DE10158627A1

DE10158627A1 - Trägerstrukturen zur Aufnahme von Kräften und Verformungsenergie

Info

Publication number: DE10158627A1
Application number: DE2001158627
Authority: DE
Inventors: Dirk Lehmhus
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2001-11-29
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2003-06-26
Anticipated expiration: 2021-11-30
Also published as: DE10158627B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Trägerstrukturen zur Aufnahme von Kräften und Verformungsenergie, wie sie beispielsweise im Automobilbau eingesetzt wird. Sie weist eine Schichtstruktur mit mindestens zwei Schichten auf, wobei mindestens eine erste Schicht aus einem aufgeschäumten Metallschaum besteht und mindestens eine zweite Schicht eine Trägerschicht bildet. Die Metallschaumschicht ist mit der Trägerschicht durch eine vor dem Aufschäumen des Metallschaums erzeugte metallische Verbindung verbunden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Trägerstrukturen, die zur Aufnahme von Kräften und von Verformungsenergie geeignet sind. Bauteile dieser Art finden u. a. in Kraftfahrzeugen Verwendung, etwa als Seitenaufprallschutz-Träger in Türen oder als Frontaufprallträger, wenn die Aufnahme von Verformungsenergie primäres Auslegungskriterium ist, oder beispielsweise als Rahmenelement in Space-Frame- Strukturen oder Stabelement in Fachwerkstrukturen, wenn die Auslegung in erster Linie auf die Aufnahme von Kräften im elastischen Bereich hin erfolgt. Nach dem Stand der Technik werden hierzu offene oder geschlossene Aluminium- oder Stahlprofile verwendet. Dies ist beispielsweise in der EP 0 869 019 A2 offenbart. Die Herstellung von Sandwichmaterialien mit metallischen Deckschichten und mit diesen metallurgisch verbundenem Metallschaum-Kern wird in der DE 44 26 627 offenbart. Verschiedene Verfahren zur Herstellung von einseitig plattierten Verbundmaterialien und einfachen Bauteilen aus derartigen Werkstoffen finden sich darüber hinaus in DE 100 24 004 A1. Weiterhin werden konventionelle Trägerstrukturen mit Werkstoffen kombiniert, die bezüglich der Aufnahme von Verformungsenergie besondere Eigenschaften besitzen und/oder eine hohe spezifische Steifigkeit aufweisen, beispielsweise Metall- oder Polymerschäume (DE 41 33 144 A1, DE 39 25 821 A1, DE 197 56 459 A1).

Die Anwendung von Aluminiumschaum zur Aufnahme axialer Belastungen ist auch beispielsweise in der DE 199 04 030 A1 offenbart.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Trägerstrukturen zur Aufnahme von Kräften und Verformungsenergie sowie Verfahren zur Herstellung derartiger Trägerstrukturen zur Verfügung zu stellen, mit denen hervorragend Verformungsenergie, insbesondere unter Biegebelastungen, aufgenommen und die Gefahr des Knickens der betreffenden Strukturen unter Biege- und axialen Belastungen minimiert werden kann unter Ausbildung sehr steifer Strukturen.

Diese Aufgabe wird durch die Trägerstrukturen nach Anspruch 1 sowie das Verfahren nach Anspruch 42 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Trägerstrukturen und des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen gegeben.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Trägerstrukturen vorgeschlagen, die auf zwei- und mehrschichtigen Verbundmaterialien beruhen, wobei mindestens eine der Schichten aus einem Metallschaum besteht, der durch eine metallische Verbindung mit mindestens einer weiteren Metallschicht verbunden ist. Die erfindungsgemäßen Varianten der erfindungsgemäßen Trägerstrukturen verbindet der prinzipielle Aufbau auf der Basis der dargestellten Verbundmaterialien. Diese bilden sehr steife Strukturen aus, die geeignet sind, die Gefahr eines Versagens durch Knick- oder Beulvorgänge insbesondere flächenhaft ausgeprägter Bereiche des Trägers zu minimieren und zusätzlich im Falle des Versagens aufgrund der Eigenschaften des Metallschaumanteils mit diesem eine Komponente aufweisen, die per se über ein hervorragendes Energieabsorptionsvermögen verfügt. Dabei spielt die durch den metallischen Verbund gegebene Integration von Metallschaumschicht und mindestens eine Trägerschicht eine entscheidende Rolle sowohl für die Erreichung der Steifigkeit als auch des Energieabsorptionsvermögens. Hierin besteht eine fundamentale Abgrenzung gegen den derzeitigen Stand der Technik, der sich auf die Nutzung separat hergestellter, eingeklebter Metallschaum-Komponenten beschränkt. Die erfindungsgemäßen Trägerstrukturen auf Basis der beschriebenen Sandwichkonstruktion können verglichen mit derartigen Trägerstrukturen aus dem Stand der Technik auf einfachere und kostengünstigere Weise hergestellt werden, da die Anzahl der Fertigungsschritte verringert wird. Darüber hinaus werden konstruktive Ausprägungen möglich, die sich etwa bei Nutzung eingeklebter Metallschaum-Komponenten aus geometrischen Gründen (Hinterschneidungen etc.) ausschließen, so daß eine bessere Anpassung der Trägerstrukturen an den jeweiliger Lastfall erfolgen kann. Insgesamt ist bei den erfindungsgemäßen Trägerstrukturen das Energieabsorptionsverhalten bei statischer und/oder dynamischer Biegebelastung verbessert. In gleicher Weise wie im Falle der Biegebelastung kann das beschriebene Grundprinzip genutzt werden, um die Knickgefahr von in Längsrichtung belasteten Trägern, wie sie etwa in Stabtragwerken Verwendung finden, zu vermindern. Wo die Knicklast wichtiges Auslegungskriterium ist, können nach diesem Prinzip Gewichtseinsparungen realisiert werden.

Im folgenden werden einige Beispiele erfindungsgemäßer Trägerstrukturen gegeben.
Fig. 1 zeigt eine erste erfindungsgemäßen Trägerstruktur und ihre Herstellung;
Fig. 2 bis 4 zeigen weitere erfindungsgemäße Trägerstrukturen;
Fig. 5 zeigt die Herstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Trägerstruktur;
Fig. 6 bis 7 zeigen weitere erfindungsgemäße Trägerstrukturen;
Fig. 8 zeigt das Vormaterial für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Trägerstruktur;
Fig. 9 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Trägerstruktur;
Fig. 10 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Trägerstruktur;
Fig. 11 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Trägerstruktur;
Fig. 12 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Trägerstruktur; und
Fig. 13 zeigt die Herstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Trägerstruktur.
Fig. 1 zeigt eine Trägerstruktur, die umformtechnisch aus einem einseitig plattierten Sandwichmaterial hergestellt wird. Hier wie in den folgenden Figuren werden für gleiche oder entsprechende Elemente gleiche bzw. entsprechende Bezugszeichen verwendet. In den Fig. 1A, B und C ist dabei der Herstellungsprozeß dargestellt. Fig. 1A zeigt das einseitig plattierte Sandwichmaterial, das eine Schicht 1 aus Metall und eine Schicht 2 aus einem Metallschaum-Vormaterial in nicht aufgeschäumtem Zustand aufweist. Ein derartiges Sandwichmaterial kann beispielsweise durch Walzplattieren hergestellt werden. In Fig. 1B ist dargestellt, wie dieses Sandwichmaterial zu einem Rohr umgeformt wurde. Dies kann beispielsweise durch Rohrwalzen, Walzprofilieren oder andere zur Herstellung von Hohlprofilen aus Blechmaterial nutzbare Verfahren erfolgen. In Fig. 1C ist die Trägerstruktur im fertigen Zustand dargestellt, nachdem das nichtgeschäumte Metallschaum-Vormaterial 2 aufgeschäumt wurde und als Metallschaum 2' den gesamten Hohlraum des Hohlprofiles füllt. Entscheidend ist nun, daß bereits bei dem einseitig plattierten Ausgangsmaterial gemäß Fig. 1A eine metallische Verbindung zwischen dem Metallschaum 2 und dem Profilmantel 1 besteht, die während des Schäumens erhalten bleibt.
Die Querschnittsgeometrie des dargestellten Profils kann abhängig von den verwendeten Umformwerkzeugen unterschiedlich ausgeprägt sein. Ebenso kann durch geeignete Maßnahmen wie z. B. das Einführen eines Kernes in das Hohlprofil ein vollständiges Ausschäumen des Profils verhindert werden, so daß der entstehende Träger je nach Geometrie des Kernes auch nach dem Ausschäumen komplett oder in Teilabschnitten den Charakter eines Hohlprofils aufweist. Auf diese Weise können Eigenschaften des Trägers wie Festigkeit, Steifigkeit etc. lokal variiert und damit den jeweiligen Anforderungen optimal angepaßt werden.
Bei einem derartigen Kern kann es sich auch um ein weiteres Hohlprofil handeln, das nach dem Ausschäumen des Bereichs zwischen den beiden Profilen innerhalb des äußeren Profils verbleibt und damit Teil der Trägerstruktur wird. Zu diesen Zweck kann es zumindest lokal mit einer Querschnittsgeometrie versehen werden, die nach dem Ausschäumen durch Formschluß zwischen innerem Profil und Schaum eine Bewegung der Profile gegeneinander verhindert oder in ihren Freiheitsgraden beschränkt (siehe auch Fig. 10).
Ebenso kann das innere Profil auf seiner Außenseite über eine aufschäumbare Schicht verfügen und der Raum zwischen den Profilen durch Aufschäumen dieser Schicht gefüllt werden. Relativbewegungen der Profile können dann bevorzugt über die Geometrie des äußeren Profils kontrolliert werden (siehe auch Fig. 11).
Weiterhin können beide Profile auf der dem jeweils anderen Profil zugewandten Seite über eine schäumbare Schicht verfügen, so daß es beim Ausschäumen des Hohlraumes zwischen den Profilen zu einem Ineinanderlaufen der Schäumfronten kommt und eine Verbindung zwischen beiden Profilen über den so geschaffenen Zusammenhalt im Schaum erfolgt (siehe auch Fig. 12).
Die Profile können umformtechnisch so hergestellt werden, daß die Enden des Hohlprofils als offene Profile erhalten bleiben, um die Einbindung in eine übergeordnete Gesamtstruktur zu erleichtern. Dies kann unter anderem dadurch geschehen, daß das flache Vormaterial im gewünschten Abstand mit Einbuchtungen versehen wird, so daß das Profil in dem betreffenden Bereich nicht geschlossen werden kann, da die lokale Breite des Ausgangsmaterials geringer ist als der Umfang der erzeugten Hohlstruktur. Wenn der Abstand dieser Einbuchtungen der Länge eines Trägers entspricht, ergeben sich durch einfaches Ablängen Träger mit offen auslaufenden Enden.
Der besondere Vorteil von Trägern dieses Typs gegenüber herkömmlichen, mittels nachträglich eingebrachter Metallschaumkerne verstärkten offenen oder Hohlprofilen besteht in der Tatsache, daß statt einer z. B. klebtechnisch herzustellenden Verbindung eine metallische Verbindung bereits besteht und damit das getrennte Aufschäumen des Kerns bzw. Einlegers sowie die Herstellung der Verbindung zwischen diesem und der umgebenden Struktur aus konventionellem Material entfällt. Damit entfällt eine mögliche Schwachstelle innerhalb des Trägers, wie sie eine nachträglich zu erstellende Verbindung darstellen könnte. Weiterhin wird der Fertigungsablauf insofern vereinfacht, als daß einerseits der zusätzliche Fertigungsschritt der Herstellung der Verbindung entfällt, andererseits bei der Erzeugung des Schaums aus dem Metallschaum- Vormaterial geringere Anforderungen an die Einhaltung geometrischer Toleranzen gestellt werden können, da keine Passung zwischen Metallschaum- und anderer Komponente erzeugt werden muß, wie dies andernfalls je nach Art der gewählten nachträglichen Verbindung erforderlich sein könnte. Darüber hinaus macht das Verfahren die Herstellung auch solcher Profile mit über die Länge variablem Querschnitt möglich, die ein Einschieben eines separat gefertigten Metallschaum-Kerns aus geometrischen Gründen nicht gestatten würden. Derartige Profile können beispielsweise durch vor dem Aufschäumen durchgeführte Innenhochdruck-Umformung (IHU) oder auf einem anderen zur lokalen Veränderung des Querschnitts eines Hohlprofils geeigneten Verfahren beruhender Verformung eines aus einseitig mit schäumbarem Halbzeug plattiertem Blech aufgebauten Hohlprofils erzeugt werden. Damit wird beispielsweise eine Variation der Flächenträgheitsmomente und damit der Steifigkeit über die Länge möglich mit der Option, die größte lokale Steifigkeit gezielt an den Ort der größten Belastung zu legen. Darüber hinaus kann die beschriebene Option verwendet werden, um einen vorhanden, stark beschränkten Bauraum optimal auszunutzen. Bezogen auf den eingangs erwähnten Anwendungsfall eines Seitenaufprallschutz-Trägers in einer Fahrzeugtür kann etwa die Außenkontur der Trägerstruktur an die Krümmung des Türaußenblechs angepaßt oder eine Einbeulung im Bereich der Mitnehmer der Seitenscheibe vorgesehen werden.
Dieselben Optionen bestehen auch für die oben beschriebenen, aus zwei Hohlprofilen aufgebauten Träger, und zwar sowohl bezogen auf das innere, das äußere oder beide Profile.
Fig. 2 zeigt eine weitere Trägerstruktur, die einen dreischichtigen Verbund aus konventionellem Blechmaterial 1 mit einer mittleren Lage aus aufschäumbarem Material 2 aufweist. Über ein geeignetes Umformverfahren wird eine die Steifigkeit der Trägerstruktur erhöhende Querschnittsgeometrie aufgeprägt, im Falle der Fig. 2 eine Wellenform. Diese Geometrie kann auch gegebenenfalls über die Länge des Trägers variiert werden. Weiterhin können die Anbindungsbereiche des dargestellten Trägers, also die beiden Enden, flachgestaltet werden, um eine Flanschfläche zu erzeugen, über die der erfindungsgemäße Träger mit einer umgebenden Struktur verschraubt oder anderweitig verbunden werden kann. Die umgebende Struktur kann beispielsweise im Falle eines Kraftfahrzeug-Seitenaufprallträgers das Türinnenblech sein oder im Falle eines Frontaufprallträgers die beiden Crash-Boxen, die die Verbindung zum Längsträger herstellen. Die Variabilität der Querschnittsgeometrie über die Länge des Trägers kann außerdem über die Wahl der Geometrie des Zuschnitts des Ausgangsblechmaterials erzielt werden.
Ebenso können erfindungsgemäße Trägerstrukturen auf Basis von tailored blanks (aus unterschiedlichen Materialien zusammengefügte Blechplatinen) oder tailored tubes (aus unterschiedlichen Materialien zusammengefügte Rohrabschnitte) gefertigt werden. Dabei handelt es sich jeweils bei mindestens einem der zur Herstellung der tailored blanks bzw. tailored tubes zu verwendenden Blechzuschnitte oder Rohrabschnitte um einen mehrschichtigen Verbundwerkstoff, der aus mindestens einer Schicht Metallschaum-Vormaterial und mindestens einer Schicht eines metallischen Trägermaterials aufgebaut ist.
Im Falle der Nutzung von tailored blanks erfolgt die Herstellung des Profils, das sowohl einen offenen als auch einen geschlossenen Querschnitt aufweisen kann, im Anschluss an die Herstellung des Vormaterial als Verbund aus unterschiedlichen Blechzuschnitten. Für die Profilherstellung können wiederum sämtliche gängigen Verfahren, wie sie teilweise bereits oben aufgeführt wurden, genutzt werden.
Im Falle der tailored tubes werden vorab aus unterschiedlichen Materialien Hohlprofile hergestellt, die anschließend zu einem einzelnen Profilelement zusammengefügt werden können. In einer Abwandlung des Verfahrens kann statt ausschließlicher Nutzung von Hohlprofilen auch auf eine Kombination aus Hohlprofilen und offenen Profilen zurückgegriffen werden.
Tailored tubes werden derzeit hauptsächlich in Zusammenhang mit der Innenhochdruck-Umformung (IHU) eingesetzt. Es handelt sich um ein Umformverfahren, bei dem über ein fluidisches Wirkmedium innerhalb einer Hohlstruktur ein Innendruck aufgebaut wird, der geeignet ist, die Wände der betreffenden Hohlstruktur so weit plastisch zu verformen, daß die Geometrie einer umgebenden Negativform auf die Hohlstruktur abgebildet wird. Die Verwendung eines derartigen Verfahrens stellt eine weitere Möglichkeit dar, die Querschnittsgeometrie einer erfindungsgemäßen Trägerstruktur lokal, d. h. über die Länge des Trägers, zu variieren.
Diese Möglichkeit besteht entsprechend den Möglichkeiten des Umformverfahrens selbst für alle Trägerstrukturen, die über ihre gesamte Länge oder über einen Teilbereich derselben eine geschlossene Struktur aufweisen, und zwar jeweils für diesen geschlossenen Teilbereich. Die Möglichkeit besteht weiterhin für offene Strukturen, wenn diese derartig gestaltet sind, daß z. B. eine paarweise Verarbeitung zur Ausbildung einer "Hohlstruktur" für den Zeitraum der Verformung führt. Die Berührungsflächen beider Trägerstruktur-Elemente fallen dann mit der Teilungsebene des für die Innenhochdruck-Umformung verwendeten Werkzeugs zusammen (Innenhochdruck-Blechumformung, IHB).
Als weitere Möglichkeit zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Trägerstruktur kann der Grad der Aufschäumung des schaumfähigen Materials zu der Metallschaum-Zwischenlage 2' durch geeignete Temperaturführung bzw. -verteilung über das Bauteil während des Aufschäumvorganges oder durch mechanisches Verklemmen des Profils bzw. eine mechanische Behinderung der Expansion beeinflußt werden. Hier handelt es sich um eine Analogie zur Verwendung der Kerne im Falle der lokal oder global nur über einen Teilquerschnitt ausgeschäumten Profile. Die Rolle des Kerns im Falle der besagten Hohlprofile übernimmt im Falle der hier skizzierten offenen Profile eine entsprechend gestaltete Formkomponente.
Der Aufschäumvorgang kann insbesondere im Falle von Hohlprofilen durchgeführt werden, in dem die Trägerschicht, die mit der schäumbaren Schicht metallisch verbunden ist, mit einem Fluid in Kontakt gebracht wird, das geeignet ist, die für den Aufschäumvorgang benötigte thermische Energie über den Kontakt zur Trägerschicht und durch diese hindurch auf das Metallschaum-Vormaterial zu übertragen. Dieses Fluid besitzt eine festgelegte Temperatur und erhitzt so die Trägerschicht und die schäumbare Schicht auf die zum Aufschäumen erforderliche Temperatur. Gegenüber dem Aufschäumen in einem herkömmlichen Ofen besitzt diese Vorgehensweise den Vorteil, daß die Temperatureinbringung gezielter erfolgen kann, ein höherer Wirkungsgrad erzielt und die Temperaturkontrolle erleichtert wird. Dies gilt insbesondere, wenn das besagte Fluid etwa in einem Kreislauf zunächst an der zu erwärmenden Oberfläche der Trägerschicht entlangströmt, dabei thermische Energie abgibt, wobei seine Temperatur sinkt, um anschließend über eine geeignete Einrichtung wieder auf die erforderliche Prozeßtemperatur gebracht zu werden und erneut an der zu erwärmenden Oberfläche vorbeizuströmen. Ermöglicht wird dieses Verfahren durch die Existenz der Trägerschicht, die verhindert, daß es zu einem direkten Kontakt zwischen dem Fluid und dem sich bildenden Schaum kommt. Prinzipiell ist dieses Aufschäumverfahren damit auch für Verbunde mit mehr Schichten, als sie die hier beispielhaft benannten zweischichtigen aufweisen, geeignet. Die genaue Einhaltung der Prozeßtemperatur ist speziell dann erforderlich, wenn die Eigenschaften der nicht aufschäumbaren Trägerschicht durch eine thermische Belastung beeinträchtigt werden. Beispiele hierfür sind u. a. auszuschäumende Stahlstrukturen, deren Korrosionsbeständigkeit oder Kaltverfestigungszustand durch Temperatureinfluss entgegen den Erfordernissen der Anwendung beeinflußt werden, so daß die thermische Belastung durch den Aufschäumvorgang minimiert werden muß, ebenso Strukturen, für die die Liquidustemperatur der Trägerschicht nahe der für das Aufschäumen des Metallschaum-Vormaterial erforderlichen Temperatur liegt, so daß bei ungenauer oder schwierig zu kontrollierender Prozessführung ein Aufschmelzen der ersteren zu befürchten ist. Dies ist etwa der Fall, wenn es sich bei dem Material der Trägerschicht um eine Aluminiumlegierung handelt, die durch einen Aluminiumschaum verstärkt wird. Die Anwendung des Verfahrens ist nicht auf Strukturen mit metallischem Verbund zwischen Metallschaum-Vormaterial und umgebender Schicht beschränkt. Es genügt vielmehr, daß die Struktur über eine innenliegende Metallschaumkomponente verfügt, die in situ hergestellt wird, wobei die geometrischen Verhältnisse derart beschaffen sein müssen, daß die äußere, nicht schäumbare Struktur die aufzuschäumende Komponente während des gesamten Vorgangs von dem eingesetzten Fluid trennt. Als wärmeübertragendes Fluid kommen beispielsweise Metallschmelzen, Glasschmelzen oder Salzbäder in Frage. Um zu verhindern, daß es zu einer Phasenänderung (z. B. Erstarrung bzw. Kristallisation) des Fluids bei Kontakt mit dem Bauteil kommt, kann etwa mit einer überhitzten Schmelze gearbeitet und/oder der Prozeß zwei- oder mehrstufig gestaltet werden mit einer vorgeschalteten Vorwärmung des Bauteil. Ebenso kann die Kontrolle der zur Stabilisierung der Schaumstruktur erforderlichen Abkühlung verbessert werden, sei es durch die Verwendung eines mehrstufigen Prozesses in der Abkühlphase oder durch die allgemein gegebene bessere Regelbarkeit der Temperatur des Wärmeübertragungsmediums.
Fig. 3 zeigt einen ähnlichen Träger wie in Fig. 2, wobei hier jedoch lediglich ein zweischichtiges Verbundmaterial verwendet wird. In diesem Fall kann diejenige Seite des Profils, die aus dem Metallschaum 2' besteht auf der dem erwarteten Aufprall zugewandten Seite des Trägers angeordnet werden, um in erster Linie das aufgeschäumte Material 2' der Druckbelastung auszusetzen und gleichzeitig mit der konventionellen Metallage 1 eine gurtartige Struktur zu erzeugen, die den Metallschaum 2' unterstützt und sicherstellt, daß ein Energieabsorptionsvermögen optimal genutzt werden kann, indem der Metallschaum 2' bei einem Aufprall gegen das unterstützende Material 1 gedrückt und dort komprimiert wird. Als konventionelles Material kommt beispielsweise in Fig. 3 ein Stahlblech oder ein Aluminiumblech in Frage.
Generell gilt für einen derartigen einseitigen Verbund wie in Fig. 3, daß durch eine entsprechende Gestaltung der Schäumwerkzeuge der Metallschaumanteil 2' in seiner Querschnittsgeometrie unabhängig von der Geometrie des unterstützenden konventionellen Materials ausgeformt werden kann.
Fig. 4 zeigt eine Verbundstruktur wie in Fig. 3, wobei sowohl der Querschnitt der Lage 1 als auch des Metallschaumes 2' längs des Trägers verschiedene Geometrien aufweisen. In Fig. 4A ist eine Aufsicht auf einen derartigen Träger dargestellt, wobei in Fig. 4B, C und D die jeweiligen Querschnitte längs der Linien B-B', C-C' bzw. D-D' dargestellt sind.
Neben einer über die Länge des Trägers variablen Querschnittsgeometrie wie in Fig. 4 dargestellt ist es auch möglich, einen lokal variierenden Expansionsgrad des Metallschaumes 2' vorzusehen.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, mittels einer während des Schäumvorganges des Schaummaterials 2 auf dem schaumfähigen Halbzeug 2 zugewandten Seite und von diesem durch den vom Schaum 2' einzunehmenden Bereich getrennte Formhälfte 4 mit einer entsprechenden negativen Innenkontur dem Schaum 2' eine bestimmte Geometrie aufzuprägen, beispielsweise eine Wabenstruktur oder Rippenstruktur. Dies ist beispielsweise in Fig. 5 dargestellt, wo mittels einer Formhälfte 4 mit rippenartigen Vertiefungen 5, 5' der Metallschaum 2 lediglich in die entsprechende Form wie in Fig. 5B dargestellt, aufgeschäumt wird. So wird die von der Formhälfte 4 vorgegebene Struktur auf der dem Trägerblech 1 abgewandten Seite dem Metallschaum 2' aufgeprägt.
Fig. 6 zeigt eine Trägerstruktur mit einem vorgeformten Querschnitt sowohl der Trägerschicht 1 als auch des Metallschaumes 2'. Auf der linken Seite der Trägerstruktur von Fig. 6 ist eine Sicke 11 zu erkennen, mit der ein vorbestimmter Verformungsablauf induziert werden kann, so daß die Energieabsorption durch den Metallschaum in vorbestimmter Weise erfolgt. Der Trägerstruktur könnten also, beispielsweise durch Gestaltung der Randbereiche der Trägerstruktur, bestimmte Triggermerkmale, die eine Verformung in einer bestimmten Weise begünstigen, eingeprägt werden, so daß unvermeidliche Knickvorgänge in definierter Weise stattfinden.
Wird wie in Fig. 6 dargestellt, die Seitenwand des Profils leicht nach innen eingedrückt (Sicke 11), so wird bei Belastung ein Beulen der Seitenwand nach außen vermieden, nach innen aber begünstigt. Damit wird sichergestellt, daß der Schaum diesem Beulvorgang einen maximalen Widerstand entgegensetzt und sein Energieabsorptionsvermögen optimal genutzt wird.
Das Verformen der Profilwände kann dabei sowohl vor als auch nach dem Schäumvorgang durchgeführt werden. Erfolgt die Verformung erst nach dem Schäumvorgang, so wird zwangsläufig die Struktur des Schaumes lokal weiter beeinflußt.
Fig. 7 zeigt in ihren Teilfiguren A, B, C, D verschiedene Aufprallträger mit Bereichen, die mehrschichtig, insbesondere in Sandwich-Bauweise, aufgebaut sind, und die auch weitere Bereiche, die komplett aus konventionellem Material bestehen, aufweisen. In jedem Falle der Fig. 7A bis 7D werden dabei dreischichtige Sandwich-Verbunde unter Schaffung von Verbindungsbereichen durch Zusammenpressen der Schaumlage der Sandwich-Strukturen verwendet. Eine Nutzung zwei- oder mehrschichtiger Ausgangsmaterialien ist jedoch in gleicher Weise möglich.
In Fig. 7A ist ein Träger dargestellt, der aus seinerseits zwei Trägerstrukturen 14, 15 besteht, die über Seitenversteifung 6, 6' aus konventionellem Material hergestellt sind. Die Geometrie bzw. das Profil der konventionellen Seitenversteifung 6 kann wie auf der rechten Seite von Fig. 7A dargestellt, verschiedenste Formen annehmen und durch gängige Um- oder Urformverfahren entsprechend der Anforderung an das Verhalten des Trägers ausgewählt werden. Es kann sich also sowohl um ein offenes wie um ein geschlossenes Profil handeln. Die Verbindung zwischen den Sandwich-Elementen 14, 15 und den Seitenversteifungen 6 erfolgt beispielsweise über Schweiß-, Löt- oder Hybrid-Fügeverfahren oder auch mechanisch (Schrauben, Nieten etc.) oder klebtechnisch.
Fig. 7B zeigt eine derartige Sandwich-Struktur, bei der ein Metallschaum 2' zwischen zwei konventionellen Metallagen 1, 1' eingeschlossen ist.
Fig. 7C zeigt den Fall, bei dem eine Sandwich- Struktur aus Fig. 7B an ihren Rändern flachgedrückt oder gewalzt ist und dort einen Flansch ausbildet, der zur Befestigung an anderen Elementen geeignet ist.
Fig. 7D zeigt die Struktur aus Fig. 7C, wobei der Randbereich 8, 8" umgestellt wurde und paarweise zwei derartige Trägerstrukturen an ihren Randbereichen 8, 8" und 8', 8''' über Fügeverbindungen 9, 9' zu einem Hohlprofil verbunden sind.
Es lassen sich nicht nur zwei derartige Sandwich- Strukturen zu einer Trägerstruktur verbinden, sondern es kann auch eine größere Anzahl von Sandwich-Strukturen, beispielsweise drei Sandwich-Strukturen zu einem Profil mit annähernd dreieckigem Querschnitt, miteinander verbunden werden.
Fig. 8 zeigt das Vormaterial für die Herstellung von Aufprallträgern, die sowohl mehrschichtige sandwichartige Bereiche als auch Bereiche aufweisen, die komplett aus konventionellem Material bestehen. Die Bereiche A sind dabei Bereiche, die komplett aus konventionellem Material bestehen, und der Bereich B ist ein Bereich mit Sandwich-Struktur.
In diesem Beispiel ist das dargestellte Vormaterial so hergestellt und zugeschnitten, daß nicht über die gesamte Länge bzw. Breite des Trägers eine Plattierung mit aufschäumbarem Material erfolgt. So sind hier beispielsweise die Endbereiche A der Trägerschicht, die überdies als Anbindungspunkte dienen, von aufschäumbarem Material freigehalten. Hierzu werden die Halbzeugschnitte für die Träger quer zur Walzrichtung aus einem nur über einen beschränkten Breitenbereich mit aufschäumbarem Material walzplattiertem Blech herausgetrennt.
In entsprechender Weise können die Randbereiche des Trägers von aufschäumbarem Material freigehalten werden, wobei dann die Zuschnitte parallel zur Walzrichtung aus einem derartigen Vormaterial herausgetrennt werden.
Die erfindungsgemäßen Trägerstrukturen können dadurch vorteilhaft weitergebildet werden, daß sie zusätzlich durch ein Faserverbundwerkstoff verstärkt werden. Dabei sind verschiedenste Ausführungsvarianten denkbar, wie in Fig. 9A bis 9D dargestellt. Beispielsweise kann der Faserverbundwerkstoff die Trägerschicht auf der Zugseite bezüglich einer angenommenen Biegebelastung unterstützen (Gurtfunktion), wie es in Fig. 9D dargestellt ist, wo ein Faserverbundwerkstoff 13 als Schicht auf der den Aufprall abgewandten Seite des Trägers aufgebracht ist und das Profil als Gurt verstärkt. Der Faserverbundwerkstoff kann also den Träger teilweise (Gurt und Versteifungsfunktion) oder auch vollständig umschließen (Versteifungsfunktion). Als Faserverbundwerkstoffe kommen dabei neben kurzfaserverstärkten Materialien auch langfaserverstärkte Werkstoffe (insbesondere textile Strukturen wie Vliese, nicht maschenbildende Systeme wie Gewebe, Gelege oder Geflechte sowie maschenbildende Systeme wie Gewirke oder Gestricke in flächenhaften oder dreidimensionaler Ausprägung) in Betracht. Insbesondere durch die Verwendung eines Materials der letzteren Typen, kann eine Faserstruktur gewählt werden, die ihrerseits in der Lage ist, die Verformungscharakteristik des Trägers in kontrollierter Weise zu beeinflussen. Dies kann beispielsweise erreicht werden durch die Verwendung eines Gewebes, Geflechts oder Gestricks, in das zusätzlich Abreißfäden eingearbeitet sind, die unter Zugbelastung zunächst für einen Spitzenwert im Spannungs-Dehnungsverlauf sorgen und anschließend abreißen. Dadurch hängt die Ausprägung des Spannungs- Dehnungs-Diagramms nunmehr auch von der Art des Geflechts, Gewebes bzw. Gestricks, seiner Interaktion mit seiner Unterlage, beispielsweise der Trägerschicht 1 bzw. dem Metallschaum 2' sowie von der Unterlage und der Matrix selbst ab.
Fig. 10 zeigt in den Teilbildern A bis C eine weitere erfindungsgemäße Trägerstruktur, die aus einem äußeren Hohlprofil 1' und einem inneren Hohlprofil 1 besteht, die beide ineinander axial zueinander angeordnet sind. Das innere Hohlprofil 1 besitzt folglich einen geringeren Durchmesser als das äußere Hohlprofil 1'. Auf der Außenseite des inneren Hohlprofils 1 ist ein Metallschaum-Vormaterial 2 aufgebracht, wobei eine metallurgische Verbindung zwischen dem inneren Hohlprofil 1 und dem Metallschaum-Vormaterial 2 vorhanden ist. Fig. 10A zeigt den Zustand dieses erfindungsgemäßen Trägers vor dem Aufschäumen des Metallschaum-Vormaterials 2. An den jeweiligen Enden des äußeren Hohlprofils 1' sind eingekerbte Bereiche 20, 20' angebracht. Weiterhin besitzt das äußere Hohlprofil 1' einen Bereich 21, in dem der Querschnitt durch Eindrücken verringert ist. In diesem Bereich ist das äußere Hohlprofil in Längsrichtung lediglich über einen bestimmten Abstand eingedrückt und schneidet quer zu der axialen Richtung des äußeren Hohlprofils 1' einen Kreisabschnitt aus dessen Innenvolumen aus. Der eingedrückte Bereich 21 kann als "Eindrückung", z. B. im Rahmen einer IHU-Umformung des äußeren Profils, erzeugt werden und verursacht damit keinen zusätzlichen Arbeitsschritt.
Fig. 10B zeigt denselben erfindungsgemäßen Träger nach dem Aufschäumen des Metallschaum-Vormaterials 2 zu einem Metallschaum 2'. Die Geometrie des äußeren Hohlprofils 1' in den Bereichen 20, 20' verhindert nun eine Längsverschiebung des Metallschaums 2' und des mit diesem metallurgisch fest verbundenen inneren Hohlprofils 1. Der eingedrückte Bereich 21 verhindert nun wiederum, daß das innere Hohlprofil und der mit ihm verbundene Metallschaum 2' sich um die Längsachse der beiden Hohlprofile 1, 1' drehen können. Fig. 10C zeigt einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 10B. Gut zu erkennen ist die Verdrehsicherung durch die den eingedrückten Bereich 21 in dem Innenraum des äußeren Hohlprofils 1'.
Fig. 11 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Träger mit einem inneren Hohlprofil 1 und einem äußeren Hohlprofil 1', die in gleicher Weise wie in Fig. 10 angeordnet sind. In diesem Falle ist die Längsverrutschsicherung der Bereiche 20, 20' an dem inneren Hohlprofil 1 angeordnet. Die Metallschaum-Vormaterial-Lage 2 ist hier metallurgisch an das äußere Hohlprofil 1' angebunden. In Fig. 11A ist der Zustand vor dem Aufschäumen des Metallschaum-Vormaterials 2 dargestellt, während in Fig. 11B derselbe Träger nach Aufschäumen des Metallschaum-Vormaterials 2 zu Metallschaum 2' dargestellt ist. Der Hohlraum 3 zwischen innerem Hohlprofil 1 und äußerem Hohlprofil 1' ist nun vollständig mit Metallschaum 2' gefüllt.
Fig. 12 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Träger, bei dem ebenfalls ein inneres Hohlprofil 1 und ein äußeres Hohlprofil 1' mit unterschiedlichen Durchmessern konzentrisch ineinander gesteckt sind. Auf den einander zugewandten Oberflächen des inneren Hohlprofils 1 (dessen Außenseite) und des äußeren Hohlprofils 1' (dessen innere Oberfläche) sind jeweils Metallschaum-Vormaterial-Lagen 2a, 2b metallurgisch an die jeweiligen Hohlprofile 1, 1' angebunden. Es genügt auch, wenn nur eine der Metallschaum-Vormaterial-Lagen 2a oder 2b metallurgisch an die jeweilige Hohlprofillage 1 oder 1' angebunden ist. Trägerstrukturen des in Abb. 10, 11 und 12 gezeigten Typs können auch aus exzentrisch ineinander liegenden Profilen aufgebaut sein.
Fig. 12A zeigt wiederum den Zustand vor dem Aufschäumen und Fig. 12B den Zustand nach dem Aufschäumen der Metallschaum-Vorlagen 2a und 2b zu Metallschäumen 2a' und 2b'. Durch ineinanderlaufen der Schäumfronten dieser beiden Metallschaumlagen während des Aufschäumvorganges wird ebenfalls ohne eine weitere zusätzliche verbindungstechnische Maßnahme eine Verschiebung oder Verdrehung der Profile gegeneinander verhindert.
Fig. 13 zeigt in den Teilbildern A-D die Herstellung erfindungsgemäßer Trägerstrukturen auf Basis von tailored tubes (aus unterschiedlichen Materialien zusammengefügte Rohrabschnitte). Hierzu werden wie in Fig. 13 dargestellt, einzelne Rohre hergestellt und zugeschnitten. Dabei können Rohre 1 verwendet werden, die lediglich aus einem einfachen Rohr bestehen oder auch Rohre 1', die aus Rohrabschnitten um einen mehrschichtigen Verbundwerkstoff, der aus mindestens einer Schicht Metallschaum-Vormaterial 2 und mindestens einer Schicht eines metallischen Trägermaterials 1' besteht.
Nach dem Zuschneiden der Rohrabschnitte werden die einzelnen Rohrabschnitte wie in Fig. 13B dargestellt, zusammengefügt, wobei mindestens einer der Rohrabschnitte 1a, 1b und 1c mit mindestens einer Schicht aus Metallschaum-Vormaterial versehen ist.
Auf diese Weise wird ein Rohr 1 hergestellt, das ein wie in Fig. 13C dargestellten äußeren Querschnitt aufweist. Fig. 13D zeigt die Querschnitte dieses Rohres 1 aus Fig. 13C in den mit A, B, C, D bzw. E in Fig. 13C bezeichneten Schnittlinien.
Wie zu erkennen ist, gibt sich im Bereich des Schnittes A ein rechteckiger Querschnitt 1 mit abgerundeten Ecken, der vollständig mit Metallschaum 2' gefüllt ist. Im Schnitt D ist der Träger zu einem ovalen Querschnitt verformt, der sich dann im Schnitt C zu einem kleineren ovalen Querschnitt verengt. Im Schnitt D wird der ovale Querschnitt weiter verkleinert, wobei hier der Hohlraum 3 des Rohres 1 nicht durch Metallschaum ausgefüllt ist. Im Schnitt E geht dann der Querschnitt des Rohres zu einem kreisförmigen Querschnitt über, wobei auch hier im Hohlraum 3 des Rohres 1 kein Metallschaum zu finden ist. Dies ist natürlich nur ein Beispiel, das zeigen soll, daß eine Variation des Querschnitts über die Länge möglich ist.
Auf diese Weise ist es nun also möglich, beliebige Rohrgeometrien sowohl bezüglich des metallischen Hohlprofiles als auch bezüglich der Ausschäumung mit Metallschaum zu erhalten.

Claims

1. Trägerstrukturen zur Aufnahme von Kräften und Verformungsenergie, gekennzeichnet durch
eine Schichtstruktur mit mindestens zwei Schichten, wobei mindestens eine erste Schicht aus einem aufgeschäumten Metallschaum besteht und mindestens eine zweite Schicht eine Trägerschicht bildet,
wobei die Metallschaumschicht mit der Trägerschicht durch eine vor dem Aufschäumen des Metallschaums erzeugte metallische Verbindung verbunden ist.

2. Trägerstruktur nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht aus einem Metallblech besteht.

3. Trägerstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtstruktur einen zumindest bereichsweise variierenden Querschnitt aufweist.

4. Trägerstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallschaum über die Schichtstruktur zumindest bereichsweise einen variierenden Aufschäumgrad aufweist.

5. Trägerstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht die Trägerschicht lediglich bereichsweise bedeckt.

6. Trägerstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht in ihren Randbereichen und/oder Endbereichen zumindest teilweise von Metallschaum freigehalten ist.

7. Trägerstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtstruktur ein Hohlprofil bildet, wobei die Trägerschicht die Außenseite oder die Innenseite des Hohlprofils bildet.

8. Trägerstruktur nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der aufgeschäumte Metallschaum zumindest bereichsweise den Innenraum des Hohlprofils ausfüllt.

9. Trägerstruktur nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der aufgeschäumte Metallschaum den Innenraum des Hohlprofils nur über einen Teilbereich seiner Länge ganz oder teilweise und/oder nur über einen Teilbereich seines Querschnitts auf der vollen Länge oder in Teilbereichen der Länge des Hohlprofils ausfüllt, wobei die sonstigen Bereiche des Hohlprofils nicht gefüllt und/oder vollständig von Metallschaum gefüllt sind.

10. Trägerstruktur nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Hohlprofils zumindest abschnittsweise kreisförmig, rechteckig oder oval ist.

11. Trägerstruktur nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht einen über ihre Länge und/oder Umfang variierende Dicke aufweist.

12. Trägerstruktur nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofil einen über seine Länge variierenden Querschnitt aufweist.

13. Trägerstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofil zwei offene Enden aufweist.

14. Trägerstruktur nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofil auf seiner Außenseite Durchbrechungen der Träger- und gegebenenfalls der ersten Schicht aufweist.

15. Trägerstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei ineinanderliegende Hohlprofile aufweist, wobei eines oder beide der Hohlprofile auf der dem jeweils anderen Hohlprofil zugewandten Seite zumindest teilweise mit einer Schicht aus einem aufgeschäumten Metall verbunden ist.

16. Trägerstruktur nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß eines oder beide der Hohlprofile zumindest lokal bzw. bereichs- oder abschnittsweise eine Querschnittsgeometrie aufweisen, die eine Verschiebung der beiden Hohlprofile gegeneinander entlang ihrer Längsachsen und/oder Verdrehung gegeneinander um ihre Längsachsen nach dem Aufschäumen des Metallschaums verhindert.

17. Trägerstruktur nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Hohlprofile ein Strangpreßprofil oder ein anderes auf konventionelle Weise hergestelltes Hohlprofil ohne metallisch verbundene schäumbare Metallschicht ist.

18. Trägerstruktur nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachsen der beiden Hohlprofile gegeneinander versetzt sind.

19. Trägerstruktur nach einem der vier vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hohlprofile mittelbar miteinander verbunden sind.

20. Trägerstruktur nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hohlprofile durch eine Schweiß-, Löt-, Hybridfüge-, Kleb- und/oder sonstige mechanische Verbindung, beispielsweise durch gemeinsames Prägen der beiden Hohlprofile, miteinander verbunden sind.

21. Trägerstruktur nach einem der vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundstruktur einen über ihre Längsausdehnung variierenden Querschnitt aufweist.

22. Trägerstruktur nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sandwichstruktur einen wellenförmigen Querschnitt aufweist.

23. Trägerstruktur nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sandwichstruktur zumindest bereichsweise einen flachen Rand aufweist.

24. Trägerstruktur nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der flache Rand Bohrungen aufweist.

25. Trägerstruktur nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Randbereiche mindestens zweier Sandwichstrukturen derart miteinander verbunden sind, daß sie ein Hohlprofil bilden.

26. Trägerstruktur nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Randbereiche der zwei Sandwichstrukturen über ein Metallprofil miteinander verbunden sind.

27. Trägerstruktur nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Randbereiche der zwei Sandwichstrukturen unmittelbar miteinander verbunden sind.

28. Trägerstruktur nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Randbereiche der Sandwichstrukturen miteinander bzw. mit dem Metallprofil durch Schweißen, Löten, Hybridfügeverfahren, Kleben, Schrauben und/oder Nieten verbunden sind.

29. Trägerstruktur nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallprofil ein offenes oder ein geschlossenes Profil ist.

30. Trägerstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die der zweiten Schicht abgewandte Oberfläche der ersten Schicht unabhängig von der Kontur der zweiten Schicht strukturiert ist.

31. Trägerstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht derart strukturiert ist, daß sie sich unter Belastung in vorbestimmter Weise verformt.

32. Trägerstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerstruktur durch einen Faserverbundwerkstoff verstärkt ist.

33. Trägerstruktur nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerstruktur zumindest bereichsweise mit einem Faserverbundwerkstoff beschichtet ist.

34. Trägerstruktur nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht zumindest bereichsweise mit einem Faserverbundwerkstoff beschichtet ist.

35. Trägerstruktur nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht auf ihrer der Metallschaumschicht abgewandten Oberfläche zumindest bereichsweise mit einem Faserverbundwerkstoff beschichtet ist.

36. Trägerstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche 32 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerstruktur vollständig von einem Faserverbundwerkstoff umgeben ist.

37. Trägerstruktur nach einem der Ansprüche 32 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserverbundwerkstoff aus kurzfaserverstärkten oder langfaserverstärkten Werkstoffen besteht.

38. Trägerstruktur nach einem der Ansprüche 32 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserverbundwerkstoff zumindest teilweise aus einer textilen Struktur besteht, beispielsweise aus Faservliesen, nicht maschenbildenden Systemen wie Geweben, Gelegen oder Geflechten oder aus maschenbildenden Systemen wie Gewirken oder Gestricken.

39. Trägerstruktur nach einem der Ansprüche 32 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserverbundwerkstoff eine Matrix aus Thermoplasten oder Duroplasten aufweist.

40. Trägerstruktur nach einem der Ansprüche 32 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß in den Faserverbundwerkstoff Abreißfäden eingearbeitet sind, die unter Zugbelastung zunächst für ein Maximum im Spannungs-Dehnungsverlauf sorgen und bei weiter zunehmender Belastung bzw. Dehnung anschließend abreißen.

41. Trägerstruktur nach einem der Ansprüche 32 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftung zwischen den Fasern und der Matrix des Faserverbundwerkstoff derart ausgebildet ist, daß die Trägerstruktur ein vorbestimmtes Energieabsorptionsverhalten aufweist.

42. Verfahren zur Herstellung einer Trägerstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trägerschicht und ein aufschäumbares Metall metallisch zu einem mindestens zweischichtigen Verbund miteinander verbunden werden und anschließend das aufschäumbare Metall aufgeschäumt wird.

43. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht mit dem aufschäumbaren Metall durch Walzplattieren, Koextrusion von Trägerschicht und aufschäumbaren Metall und/oder durch Sprengplattieren verbunden wird.

44. Verfahren nach einem der Ansprüche 42 oder 43, dadurch gekennzeichnet, daß das aufschäumbare Material auf ein herkömmliches Metallblech als Trägerschicht aufgebracht wird.

45. Verfahren nach einem der Ansprüche 42 bis 44 dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerstruktur vor oder nach dem Aufschäumen zumindest bereichsweise mit einer bestimmten, gegebenenfalls über die Länge der Trägerstruktur variierenden Profilgeometrie durch Umformen versehen wird.

46. Verfahren nach einem der Ansprüche 42 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerstruktur vor oder nach dem Aufschäumen zumindest bereichsweise mit einer bestimmten, gegebenenfalls über die Länge der Trägerstruktur variierenden Querschittsfläche versehen wird.

47. Verfahren nach einem der Ansprüche 42 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche durch spanende oder umformtechnische Verfahren oder Stanzverfahren erzeugt wird.

48. Verfahren nach einem der Ansprüche 42 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerstruktur als Hohlprofil hergestellt wird, wobei der Querschnitt des Hohlprofils sowie gegebenenfalls Durchbrechungen der Trägerschicht und/oder der ersten Schicht mit einem IHU-Verfahren oder dergleichen mit von innen wirkenden Druckmedium erzeugt wird.

49. Verfahren nach einem der Ansprüche 42 bis 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerstruktur mit einem Faserverbundwerkstoff verstärkt wird.

50. Verfahren nach einem der Ansprüche 42 bis 49, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Aufschäumen des aufschäumbaren Metalls erforderliche Energie bzw. Temperatur durch direkten oder indirekten Kontakt der Trägerschicht mit einem Fluid mit bestimmter Temperatur bereitgestellt wird.

51. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß als Fluid eine Flüssigkeit verwendet wird.

52. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid an der Trägerschicht entlang strömt.