CN105722668A - 多层结构部件、其制造方法及用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多层结构部件(84、110、120、170)，其包含第一和第二纤维复合层(102、104、122、124、172、174)和设置在它们之间的由发泡塑料制成的泡沫层(106、126、176)，其中第一和第二纤维复合层(102、104、122、124、172、174)分别具有至少一个由纤维材料制成并嵌入基于热塑性塑料的基质(8、20)中的纤维层片(4、16、18、24)。该结构部件具有用于接合到力引入元件上的锚固结构(140)。本发明还涉及制造结构部件(84、110、120、170)的方法，其中提供第一和第二纤维复合片(2、12、48、52)，其中第一和第二纤维复合片(2、12、48、52)分别具有至少一个由纤维材料制成并嵌入基于热塑性塑料的基质(8、20)中的纤维层(4、16、18、24)，其中将第一纤维复合片(2、12、48、52)热成形以形成第一纤维复合半成品(64、86、88)，并将第二纤维复合片(2、12、48、52)热成形以形成第二纤维复合半成品(64、86、88)，其中将第一和第二纤维复合半成品(64、86、88)设置在发泡模具(90)中以在第一和第二纤维复合半成品(64、86、88)之间形成空腔(96)，且其中通过注入发泡塑料对空腔(96)发泡。此外，将锚固结构(140)整合到所述结构部件上。

Description

多层结构部件、其制造方法及用途

本发明涉及多层结构部件，其特别是用作轻质部件。

在汽车建造中以及在其它工业领域中，更多地使用轻质部件已有一段时间，以由此实现例如与燃料消耗有关的优点。特别在汽车建造中，需要一方面具有低重量且另一方面满足在汽车建造时必需的安全要求和稳定性要求（例如就可荷载性而言）的结构部件。为了提高汽车中的行驶舒适度，也特别地进一步需要由于隔绝性质或固有频率谱而有助于实现机动车内室的低噪音水平的结构部件。汽车工业还特别对可见结构部件的光学性质和表面品质提出高要求，以使该结构部件例如能获得均匀漆层。

由现有技术已知轻质部件的各种变型。这些特别包括由完全或部分借助胶粘技术互相接合的金属片与例如由塑料材料制成的支承结构的组合制成的部件。此外，还已知具有金属支承结构的注塑部件、纯注塑部件和任选具有玻璃纤维增强材料或碳纤维增强材料的热固性FVK部件（RTM、SMC、BMC）。

“树脂传递模塑”（RTM） – 通常也称作注射压缩模塑 – 被理解为是指制造纤维增强部件的方法，其中将纤维垫插入模具中，然后在压力下在其周围浇注液体树脂-固化剂混合物。该树脂在热输入下反应，由此产生固体产品（Körper）。

“片状模塑料”（SMC）表示由现有技术中已知用于制造纤维-塑料复合体的由热固性反应树脂和玻璃纤维制成的片形面团状压制物料。在SMC中，所有必要组分以完全预混并准备好加工的形式存在。通常使用聚酯树脂或乙烯酯树脂。增强纤维以垫的形式或罕见地以织物的形式存在，其中其典型纤维长度为25至50毫米。

“块状模塑料”（BMC）是已知的纤维-基质半成品。其主要由短玻璃纤维和聚酯树脂或乙烯酯树脂构成，其中其它增强纤维或树脂体系也可行。天然纤维越来越广泛用作玻璃纤维的廉价替代物。BMC作为未成型物料在袋或其它容器中供应。

但是，尽管这些已知的轻质部件，还需要改进的轻质部件，因为已知体系具有不足的材料性质，特别是在稳定性、刚度等方面中，或尽可在非常复杂的方法中制造或使用，因为它们例如需要单独制造金属组件或塑料组件，其然后必须在机动车组装过程中在单独操作步骤中接合，例如通过将塑料片与由金属制成的支承结构胶粘。

现有技术中迄今已知的轻质部件的另一问题还在于与引入力（krafteinleitend）的功能元件（力引入元件）的组合。例如，迄今已将用于吸收出现的载荷的金属支承或框架结构与外部件如金属片或塑料片组合，以制造包层（Verkleidung）。这种结构在汽车领域中已知为所谓的空间框架建造方式。相反，在另一已知的自承结构概念中，外部车身部件吸收出现的载荷。在之前的解决方案中，基本将用于引开出现的载荷的力引入元件与承载框架结构接合，特别是通过焊接、拧紧或铆接，由此产生提高的操作费用。

因此也特别需要不必使用上述紧固方法就将力引入元件整合到其中的轻质部件，由此能够简化力引入元件的安装。

从所述现有技术出发，本发明的基本目的是提供用于轻质构造并一方面在低重量下具有良好的材料性质如刚度和可荷载性且另一反面可相对容易地制造和使用的结构部件，其特别作为直接用于机动车的成品部件。

根据本发明，至少部分地通过一种多层结构部件实现此目的，该多层结构包含第一和第二纤维复合层和设置在它们之间的由发泡塑料制成的泡沫层，其中第一和第二纤维复合层分别具有至少一个由纤维材料制成并嵌入基于热塑性塑料的基质中的纤维层片（Lage）。具有至少一个由纤维材料制成并嵌入基于热塑性塑料的基质中的纤维层片的此类纤维复合层也被称为“复合片”。所述基于塑料的基质优选包含至少一个第一和第二塑料层，在它们之间设置有纤维层片。该塑料层可以例如分别通过至少一个塑料箔层片制造。本发明的结构部件还具有锚固结构，其具有用于接合到力引入元件上的基座并具有分支结构，其中该分支结构包含至少三个以各种方向从基座延伸出的分支。

在本发明范围中认识到，通过两个复合片与设置在它们之间的由发泡塑料制成的泡沫层的组合，可以提供具有特别在刚度和稳定性方面的极好机械性质和同时低重量并因此特别适合作为用于汽车建造的轻质部件的结构部件。还在可直接安装在预期使用位置，例如机动车内的整体部件中提供这些性质。特别地，该结构部件不需要附加框架结构，因为它们本身已具有高固有刚度并因此可吸收大的力而不过度变形。

借助所述结构部件，还可以实现良好的隔音性质并调节固有频率谱以适应各种需要。特别地，通过该结构部件的多层夹心状结构，可以实现声波的转向，且通过所述纤维复合层和泡沫层的各种密度，可以实现比例如铝片或钢片情况中更好的隔音。这种铝片或钢片必须例如通过额外用PU泡沫后注塑（Hinterspritzen）进行额外隔绝，而所述结构部件已实现所需隔绝，而可省去用于隔绝的附加材料和操作步骤。

第一和第二纤维复合层可具有相同或不同的结构，例如在纤维类型、纤维层片的数量和热塑性塑料类型方面。可以通过第一和第二纤维复合层的相同构造防止该结构部件的翘曲。另一方面，可以使用不同类型的第一和第二纤维复合层来制造具有与特定用途相匹配的性质的结构部件。

根据本发明，还至少部分地通过一种制造结构部件，特别是上述结构部件的方法实现上述目的，其中提供第一和第二纤维复合片，其中第一和第二纤维复合片分别具有至少一个由纤维材料制成并嵌入基于热塑性塑料的基质中的纤维层片，其中将第一纤维复合片热成形以产生第一纤维复合半成品并将第二纤维复合片热成形以产生第二纤维复合半成品，其中将第一和第二纤维复合半成品设置在发泡模具中以在第一和第二纤维复合半成品之间形成空腔，且其中通过注入发泡塑料对该空腔中发泡。将锚固结构设置在引入第一或第二纤维复合半成品中的容置空间（Aufnahme）中以使该锚固结构伸入所述空腔，并在此处在对所述空腔发泡时嵌入发泡塑料。

纤维复合片的热成形被理解为是指首先将该纤维复合片加热到高于该热塑性塑料软化温度的温度，然后特别通过使用成形模具进行成形。为此同样可将该成形模具进行调温，例如在该热塑性塑料软化温度的范围内，例如在软化温度的+/- 20℃的范围内的温度下。第一和第二纤维复合半成品可具有相同形状或不同形状。优选将该纤维复合片加热到至少80℃，优选至少90℃，特别是至少100℃的温度。由此防止在加热后该纤维复合片太快凝固并因此不再能正确热成形或任选甚至出现塑料基质的局部损坏。当聚碳酸酯用作该基质时，优选将该纤维复合片加热到大约100℃的温度。

该复合元件可以以各种方式制造，这些方式例如也从仪表板或车顶内衬的制造中获知。为此必需并优选调温的模具具有基本与第一纤维复合半成品形状对应的第一半模和基本与第二纤维复合半成品形状对应的第二半模；在其上固定有各自的纤维复合半成品。

在一种方法中，为纤维复合半成品完全或部分地配备胶粘剂，插入可热成形，优选热固性泡沫材料的层片，关闭模具并在合适的温度下压制。

在另一方法中，插入完全或部分地配备有胶粘剂的可热成形，优选热固性泡沫材料的层片，关闭模具并在合适的温度下压制。

在另一方法中，将可发泡塑料或可反应混合物施加到纤维复合半成品上，几乎关闭模具，且该可反应混合物在纤维复合半成品之间发泡，其中在发泡混合物接近模具关闭后留下的开口并有逸出模具的危险时优选进一步关闭模具。但是，也已知用于防止泡沫材料逸出的其它方法，例如曲径（Labyrinthe）和开孔泡沫材料箔。但是根据成品部件的设计，如果模具的完全关闭太复杂或造成成品部件的品质不足，泡沫材料的少许逸出也可接受。

在另一方法中，首先基本关闭具有两个纤维复合半成品的模具，然后将可反应混合物引入由此产生的空腔中，该可发泡塑料或可反应混合物在纤维复合半成品之间发泡，其中在发泡混合物接近模具关闭后留下的开口并有逸出模具的危险时优选进一步关闭模具。但是，也已知用于防止泡沫材料逸出的其它方法，例如曲径和开孔泡沫材料箔。

在另一方法中，首先在固定或松散地接合两个纤维复合半成品，然后插入模具，基本关闭模具，然后将可反应混合物引入空腔，且该可发泡塑料或可反应混合物在纤维复合半成品之间发泡，其中在发泡混合物接近模具关闭后留下的开口并有逸出模具的危险时优选进一步关闭模具。但是，也已知用于防止泡沫材料逸出的其它方法，例如曲径和开孔泡沫材料箔。

但是根据成品部件的设计，如果模具的完全关闭太复杂或造成成品部件的品质不足，泡沫材料的少许逸出也可接受。

还通过上述结构部件用于制造机动车车身部件，特别是后盖板、发动机罩或车顶元件的用途实现上述目的。

由于它们的结构机械性质和低重量，该结构部件特别适用于机动车车身部件。特别地，高表面质量还允许这些结构部件用于水平安置的部件，如后盖板、发动机罩或车顶元件，其由于大表面积和暴露位置而必须具有特别高的表面质量。

所述结构部件还特别适合作为机动车车身部件，因为其将机械性质与可独立调节的表面特性相组合，从而不需要如例如在传统空间框架建造方式时那样与增强元件或表面元件后续组合。

下面描述该结构部件、制造该结构部件的方法和该结构部件的用途的各种实施例。即使这些实施例部分地特别仅针对结构部件、方法或用途进行描述，它们也分别相应地既适用于结构部件也适用于方法和用途。

松散纤维复合层的基质优选是热塑性塑料。合适的热塑性塑料是聚碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯共聚物、芳族聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、PET-环己烷二甲醇共聚物（PETG）、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、环状聚烯烃、聚-或共聚丙烯酸酯和聚-或共聚甲基丙烯酸酯例如聚-或共聚甲基丙烯酸甲酯（如PMMA）、聚酰胺（优选聚酰胺6（PA6）和聚酰胺6,6（PA6,6）），以及与苯乙烯的共聚物例如透明聚苯乙烯-丙烯腈（PSAN）、热塑性聚氨酯、基于环烯烃的聚合物（例如TOPAS®，Ticona公司的产品）或所述聚合物的混合物，以及与烯烃共聚物或接枝聚合物例如苯乙烯/丙烯腈共聚物和任选其它上述聚合物的聚碳酸酯共混物。

优选的热塑性塑料选自聚碳酸酯、聚酰胺（优选PA6和PA6,6）和聚丙烯酸烷基酯（优选聚甲基丙烯酸甲酯）以及这些热塑性塑料与例如聚对苯二甲酸亚烷基酯（优选聚对苯二甲酸丁二醇酯）、抗冲改性剂如丙烯酸酯橡胶、ABS橡胶或苯乙烯/丙烯腈共聚物的混合物中的至少一种。制造热塑性塑料通常包含常规添加剂，如脱模剂、热稳定剂、UV吸收剂。

优选的热塑性塑料是聚碳酸酯（均聚或共聚碳酸酯）以及聚碳酸酯与聚对苯二甲酸亚烷基酯（特别是与聚对苯二甲酸丁二醇酯）的混合物。聚对苯二甲酸亚烷基酯的含量通常为基于整个组合物计的5至95重量%，优选10至70重量%，特别是30至60重量%，还优选的是聚碳酸酯或聚碳酸酯/聚对苯二甲酸亚烷基酯共混物与ABS共聚物和/或SAN共聚物的混合物。优选的热塑性塑料是由聚碳酸酯和聚碳酸酯与选自聚对苯二甲酸亚烷基酯中的至少一种的聚合物，特别是聚对苯二甲酸丁二醇酯（如上所述）以及ABS橡胶和丙烯酸酯橡胶，任选与苯乙烯/丙烯腈共聚物的混合物构成的那些。

对本发明而言，聚碳酸酯不仅是均聚碳酸酯、共聚碳酸酯，还有如例如EP-A 1,657,281中所述的聚酯碳酸酯。

芳族聚碳酸酯例如通过二酚与碳酸酰卤，优选光气，和/或与芳族羧酸二酰卤，优选苯二甲酸二酰卤根据相界面法的反应制造，其中任选使用链终止剂，例如单酚，并任选使用三官能或大于三官能的支化剂，例如三酚或四酚。也可以通过熔体聚合法通过二酚与例如碳酸二苯酯的反应制造。

优选使用的聚碳酸酯原则上由二酚、碳酸衍生物和任选支化剂以已知方式制造。

特别优选的二酚是4,4'-二羟基联苯、双酚A、2,4-双(4-羟基苯基)-2-甲基丁烷、1,1-双(4-羟基苯基)环己烷、1,1-双(4-羟基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷、4,4'-二羟基二苯硫醚、4,4'-二羟基二苯砜以及它们的二-和四溴化或氯化衍生物，例如2,2-双(3-氯-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3,5-二氯-4-羟基苯基)丙烷或2,2-双(3,5-二溴-4-羟基苯基)丙烷。特别优选的是2,2-双(4-羟基苯基)丙烷（双酚A）。

该双酚可以单独地或以任意混合物的形式使用。该双酚是文献中已知的或可通过文献中已知的方法获得。

通过GPC（凝胶渗透色谱法，使用聚碳酸酯标样）测得的该热塑性芳族聚碳酸酯的平均分子量（重均Mw）为15 000至50 000 g/mol，优选20 000至40 000 g/mol，特别优选26000至35 000 g/mol。

该纤维复合材料的基质优选是充当纤维之间的热塑性粘合剂的热塑性塑料。该纤维复合层的纤维复合物通常包含基于成品复合片计20至70体积%，优选30至55体积%，特别优选35至50体积%的纤维。

用于填充该复合元件的泡沫材料可主要为开孔或为闭孔，并可包含各种各样的填料。对于发泡，可以使用化学或物理发泡剂。适用于制造这类芯层片的聚合物可以是基于异氰酸酯（聚氨酯、聚脲、聚异氰脲酸酯、聚噁唑烷酮、聚碳二亚胺）、基于环氧化物、基于酚、基于三聚氰胺、PVC、聚酰亚胺、聚酰胺或所述聚合物的混合物，其中优选的是热固性塑料，特别优选的是基于异氰酸酯的热固性塑料和它们的混合物。合适的聚氨酯基于具有60至400g/mol当量重量的短链聚醚多元醇或具有400至3000 g/mol当量重量的长链聚醚多元醇。

所提到的泡沫材料在高于该纤维复合半成品中所用的聚合物的软化温度时优选稳定，其中被视为稳定极限的是使用ASTM E831 (Campus)测量参数测得的该泡沫材料的热膨胀系数α变得小于0时的温度。

通过上述结构部件，可以实现高表面质量，其例如允许该结构部件的均匀上漆并因此用于特别暴露的区域，例如用于机动车的车身。

当用纤维材料和嵌入该纤维材料的基于热塑性塑料的基质制造纤维复合材料时，该材料在冷却过程中出现不同的收缩。纤维材料通常仅具有极低收缩或在碳纤维的情况下甚至负收缩，而热塑性塑料具有更高收缩。由于纤维浓度在该基质内局部变化，因此根据纤维的位置存在具有较多基质材料的区域和具有较少基质材料的区域，以致收缩相应不同大小地消失（ausfällt）。可由此得到该纤维复合材料的不均匀表面，在其上映现该材料的纤维结构。用于上述结构部件实施方案中的纤维复合层的基质的尤其非晶的聚碳酸酯具有比其它尤其半结晶塑料低大约50%的收缩，由此能够避免纤维映现在表面上。

在该结构部件的另一实施方案中，第一和/或第二纤维复合层的纤维层片以单向纤维层片、织物层片、无规纤维层片或其组合的形式形成。优选使用单向纤维层片，因为用它们可以实现更好的表面品质。单向纤维层片有时也被称作单向（UD）带，并且是纤维铺设物，其中纤维在一个方向上彼此并排铺设。单向纤维层片的表面因此比例如织物层片的情况中更光滑，由此也可以实现第一和/或第二纤维复合层和因此该结构部件的更光滑表面。还可以使单向纤维层片的纤维的方向与该结构部件的主要荷载方向相匹配，从而能够由此专门针对其使用用途增强该结构部件。

在该结构部件的另一实施方案中，第一和/或第二纤维复合层的纤维材料包含由下列纤维类型的一种或多种制成的纤维：玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、芳族聚酰胺纤维和金属纤维。这些纤维特别优于天然纤维，因为它们可承受纤维复合片和结构部件的制造过程中的高温。如果聚碳酸酯用于该纤维复合层的基质，玻璃纤维和碳纤维特别提供最佳结果。

在该结构部件的另一实施方案中，基于各纤维复合层的总体积计，第一和/或第二纤维复合层的纤维材料的体积含量为30至60体积%，优选40至55体积%。在纤维材料的更高体积含量下，该纤维复合层包含总体上太少的基质材料，以致实现不足的纤维固结，即微范围内（Mikrobereich）的浸渍。只有在纤维已被基质的塑料包埋时，其才能耐用（halten）并有助于整个部件的刚度。在最多60体积%或最多55体积%的纤维含量下，可以实现大部分，特别是基本所有的单纤维被基质的塑料包埋并由此实现该结构部件的高刚度。当塑料含量太高时，特别是当纤维材料的体积含量小于30体积%或40体积%时，相应的纤维复合层和因此结构部件就仅变得更厚和更重，而没有实现机械性质的相应改进。

第一和/或第二纤维复合层的热塑性塑料优选具有至少120℃，优选至少130℃的软化温度。由此可以提供甚至在使用时根据使用用途出现的高温，例如高于100℃，优选高于110℃下仍具有尺寸稳定性的结构部件。

在该结构部件的另一实施方案中，泡沫层的发泡塑料的解体温度为至少130℃，优选至少160℃，特别高于180℃。发泡塑料的解体温度被理解为是指由发泡塑料形成的泡沫层的泡沫结构由于收缩过程而发生解体时的温度。收缩过程的特征在于该泡沫材料的线性膨胀系数为负。因此在从273 K往上的温度范围内根据ASTM E831 (Campus)测定线性膨胀，以确定该解体过程。通过将解体温度等于或高于该复合片的优选软化温度的塑料用于泡沫层，提供甚至在高温下也总体上尺寸稳定的结构部件。此外，由此也利于该结构部件的后续热成形，因为在对该纤维复合层进行成形时所需的温度下，该泡沫结构尚未变得太软，否则会造成该结构部件的变形。该发泡塑料的解体温度优选高于用于第一和/或第二纤维复合层的基质的塑料的软化温度，特别是高至少20℃，优选高至少40℃。

在另一个优选的实施方案中，该泡沫层是热固性泡沫层。热固性泡沫层与用于第一和/或第二纤维复合层的热塑性塑料相比通常在更高温度，例如高达180℃下仍具有尺寸稳定性。

该泡沫层的发泡塑料的更高解体温度还实现在第一或第二纤维复合层的后续软化（例如用于与另一组件焊接）过程中防止泡沫层解体，并因此防止该结构部件的不合意变形或解体。

在该结构部件的另一实施方案中，该泡沫层的塑料包含选自如下的一种或多种塑料：适用于制造这类芯层片的聚合物可以是基于异氰酸酯（聚氨酯、聚脲、聚异氰脲酸酯、聚噁唑烷酮、聚碳二亚胺）、基于环氧化物、基于酚、基于三聚氰胺、PVC、聚酰亚胺、聚酰胺或所述聚合物的混合物，其中优选的是热固性塑料，特别优选的是基于异氰酸酯的热固性塑料和它们的混合物。其它合适的可发泡聚合物是聚碳酸酯和聚烯烃。聚氨酯非常适用于该泡沫层的原因例如是因为它们一方面很好地粘附在纤维复合层上并由此导致该多层结构部件的稳定接合且另一方面通常具有大约150至160℃的高的解体温度，由此能够制造甚至在高温下也尺寸稳定的结构部件。

在该结构部件的另一实施方案中，该泡沫层的发泡塑料具有80至150克/立方厘米，优选85至130克/立方厘米，特别优选90至120克/立方厘米的密度。由此一方面实现良好的隔音性质、足够高的强度以及良好的隔热性质，且另一方面实现该结构部件的低重量。

在该结构部件的另一实施方案中，该泡沫层具有至少两个厚度彼此不同的子区域。可以非常灵活地调节上述结构部件的空间构型以适合各种使用用途。特别地，可以通过提供具有各种厚度范围的泡沫层来调节该结构部件的外部几何以适合各种用途。特别地，该结构部件可具有其中第一和第二纤维复合层不平行，而是互相呈大于0°，例如大于5°的角度的区段，以使该结构部件包含具有渐变厚度的区域。优选调节该结构部件的局部厚度以适合该结构部件的计划使用用途中的机械载荷。例如，用于行李箱盖的结构部件可以被形成为在铰合区中局部较厚并在受到较低载荷的区域中局部较薄。

在该结构部件的另一实施方案中，第一和/或第二纤维复合层具有0.2至6.0毫米，优选0.4至4.0毫米，特别是0.8至1.5毫米的厚度。特别地，0.8至1.5毫米的厚度可以实现刚度方面的良好机械性质。低于0.8毫米的层厚度以刚度为代价，而高于1.5毫米的厚虽可获得非常刚性但具有相应高重量的部件。但是，对于特别稳定形成的结构部件，例如对于发动机罩，高达4毫米、高达5毫米或高达6毫米的厚度也可考虑。对于非常小的部件，较低的层厚度也可考虑，特别是从0.4毫米开始或甚至从0.2毫米开始。第一和第二纤维复合层基本上可具有相同的厚度或不同的厚度。

在该结构部件的另一实施方案中，该泡沫层具有2至80毫米，优选8至25毫米的最大厚度。最大厚度在此被理解为是指在其间设置有泡沫层的第一和第二纤维复合层之间的最大间距。该泡沫层不必具有恒定厚度，因此本实施方案中的厚度范围基于该泡沫层的最大厚度。

8至25毫米的范围内实现特别好的刚度性质。低于8毫米的厚度以刚度为代价并还要求更高的制造成本，因为在注塑中形成小于8毫米的泡沫层的实施是困难或至少较困难的。大于25毫米的厚度虽然获得非常刚性的部件，但以较高重量为代价，因此降低该结构部件的轻质构造的优点。但是，在例如极好的隔绝是重要的某些用途中，该泡沫层的更大厚度，特别是高达80毫米的厚度也可考虑。

在该结构部件的另一实施方案中，在第一和/或第二纤维复合层的背向泡沫层的面上施加塑料箔，特别是聚碳酸酯箔。通过在该结构部件的至少一个纤维复合层上施加附加箔，可实现该结构部件的改进的表面品质。甚至在高载荷下，也特别可以防止纤维复合层之一的纤维结构映现在表面上。还可以独立地调节施加有塑料箔的结构部件的表面以适应计划使用用途所需的表面性质，例如在赋色和结构化等方面。通过该附加塑料箔，也可以使该结构部件对附加涂层，例如要施加的漆层做准备。该塑料箔也可以被设计为防刮覆盖层并由此替代传统漆层，特别是如果其已配备有可UV固化的漆层体系。

该塑料箔优选是由聚碳酸酯或聚碳酸酯混合物制成的箔。通过使用这类箔，与相应的纤维复合层建立良好粘附，特别是当其同样具有聚碳酸酯基质时。由此还实现具有高的耐温度变化性并特别用于随后的成形工艺的结构部件。

该箔的厚度优选为25至1000微米，更优选50至500微米，特别是75至250微米。

在该方法的一个实施方案中，在第一或第二纤维复合片的热成形过程中，将由热塑性塑料制成的箔设置在热成形过程中所用的成形模具中以在热成形后与相应的纤维复合半成品紧密（stoffschlüssig）接合。

已经发现，这类箔可以在纤维复合片的热成形过程中直接与其接合。由此，一方面可以制造该箔与纤维复合片或制成的纤维复合半成品之间的均匀和稳定的整面（flächig）接合。另一方面，由此省去将该箔施加到纤维复合半成品上的附加施加步骤。

在该方法的另一实施方案中，在设置在成形模具中之前对该箔进行热预成形。已经证实，通过该箔的预成形能使该箔均匀施加到纤维复合半成品上并特别避免起皱。

在该结构部件的另一实施方案中，在第一和/或第二纤维复合层的背向泡沫层的面上或在施加于其上的塑料箔上施加漆层。已经证实，特别在施加在纤维复合层上的塑料箔的情况下，该结构部件具有良好的上漆性质，其特别避免纤维结构在该漆层中的映现。该漆层可形成为多层，例如具有由底漆体系制成的第一层以使该基底为进一步的层做准备、由基础漆（Grundlack）制成的第二层和由面漆制成的第三层。特别地，该漆层可包含有色基础漆和施加在其上的可例如实现深光泽效应（Tiefglanzeffekt）的透明面漆（清漆）。该漆层可以例如具有下列层：由底漆体系制成的第一层、由红金属基础漆制成的层和由高光泽清漆制成的第三层。

该漆层的层厚度优选为15至300微米，更优选15至100微米，特别是20至50微米。

在该结构部件的另一实施方案中，第一和第二纤维复合层在该结构部件的至少一个边缘区域中直接彼此叠置。直接彼此叠置在此被理解为是指在该边缘区域中，这两个纤维复合层彼此叠置而没有设置在它们之间的泡沫层的部分。但是，在第一和第二纤维复合层之间可以例如设置薄胶粘层，但由此第一和第二纤维复合层在此仍被认为基本直接彼此叠置。这一实施方案提供一种结构部件，其中至少在边缘区域中，由纤维复合层包围泡沫层以一方面保护泡沫层例如免受机械作用或免受水分渗透，且另一方面在边缘区域中实现该结构部件的改进的表面特性。第一和第二纤维复合层优选在该结构部件的基本整个边缘区域中直接彼此叠置以由这两个纤维复合层基本完全包围该泡沫层。

在该结构部件的另一实施方案中，第一和/或第二纤维复合层在该结构部件的至少一个边缘区域中卷边（gebördelt）。例如，这两个纤维复合层之一可以分别围绕另一个纤维复合层卷边或这两个纤维复合层可以彼此一起卷边。由此在周边密封纤维复合层，从而例如可防止纤维复合层之间渗入水分。

当部件用作例如机动车车身的承载和/或包层结构时，通常必须为该部件配备力引入元件，例如铰链、锁等。在现有技术中使用的钢板部件的情况下，力引入元件可以例如与下部结构焊接、铆接或经由辅助底板结构与其接合。

但是，在轻质构造期间应通过更轻的部件替代钢板部件。可用于替代钢板部件的有利部件的一个实例是上述结构部件。在这些部件的情况下，力引入元件有利地不单独与纤维复合层之一接合。将力引入元件与纤维复合层焊接通常是困难的并常导致表面特性变差，或在焊接程序的过程中或在随后引入力时导致该结构部件变形或损坏或甚至导致纤维复合层脱落。将力引入元件与泡沫层直接接合也是成问题的，因为泡沫层相对软并因此难以由该力引入元件直接引入力。对于具有泡沫层的其它结构部件，也具有可比拟的问题。

通过具有锚固结构的上述结构部件，提供能良好地将力从力引入元件引入软泡沫，例如引入上述结构部件的泡沫层中的结构。为此，将该锚固结构的分支结构整合到该结构部件的泡沫层中。通过至少三个以各种方向从基座延伸出的分支，该分支结构具有比无分支结构高的表面积/体积比，因此在该分支结构与泡沫层的泡沫之间提供更大的界面以用于引入力。这三个分支也能将力以各种方向引入该泡沫。优选选择分支的方向以使它们部分地在要引入的力的拉力方向上且部分地在推力方向上。特别可以调节分支的方向以适应在计划使用用途时通常出现的力方向。特别可以选择分支的方向以使在计划使用用途时通常出现的力方向转向为拉力，即该力基本在分支的纵向上作用。

在该锚固结构的一个实施例中，所述至少三个以各种方向从基座延伸出的分支基本在一个平面中。如果该分支结构包含多于三个分支，所有这些分支优选基本在一个平面中。由此甚至可以将该分支结构引入厚度远小于长度和宽度的泡沫层中，如例如上述结构部件的泡沫层的情况那样。

远离基座的分支末端在下文被称作所述分支的远端。各分支的另一末端相应地被称作近端。

优选选择这三个分支的方向以使它们在基座周围基本均匀分布。由此可以以各种方向引入力。特别优选选择这三个分支的方向以使基座在由这三个分支的远端所撑开的假想三角形内。优选地，该假想三角形具有尽可能大的面积。

在该锚固结构的另一实施方案中，该基座具有相对于分支的平面基本横向（quer）延伸的接合区，以与力引入元件接合。该接合区可以例如形成为接套形（stutzenförmig）。当该分支结构嵌入泡沫层中时，由此可实现优选从泡沫层伸出并可在其上安装有力引入元件的接合区。

如果这类锚固结构借助其分支结构整合到上述结构部件中的泡沫层中，该接合区在第一或第二纤维复合层的方向上延伸。该接合区可优选部分地伸入第一或第二纤维复合层中或将其完全穿透，以使力引入元件可安装在该锚固结构的接合区上并由此安装在该结构部件上。

在另一实施方案中，至少从该锚固结构的分支结构的一个分支上分岔出至少一个另外的分支。由此提供多重分支的分支结构，其一方面具有更有利的表面积/体积比且另一方面也改进该分支结构在泡沫中的形状配合（formschlüssig）接合。该分支结构的分支级优选为至少2，更优选至少3，特别是至少4。该分支结构的分支级表示从基座到该分支结构的分支远端的最大分支数。如果该分支结构例如只有无进一步分支的分支，则分支级等于1。如果从所述分支的至少一个上分岔出另一个分支，则分支级等于2。如果从该分岔的分支上分岔出至少一个另外的分支，则分支级等于3，等等。通过该分支结构的更大分支级，实现更有利的表面积/体积比和该分支结构在泡沫中更好的形状配合接合。

在另一实施方案中，该锚固结构的分支结构的至少一个，优选基本所有分支的刚度，特别是拉伸和/或弯曲刚度朝远端方向降低。远端方向被理解为是指朝向各分支的远端的方向。由于朝远端方向减小的刚度，该分支在引入力的过程中能朝远端方向更大变形。由此不仅在基座区域中或在该锚固结构的靠近基座的区域中，还基本在分支的整个长度上实现力引入。

如果分支在其长度上具有恒定刚度，从力引入元件施加到锚固结构上的力例如拉力，导致仅在靠近基座的区域中将该分支压向该区域周围的泡沫，以致也仅在该区域中实现力引入。相反，通过朝远端方向减小的刚度，实现相应的分支基本在其整个长度上压向周围泡沫，从而也基本在该分支的整个长度上实现力引入。如果该分支结构的分支级大于1，刚度，特别是拉伸和/或弯曲刚度优选从一个分支级分别向下一分支级降低。

该分支结构的至少一个分支优选如下形成，以使得在向该锚固结构中引入力时，从该分支向该分支周围的泡沫层的泡沫的力引入在相关分支的长度的至少25%，优选至少50%，特别是至少75%上进行。这可以例如通过使该分支的刚度朝远端方向降低来实现。优选相应地形成该分支结构的基本所有分支。

在另一实施方案中，该锚固结构的分支结构的至少一个分支的横截面朝远端方向减小。因此可以容易地朝远端方向实现刚度，特别是拉伸和/或弯曲刚度的降低。由此还可以节省材料。

在另一实施方案中，该锚固结构的分支结构的至少一个分支，优选该分支结构的基本所有分支具有多个贯穿该分支延伸的开口。由此可以使该分支结构更好地整合到泡沫层中，由此特别产生泡沫与分支结构之间更好的形状配合接合。贯穿该分支延伸的开口被理解为是指从该分支的一侧延伸到该分支的另一侧的隧道状开口。如网格以及弄圆或圆形横截面的情况那样，这种开口可例如具有有角横截面。

在另一实施方案中，该锚固结构的分支结构的至少一个分支形成为加肋。优选地，该锚固结构的基本所有分支形成为加肋。由此可以提供多个贯穿该分支延伸的开口，由此可以改进泡沫与分支结构之间的形状配合接合。形成为加肋被理解为是指相关分支包含多个纵向支撑杆和多个横向支撑杆，由此总体上产生该分支的网格状结构。

在另一实施方案中，该锚固结构基本由塑料构成。由此可以提供用于轻质构造的轻质锚固结构。合适和优选的塑料的实例是聚碳酸酯、聚丙烯、聚对苯二甲酸亚烷基酯、聚酰胺或其混合物。或者，该锚固结构也可以由金属或金属合金，优选由铝或铝合金构成。由此仍可实现轻质锚固结构。

在另一实施方案中，在注塑中制造该锚固结构。由此也能够有利地制造该锚固结构的复杂分支结构。

在另一实施方案中，将力引入元件安装到锚固结构的基座上。该力引入元件可以例如是铰链或锁的一部分。该力引入元件还可以是单独部件，或该力引入元件可以与锚固结构形成为一体式。

已经发现，借助该锚固结构（其分支结构已嵌入泡沫层中），可以实现从力引入元件例如铰链向该轻质部件直接引入力。借助该分支结构，可以在大面积上和在大区域上将力引入泡沫层，由此也能将巨大的力引入相对软的泡沫层中。

相反，不可能直接将力引入纤维复合层之一中，因为将力引入元件与纤维复合层之一焊接会引起纤维复合层的可见表面缺陷和/或引起该纤维复合层中不利的热变化或应力。将力引入元件与纤维复合层之一胶粘会在引入力时引起纤维复合层的局部变形以及任选同样引起该纤维复合层中不利的热变化或应力。

借助上述锚固结构，可以避免这类不利地直接将力引入纤维复合层中。由于基本完全将力引入泡沫层中，还可以省略在力引入点，即在容置空间区域中的附加增强结构。

优选调节该锚固结构的材料，特别是该锚固结构的分支结构的材料和泡沫层的材料以互相适合，以使这些材料互相粘附。由此不仅产生泡沫层的泡沫与分支结构之间的形状配合和/或力配合，还产生材料紧密接合，因为该泡沫粘附在锚固结构的表面上。这可以例如在由PU泡沫制成的泡沫层的情况下通过对锚固结构使用聚碳酸酯混合物来实现。或者，也可以对泡沫层和分支结构使用不或仅轻微地互相粘附的材料，例如在PU泡沫中对分支结构使用聚丙烯。在这种情况下，仍有可能通过泡沫层的泡沫与分支结构之间的形状配合和/或力配合将力从分支结构引入泡沫层的泡沫中。

第一或第二纤维复合层优选具有容置空间，且所述锚固结构延伸到该容置空间中。由此，该锚固结构延伸到纤维复合层的区域中以在这一位置处可以将力引入元件与结构部件接合。由此也简化该结构部件的制造，因为在制造过程中，可以在注塑该泡沫层之前将该锚固结构固定在容置空间中。该容置空间可以例如形成为第一或第二纤维复合层中的开口，锚固结构的一部分贯穿其延伸。

对于该锚固结构的分支结构，优选选择具有类似于泡沫层的热膨胀系数，特别是具有与泡沫层的热膨胀系数相差小于10%，特别小于5%的材料。当发生温度变化时，由此可以降低或甚至防止该结构部件的变形和/或该锚固结构暴露在载荷下。

在该方法的一个实施方案中，将功能元件或锚固结构设置在引入第一或第二纤维复合半成品中的容置空间中以使功能元件的一部分伸入或锚固结构的分支结构伸入该空腔，并在此处在对该空腔发泡时嵌入发泡塑料。由此能使功能元件和/或分支结构以简单方式在结构部件的制造过程中直接整合到其中，从而可以提供已具有功能元件和/或锚固结构并且随后不必再将所述元件和/或结构装入其中（如果当这实际上有可行时）的结构部件。

在这方面，至少部分地通过上述结构部件用于制造特别用于机动车车身的部件组的用途实现上述目的，该部件组包含该结构部件和固定在该结构部件的锚固结构处的力引入元件，特别是铰链。该部件组可以例如是具有铰链作为力引入元件的后盖板。

还至少部分地通过特别用于机动车车身的这类部件组实现该目的，该部件组包含该结构部件和固定在该结构部件的锚固结构处的力引入元件，特别是铰链。该部件组可以例如是具有铰链作为力引入元件的后盖板。

已经发现，借助所述锚固结构，可以直接安装由各种材料如金属或塑料，特别是塑料混合物，特别是含聚碳酸酯的塑料混合物，特别是聚碳酸酯-聚酯混合物制成的力引入元件，例如铰链。由此可以将该结构部件直接和以简单方式与力引入元件如铰链接合，以使该结构部件特别有利地用作后盖板或发动机罩的部件。

在另一实施方案中，该结构部件包含至少部分嵌入泡沫层中的功能元件，特别是光学、电和/或电子元件。已经发现，可以良好地将功能元件整合到该结构部件，特别是泡沫层中，从而可提供具有相应整合的功能元件的结构部件。功能元件被理解为是指具有特别功能性质的元件，例如光导体或透镜形式的光学元件或光源、光传感器、发射器、接收器形式的电或电子元件，特别包括光学、电或声学接收器。

特别地，这两个纤维复合层之一可具有用于该功能元件的相应容置空间或凹槽，由此例如可以将嵌在泡沫层中的光导体引到该结构部件的表面或接近表面下方，并可在此处发射光。

优选可以在这两个纤维复合层之一上在该容置空间或凹槽的区域中施加半透光学层。由此可以提供该结构部件的表面区域，其一方面可至少部分透射来自安置在其下方的光学元件的光以使该光从外面可见（例如以照明图形的形式），且另一方面在该光学元件不发光时遮盖该光学元件以使所述表面区域在视觉上融合到该层的底色中。这类层也被称为日夜设计的层。

下面通过参照附图的实施例来描述本发明的其它特征和优点。

附图中：

图1显示根据本发明一个实施例的作为制造多层结构部件的起始工件的纤维复合片，

图2显示根据本发明另一实施例的用于制造多层结构部件的另一纤维复合片，

图3显示用于制造纤维复合片的示例性方法步骤的示意图

图4显示根据本发明一个实施例的用于制造由第一纤维复合片制成的纤维复合半成品的方法步骤示意图，

图5显示对应于图4中用“V”标示的剖面的剖视图，

图6显示用于制造本发明方法另一实施例的预成形塑料箔的方法步骤示意图，

图7显示根据本发明一个实施例的用于制造由两个纤维复合半成品制成的多层结构部件的方法步骤示意图，

图8显示对应于图7中用“VIII”标示的剖面的剖视图，

图9显示根据本发明一个实施例的多层结构部件的示意横截面，

图10显示根据本发明另一实施例的多层结构部件的示意横截面，

图11显示具有嵌入的功能元件的根据本发明另一实施例的多层结构部件的示意横截面，

图12显示用于根据本发明一个实施例的多层结构部件的锚固结构的透视图，

图13显示来自图12的锚固结构的俯视图，

图14显示在沿图13中标示的截面线XIV的横截面中的来自图12的锚固结构，和

图15显示根据本发明的另一实施例的多层结构部件，其中整合有来自图12的锚固结构。

下面参照图1至8图解用于制造多层结构部件的本发明方法的实施例。

为了实施该方法，首先提供第一和第二纤维复合片。图1显示适用于该方法的这类纤维复合片2的一个实例的截面侧视图，其具有由玻璃纤维织物制成并嵌入由热塑性塑料制成的基质8中的纤维层片4。图2显示同样适用于该方法的纤维复合片12的截面侧视图，其包含由碳纤维织物制成的第一纤维层片16和第二纤维层片18。纤维层片16、18已嵌在由热塑性塑料制成的基质20中。用于该方法的纤维复合片也可以可选地具有更大量的特别还由其它纤维织物制成的纤维层片。

图3示例性描绘具有纤维层片的纤维复合片的制造方法。在该方法中，带形的纤维层片24从第一卷轴22上退卷，带形的塑料箔30、32分别从第二和第三卷轴26、28上退卷。借助导辊34，将纤维层片24和塑料箔30、32相互叠置以产生层片结构36，并引入借助加热元件38加热的双带压机40中。在双带压机40中，通过压力和热作用压制层结构36以产生纤维复合材料42。双带压机的温度在此高到足以使层片结构36的塑料箔30、32至少部分液化并形成嵌入纤维层片24的基质。然后可以将作为连续条带44离开双带压机40的纤维复合材料42引入精整装置（Konfektioniereinrichtung）46，在此例如切割条带44以产生纤维复合片48。

举例描述制造方法。通过增加卷轴数，也可以以可比拟的方式制造具有多个纤维层片的纤维复合片。对图2中所示的纤维复合片12特别可以使用五个卷轴，其中两个负载有纤维层片，三个负载有塑料箔。

然后将提供的第一和第二纤维复合片热成形以产生第一和第二纤维复合半成品。

现在参照图4a-c图解根据本发明一个实施例的经由热成形制造由纤维复合片制成的纤维复合半成品的方法步骤。

如图4a中所示，为此首先在炉54中，例如在发射红外辐射56的红外炉中将纤维复合片52加热到高于纤维复合片52的基质的塑料的软化温度的温度，以使该纤维复合片变得可变形。

该纤维复合片然后如图4b中所示设置在成形模具58中。该成形模具具有上半模60和下半模62，已经调整它们的轮廓以适应要制造的纤维复合半成品64的形状。在将这两个半模60、62合在一起时，使纤维复合片52成形以产生纤维复合半成品64。

为避免纤维复合半成品64的过早再凝固，可以通过用于该用途的加热元件66将上和/或下半模60、62调温到例如刚低于软化温度的温度。

在该成形过程中，纤维复合片52在各种区域中根据要制造的纤维复合半成品64的形状不同程度地受拉或受压。为防止此时纤维复合片的变形或断裂和起皱，在成形过程之前可以将该纤维复合半成品夹到框架中。沿图4b中用“V”所示的截面线的图5中的剖视图描绘了这类框架68。环形地借助弹簧70，例如螺旋弹簧将该纤维复合片夹在框架68中，其中已调节各个弹簧70的张力以适应该纤维复合片的相应区域在该成形过程中的变形度。弹簧70由此协助纤维复合片52在该成形过程中的位置依赖性伸长和任选的压缩并防止起皱，即纤维复合片的部分的相互叠置。

在成形产生纤维复合半成品64的过程中，也可以同时用塑料箔涂覆纤维复合片52。为此，在该成形过程之前可以将塑料箔72（在图4b中由虚线描绘）设置在纤维复合片52上。在将这两个半模60、62合在一起时，该塑料箔与纤维复合片52一起成形并由此与其紧密接合。

可选地,也可以将预成形塑料箔74（在图4b中由点划线描绘）插入模具58中。使用已预成形的塑料箔的优点在于，其已根据纤维复合半成品64的最终形状预伸长，并由此一方面实现预成形塑料箔74与纤维复合半成品64之间的更好接合，且另一方面防止塑料箔在该成形过程中的断裂或相互叠置。

可以例如如图6a-b中所示通过在成形模具78中使塑料箔76成形来制造预成形箔，如塑料箔70。

图7a-c随后图解根据本发明一个实施例的用于制造由两个纤维复合半成品86、88制成的多层结构部件84的方法步骤。纤维复合半成品86、88特别可以以如同纤维复合半成品64使用图4a-c中所示的方法步骤制造。纤维复合半成品86、88可具有相同形状或（如图7a中的情况那样）不同形状。特别地，对此，它们也可使用各种成形模具制成。

如图7b中所示将第一和第二纤维复合半成品86、88设置在发泡模具90中。发泡模具90具有上半模92和下半模94，其中已调整上半模92的轮廓以适应第一纤维复合半成品86的形状，并已调整下半模94的轮廓以适应第二纤维复合半成品88的形状。将第一纤维复合半成品86插入上半模92，并例如借助负压保持在此处。将第二纤维复合半成品88插入下半模94。在将半模92、94合在一起时，在第一和第二纤维复合半成品86、88之间形成空腔96。

在图7b的图平面中，由在边缘处分别直接彼此叠置的纤维复合半成品86、88界定出空腔96。在垂直于该图平面的方向上，空腔96（如沿图7b中用VIII标示的剖面的图8中的剖视图中所示）由半模92、94的相应形成的侧面界定。

模具90具有伸入空腔96的入口98以注入塑料。在第一和第二半模92、94合在一起后，经由入口98将发泡塑料例如聚氨酯注入空腔96（参见箭头100）以使所述空腔被发泡塑料填充。

在该塑料固化后，这两个纤维复合半成品86、88已通过位于它们之间的由该塑料形成的泡沫层牢固地互相接合，并可以从发泡模具90中取出成品结构部件84。

图9描绘多层结构部件84的横截面。相应地，该结构部件具有第一和第二纤维复合层102、104和位于它们之间的由发泡塑料制成的泡沫层106。由纤维复合半成品制成的纤维复合层102、104分别包含至少一个由纤维材料制成并已嵌在基于热塑性塑料的基质中的纤维层片。

图10显示多层结构部件110的另一实施例，其与图9的多层结构部件84的区别在于已另外施加到纤维复合层102上并在纤维复合层102上形成附加塑料层的塑料箔112以及施加到其上的漆层114。可以例如在所述第一纤维复合层102的纤维复合半成品的制造过程中如例如上文参照图4b所述将塑料箔与其接合，以制造结构部件110。

图11显示结构部件120的另一实施例，其具有第一和第二纤维复合层122、124和位于它们之间的由发泡塑料制成的泡沫层126。纤维复合层124具有容置空间128，在其中已容纳有功能元件130，该功能元件伸入泡沫层126的区域中并由其注塑包覆。功能元件130可以例如是与光源相连并可在纤维复合层124的侧面上实现照明区132的光导体。为此，在纤维复合层124上可安装半透光学层134，其在打开光源时可透过经光导体传导的光并因此从外面可见，并在关闭光源时使光导体从外面不可见。特别地，在已关闭光源时，层134从外面看起来可为黑色。

图11中所示的结构部件120可以以简单的方式制造，例如通过在图7c中所示的方法步骤中将发泡半模92、94合在一起之前，将功能元件130插入在这两个纤维复合半成品之一的相应设置的容置空间中，从而在注入发泡塑料时用其将功能元件130伸入空腔96中的部分注塑包覆。

本发明还提供一种制造结构部件(84、110、120、170)的方法，

- 其中提供第一和第二纤维复合片(2、12、48、52)，其中第一和第二纤维复合片(2、12、48、52)分别具有至少一个由纤维材料制成并嵌入基于热塑性塑料的基质(8、20)中的纤维层片(4、16、18、24)，

- 其中将第一纤维复合片(2、12、48、52)热成形以产生第一纤维复合半成品(64、86、88)，并将第二纤维复合片(2、12、48、52)热成形以产生第二纤维复合半成品(64、86、88)，

- 其中将第一和第二纤维复合半成品(64、86、88)设置在发泡模具(90)中以在第一和第二纤维复合半成品(64、86、88)之间形成空腔(96)，该空腔优选通过原位发泡填充有聚合的，优选热固性的泡沫材料。

由此也可以将其它功能元件整合到上述多层结构部件中。

下面参照图12至14描述用于根据本发明一个实施例子的多层结构部件的锚固结构。锚固结构140以透视图描绘在图12中，以俯视图描绘在图13中，并以沿图13中所示的截面线XIV的横截面描绘在图14中。

锚固结构140具有用于与力引入元件接合的平板状基座142。基座142具有用于力引入元件或对接合元件（可经其将基座142与力引入元件接合）的容置空间144。锚固结构140还具有分支结构146，其在图12中所示的实例的情况下包含六个以各种方向从基座延伸出的分支148a-f。下面参照分支148a解释分支148a-f的构造：

分支148a从其在基座14处的近端150延伸到远端152。分支148a具有三个纵肋154a-c和四个横肋156a-d，因此形成为加肋。纵肋154a-c分别具有T型轮廓。通过分支148a的加肋设计，其具有多个贯穿分支148a延伸的开口158。在用泡沫注塑包覆分支结构146时，该泡沫因此渗入分支148a的开口158并由此实现泡沫与分支148a之间的更好的形状配合接合。还由此扩大分支148a的表面积，因此可以在更大表面积上将力引入该泡沫中。

如图12中所示，分支148a-d可具有不同长度和因此任选不同数量的横肋。优选调节分支148a-d的方向及其长度以适合要整合进锚固结构140的结构部件内的可用安装空间。

图12至14中所示的锚固结构140可以例如由塑料优选在注塑法中制造。可选地，锚固结构140也可以由铝合金构成。

通过分支148a-d朝远端方向，即朝它们各自的远端方向具有减小的刚度，仍可进一步改进锚固结构140。为此，例如，分支148a-d的横截面可以朝远端方向减小。这可以例如如下实现：分支148a-d的纵肋的壁厚和/或数量朝远端方向减小。还可以形成具有更大分支级的分支结构140。在图12中所示的分支结构的情况下分支级为1，而其它实施例中可从分支148a-d分岔出另外的分支。第二分支级的这些附加分支可以例如是从外部纵肋154a和154c分岔出的。可选地，两个外部纵肋154a和154c本身也可以在此从分支148a以分别另一方向折弯，并由此形成第二分支级的分支。

图15显示根据本发明另一实施例的多层结构部件的剖视图，其中已整合图12中所示的锚固结构140。多层结构部件170具有如同图9中所示的结构部件84的结构，其具有第一纤维复合层172、第二纤维复合层174和位于它们之间的泡沫层176，在该泡沫层中已嵌入锚固元件140的分支区146。已将榫形接合元件178插入锚固结构140的基座142的容置空间144中，该接合元件相对于分支148a-f的平面横向地经由第二纤维复合层174中的开口180延伸，并由此提供用于力引入元件的接合机会。可选地，也可将力引入元件直接插入容置空间144中。接合元件178或力引入元件可以在容置空间144处与基座142例如紧密接合。也可以将锚固元件140、接合元件178和/或力引入元件形成为一体式（整体）。

如果在接合元件178上或在力引入元件上施加力，这传递到基座142并然后传递到锚固结构140的分支结构146。由于分支148a-f的大表面积，由此可以实现有效地将力引入泡沫层176的相对软泡沫中。如果分支148a-d的刚度朝远端方向降低，这特别有利。

可以例如如下制造结构部件170：为用于形成第二纤维复合层174的纤维复合片配备相当于开口180的开口，然后将具有接合元件178或力引入元件的锚固结构140插入所述开口以使分支结构146设置在如图7b所示的空腔中。在将发泡塑料注入空腔以制造泡沫层176时，用该塑料泡沫注塑包覆分支结构146，其中该塑料泡沫特别还穿过在分支148a-d中设置的开口158并由此在分支结构146和泡沫层176的泡沫之间产生大界面。

借助这类锚固结构，例如锚固结构140，特别可以将点力或作用在相对于结构部件而言小面积上的力传递到具有相对低密度的材料中，特别是泡沫层中。已整合有锚固结构的结构部件可以例如是机动车的后盖板，铰链可作为力引入元件经由该锚固结构与所述后盖板接合。由铰链施加的力相对于后盖板的尺寸而言是点力，其经由该基座传递到该锚固结构的分支结构中并由此引入该部件的泡沫层的泡沫例如聚氨酯泡沫中。

通过将力流分散到分支结构的多个分支上，能将力均匀引入泡沫层中。通过该分支结构或具有整合的分支结构的结构部件，因此特别实现在软材料中引入比点式紧固时较软材料的强度值所允许的更大应力（=每单位面积的力）的目的。

分支的横截面优选从力引入点，即从基座向分支的远端方向减小。优选调节分支横截面的该减小，以使该分支的局部横截面和因此强度或刚度与分别由相应的远端分支截面要传递的残余力相匹配。

在经由该锚固结构而固定有铰链的上述后盖板实例的情况下，分支的横截面在基座区域中可以例如为2至3毫米，并在达到分支的远端时降至0.5至1毫米。

优选已调节分支的长度和数量以适应发泡材料与分支材料的粘附强度或胶粘趋势。

优选已调节锚固结构的几何性质，特别是分支的数量、长度、方向和/或横截面以适应对该锚固结构或具有整合的锚固结构的结构部件的计划使用用途所预期的最大力。由此可以避免超过最大剪切应力，否则该锚固结构可能从泡沫层中被扯出。

该锚固结构的分支可具有各种长度和/或该分支可围绕基座而不对称地分布。特别地，可以调节分支的长度和/或方向以适应经由力引入元件例如铰链的力引入预期方向和/或适应可用的安装空间。

优选调节锚固结构，特别是分支区的材料以及泡沫层的材料以彼此适应，以使它们彼此具有高粘附强度。基于聚碳酸酯的材料用于锚固结构与聚氨酯泡沫用于泡沫层的组合已特别证实非常适合。

该分支可相对于分支的主延伸方向横向地分别具有肋或横向支撑杆和加强元件。由此可使该分支与泡沫材料之间的形状配合接合进一步提高。该锚固结构本身还可以提供较高的固有刚度，由此使其在生产中可更简单制造。

本公开的部分还特别是下列实施方案：

1. 多层结构部件

- 其包含第一和第二纤维复合层和设置在它们之间的由发泡塑料制成的泡沫层，

- 其中第一和第二纤维复合层分别具有至少一个由纤维材料制成并嵌入基于热塑性塑料的基质中的纤维层片，

其中所述结构部件包含锚固结构

- 该锚固结构具有用于与力引入元件接合的基座，并

- 具有分支结构，其中所述分支结构包含至少三个以各种方向从基座延伸出的分支，

且其中所述锚固结构的分支结构已嵌入所述泡沫层中。

2. 如实施方案1中的结构部件，

其特征在于

第一和/或第二纤维复合层的基质基于热塑性塑料，其中所述热塑性塑料选自聚碳酸酯、聚丙烯酸烷基酯、聚酰胺或这些热塑性塑料与例如聚对苯二甲酸亚烷基酯、抗冲改性剂如丙烯酸酯橡胶、ABS橡胶和/或添加剂如脱模剂、热稳定剂或UV吸收剂的混合物。

3. 如实施方案1或2中的结构部件，

其特征在于

第一和/或第二纤维复合层的纤维层片形成为单向纤维层片、织物层片、无规纤维层片或其组合。

4. 如实施方案1至3任一项中的结构部件，

其特征在于

第一和/或第二纤维复合层的纤维材料包含由下列纤维类型的一种或多种制成的纤维：玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、芳族聚酰胺纤维和金属纤维。

5. 如实施方案1至4任一项中的结构部件，

其特征在于

基于各纤维复合层的总体积计，第一和/或第二纤维复合层的纤维材料的体积含量为30至60体积%，优选40至55体积%。

6. 如实施方案1至5任一项中的结构部件，

其特征在于

所述泡沫层的发泡塑料的软化温度为至少130℃，优选至少150℃，特别是150℃至200℃。

7. 如实施方案1至6任一项中的结构部件，

其特征在于

所述泡沫层的塑料是热固性塑料，优选基于异氰酸酯的热固性塑料。

8. 如实施方案1至7任一项中的结构部件，

其特征在于

所述泡沫层的发泡塑料具有50至600千克/立方米，优选100至250千克/立方米，特别优选140至200千克/立方米的根据DIN 53420的芯表观密度。

9. 如实施方案1至8任一项中的结构部件，

其特征在于

所述泡沫层具有至少两个厚度彼此不同的子区域。

10. 如实施方案1至9任一项中的结构部件，

其特征在于

第一和/或第二纤维复合层具有0.2至6.0毫米，优选0.4至4.0毫米，特别是0.8至1.5毫米的厚度。

11. 如实施方案1至10任一项中的结构部件，

其特征在于

所述泡沫层具有2至80毫米，优选8至25毫米的最大厚度。

12. 如实施方案1至11任一项中的结构部件，

其特征在于

在第一和/或第二纤维复合层的背向泡沫层的面上已施加塑料箔，特别是聚碳酸酯箔。

13. 如实施方案1至12任一项中的结构部件，

其特征在于

在第一和/或第二纤维复合层的背向泡沫层的面上或在施加于其上的塑料箔上已施加漆层。

14. 如实施方案1至13任一项中的结构部件，

其特征在于

在所述结构部件的至少一个边缘区域中，第一和第二纤维复合层直接彼此叠置。

15. 如实施方案1至14任一项中的结构部件，

其特征在于

在所述结构部件的至少一个边缘区域中，第一和/或第二纤维复合层已卷边。

16. 如实施方案1至15任一项中的结构部件，

其特征在于

第一或第二纤维复合层具有容置空间，且所述锚固结构延伸到所述容置空间中。

17. 如实施方案1至16任一项中的结构部件，

其特征在于

所述结构部件包含至少部分嵌入所述泡沫层中的功能元件，特别是光学、电和/或电子元件。

18. 如实施方案1至17任一项中的结构部件，

其特征在于

所述至少三个以各种方向从基座延伸出的分支基本在一个平面中。

19. 如实施方案1至18任一项中的结构部件，

其特征在于

所述基座具有用于与力引入元件接合的相对于分支的平面基本横向延伸的接合区。

20. 如实施方案1至19任一项中的结构部件，

其特征在于，

至少从所述分支结构的一个分支上分岔出至少一个另外的分支。

21. 如实施方案1至20任一项中的结构部件，

其特征在于

所述分支结构的至少一个分支的刚度，特别是拉伸和/或弯曲刚度朝远端方向降低。

22. 如实施方案1至21任一项中的结构部件，

其特征在于

所述分支结构的至少一个分支的横截面朝远端方向减小。

23. 如实施方案1至22任一项中的结构部件，

其特征在于

所述分支结构的至少一个分支具有多个贯穿所述分支延伸的开口。

24. 如实施方案1至23任一项中的结构部件，

其特征在于

所述分支结构的至少一个分支形成为加肋。

25. 如实施方案1至24任一项中的结构部件，

其特征在于

所述锚固结构基本由塑料构成。

26. 如实施方案1至25任一项中的结构部件，

其特征在于

在所述基座处安装力引入元件。

27. 制造特别如实施方案1至26任一项中的结构部件的方法，

- 其中提供第一和第二纤维复合片，其中第一和第二纤维复合片分别具有至少一个由纤维材料制成并嵌入基于热塑性塑料的基质中的纤维层片，

- 其中将第一纤维复合片热成形以产生第一纤维复合半成品，并将第二纤维复合片热成形以产生第二纤维复合半成品，

- 其中将第一和第二纤维复合半成品设置在发泡模具中以在第一和第二纤维复合半成品之间形成空腔，且

- 其中通过注入发泡塑料对所述空腔发泡。

28. 如实施方案27中的方法，

其特征在于

在第一或第二纤维复合片的热成形过程中，将由热塑性塑料制成的箔设置在热成形过程中所用的成形模具中，以在热成形过程后与相应的纤维复合半成品紧密接合。

29. 如实施方案28中的方法，

其特征在于，

在设置在成形模具中之前对所述箔进行热预成形。

30. 如实施方案27至29任一项中的方法，

其特征在于

将功能元件或锚固结构，特别是如实施方案19至28任一项中的锚固结构设置在引入第一或第二纤维复合半成品中的容置空间中以使所述功能元件或所述锚固结构的一部分伸入所述空腔中，并在此处在对所述空腔发泡时嵌入发泡塑料。

31. 如实施方案1至26任一项中的结构部件用于制造机动车车身部件，特别是后盖板、发动机罩或车顶元件的用途。

32. 如实施方案1至26任一项中的结构部件用于制造特别用于机动车车身的部件组的用途，所述部件组包含所述结构部件和固定在所述结构部件的锚固结构处的力引入元件，特别是铰链。

Claims (18)

1.多层结构部件(84、110、120、170)

- 其包含第一和第二纤维复合层(102、104、122、124、172、174)和设置在它们之间的由发泡塑料制成的泡沫层(106、126、176)，

- 其中第一和第二纤维复合层(102、104、122、124、172、174)分别具有至少一个由纤维材料制成并嵌入基于热塑性塑料的基质(8、20)中的纤维层片(4、16、18、24)，

其特征在于结构部件(84、110、120、170)包含锚固结构(140)

- 所述锚固结构具有用于接合到力引入元件上的基座(142)，并

- 具有分支结构(146)，其中所述分支结构(146)包含至少三个以各种方向从基座(142)延伸出的分支(148a-f)，

其中锚固结构(140)的分支结构(154)已嵌入泡沫层(106、126、176)中。

2.如权利要求1中所述的结构部件，

其特征在于

第一和/或第二纤维复合层(102、104、122、124、172、174)的基质(8、20)基于热塑性塑料。

3.如权利要求1或2中所述的结构部件，

其特征在于

第一和/或第二纤维复合层(102、104、122、124、172、174)的纤维层片(4、16、18、24)以单向纤维层片、织物层片、无规纤维层片或其组合的形式形成。

4.如权利要求1至3任一项中所述的结构部件，

其特征在于

第一和/或第二纤维复合层(102、104、122、124、172、174)的纤维材料包含由下列纤维类型的一种或多种制成的纤维：玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、芳族聚酰胺纤维、金属纤维。

5.如权利要求1至4任一项中所述的结构部件，

其特征在于

基于各纤维复合层(102、104、122、124、172、174)的总体积计，第一和/或第二纤维复合层(102、104、122、124、172、174)的纤维材料的体积含量为30至60体积%，优选40至55体积%。

6.如前述权利要求任一项中所述的结构部件，

其特征在于

第一或第二纤维复合层(102、104、122、124、172、174)具有容置空间，特别是开口(180)，且锚固结构(140)延伸到所述容置空间中。

7.如前述权利要求任一项中所述的结构部件，

其特征在于

所述结构部件(84、110、120、170)包含至少部分嵌入所述泡沫层(106、126、176)中的功能元件(130)，特别是光学、电和/或电子元件。

8.如前述权利要求任一项中所述的结构部件，

其特征在于,

所述分支结构(146)的至少三个以各种方向从基座(142)延伸出的分支(148a-f)基本在一个平面中。

9.如前述权利要求任一项中所述的结构部件，

其特征在于

基座(142)具有用于接合到力引入元件上并相对于分支(148a-f)的平面基本横向延伸的接合区。

10.如前述权利要求任一项中所述的结构部件，

其特征在于，

至少从所述分支结构(146)的一个分支(148a-f)上分岔出至少一个另外的分支。

11.如前述权利要求任一项中所述的结构部件，

其特征在于

所述分支结构(146)的至少一个分支(148a-f)的刚度，特别是拉伸和/或弯曲刚度朝远端方向降低。

12.如前述权利要求任一项中所述的结构部件，

其特征在于

所述分支结构(146)的至少一个分支(148a-f)形成为加肋。

13.如前述权利要求任一项中所述的结构部件，

其特征在于

在基座(142)处安装力引入元件。

14.制造如权利要求1至13任一项中所述的结构部件(84、110、120、170)的方法，

- 其中提供第一和第二纤维复合片(2、12、48、52)，其中第一和第二纤维复合片(2、12、48、52)分别具有至少一个由纤维材料制成并嵌入基于热塑性塑料的基质(8、20)中的纤维层片(4、16、18、24)，

- 其中将第一纤维复合片(2、12、48、52)热成形以产生第一纤维复合半成品(64、86、88)，并将第二纤维复合片(2、12、48、52)热成形以产生第二纤维复合半成品(64、86、88)，

- 其中将第一和第二纤维复合半成品(64、86、88)设置在发泡模具(90)中以在第一和第二纤维复合半成品(64、86、88)之间形成空腔(96)，所述空腔优选通过原位发泡填充有聚合的，优选热固性的泡沫材料，其中

- 将锚固结构(140)设置在引入第一或第二纤维复合半成品(64、86、88)中的容置空间(128、152)中以使所述锚固结构(140)伸入所述空腔(96)，并在此处在对所述空腔(96)发泡时嵌入发泡塑料。

15.如权利要求14中所述的方法，

其特征在于，

在第一或第二纤维复合片(2、12、48、52)的热成形过程中，将由热塑性塑料制成的箔(30、40、72、74、76)设置在该热成形过程中所用的成形模具(58)中以在该热成形过程后与相应的纤维复合半成品(64、86、88)紧密接合。

16.如权利要求14或15中所述的方法，

其特征在于

将功能元件(130)设置在引入第一或第二纤维复合半成品(64、86、88)中的容置空间(128、152)中以使功能元件(130)的一部分伸入所述空腔(96)，并在此处在对所述空腔(96)发泡时嵌入发泡塑料。

17.如权利要求1至13任一项中所述的结构部件(84、110、120、170)用于制造机动车车身部件，特别是后盖板、发动机罩或车顶元件的用途。

18.如权利要求1至13任一项中所述的结构部件(170)用于制造特别用于机动车车身的部件组的用途，所述部件组包含结构部件(170)和固定在所述结构部件(170)的锚固结构处的力引入元件，特别是铰链。