DE10022360A1 - Profilverbundbauteil und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verbundbauteil aus zwei oder mehreren Profilen (1) und (2) und ein Verfahren zu seiner Herstellung beschrieben, bei dem wenigstens ein Profil (1) mit einem freien Ende an das zweite Profil (2) angrenzt oder in das zweite Profil (2) eintaucht, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Anschlussstelle (10) der Profile (1) und (2) Verstärkungselemente (3, 3'; 6, 6'; 23; 25; 21) angebracht sind, die einen Formschluss mit den Profilen (1) und (2) bilden, und dass die Profile (1) und (2) durch im Bereich der Anschlussstelle (10) angespritzten oder aufgeschrumpften thermoplastischen Kunststoff miteinander verbunden sind.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verbundbauteil aus zwei oder mehreren Profilen und ein
Verfahren zu seiner Herstellung, bei dem wenigstens ein Profil mit einem freien
Ende an das zweite Profil angrenzt oder in das zweite Profil eintaucht, dadurch
gekennzeichnet, dass im Bereich der Anschlussstelle der Profile Verstärkungsele
mente angebracht sind, die einen Formschluss mit den Profilen bilden, und dass die
Profile durch im Bereich der Anschlussstelle angespritzten oder aufgeschrumpften,
thermoplastischen Kunststoff miteinander verbunden sind.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Fügen von Profilen und
Platten durch Schaffung von hoch festen und hoch steifen Verbundbauteilen, insbe
sondere in Kunststoff-Metall-Hybridbauweise, wobei das Fügen der Halbzeuge und
das Herstellen der Verbundbauteile gleichzeitig durch einen Umformprozess thermo
plastischer Formmassen erreicht wird.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Verbinden von Halbzeugen
durch die Schaffung von hoch belastbaren Fügebereichen in Hybridbauweise.
Bei dem Verfahren werden Verbundbauteile erzeugt, die aus hoch festen und hoch
steifen Komponenten, wie z. B. aus Stahl oder Composites, bestehen, die mit Hilfe
eines thermoplastischen Kunststoffes gefügt, in Position gehalten und in Form von
Rippen oder massiven Wänden zusätzlich gestützt werden.
Hoch feste Verbindungen von hoch belastbaren Trägern, Profilen, Platten etc. findet
man häufig im Fahrzeug- oder Maschinenbau. Dabei werden überwiegend Träger aus
Stahl oder Aluminium eingesetzt, die in den Fügebereichen miteinander verschweißt
oder verklebt sind. Zur weiteren Versteifung der Verbindungsstellen, nachfolgend
auch als Knotenpunkte bezeichnet, werden Verstrebungen integriert oder Gussknoten
z. B. Al-Druckguss eingesetzt. Eine weitere Möglichkeit ist der Einsatz von Halbzeu
gen aus Composite (langfaserverstärkter Kunststoff). Diese werden meist durch das
Anlaminieren von Knotenelementen, die ebenfalls aus Composites bestehen, mitein
ander verbunden.
Diese in der Praxis üblichen Vorgehensweisen haben den Nachteil, dass die Füge
prozesse zeitaufwendig sind und nur eine beschränkte Maßgenauigkeit und Repro
duzierbarkeit in Serienfertigungen erlauben. Werden Verstrebungen zur zusätzlichen
Versteifung der Knotenelemente eingesetzt, müssen diese, um ein Versagen durch
Beulen oder Knicken zu verhindern, dickwandig (1 bis 3 mm) ausgeführt werden.
Übliche Wandstärken von in der Automobilindustrie eingesetzten Blechen liegen im
PKW-Bau bei 0,7 bis 1,2 mm. Dies erhöht das Gewicht des Bauteils, was den
Bestrebungen der Konstrukteure insbesondere im Fahrzeugbau entgegensteht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Fügeverfahren mit Knotenpunkten
der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die sowohl hoch feste und hoch steife Ver
bindungen von Trägern und Platten ermöglichen als auch ein wirtschaftliches Fügen
von Halbzeugen und Bauteilkomponenten zu Bauteilen erlauben. Außerdem soll die
Fertigung der Verbundbauteile mit hoher Maßhaltigkeit und Reproduzierbarkeit
geschehen. Eine besondere Aufgabe besteht darin, das durch den Spritzdruck bedingte
Zusammenbrechen von dünnwandigen Profilen mit einer Wandstärke von 0,5 bis
1 mm beim Verarbeiten der Profile in Spritzgießmaschinen zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zum Verbinden der Halb
zeuge bzw. Bauteilkomponenten und zum Versteifen der Verbundbauteile Teile aus
hoch festen Werkstoffen verwendet werden, die formschlüssig im Knotenbereich
angeordnet werden. Anschließend wird der Knotenbereich mit einer thermoplasti
schen Komponente versehen, die alle Einzelteile zusammenhält und ein vorzeitiges
Ausbeulen oder Knicken der hoch festen Einzelteile im Knotenbereich verhindert.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verbundbauteil aus zwei oder mehreren Profilen,
bei dem wenigstens ein Profil mit einem freien Ende an das zweite Profil angrenzt
oder in das zweite Profil eintaucht, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der
Anschlussstelle der Profile Verstärkungselemente angebracht sind, die einen Form
schluss mit den Profilen bilden, und dass die Profile durch im Bereich der Anschluss
stelle angespritzten oder aufgeschrumpften thermoplastischen Kunststoff miteinander
verbunden sind.
Die Verstärkungselemente sind z. B. Bleche oder Druckgussteile aus hoch festem
Werkstoff. Die hoch festen Werkstoffe können Stahl, Aluminium, Magnesium,
Keramik, Duromere oder langfaserverstärkter Kunststoff, Composites oder Kunst
stoff, der mit technischen Textilien verstärkt ist, sein.
Als thermoplastischer Kunststoff kann ein unverstärkter oder verstärkter oder gefüll
ter Kunststoff z. B. auf Basis von Polyamid (PA), Polyester, insbesondere Polyethy
lenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyolefin, insbesondere
Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Styrol-acrylnitril-copolymer insbesondere
Acrylnitril-Styrol-butadiencopolymer (ABS), Polycarbonat (PC), Polypropylenoxid
(PPO), (PSO), Polyphenylensulfid (PPS), Polyimid (PI), (PEEK), Polyketon syndio
taktisches Polystyrol (PS) oder aus einer möglichen Mischung dieser Kunststoffe
bestehen.
Profile im Sinne der Erfindung sind beispielsweise offene oder geschlossene Profile
aus Kunststoff oder Metall (bevorzugt Metall, z. B. Stahl, Aluminium, Magnesium)
mit beliebigem Querschnitt. Bevorzugt sind geschlossene Profile mit rundem oder
rechteckigem Querschnitt oder offene U-Profile. Die Profile haben bevorzugt eine
Wandstärke von 0,3 bis 1,5 mm, besonders bevorzugt von 0,5 bis 1,2 mm.
Die Verstärkungselemente werden als hoch fest verbindende Komponenten in Form
von z. B. Klammern, Ringen und Halbschalen eingesetzt, die in der Form den zu
fügenden Profilen (Halbzeugen) und Bauteilkomponenten angepasst sind und insbe
sondere mit Hilfe von Verstrebungen und/oder bevorzugt mit weiteren Stützblechen
gegeneinander zusätzlich abgestützt sind. Sie werden um die zu fügenden Profile und
anderen Bauteilkomponenten gelegt. Die Verstärkungselemente dienen zur Verstär
kung und Versteifung der Verbindungsstelle und sind so gestaltet, dass sie einen
Formschluss mit den zu fügenden Halbzeugen und Bauteilkomponenten bilden.
In einer bevorzugten Form des Verbundbauteils sind die Verstärkungselemente mit
zusätzlichen Stützwänden versehen, die insbesondere bei einem anstoßenden Profil
ein Abknicken der Anschlussstelle zusätzlich erschweren.
Besonders bevorzugt ist ein Verbundbauteil, bei dem ein einstückiges Verstärkungs
element an der Anschlussstelle der Profile vorgesehen ist, in das die Profile vor dem
Anspritzen des thermoplastischen Kunststoffs eingeschoben oder eingesteckt sind.
Die thermoplastische Komponente wird als Verbindungswerkstoff mit Hilfe eines
Umformprozesses so angeordnet, dass sie die mit Hilfe der Verstärkungselemente
formschlüssig aneinander stoßenden aber ansonsten lose verbundenen Bauteile (Pro
file und oder Platten) sowie die Verstärkungselemente selbst in Position hält. Dies
kann durch teilweises oder vollständiges Umschließen der Verstärkungselemente
geschehen.
Die Kraftübertragung von einem Bauteil zum anderen erfolgt demnach über die hoch
festen Komponenten der Verstärkungselemente. Durch gegebenenfalls zusätzlich
angeformte Rippen oder durch das Ausfüllen von Zwischenräumen - die z. B. durch
einzelne Stützbleche gebildet werden - mit der thermoplastischen Komponente wird
eine zusätzliche Erhöhung der Festigkeit der Verbundbauteile erreicht, da ein Aus
beulen oder Knicken von Verstrebungen und Stützwänden der Verstärkungselemente
dadurch erst bei höheren Lasten eintritt.
Als besonders vorteilhaft hat sich ein Verbundbauteil erwiesen, bei dem in den Pro
filen und/oder in den Verstärkungselementen an übereinanderliegenden Stellen,
Durchbrüche oder Bohrungen vorgesehen sind, durch die der thermoplastische
Kunststoff hindurchragt, und an denen der thermoplastische Kunststoff verankert ist.
Zusätzlich oder alternativ können in einer weiteren, bevorzugten Variante des Ver
bundbauteils in den Profilen und/oder in den Verstärkungselementen an übereinan
derliegenden Stellen, Verformungen, insbesondere Sicken oder Wulste, vorgesehen
sein, an denen der thermoplastische Kunststoff verankert ist.
Besonders vorteilhaft ist ein bevorzugtes Verbundbauteil, in dem die Verstärkungs
elemente mit mindestens einem der Profile einstückig ausgebildet sind, und in dem
die Profile miteinander einen Formschluss bilden.
Beispielsweise werden dazu die ineinandergreifenden Profile so vorgeformt, dass sie
zueinander passende Nut/Feder-Kombinationen oder Vorsprünge aufweisen, die für
einen Formschluss sorgen.
Ein Profil kann zusätzlich im Bereich der Anschlussstelle eine Verstärkung in Form
der für die Verstärkungselemente bevorzugten Materialien aufweisen oder eine
höhere Wandstärke haben.
Es wurde ferner ein Verfahren zum Verbinden von Profilen (Halbzeugen oder Bau
teilkomponenten) gefunden durch das Erzeugen eines Verbundbauteiles während des
Fügeprozesses, das aus wenigstens zwei unterschiedlichen Werkstoffen aufgebaut ist.
Eine Werkstoffkomponente besteht aus einem Thermoplasten, während die andere
Komponente in der Regel aus einem hoch festen Werkstoff gefertigt ist.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung eines
erfindungsgemäßen Verbundbauteiles, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr
Profile in Verstärkungselemente eingesteckt oder eingeschoben oder von Verstär
kungselementen unter Bildung einer lösbaren Anschlussstelle umklammert werden
und dass anschließend die Anschlussstelle in einem Spritzgießwerkzeug von thermo
plastischem Kunststoff ganz oder teilweise umspritzt wird, wobei die Profile mit den
Verstärkungselementen verbunden werden.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem offene Profile verwendet werden und in den
offenen Profilen beim Anspritzen des thermoplastischen Kunststoffs Verstärkungs
streben erzeugt werden.
Zur Verbesserung der Steifigkeit offener Profile werden in einem besonders bevor
zugten Verfahren beim Anspritzen des thermoplastischen Kunststoffs im Bereich der
Anschlussstelle zusätzliche Verstärkungsstreben erzeugt.
Ein alternatives Herstellungsverfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen
Verbundbauteiles ist dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Profile in Ver
stärkungselemente eingesteckt oder eingeschoben oder von Verstärkungselementen
unter Bildung einer lösbaren Anschlussstelle umklammert werden und dass anschlie
ßend die Anschlussstelle mit einem oder mehreren Formstücken aus schrumpfbarem,
thermoplastischem Kunststoff ganz oder teilweise umgeben wird, und die Profile mit
den Verstärkungselementen anschließend durch Heißbehandlung der Formstücke
verbunden werden.
Ein besonders bevorzugtes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in den Profi
len und/oder in den Verstärkungselementen vor dem Zusammenlegen bzw. Einschie
ben Verformungen, insbesondere Sicken oder Wulste, und/oder Durchbrüche oder
Bohrungen an bestimmten Stellen der Profile und/oder der Verstärkungselemente,
angebracht werden, so dass diese beim Zusammenlegen bzw. Einschieben der Profile
und/oder der Verstärkungselemente vor dem Anbringen des thermoplastischen
Kunststoffs übereinanderliegen.
Da der Fügeprozess über ein thermisches Umformen der thermoplastischen Kompo
nente erreicht wird, kann die Schwindung des thermoplastischen Kunststoffes zum
Aufbau von Spannungen genutzt werden, die für einen dauerhaften und festen Ver
bund im Bereich der Verbindungsstelle der Profile sorgen.
In das Verbundbauteil können darüberhinaus weitere, zusätzliche Elemente integriert
werden, die mechanische Funktionen, wie z. B. das Abstützen von zusätzlichen Platten
oder Trägern, das Befestigen von nachträglich anzubringenden Teilen oder die Auf
nahme von weiteren Bauteilen erfüllen. Diese integrierten Elemente können einer
seits mit Hilfe von formschlüssig eingefügten, weiteren Elementen aus hoch festen
Werkstoffen und andererseits durch Anformen von Sicken, Aussparungen oder
Schraubendomen mittels thermoplastischer Komponente hergestellt werden.
Die Herstellung des Verbundbauteiles und damit auch die Art der Durchführung des
Fügeprozesses kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Die denkbaren Verfahren
unterscheiden sich in erster Linie im Anbringen der thermoplastischen Komponente:
Bei dem Fügeverfahren mittels Spritzgießen werden zunächst die zu tilgenden Bau
teilkomponenten: Profile bzw. Profile und Platten und die Verstärkungselemente in
ein Spritzgießwerkzeug eingelegt. Danach wird das Spritzgießwerkzeug geschlossen
und der thermoplastische Kunststoff eingespritzt. Da das Kunststoffmaterial in
flüssiger Form in das Spritzgießwerkzeug gefüllt wird, kann es die Einlegeteile
allseitig umschließen und dadurch den bereits über die Gestaltung der Verstärkungs
elemente realisierten Formschluss sichern. Mit Hilfe von Durchbrüchen in den zu
fügenden Halbzeugen bzw. Bauteilkomponenten und/oder den Verstärkungselemen
ten kann auch eine Anbindung der thermoplastischen Komponente in Form von
Nietköpfen, insbesondere im Bereich von übereinander liegenden Durchbrüchen in
den Profilen und Verstärkungselementen erreicht werden. Bei dieser Art der Anbin
dung ist kein vollständiges Ummanteln des Knotenbereiches erforderlich.
Um zu verhindern, dass beim Fügen von z. B. Hohlprofilen Kunststoffschmelze in
das Innere der Profile eindringt, können diese an den Stirnseiten mit einer
Abdeckung (z. B. mit Schweißblech oder mit blechverstärkte Kunststoffkappe) fest
oder mit Hilfe von im Werkzeug angebrachten, beweglichen Kernen temporär
verschlossen werden. Bei Anwendung hoher Spritzdrücke im Spritzgießprozess wird
ein Kollabieren der Hohlprofile verhindert, indem ebenfalls im Spritzgießwerkzeug
bewegliche Kerne oder im Hohlprofil verbleibende Rippenstrukturen, Doppel-T-
Stücke oder andere Verstärkungen, z. B. aus Metallschäumen eingesetzt werden.
Die Vorgehensweise bei dieser Verfahrensvariante unterscheidet sich grundsätzlich
zunächst nicht von der vorherigen Methode mittels Spritzgießen. Auch hier werden
die zu fügenden Halbzeuge bzw. Bauteilkomponenten und die Verstärkungselemente
formschlüssig aber in einem losen Verbund zusammengefügt. Anschließend wird
jedoch der Zusammenhalt dieser Einzelteil mit einem Verbindungselement aus ther
moplastischem Kunststoff, das im Fügebereich über den Knoten gesteckt oder
geschnappt wird, gesichert. Das eingesetzte, thermoplastische Verbindungselement
wurde zuvor gereckt und wird nun zum Aufbau einer kraftschlüssigen Unterstützung
der formschlüssig gefügten Verstärkungselemente durch Erwärmen auf Halbzeuge
bzw. Bauteilkomponenten und Verstärkungselemente im Knotenbereich aufge
schrumpft.
Weitere Möglichkeiten zum Fügen der Halbzeuge bzw. Bauteilkomponenten und
Verstärkungselemente bestehen bei Kombination beider oben beschriebenen Verfah
ren.
Darüberhinaus kann es auch vorteilhaft sein, dass Klammern, Schalen o. ä. aus Ther
moplasten mit und ohne Verstärkungen (z. B. aus eingelegten Blechen) zunächst auf
gesteckt und nachträglich mittels Spritzgießen, Kleben oder Schweißen abschließend
zu dem den Knotenbereich allseitig umgreifenden Verbindungselementen vervoll
ständigt werden.
Weiterhin kann die Herstellung der Verstärkungselemente sowie das Anfertigen des
Verbindungselementes und der Fügeprozess zu einem Verfahrensschritt kombiniert
werden. Bestehen die Verstärkungselemente z. B. aus Metallblech können diese wäh
rend des Spritzgießvorganges in ihre endgültige Gestalt umgeformt werden. Hierzu
legt man ebene oder schon bis zu einem gewissen Grad vorgeformte Bleche mit den
zu tilgenden Bauteilen in das Spritzgießwerkzeug ein. Durch Zusammenfahren der
beiden Werkzeughälften und Aufbringen der erforderlichen Schließkraft werden die
Verstärkungsbleche so verformt, dass sie sich formschlüssig um die Bauteile legen.
Abschließend erfolgt durch das Einspritzen und Erkalten der Kunststoffschmelze die
Verbindung der zu fügenden Bauteile und der Verstärkungselemente.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile können wie folgt zusammengefasst werden:
Die Erfindung ermöglicht den Aufbau von dauerhaft hoch festen und hoch steifen Knoten und Verbundbauteilen unter Verwendung von einfach gestalteten Halbzeugen.
Die Erfindung ermöglicht den Aufbau von dauerhaft hoch festen und hoch steifen Knoten und Verbundbauteilen unter Verwendung von einfach gestalteten Halbzeugen.
Es ist das gleichzeitige Fügen von mehreren Fügestellen innerhalb eines Spritzgieß
werkzeuges möglich.
Das Herstellverfahren bringt eine hohe Maßhaltigkeit und Reproduzierbarkeit in der
Serienfertigung von Bauteilen mit Fügestellen mit sich.
Die Integration zusätzlicher mechanischer oder anderer Funktionen in naturgemäß
hoch feste und hoch steife Knotenbereiche wird ermöglicht.
Die Gestaltung von Verbundbauteilen kann hinsichtlich Kosten und Gewicht opti
miert werden.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Ver
bundbauteile in entsprechender Gestaltung als Konstruktionselement für Maschinen,
Fahrzeuge und Bauteile aller Art, insbesondere für Kraftfahrzeuge, für Elektronikar
tikel, Haushaltsartikel und für den Baubedarf.
Besonders geeignete Anwendungen des Verbundbauteils sind Strukturteile für Kraft
fahrzeuge, insbesondere Türen, Stoßfänger, Träger, Front- und Heckteile für PKW's,
Türschwellertragrahmen, Instrumententafelträger, Heckklappenträger, Dachrahmen
sowie Dekorationselemente, welche eine erhöhte Festigkeit mit anderen Material
eigenschaften verbinden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Figuren näher erläutert, ohne dass
dadurch die Erfindung im Einzelnen eingeschränkt wird.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Verbundbauteil mit zwei Verstärkungselementen 3, 3' zur Ver
bindung von zwei Rechteckprofilen, verbunden durch einen ange
spritzten Thermoplasten,
Fig. 2 ein Verbundbauteil ähnlich Fig. 1 mit einer zusätzlichen Verstär
kungskante,
Fig. 3 ein Verbundbauteil ähnlich Fig. 1 mit einer Verbindung durch aufge
schrumpfte, thermoplastische Formteile 4, 5,
Fig. 4 ein Verbundbauteil ähnlich Fig. 1 jedoch ohne seitliche Rippenstruk
turen am Thermoplasten und mit einteiligem Verstärkungselement 3,
Fig. 5 ein Verbundbauteil ähnlich Fig. 1 mit voll umspritzten Verstärkungs
elementen 3, 3',
Fig. 6 die seitliche Ansicht eines Verbundbauteils mit zwei Verstärkungsele
menten 3, 3' mit einem Flansch 63 am Ende des Profils 2 und voll mit
Kunststoff umspritzter Anschlussstelle 10,
Fig. 7 den Querschnitt durch ein Verbundbauteil nach Fig. 6 entsprechend
der Linie A-A in Fig. 6,
Fig. 8 die Einzeldarstellung der Verstärkungselemente 3, 3' für ein Ver
bundbauteil nach Fig. 6,
Fig. 9 die Aufsicht auf die Verstärkungselemente 3, 3' nach Fig. 8,
Fig. 10 die Seitenansicht auf die Verstärkungselemente 3, 3' nach Fig. 8,
Fig. 11 ein Verbundbauteil aus drei Profilen 1, 2, 8 bei dem die Profile 1 und
8 an das Profil 2 angrenzen,
Fig. 12 das Verbundbauteil nach Fig. 11 von der Rückseite,
Fig. 13, 14 verschieden geformte Verstärkungselemente 30, 136 für das Verbund
bauteil nach Fig. 11,
Fig. 15 ein Verbundbauteil aus dünnwandigen Hohlprofilen 1, 2, ähnlich Fig. 4,
jedoch mit zwei Verstärkungselementen 3, 3',
Fig. 16 ein Verbundbauteil aus einem Kasten- 161 und einem U-Profil 162
mit in dem U-Profil integriertem Verstärkungselement 21, 23, 25,
Fig. 17 Einzeldarstellung des U-Profils aus Fig. 16,
Fig. 18 Einzeldarstellung des Kastenprofils aus Fig. 16,
Fig. 19 einen Querträger für eine KFZ-Instrumententafel als Beispiel für ein
komplexes Verbundbauteil,
Fig. 20 den Längsschnitt durch das Profil 9 des Querträgers nach Fig. 19
gemäß der Linie A-A in Fig. 19,
Fig. 21 die Ansicht des Querträgers nach Fig. 19 ohne Kunststoffumspritzung
der Profile,
Fig. 22 die Türrahmenstruktur eines KFZs als weiteres Beispiel für ein kom
plexes Verbundbauteil,
Fig. 23 die Ansicht der Türrahmenstruktur ohne Kunststoffumspritzung der
Profile,
Fig. 24 den Heckklappenrahmen für ein KFZ als weiteres Beispiel für ein
komplexes Verbundbauteil.
Bei den in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Verbundbauteilen handelt es sich um die
Verbindung von zwei rechteckstabförmigen Bauteilen (Profile) 1 und 2, die über
hoch feste und hoch steife Verstärkungselemente 3 und 3' formschlüssig zusammen
gehalten sind und mit Hilfe zweier Verbindungen 4 und 5 aus thermoplastischem
Kunststoff fest verbunden und gestützt werden. In den Fig. 6 und 7 wird das
Zusammenhalten und Stützen der zu verbindenden Bauteile und Verstärkungsele
mente durch einen die Anschlussstelle 10 umhüllenden, thermoplastischen Kunststoff
4 realisiert.
In allen Darstellungen der Fig. 1 bis 10 erfolgt die gegenseitige Abstützung der
Profile 1 und 2 durch in die Verstärkungselemente 3, 3' integrierte Stützwände 31.
Damit wird ein seitliches Verbiegen des Profils 1 gegen Profil 2 verhindert. Die
Kontur der Profile 1 und 2 wird dabei durch die Wände 32 der Verstärkungselemente
3 bzw. 3' umfasst. Dadurch entsteht ein Formschluss zwischen den zu fügenden Pro
filen 1 und 2 und den Verstärkungselementen 3, 3'.
Werden dünnwandige Hohlprofile mittels Spritzgießen gefügt, muss darauf geachtet
werden, dass es durch den relativ hohen Spritzdruck beim Einspritzen der Kunst
stoffschmelze in das Spritzgießwerkzeug nicht zu einem Versagen bzw. Kollabieren
der Hohlprofile kommt. Um dies zu verhindert, gibt es zwei grundsätzlich verschie
dene Lösungsvarianten. Einerseits können mit Hilfe von Kernen die Hohlprofile von
innen gestützt werden, und andererseits besteht die Möglichkeit, durch konstruktive
Gestaltung des Verbundbauteils die Wirkung des Spritzdruckes auf die Verstärkungs
elemente zu beschränken.
Fig. 1 zeigt ein Verbundbauteil mit zwei Verstärkungselementen 3, 3' zur Verbin
dung von zwei Rechteck-Profilen 1, 2, die durch einen angespritzten Thermoplasten
4 miteinander verbunden werden.
Fig. 2 zeigt ein ähnliches Verbundbauteil wie Fig. 1, bei dem die Verstärkungsele
mente im Bereich der Stützwand mit einer zusätzlichen Verstärkungskante versehen
sind.
In dem Verbundbauteil nach Fig. 4 besteht das Verstärkungselement 3 aus einem
Teil.
Bei dem Verbundbauteil nach Fig. 1 bis 3 werden die zu fügenden Profile 1 und 2 in
die Verstärkungselemente 3, 3' eingeschoben oder eingesteckt und in ein Spritzgieß
werkzeug eingelegt. Durch das Aufspritzen der thermoplastischen Komponente 4
entstehen die Verbindungselemente 4 und 5, die über die gleichzeitig entstandenen
Wände 42 und die Rippenstruktur 41 aus thermoplastischem Kunststoff die Verstär
kungselemente 3, 3' zusammenhalten.
Im Fall von einem Verbundbauteil nach Fig. 3 können die Verbindungselemente 4
und 5 auch separat vorgeformt werden. Diese werden dann vor dem Fügeprozess
gereckt und dann auf die Stützwände 31 aufgesteckt. Durch nachträgliche Erwär
mung werden die thermoplastischen Teile 4, 5 bei dieser Variante fest auf die Ver
stärkungselemente 3, 3' aufgeschrumpft. In den Verbundbauteilen nach Fig. 1 bis 3
werden die beiden leicht nach innen gewölbten Stützwände 31 durch die Rippen
struktur 41 abgestützt. Ein vorzeitiges Beulen oder Knicken der Stützwände 31 wird
dadurch verhindert.
In den Verbundbauteilen nach Fig. 4 und 5 übernimmt diese Aufgabe die zwischen
den Stützwänden 31 angeordnete Wand 43 aus thermoplastischem Kunststoff. In den
Verbundbauteilen nach Fig. 1 und 4 wird der Thermoplast 4 bzw. 5 über Bohrungen
34, die in den Verstärkungselementen 3, 3' angebracht sind und vom Thermoplasten
durchzogen sind, formschlüssig mit demselben Verstärkungselement 3, 3' verankert.
In dem Verbundbauteil nach Fig. 5 werden die Verstärkungselemente 3, 3' im
Bereich der Verbindungsstellen 4 und 5 durch diese umlaufend von Wänden 42 um
schlossen. In diesem Fall sind die Verstärkungselemente 3, 3' entlang der Längsachse
21 des Profils 2 an der Unterseite 22 geteilt. Die Funktionsweise ist dadurch nicht
beeinträchtigt gegenüber der Ausführung nach Fig. 4 und die Montage der beiden
Hälften des Verstärkungselementes 3 vereinfacht.
Die in den Fig. 1 bis 7 dargestellten Verbundbauteile zeigen Verbindungen von Pro
filen mit rechteckigem Querschnitt. Da die Innenkontur der Verstärkungselemente 3,
3' jedoch an die Kontur der zu verbindenden Profile angepasst werden kann, können
auch andere Profilquerschnitte miteinander verbunden werden. Sind Profile mit
kreisförmigem Querschnitt zu verbinden, sollte durch Anbringen von Passfedern,
Verformen der Profile im Fügebereich zu einem ovalen Querschnitt oder durch ähn
liche Maßnahmen eine ausreichende Verwindungssteifigkeit sichergestellt werden.
Das Verbundbauteil nach Fig. 6 wird durch Profile 1 und 2 und durch zwei Verstär
kungselemente 3 und 3' (siehe auch Fig. 8 bis 10) gebildet, die formschlüssig von
beiden Seiten auf die zu fügenden Profile 1 und 2 aufgesteckt werden. Anschließend
wird der Thermoplast 4 im Bereich der Anschlussstelle 10 auf die zu verbindenden
Profile 1 und 2 sowie die Verstärkungselemente 3 und 3' aufgespritzt. In Fig. 6 sind
auf der linken Seite der Figur die formschlüssig gefügten Profile 1 und 2 sowie das
Verstärkungselement 3' dargestellt. Die rechte Seite zeigt die vollständig ausgebil
dete Verbindung, bei der Thermoplast 4 auf die Profile 1 und 2 und das Verstär
kungselement 3 aufgespritzt ist. In dieser Darstellung wird das Verstärkungselement
3 komplett von Verbindungsthermoplasten 4 überdeckt und ist daher nicht mehr zu
sehen.
Die Verbundbauteile nach Fig. 6 und 7 zeigen, wie über die zusätzlichen Flansche 63
und 24 das Profil 2 mit Profil 1 verbunden wird. Die Verstärkungselemente 3 und 3'
sorgen mittels der die Profile 1 und 2 formschlüssig umfassenden Wände 32 für eine
hohe Verwindungssteifigkeit und mittels der Stützwände 31 für eine hohe Biegestei
figkeit zwischen den Profilen 1 und 2. Verbindungsthermoplast 4, der alle Einzelteile
1, 2, 3, 3' umschließt, sichert, durch die im Spritzgießprozess aufgebaute Werkstoff
spannung im Thermoplasten den Zusammenhalt der Verbindung. Die Rippen 41 aus
Thermoplast stützen die nach innen gewölbten Stützwände 31 gegenseitig ab.
In Fig. 11 und 12 ist ein Verbundbauteil dargestellt, das auf der Rückseite eine Öff
nung 35 aufweist, um das Eintauchen eines Kernes im Spritzgießwerkzeug und damit
das Abstützen der Hohlprofile 1, 2 und 8 während des Spritzgießvorganges zu
ermöglichen. Bei Herstellung des Verbundbauteiles werden zunächst die zu fügenden
Bauteile 1, 2 und 8 sowie die Verstärkungselemente 6, 6' und 30 (siehe auch Fig. 14)
in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt. Anschließend wird die thermoplastische Kom
ponente eingespritzt und die Wände 42, die Rippenstruktur 41 und die Füllungen der
Bohrungen 34 geformt. Zur Erhöhung der Steifigkeit des Verbundbauteiles kann
nach Einspritzen der thermoplastischen Komponente die Öffnung 35 mit einem
Blech verschlossen werden.
Die zu verbindenden Profile 1, 2 und 8 werden durch die Stützwände 31 der Ver
stärkungselemente 6, 6' und 30 gegenseitig abgestützt und durch die Rippenstruktur
41, die Füllungen der Bohrungen 34 und die Wände 42 zusammengehalten. Die Ver
stärkungselemente 6, 6' und 30 können in Sicken (nicht dargestellt) der Bauteile 1, 2
und 8 eingelassen sein, um einen zusätzlichen Formschluss zwischen den Verstär
kungselementen 6, 6' und 30 und den zu tilgenden Profilen 1, 2 und 8 zu erreichen.
Ein weitere Möglichkeit zur Verstärkung von Verbundbauteilen ist in Fig. 13 darge
stellt. Gezeigt ist ein Verstärkungselement 136 zur Verstärkung einer Ecke, die durch
drei stabförmige Bauteile, ähnlich wie in Fig. 11, gebildet wird. Die zu tilgenden
Profile liegen hierbei an den Wänden 32 an und werden durch die Stützwände 31
gegeneinander abgestützt. Durch die Bohrungen 34 kann eine Nietverbindung
zwischen den zu fügenden Profilen und dem Verstärkungselement 136 realisiert wer
den.
In dem Verbundteil nach Fig. 15 wird eine Lösung gezeigt, bei der die Wirkung des
Spritzdruckes während des Spritzgießprozesses auf Bereiche außerhalb der zu fügen
den Hohlprofile beschränkt wird. Die Hohlprofile 1 und 2 sowie die Verstärkungs
elemente 3 und 3' werden hierzu in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt und mit der
thermoplastischen Komponente lediglich im Bereich der Stützwände 31 umspritzt.
Die thermoplastische Komponente formt das Verbindungselement 4, das aus den
Wänden 42, den Verbindungsstegen 44 und den Nietköpfen 45 gebildet wird. Durch
die Verbindungsstege 44 wird erreicht, dass die Wände 42 und die Nietköpfe 45 über
je einen Anguss über beiden Stützwänden 31 durch die thermoplastische Kompo
nente geformt werden können. Über deckungsgleiche Bohrungen (nicht gezeigt), die
sich in den Stützwänden 31 der Verstärkungselemente 3 und 3' im Bereich der Niet
köpfe 45 befinden, wird eine Nietverbindung der Verstärkungselemente 3, 3' herge
stellt. Die Verbindung der Verstärkungselemente 3 und 3' wird durch eine Kanten
umspritzung im Bereich der Wand 42 zusätzlich verstärkt.
Die Verstärkungselemente 3 und 3' können über Sicken (nicht dargestellt) in die
Bauteile 1 und 2 eingelassen werden, um einen zusätzlichen Formschluss zwischen
den Verstärkungselementen 3 und 3' und den zu verbindenden Profilen 1 und 2 zu er
reichen.
In dem Verbundbauteil nach Fig. 16 wird das Hohlprofil 161 direkt mit dem U-Profil
162 verbunden. Beide Profile sind aus Metall gefertigt und sind in den Fig. 17
und 18 separat im nicht verbundenen Zustand dargestellt. U-Profil 162 ist im An
schlussbereich tiefer ausgeführt, so dass auf der Ober- und Unterseite eine Stützwand
21 integriert werden kann. In dieser Ausführung weist das Profil eine Integration des
Verstärkungselementes auf. Die Funktion des Verstärkungselementes wird durch das
Zusammenwirken der Teile 21, 23 und 25 übernommen. Durch die in Fig. 16 darge
stellte Rippenstruktur 4 mit den Rippen 41 und der Kantenumspritzung 42 werden
die Stützwände 21 bei Belastung in Form gehalten, um ein vorzeitiges Versagen
durch Beulen zu verhindern. Mittels der ineinandergreifenden Sicken 16 und 26 wird
das Hohlprofil 161 formschlüssig mit U-Profil 162 verbunden. Im Bereich der
Durchbrüche 17 und 27 können an die Verbindungsstege 44 der Rippenstruktur 4
angeformte Kunststoffniete 45 gebildet werden, die den Verbund beider Profile 161
und 162 sichern. Zur weiteren Verbesserung der Verwindungssteifigkeit des Ver
bundbauteiles wird das U-Profil 162 auf der Rückseite über die Wand 25 und Flansch
23 geschlossen. Flansch 23 kann auch zusätzliche Bohrungen enthalten (nicht darge
stellt), die ebenfalls zur Ausbildung von Nietverbindungen dienen.
Bei der Herstellung des Verbundbauteiles wird zunächst das Profil 161 in das Profil
162 gesteckt, so dass das Profil 161 in der Aussparung 128 (siehe auch Fig. 17) von
Profil 162 steckt. Dann werden beide Profile 161 und 162 in ein Spritzgießwerkzeug
eingelegt. Durch das Anspritzen der thermoplastischen Komponente 4 werden
gleichzeitig die Rippen 41, die Randumspritzung 42, die Verbindungsstege 44 und
die Kunststoffniete 45 geformt. Die Verbindungsstege 44 sorgen dafür, dass die
Kunststoffschmelze während des Spritzgießprozesses sowohl in die Durchbrüche 17
und 27 (siehe Fig. 17 und 18), zur Ausbildung der Kunststoffniete 45, als auch zu
Flansch 23 (siehe Fig. 17), gelangt. Dies dient zum Anformen einer Kantenumsprit
zung (nicht dargestellt) und wiederum zum Ausbilden eventueller weiterer Kunst
stoffniete (nicht dargestellt). Mit Hilfe eines beweglichen Kernes im Spritzgießwerk
zeug, der im Anschlussbereich 10 durch die Öffnung 28 in Profil 162 in das Hohlpro
fil 161 eintaucht, wird das Profil 161 gestützt, um ein Kollabieren des Profils 161
aufgrund des hohen Spritzdruckes während des Spritzgießprozesses zu verhindern.
Die in Fig. 16 dargestellte Art der Verbindung, kann auch mit einem um 180° ge
drehten U-Profil erfolgen. Darüber hinaus eignet sie sich auch zum Fügen von Profi
len mit folgende Profilkombinationen:
- - Zylindrisches Hohlprofil mit U-Profil,
- - U-Profil mit U-Profil,
- - U-Profil mit Doppel-T-Profil,
- - U-Profil mit Z-Profil.
In Fig. 19 ist ein Beispiel für einen Instrumententafel-Querträger für ein Kraftfahr
zeug dargestellt, der aus den Rohrsegmenten 1, 2 und 7 zusammengesetzt ist. Der
Querträger wird an den nicht gezeigten Kotflügelbänken über die Flansche 136 und
736 bzw. über die darin befindlichen Bohrungen 134 und 734 gehalten. In der Mitte
wird er durch die beiden U-Profile 8 gestützt. Zur Befestigung der Lenksäule (nicht
gezeichnet) ist an Rohrsegment 1 das U-Profil 9 angebracht. Über die Flansche 936
und die Bohrungen 934 wird das Profil 9 an der Karosserie befestigt (s. Fig. 21). Der
Beifahrer-Airbag wird über die Bohrungen 334 der beiden Befestigungselemente
353, die mit dem Rohrsegment 7 verbunden sind, gehalten. Die einzelnen Profile 1,
2, 3, 7, 8, 9 sind zusammengesteckt und werden durch Überspritzungen aus thermo
plastischem Kunststoff 4 zusammengehalten. Um die Knotenbereiche der Verbin
dungen zwischen den Profilen 1, 2, 3, 7, 8, 9 aufzeigen zu können, sind diese in Fig. 21
ohne thermoplastische Überspritzungen dargestellt. Die Profile 1, 2, 7, 8, 9 sind
über Sicken 126, 326, 726, 826 und 926 formschlüssig miteinander verbunden. Über
deckungsgleiche Bohrungen 327, 827 und 927, die durch die thermoplastischen
Überspritzungen 4 (siehe Fig. 19) ausgefüllt werden, erfolgt eine feste Verbindung
der einzelnen Komponenten 1, 2, 7, 8 und 9. Diese Verbindungen werden durch
Niete 45 (siehe Fig. 20), die als integraler Bestandteil der Überspritzungen 4 und 5
ausgebildet werden, erreicht. Mit Hilfe der Flansche 323, 823 und 923 wird die Ver
windungssteifigkeit der Verbindungen weiter verbessert. Zur Versteifung der U-Pro
file 8 und 9 sind diese mit einer Rippenstruktur 41 versehen. Über die Kantenum
spritzung 42 und 47 ist die Rippenstruktur 41 mit der Überspritzung 4 im mehrteili
gen Anschlussbereich verbunden. Die Rippenstruktur 41 ist an den Rippenkreuzun
gen 48 über Niete 45 mit dem U-Profil 8 bzw. 9 verankert. Die Aussparung 46 in der
Rippenstruktur 41 des U-Profils 9 erlaubt die Aufnahme der Lenksäule.
Zur Herstellung des Querträgers werden zunächst die einzelnen Profile 1, 2, 7, 8 und
9 zusammengesteckt. Darüber hinaus ist es möglich, die Rohrsegmente 1, 2 und 7 aus
einem Rohr (durch Innen-Hochdruck-Umformung (IHU)) oder aus zwei Halbscha
len, die längs geteilt sind, herzustellen. Die zusammengesteckten Profile 1, 2, 7, 8
und 9 werden in einen Spritzgießwerkzeug eingelegt. Das Werkzeug wird geschlos
sen, und je ein Kern, der Bestandteil des Spritzgießwerkzeuges ist, taucht in die Öff
nung der Profile 1 und 7 ein. Die Kerne sind so ausgeführt, dass sie in eingefahrenem
Zustand die Innenkontur der Rohrsegmente 1, 2 und 7 abbilden. Anschließend wird
der thermoplastische Kunststoff eingespritzt und die thermoplastischen Übersprit
zungen 4 und 5 mit den angeformten Rippenstrukturen 41, Kantenumspritzungen 42
und 47 ausgebildet. Die beweglichen Werkzeugkerne, die während des Spritzgieß
vorganges in den Rohrsegmenten 1, 2 und 7 stecken, verhindern ein Kollabieren
derselben aufgrund des hohen Spritzdruckes.
Fig. 22 zeigt die Verbindung der Profile 221, 222, 227, 228 und 229 zu einer Türrah
menstruktur mit thermoplastischen Überspritzungen 224. In Fig. 23 sind wieder zur
Veranschaulichung der Anschlussbereiche lediglich die Profile 221, 222, 227, 228
und 229 ohne thermoplastische Überspritzungen dargestellt. Die Profile 221, 228 und
229 bestehen aus torsionssteifen, geschlossenen Kastenprofilen. Das Profil 228 bildet
den Fensterrahmen und ist an den unteren Enden aufgeweitet, damit es mit den Pro
filen 221 und 229 formschlüssig zusammengesteckt werden kann. In einer weiteren
Ausführungsvariante können die Profile 221, 228 und 229 auch aus Einzelteilen
zusammengeschweißt sein oder aus einem IHU-Teil bestehen. Die Profile 222 und
227 sind U-förmige Profile, die mit einer thermoplastischen Rippenstruktur 41
verstärkt sind. Über deckungsgleiche Sicken 226, 726 und 826 wird ein Formschluss
zwischen den Profilen 221, 222, 227, 228 und 229 hergestellt. Die thermoplastischen
Überspritzungen 224 halten die zusammengesteckten Einzelteile 221, 222, 227, 228
und 229 fest zusammen.
Zur Herstellung der Türstruktur werden die Profile 221 bis 229 zusammengesteckt
und in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt. Die Kastenprofile 221 und 229 werden ähn
lich wie im vorangegangenen Anwendungsbeispiel mit beweglichen Werkzeugker
nen ausgefüllt und dadurch während des Spritzgießvorganges gestützt. Durch Ein
spritzen des thermoplastischen Kunststoffes werden die Überspritzungen 224 im
Anschlussbereichen sowie die Rippenstrukturen 41 ausgeformt.
Die in Fig. 24 dargestellte Struktur besteht aus einem torsionssteifen Kastenprofil
241, zwei vorwiegend auf Biegung beanspruchten, seitlichen U-Profilen 242, 242'
sowie zur weiteren Versteifung der Rahmenstruktur aus einem weiteren U-Profil 247
und einem Z-Profil 248. Die Profile 247 und 248 können in weiteren Ausführungs
varianten auch aus U-Profilen oder geschlossenen Kastenprofilen bestehen. Die U-
Profile 242, 242' und 247 sind mit einer Rippenstruktur 41 verstärkt. Das Z-Profil
248 kann ebenfalls mit Rippen oder Funktionselementen zur Aufnahme von Schei
ben, Wischermotor, Schloss u. a. (nicht dargestellt) ausgestattet werden. Die thermo
plastischen Überspritzungen 244 halten die einzelnen Profile 241, 242, 242', 247 und
248 zusammen. Untereinander sind sie formschlüssig über Sicken (nicht dargestellt),
ähnlich dem Querträger miteinander verankert. Die Öffnung 11 dient zur Stützung
des Kastenprofils 241 während des Spritzgießvorganges. Die Herstellung erfolgt
ähnlich wie bei den vorangegangenen Anwendungsbeispielen durch Zusammen
stecken der Profile 241, 242, 242', 247 und 248 und anschließendes Umspritzen der
Anschlussbereiche mit thermoplastischem Kunststoff 244.
Claims (18)
1. Verbundbauteil aus zwei oder mehreren Profilen (1) und (2), bei dem
wenigstens ein Profil (1) mit einem freien Ende an das zweite Profil (2)
angrenzt oder in das zweite Profil (2) eintaucht, dadurch gekennzeichnet, dass
im Bereich der Anschlussstelle (10) der Profile (1) und (2) Verstärkungsele
mente (3, 3'; 6, 6'; 23; 25; 21) angebracht sind, die einen Formschluss mit
den Profilen (1) und (2) bilden, und dass die Profile (1) und (2) durch im
Bereich der Anschlussstelle (10) angespritzten oder aufgeschrumpften, ther
moplastischen Kunststoff miteinander verbunden sind.
2. Verbundbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Profile
(1, 2) einen geschlossenen, insbesondere runden oder rechteckigen oder einen
offenen, insbesondere U-förmigen Querschnitt aufweisen.
3. Verbundbauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Profile
(1, 2) geschlossene Profile sind.
4. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass die Verstärkungselemente (3, 3'; 6, 6'; 23; 25; 21) aus Metall, insbeson
dere Stahl, Aluminium oder Magnesium, aus Keramik oder hoch festem
Kunststoff, insbesondere Duromeren oder langfaserverstärktem Kunststoff
oder aus Kunststoffen bestehen, die mit technischen Textilien verstärkt sind.
5. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass die Verstärkungselemente (3, 3'; 6, 6'; 23; 25; 21) als Klammern, Ringe
oder Halbschalen ausgebildet sind.
6. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
dass die Verstärkungselemente (3, 3'; 6, 6'; 23; 25; 21) mit zusätzlichen
Stützwänden (31) versehen sind.
7. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass ein einstückiges Verstärkungselement an der Anschlussstelle (10) vorge
sehen ist, in das die Profile vor dem Anspritzen des thermoplastischen Kunst
stoffs eingeschoben oder eingesteckt sind.
8. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
dass in den Profilen (1, 2) und/oder in den Verstärkungselementen (3, 3'; 6,
6'; 23; 25; 21) an übereinanderliegenden Stellen Durchbrüche (34) oder Boh
rungen vorgesehen sind, durch die der thermoplastische Kunststoff hindurch
ragt und an denen der thermoplastische Kunststoff verankert ist.
9. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
dass in den Profilen (1, 2) und/oder in den Verstärkungselementen (3, 3'; 6,
6'; 23; 25; 21) an übereinanderliegenden Stellen Verformungen (16, 26),
insbesondere Sicken oder Wulste, vorgesehen sind, an denen der thermoplasti
sche Kunststoff verankert ist.
10. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
dass als thermoplastischer Kunststoff ein unverstärkter oder verstärkter oder
gefüllter Kunststoff, bevorzugt auf Basis von Polyamid (PA), Polyester, insbe
sondere Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Poly
olefin, insbesondere Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Styrol-acrylnitril
copolymer insbesondere Acrylnitril-Styrol-butadiencopolymer (ABS), Poly
carbonat (PC), Polypropylenoxid (PPO), (PSO), Polyphenylensulfid (PPS),
Polyimid (PI), (PEEK), Polyketon, syndiotaktisches Polystyrol (PS) oder eine
mögliche Mischung dieser Kunststoffe verwendet wird.
11. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
dass die Verstärkungselemente (21, 23, 25) mit mindestens einem der Profile
(1) oder (2) einstückig ausgebildet sind und dass die Profile (1) und (2) mit
einander einen Formschluss bilden.
12. Verwendung des Verbundbauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als
Konstruktionselement für Maschinen, Fahrzeuge und Bauteile aller Art, ins
besondere für Kraftfahrzeuge, für Elektronikartikel, Haushaltsartikel und für
den Baubedarf.
13. Verwendung des Verbundbauteiles nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als
Strukturteil für Kraftfahrzeuge, insbesondere Türen, Stoßfänger, Träger,
Front- und Heckteile für PKW's, Türschwellertragrahmen, Instrumententafel
träger, Heckklappenträger, Dachrahmen sowie Dekorationselemente.
14. Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteiles nach einem der Ansprüche
1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Profile (1, 2) in Ver
stärkungselemente (3, 3'; 6, 6'; 23; 25; 21) eingesteckt oder eingeschoben
oder von Verstärkungselementen (3, 3'; 6, 6'; 23; 25; 21) unter Bildung einer
lösbaren Anschlussstelle (10) umklammert werden und dass anschließend die
Anschlussstelle (10) in einem Spritzgießwerkzeug von thermoplastischem
Kunststoff ganz oder teilweise umspritzt wird, wobei die Profile (1, 2) mit
den Verstärkungselementen (3, 3'; 6, 6'; 23; 25; 21) verbunden werden.
15. Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteiles nach einem der Ansprüche
1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Profile (1, 2) in Ver
stärkungselemente (3, 3'; 6, 6'; 23; 25; 21) eingesteckt oder eingeschoben
oder von Verstärkungselementen (3, 3'; 6, 6'; 23; 25; 21) unter Bildung einer
lösbaren Anschlussstelle (10) umklammert werden und dass anschließend die
Anschlussstelle (10) mit einem oder mehreren Formstücken (4, 5) aus
schrumpfbarem, thermoplastischem Kunststoff ganz oder teilweise umgeben
wird, und die Profile (1, 2) mit den Verstärkungselementen (3, 3'; 6, 6'; 23;
25; 21) anschließend durch Heißbehandlung der Formstücke (4, 5) verbunden
werden.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass offene
Profile (8, 9, 162, 242, 242', 247, 222, 227) verwendet werden und in den
offenen Profilen (8, 9, 162, 242, 242', 247, 222, 227) beim Anspritzen des
thermoplastischen Kunststoffs Verstärkungsstreben (41) erzeugt werden.
17. Verfahren nach Anspruch 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass beim
Anspritzen des thermoplastischen Kunststoffs im Bereich der Anschlussstelle
(10) zusätzliche Verstärkungsstreben (41) erzeugt werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass
in den Profilen (1, 2) und/oder in den Verstärkungselementen (3, 3'; 6, 6'; 23;
25; 21) vor dem Zusammenlegen bzw. Einschieben Verformungen (16, 26),
insbesondere Sicken oder Wulste, und/oder Durchbrüche (34) oder Bohrun
gen an bestimmten Stellen der Profile (1, 2) und/oder der Verstärkungsele
mente (3, 3'; 6, 6'; 23; 25; 21), angebracht werden, so dass diese beim
Zusammenlegen bzw. Einschieben der Profile (1, 2) und/oder der Verstär
kungselemente (3, 3'; 6, 6'; 23; 25; 21) übereinanderliegen.
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