发明的方法的另一个设计设置为，由载体材料和支承材料组成的复合材料在一个不连续的层压过程和/或材料涂覆过程中制造，其中，在预制的载体材料扁坯上以这样一种方式至少部分地覆有支承材料,即在各个载体材料扁坯和在其上覆着的支承材料之间产生材料接合的连接。当支承材料应覆在载体材料的一个或多个限定的部分表面区域上时，该设计是特别有利的。以这种方式，定制的支承材料-平面切料(坯料)可以覆在载体材料的一个或多个限定的部分表面区域上。这些定制的支承材料-平面切料在此可以在其形状(几何形状)、层厚度和/或材料特性上相区别。
由平面的载体材料和热塑性的支承材料而制成的复合材料(半成品)的结构可以在按照本发明的方法中以不同的方式实施。在该方法的一个设计中设置为，支承材料以均匀的、平面的层的形式覆在所述载体材料上。这一设计可以工艺技术相对较简单地借助连续的带运转过程，但在使用预制的扁坯或板的情况下借助补丁和层压过程实现。“补丁”或补丁过程在此理解为覆加切割的或定制的支承材料表面贴片。
根据该方法的另一个设计设置为，使用纤维增强的热塑性塑料作为支承材料。由这样获得的复合材料(加固的半成品)可以通过热成型而制成具有相对较轻的重量和较高的刚性以及强度的结构构件，特别是车身件。通过使用纤维增强的热塑性塑料作为支承材料可以实现具有高冲击能量吸收性能的结构构件，特别是轻量级构件。
按照本发明制造的构件的、提高刚性以及强度的凸棱结构根据要求例如设置为蜂窝形、矩形或菱形的结构。该结构/形状视不同的用途而设置，从而或其中也可以选择不规则的结构。相应形成的凸棱结构在很轻的构件重量条件下赋予结构构件较高的刚性以及强度。
按照本发明的方法的另一个有利的设计的特征在于，凸棱结构至少部分地以拉胀的凸棱结构的形状压印。拉胀的结构具有横向变形特性，该特性的表现与常规的材料的变形特性相反，特别是与常规的蜂窝结构相反。因为在常规的材料或凸棱结构中，正拉伸应力导致在拉伸方向上的伸长并且同时导致在与拉伸方向垂直的方向上的缩短，而在拉胀的结构中，单向的拉伸应力在所有三个空间方向上产生正的长度变化。通过拉胀的凸棱结构的成型可以特别影响到像是刚性、冲击能量吸收性能、柔韧性和断裂强度这类特性。拉胀的凸棱结构特别是实现了热屈曲稳定性的显著提高。
按照本发明的方法的其他优选和有利的设计可由从属权利要求得出。
附图说明
随后借助示出多个实施例的附图进一步说明本发明。其中示意性地示出了：
图1示出了一种用于制造由平面的载体材料和热塑性支承材料构成的半成品的设备，
图2示出了另一种用于制造由平面的载体材料和热塑性支承材料构成的半成品的设备，
图3和4分别以横截面图示出了按照本发明制造的半成品，
图5以俯视图示出了另一种按照本发明制造的半成品，
图6a和6b以横截面图和俯视图示出了按照本发明制造的另一种半成品，
图7a和7b以横截面图和俯视图示出了按照本发明制造的另一种半成品，
图8示出了一种用于热成型按照本发明制成的半成品的设备，
图9示出了另一种用于热成型按照本发明制成的半成品的设备，
图10至12分别以俯视图示出了按照本发明制造的结构构件的不同的凸棱结构，以及
图13和14分别以立体图示出了两个按照本发明制造的结构构件。
具体实施方式
图1示意性地示出了一种用于制造按照本发明的复合材料的设备，该复合材料作为加固的半成品用于进一步加工成为结构构件，特别是车身件。在该设备中，在连续的带运转过程中制成了复合材料(半成品)W或W’,该复合材料由一层或多层的、平面的载体材料和一层或多层的热塑性的支承材料构成。为此，以卷材形式存在的带状的、能够塑性成型的载体材料T1(优选为金属片，例如镀锌钢带)从卷材中展开并输送至压带机P。在需要的情况下可以在平面的载体材料T1上覆上由纤维增强的热塑性塑料构成的第二载体材料层T2。除了上述载体材料T1、T2的组合之外，它们还可以作为单独的载体材料T1或T2使用。第二载体材料层T2同样可以以卷材形式存在。加热装置标记为1，例如一个辐射加热器，借助该加热装置使第二载体材料层T2的待与第一载体材料层T1材料接合地连接的一侧塑化或者凝胶化。但是在本发明的范围内，第二载体材料层T2也可以直接挤压在优选由金属片制成的第一载体材料层T1上。
另外，热塑性的支承材料S可以覆在一层或者多层的载体材料带T1、T2上，其中，载体材料带优选为一种金属带或者金属塑料复合带。该热塑性的支承材料S在示出的实施例中同样以卷起的带材(卷材)形式存在。以2标记另一个加热装置，借助该加热装置使支承材料带S的待与载体材料带T1、T2材料接合地连接的一侧塑化或者凝胶化。
带材T1、T2、S借助转向辊或导向辊聚集在一起，引导进入压带机P而且在压带机中相互压制成带状的复合材料W。该压带机P为此具有加热辊3和沿传动方向跟随在该加热辊3之后的冷却装置。该冷却装置例如包括设置在压带机中的已冷却的压紧辊4。热塑性的支承材料带S的厚度或覆在载体材料T1、T2上的支承材料S的厚度与用途相适应地设计并且例如为该一层或多层的载体材料带T1、T2的厚度的多倍。例如，载体材料带T1和/或T2的厚度在0.5至1.5mm的范围内，而由热塑性的支承材料构成的带S的厚度在4至8mm的范围内。
在连续的带运转过程中产生的带状复合材料W卷绕成为卷材C或者借助切割装置5定长切割成为一定长度的扁坯D。该卷材C或者扁坯D因此可以作为加固的半成品W、W’供使用，从而随后加工成为三维的、具有凸棱结构的结构构件，例如车身件。加固的半成品W、W’的进一步加工，即结构构件的制造，随后借助在图8和9中示出的实施例说明。
图2示出了用于制造按照本发明的复合材料的设备的另一个实施例，该复合材料作为加固的半成品W’用于进一步加工成为结构构件，特别是车身件。图2中简要描绘的设备中，预制的扁坯或由金属和/或纤维增强的热塑性的塑料(有机板)构成的板T3在非连续的补丁过程和层压过程中涂覆热塑性的支承材料S’。这样制造的复合材料与此相应的由一层或多层的、平面的载体材料T3和一层或多层的热塑性的支承材料S’构成，该载体材料由金属和/或纤维增强的热塑性的塑料组成。
扁坯或板T3例如通过展开和定长切割相应的卷材C2而制成，而且随后借助传送装置6，优选为机械手，运送至加工站，在该加工站中在各个扁坯或板T3上覆上热塑性的支承材料S’。该支承材料S’在此可以一层或多层地设置。在示出的实施例中，支承材料S’的涂覆借助至少一个挤压装置完成。为此，该挤压装置优选具有至少一个能够相对于扁坯/板移动的涂覆头(挤压出口)7。该加工站例如可以具有用于支承扁坯/板T3的传送带8，其中涂覆头7能够以传送方向以及反向和/或横向于传送方向移动。至少一个涂覆头7可以选择性地安装在能够在多个、相互横向延伸的方向上移动的滑动座架或安装在机械臂上。除此之外，具有涂覆头10的相应的挤压装置设置用于涂覆作为第二载体材料层(中间层)T4的纤维增强的热塑性塑料。
另外，在本发明的范围内，代替图2中所示的将热塑性的支承材料S’直接挤压在载体材料T3或T4上，支承材料S’还可以以一个或多个预制平面坯料(补丁)的形式一层和/或多层地覆在平面的载体材料T3、T4上。为此，该设备具有含贴覆装置9的加工站，该贴覆装置例如为机械手，由具有或没有已融合其中的纤维的热塑性塑料构成的板和/或对最终轮廓已进行优化的表面贴片(补丁)S’借助该贴覆装置/机械手放置在由金属和/或纤维增强的、热塑性的塑料构成的平面的载体材料T3或T4的一个或多个预设的区域上。板和/或对最终轮廓已进行优化的表面贴片S’在此至少部分地与平面载体材料T3或T4材料接合地连接，而且在必要情况下材料接合地相互连接，从而使制成的复合材料的相互上下叠放的扁坯、板T3、T4或表面贴片S’相对于彼此地位置固定。为此，使该设备—优选使该贴覆装置9—具有至少一个加热部件或焊接部件，借助该加热或焊接部件使热塑性的板或表面贴片S’至少部分地与载体材料T3或T4或者相互之间材料接合地连接。
另外，按照本发明的方法还包括一些实施方式，其中，将上下相互叠放的扁坯、板T3、T4或表面贴片S’加热并在不连续工作的压制机中通过相互叠压而材料接合地相互连接成为平面的复合材料(加固的半成品)W’。
这样预制的(特别是根据图1或图2制成的)复合材料件或加固的半成品W’可以堆叠在货架上或者收集在集装箱中，从而出于运输目的和/或存放目的将大量这类复合材料件W’集合起来。
图3至图7b中以横截面图或以俯视图示意性地示出了按照本发明制造的半成品的多个实施例。
根据图3的半成品W由平面的载体材料T1和均匀的、平面的支承材料S构成，该载体材料由金属板、热塑性塑料或纤维增强的热塑性塑料组成而支承材料由热塑性塑料组成。载体材料T1面向支承材料S的一侧在此完全由支承材料S覆盖。该支承材料S的厚度视使用需求而设计并例如为载体材料T1的厚度的多倍。该平面的支承材料S优选比平面的载体材料T1至少厚3倍。但支承材料也可能更薄。
图4中示出的半成品W由金属板(T1)和热塑性的有机板(T2)制成的双层载体材料T1、T2和热塑性塑料组成的均匀的、平面的支承材料S构成。有机板T2在此设置在金属板T1和单层的热塑性支承材料S之间。半成品W的三个材料层T1、T2和S相互叠合一致地形成。有机板T2的厚度至少相当于金属板T1的厚度，但优选使该有机板T2的厚度明显地厚于金属板T1。例如，有机板T2的厚度至少为金属板T1的厚度的1.5倍。该有机板T2赋予由根据图4的半成品(复合材料)W所制造的结构构件B较高的冲击能量吸收性能。基本上均匀形成的有机板T2包含作为增强纤维的、有机的和/或无机的长纤维、短纤维和/或连续纤维。热塑性的支承材料S的厚度可再次为载体材料T1、T2的厚度的多倍。该平面的支承材料S优选比平面的双层载体材料T1、T2至少厚两倍。
图5中示意性示出的半成品W’同样三层式地形成。该半成品由金属板T3、纤维增强的平面的热塑性塑料T4和热塑性塑料组成的均匀的、平面的支承材料S构成。纤维增强的热塑性塑料T4包含作为增强纤维的长纤维、短纤维和/或连续纤维。与图3和图4所示的实施例不同的是，纤维增强的热塑性塑料T4没有全面地覆盖金属板T3，而是只覆盖了金属板T3的限定的局部区域。在此，该局部区域可能具有不对称的形状，该不对称的形状包含相对较宽和相对较窄的平面部分。纤维增强的热塑性塑料T4上设置的热塑性支承材料S同样覆盖纤维增强的热塑性塑料T4的限定的局部区域。
另外，在本发明的范围内，根据图5的半成品W’这样形成，即纤维增强的热塑性塑料T4具有一个或多个切口(凹口)，热塑性的支承材料S填充或已充满这些切口(凹口)。另外，本发明还包括一些实施方式，其中热塑性的支承材料S在没有中间层T4的情况下覆在金属板T3上，其中，在支承材料S中设置有一个或多个切口(凹口)，一种或不同种类的纤维增强的热塑性塑料T4填充或已充满这些切口(凹口)。
另外，在图5中简要绘制出了按照本发明的方法的一个设计，其中通过载体材料或金属板T3的剪切使半成品W’与随后待制造的结构构件的轮廓相匹配，而且其中由纤维增强的热塑性塑料构成的、覆在金属板T3上的表面贴片(补丁)T4以及由热塑性的支承材料S构成的、覆在其上的表面贴片(补丁)与金属板T3的切割轮廓K或与待制成的结构构件的最终轮廓相匹配。在此，纤维增强的热塑性塑料T4的轮廓例如与金属板T3的轮廓(切边)K有一定间距地延伸。金属板的作为边角料去除的区域以V来表示。在切割金属板T3之后，纤维增强的热塑性塑料T4限定了未覆盖的边缘带R，该边缘带在图5中例如环形地形成。
图5中示出的实施例中，由热塑性的支承材料S组成的表面贴片仅覆盖了纤维增强的热塑性塑料T4或金属板T3相对较小的面积。因此可称为局部热塑性表面贴片(补丁)。同样地，由热塑性的支承材料S构成的该表面贴片SP也可以在需要时这样形成，即表面贴片的轮廓基本上平行于纤维增强的热塑性塑料T4的轮廓K’和/或平行于金属板T3的切边K延伸。
图6a和图6b中所示的半成品W由金属板T1和热塑性的有机板T2所组成的双层载体材料和热塑性塑料所组成的均匀的、平面的支承材料S构成，其中，支承材料S以连续条带的形式覆在平面的载体材料T1、T2上，该连续的条带覆盖了载体材料的部分表面区域。这里所示出的实施例中，该支承材料S限定了有机板T2或双层载体材料T1、T2的两个未被覆盖的边缘带R1、R2。
图7a和图7b中所示的半成品W同样由金属板T1、热塑性的有机板T2和由热塑性塑料组成的均匀的、平面的支承材料S构成。在该实施例中，纤维增强的热塑性塑料(有机板)T2也以连续条带的形式覆在金属板T1上。因此，有机板T2限定了金属板T1的两个未被覆盖的边缘带R3、R4，而条带形加覆的支承材料S限定了有机板T2的两个未被覆盖的连续的边缘带R1、R2。
图5和图6a至7b中所示的半成品W、W’是就根据待由此制造的结构构件而对最终轮廓已进行优化的或对最终形状已进行优化的半成品。
按照本发明所制造的半成品W、W’在热成型过程中进一步加工成为三维成型的结构构件B。在成型过程中同时在热塑性的支承材料S中压印出凸棱结构RS。为此，半成品W、W’在送入成型工具之前先加热，从而热塑性的支承材料S(和在一定情况下纤维增强的热塑性塑料T2或T3)可以热塑成型并且可以产生凸棱结构RS。
图8中简要绘出了一种设备，该设备用于热成型带状半成品W以及同时压印凸棱结构RS。该带状的半成品W例如可以在根据图1的连续的带运转过程中制造并卷绕为卷材C。带状的(一定情况下由卷材C展开的)半成品W借助加热装置11，例如借助连续炉，加热至对于热塑性材料S的后续的成型足够的温度。然后将加热的半成品W引入成型工具中。在图8中仅示意性示出的成型设备作为连续工作的成型设备实施，半成品W借助该成型设备通过辊轧成型例如成型为L型材、Z型材或U型材，其中，同时借助至少一个结构化的压印辊(结构辊)12将凸棱结构RS压印在加热的热塑性支承材料中。这样制成的型材在成型装置中冷却。为此可以优选地为其中一个成型辊13和/或压印辊12设置一个或多个调温通道(未示出)。替代性地或额外地可以在沿运送方向上成型辊或压印辊13、12的后面，对型材施加冷却介质，优选气态的冷却介质。另外，在图8中所示的设备中还可以将型材切割、打孔、调整为最终轮廓和/或定长切割。为此所需的切割工具和/或冲压工具在图8中仅示例性地以切割刀片14示出。
图9中示出了用于热成型按照本发明制造的半成品W’的设备，该半成品以扁坯D的形式预制。该扁坯D例如可以在根据图1的连续的带运转过程中制造或者在根据图2的不连续的补丁或层压过程中制造。
扁坯D首先加热至对于热塑性材料的后续成型足够的温度。例如可以借助连续炉或辐射加热装置11’进行加热。随后，已加热的扁坯D放入成型压力机15中。成型工具的成型面15.1、15.2相应地设置有待制的结构构件B的轮廓。另外，对应于热塑性支承材料S的成型工具15.1具有在支承材料S中待成型的凸棱结构RS的阴模16。已加热、在成型压力机中制成的结构构件B在成型压力机15中进行控温，例如冷却。为此，至少一个成型工具15.1、15.2，优选至少为对应于热塑性支承材料S的成型工具15.1，具有控温通道17。也可以视用途而定使用常规的“冷”成型工具。
在热塑性支承材料S中成型的凸棱结构RS提高了按照本发明制造的结构构件B的刚度和强度。该凸棱结构RS优选至少部分地以蜂窝状的凸棱结构(图10)、盒形凸棱结构(图11)和/或拉胀的凸棱结构(图12)的形式在热塑性支承材料S中成型。盒形的凸棱结构优选地具有不同大小、特别是基本上为矩形的方盒(见图11)。
原则上，虽然在附图中示出的实施例中并没有示出，但是在本发明的范围内还可以在制成的构件中设置所谓的“功能整合”，即例如螺栓、螺母、插入物等这类嵌入物位于工具中并随后在成型过程中由支承材料容纳(“注塑包封”)，从而产生力匹配和形状配合的效果。除所述的凸棱结构之外，还可以局部地成型例如由支承材料构成的螺旋圆顶。
图13和14示意性地示出了两个按照本发明制造的结构构件。图13中所示的结构构件B’具有由金属板或纤维增强的热塑性塑料制成的单层壳体作为载体材料T以及由热塑性支承材料S构成的凸棱结构RS。相反地，图14中所示的结构构件B具有由金属板T1和纤维增强的热塑性塑料T2构成的、作为载体材料T的双层壳体和同样由热塑性支承材料S构成的凸棱结构RS。
通过按照本发明的方法可以制造能够承受静态和/或动态负荷的结构构件，特别是汽车部件，例如防侧撞杆、保险杠、车门槛、加强板、顶柱，还有车辆外表面部分，例如具有内侧加固结构的车门外表面和具有整合的内部结构的发动机罩。

Claims (15)

1.一种制造车身的结构构件(B，B’)的方法，其中，所述结构构件(B，B’)为三维的并且具有凸棱结构(RS)，其中，由金属、热塑性塑料和/或纤维增强的热塑性塑料构成的平面的载体材料(T1，T2，T3，T4)成型为所述结构构件(B，B’)，而且其中，所述载体材料(T1、T2、T3、T4)设置有由热塑性塑料制成的支承材料(S，S’)，从而所述载体材料(T1，T2，T3，T4)与所述支承材料(S，S’)形成材料接合的复合材料(W，W’)，其特征在于，所述载体材料形成为一层或作为多层的复合材料，其中，所述多层复合材料的多个层中的一层由金属构成，在所述载体材料成型为所述结构构件(B，B’)之前，制造由所述载体材料(T1、T2、T3、T4)和所述支承材料(S，S’)构成的复合材料，其中，所述支承材料(S，S’)的层厚度至少为平面的、一层或多层的所述载体材料(T1，T2，T3，T4)的厚度的两倍，为了实现所述热塑性塑料的成型，所述复合材料在所述成型前加热，在所述复合材料(W，W’)的成型过程中在所述支承材料(S，S’)中压印出凸棱结构(RS),而且对所述结构构件(B，B’)进行控温。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述结构构件(B，B’)的所述控温作为所述结构构件(B，B’)的冷却进行。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述复合材料(W)的成型和所述结构构件(B，B’)的控温借助控温的成型工具(15.1，15.2)实施。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将具有所述凸棱结构(RS)的所述结构构件(B，B’)切割、打孔和/或调整为最终轮廓。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，由所述载体材料和所述支承材料构成的所述复合材料(W)在一个连续的带运转过程中制造，其中，带状的所述载体材料(T1，T2)和带状的所述支承材料(S)材料接合地相互连接。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，由所述载体材料和所述支承材料构成的所述复合材料在一个不连续的层压过程和/或材料涂覆过程中制造，其中，在预制的载体材料扁坯(T3)上以这样一种方式至少部分地覆有所述支承材料(S’),即在各个所述载体材料扁坯(T3)和在所述载体材料扁坯上覆有的所述支承材料(S’)之间产生材料接合的连接。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述支承材料(S，S’)以均匀的、平面的层的形式覆在所述载体材料(T1，T2，T3，T4)上。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，纤维增强的热塑性塑料用作所述支承材料(S)。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述支承材料(S，S’)覆在所述载体材料(T2，T4)的一个或多个限定的局部表面区域上。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述支承材料(S，S’)以不同的材料组成和/或不同的层厚度覆在所述载体材料(T2，T4)的不同的局部表面区域上。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述支承材料(S)以单个条带的形式或以多个条带的形式覆在所述载体材料(T2)上，从而各个条带覆盖所述载体材料(T2)的局部表面区域。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述支承材料(S，S’)以多个层的形式覆在所述载体材料(T1、T2、T3、T4)上。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述支承材料(S，S’)的多个层以不同的材料组成、不同的面积大小和/或不同的层厚度覆在所述载体材料(T1、T2、T3、T4)上。
14.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述凸棱结构(RS)至少部分地以拉胀的凸棱结构的形式压印。
15.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述凸棱结构(RS)至少部分地以蜂窝形的凸棱结构的形式压印。
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