DE102005050964A1

DE102005050964A1 - Strukturteil für eine Karosserie eines Fahrzeugs und Verfahren zum Herstellen eines derartigen Strukturteils

Info

Publication number: DE102005050964A1
Application number: DE200510050964
Authority: DE
Inventors: Thomas Schneidewind; Maik Münnich; Wilhelm Fischer
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2005-10-25
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2025-10-26
Also published as: DE102005050964B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines einstückigen Strukturteils mit zumindest einem Verstärkungselement (6a bis 6j) für eine Karosserie eines Fahrzeugs, mit den Schritten: Bereitstellen einer geöffneten Gussform (1); positionsgenaues Einbringen zumindest eines Verstärkungsfasern aufweisenden Verstärkungselements (6a bis 6j) in die Gussform (1); Schließen der Gussform (1); Eingießen eines metallischen Materials in die Gussform (1), derart, dass die Verstärkungsfasern von dem metallischen Material umgossen werden. Die Erfindung betrifft auch ein entsprechendes Strukturteil.

Description

Die Erfindung betrifft ein Strukturteil, insbesondere eine B-Säule, für eine Karosserie eines Fahrzeugs sowie ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Strukturteils.

Aus Säulenstrukturen, welche in Fahrzeugen angeordnet sind, und insbesondere an B-Säulen, sind durch gestiegene Anforderungen an das Energieabsorptionsverhalten und gleichzeitiger Gewichtsreduzierung komplexe Elemente geworden, welche aus mehreren Bauteilen mit meist unterschiedlicher Materialgüte bzw. unterschiedlichen Werkstoffen aufgebaut sind. Diesbezüglich müssen bei derartigen Säulenstrukturen mehrere Bauteile meist ineinander verschachtelt verbunden werden, wobei die Verbindungsstellen im Allgemeinen als Schwachstellen dahingehend angesehen werden können, dass von ihnen im Falle einer Krafteinwirkung auf die Säulenstruktur, beispielsweise im Crashfalle des Fahrzeugs, ein Versagen ausgeht. Dies bedeutet, dass gerade bei diesen Verbindungsstellen ein zu starkes Einknicken und eine unerwünschte Verformung dahingehend eintritt, dass eine erhebliche Verletzungsgefahr von Fahrzeuginsassen und anderen Verkehrsteilnehmern hervorgerufen werden kann. Um gerade diesen Anforderungen im Hinblick an Sicherheit und Verformungsgestaltung dieser Elemente Rechnung tragen zu können, sind die Säulenstrukturen, insbesondere eine B-Säule, welche die Mittelsäule in einem Fahrzeug darstellt, immer komplexer und schwieriger zu fertigen.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 46 298 A1 ist ein kunststoffgebundener Leichtbau-Werkstoff bekannt, welcher ein Leichtgranulat, insbesondere ein mineralisches Schaumgranulat, aufweist, welches durch ein organisches Bindemittel umgeben ist. Der Leichtbau-Werkstoff wird dadurch hergestellt, dass zunächst das Leichtgranulat in eine Werkstückform eingebracht wird und anschließend das organische Bindemittel in die mit dem Leichtgranulathaufwerk gefüllte Werkstückform eingebracht wird. Nachfolgend wird das Bindemittel verfestigt. Ein derartiger Leichtbau-Werkstoff kann beispielsweise auch in eine B-Säule eines Kraftfahrzeugs angeordnet werden. Dieser Leichtbau-Werkstoff wird somit lediglich als separates Element in die B-Säule eingebracht. Gerade hier können jedoch erhebliche Probleme im Hinblick auf ein dauerhaft exaktes Anordnen auftreten und somit auch das Energieabsorptionsverhalten der B-Säule reduziert werden. Die derartig ausgebildete B-Säule weist somit zumindest zwei separate Teile auf, nämlich den Leichtbau-Werkstoff und die diesen umgebende Schalenkonstruktion, wodurch auch keine feste mechanische Verbindung zwischen diesen beiden Elementen gegeben ist.

Des Weiteren ist aus der EP 1 052 164 B1 eine Seitenwandgruppe eines Fahrzeugs bekannt, welche auch eine B-Säule einschließen kann. Die Seitenwandgruppe ist ein Formteil mit faserverstärktem Kunststoff, wobei die strukturell tragenden Wandabschnitte der Seitenwandgruppe in so genannter Sandwichbauweise als ein teilweise oder vollständig mit einem Stützkern niedriger Dichte gefüllter Hohlkörper ausgebildet ist. Die gesamte Seitenwandgruppe wird durch einen RTM (Resin Transfer Moulding)-Prozess hergestellt. Die Ausrichtung der Verstärkungsfasern sind in Vorformlingen in bevorzugter Weise in den Hauptbelastungsrichtungen der Zug- und Druckkräfte orientiert. Die Sandwichbauweise erfolgt derart, dass ein in seinem Querschnitt geschlossener Hohlkörper aus verstärktem Kunststoff ausgebildet wird, dessen Hohlraum partiell oder vollständig mit einem Stützkern von niedriger Dichte ausgefüllt ist. Der Stützkern ist bevorzugt in Form eines Schaumstoffkerns ausgebildet.

Des Weiteren ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 43 28 309 A1 ein stoß- und/oder schlagabsorbierendes Bauteil, insbesondere als Frontschutzbügel, eines Kraftfahrzeugs ausgebildet. Dieses stoß- und/oder schlagabsorbierende Bauteil ist über eine Halterung an tragenden Teilen einer Kraftfahrzeugkarosserie befestigbar und weist einen verstrebten, innen liegenden Kern auf. Dieser Kern ist von einem stoßabsorbierenden Material umgeben. Das stoßabsorbierende Material besteht aus einem Polyurethan-Kunststoff-System, das als Gieß- oder Schäummasse vorliegen kann. Darüber hinaus ist der Kern von einem flächenerfassenden Gerüst aus nichtmetallischem, zumindest im Verbund mit dem in einschließenden Material aus bruchzähem und schlagfestem Werkstoff gebildet. Der Kern ist allseitig von einem in die Struktur des Kerns zumindest bereichsweise eindringenden, energieabsorbierenden Material eingeschlossen. Das nichtmetallische Gerüst ist von einer flächigen oder schlauchförmigen Gewebe- oder Gelegestruktur aus Glasfasern, hochfesten Kunststoff-Fasern, Kunststoff-(Karbon)-Fasern oder Textil-Fasern gebildet. Die vorgeformten Kerne werden in eine Spritzgieß- oder Schäumform eingelegt und in dieser Form durch beispielsweise verlorene Haltestifte fixiert. In diesem Zustand erfolgt dann das Umgießen bzw. das Umschäumen mit energieabsorbierendem Material.

Die bekannten Werkstücke und insbesondere die Säulenstrukturen sind allesamt aus einer Mehrzahl an separaten Elementen ausgebildet, welche in aufwändigen Verfahrensschritten zusammengefügt werden müssen. Darüber hinaus können diese Säulenstrukturen den Anforderungen an ein optimales Energieabsorptionsverhalten und einer gleichzeitigen Gewichtsreduzierung nur bedingt Rechnung tragen. Die Fertigung der bekannten Säulenstrukturen ist somit relativ zeitaufwändig und auch kostenintensiv.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Strukturteil und ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Strukturteils zu schaffen, welches ein verbessertes Energieabsorptionsverhalten aufweist und relativ leicht ausgebildet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, welches die Merkmale nach Patentanspruch 1 aufweist, und ein Strukturteil, welches die Merkmale nach Patentanspruch 12 aufweist, gelöst.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Strukturteil für eine Karosserie eines Fahrzeugs einstückig ausgebildet. Das Strukturteil wird dabei derart gefertigt, dass es zumindest ein Verstärkungselement aufweist, welches in das Strukturteil integriert wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Gussform bereitgestellt, welche aus zwei Gussformelemente ausgebildet sein kann. In das erste Gussformelement wird ein Verstärkungselement, welches zumindest teilweise aus Verstärkungsfasern ausgebildet wird, positionsgenau eingebracht. Abhängig von erforderlichen strukturellen Ausgestaltungen und Vorgaben im Hinblick auf das Energieabsorptionsverhalten des fertig gestellten Strukturteils, werden somit die Verstärkungsfasern an denjenigen Positionen in der Gussform exakt platziert, welche ein optimales Erfüllen der oben genannten Anforderungen eines fertig gestellten Strukturteils ermöglichen können. Nachfolgend wird dann die Gussform geschlossen, indem die Gussformelemente verbunden werden. Hierbei kann ein Schieber-Kernzug-Prinzip realisiert sein. Nachfolgend wird dann ein metallisches Material in die Gussform eingegossen, wobei dies derart erfolgt, dass die in der Gussform positionierten Verstärkungsfasern von dem metallischen Material umgossen werden. Das metallische Material bildet somit nach dem Befestigen in der Gussform eine Mantelstruktur für die integrierten Verstärkungsfasern. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann somit ein Strukturteil einstückig ausgebildet werden, wobei das Strukturteil unterschiedliche Materialien aufweist und wobei Faserverbundwerkstoffe in das Strukturteil an exponierten Stellen im Hinblick auf ein optimales Energieabsorptionsverhalten integriert sind und durch den Mantel aus einem metallischen Material in effektiver und effizienter Weise versteift werden.

Bevorzugt ist die Gussform als Druckgussform ausgebildet und das Strukturteil gemäß einem Druckgussverfahren hergestellt. Das Strukturteil kann eine Säulenstruktur, insbesondere eine B-Säule, sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Strukturteil ein Knoten, insbesondere ein Gussknoten, ist.

Insbesondere dann, wenn das metallische Material ein Leichtmetall, wie beispielsweise Aluminium ist, kann auch dem Punkt einer deutlichen Gewichtsreduzierung des Strukturteils Rechnung getragen werden. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht die Bereitstellung eines Langfaser-Leichtmetall-Verbundwerkstoffs, welcher sehr leicht ausgebildet ist und trotzdem ein hohes Potential im Hinblick auf Steifigkeit und Energieabsorption besitzt.

Durch die Herstellung des einstückigen Strukturteils durch einen Druckgussprozess kann auch die Anzahl der zu verbindenden Bauteile eines derartigen Strukturteils deutlich reduziert werden, da lediglich ein Einbringen der Verstärkungsfasern in die Form und ein anschließendes Umgießen mit metallischem Material erfolgen muss. Ein nachträgliches Zusammenbauen der einzelnen Bauteile dieses Strukturteils fällt damit weg.

In besonders vorteilhafter Weise wird das einstückige Strukturteil als B-Säule (Mittelsäule) des Fahrzeugs ausgebildet. Gerade diese Säule wird somit deutlich leichter ausgebildet und weist dennoch ein höheres Energieabsorptionsverhalten auf. Da die B-Säule in einem Fahrzeug an einer sehr kritischen Stelle im Hinblick auf eine Verletzungsgefahr von einem Fahrzeuginsassen bei einem Crashfalle des Fahrzeugs angeordnet ist, kann durch das erfindungsgemäße Verfahren eine B-Säule bereitgestellt werden, welche den Anforderungen an Leichtigkeit, aufwandsarme Fertigung, Energieabsorption und relativ kostengünstige Fertigung besonders genügt.

In vorteilhafter Weise werden die Verstärkungsfasern des Verstärkungselements beim positionsgenauen Einbringen in die Gussform derart dort angeordnet, dass ein Kraftpfad des Strukturteils, welcher bei einer Krafteinwirkung auf das im Fahrzeug verbaute Strukturteil vorgebbar ist, zumindest bereichsweise verstärkt wird. Die gezielte Anordnung der Verstärkungsfasern im Bereich des Kraftpfads gewährleistet dabei ein optimales Versteifen. Des Weiteren kann dadurch die Kraftumlenkung entlang des Kraftpfads praktisch gesteuert werden und die Energieabsorption und die Verformung des Strukturteils bei einer Krafteinwirkung dahingehend optimiert werden, dass die Gefährdung von Fahrzeuginsassen oder anderen Verkehrsteilnehmern im Crashfalle reduziert werden kann.

In bevorzugter Weise werden die Verstärkungsfasern des Verstärkungselements beim positionsgenauen Einbringen in die Gussform zumindest um zwei Funktionselemente der Gussform gewickelt. Die Funktionselemente sind insbesondere an den Positionen in der Gussform angeordnet, an denen Krafteinleitungspunkte in dem Strukturteil ausgebildet werden. Ein Umwickeln kann dabei derart erfolgen, dass die Verstärkungsfasern in mehrfacher Weise stets um zumindest zwei Funktionselemente gewickelt werden. Dadurch können unterschiedlichste Formgestaltungen der Verstärkungselemente ausgebildet werden und quasi ein Fasernetz in der Gussform gewickelt werden. Die derart positionsgenau eingebrachten Verstärkungsfasern können somit eine Vielzahl an unterschiedlichen Formgestaltungen aufweisen und können somit auch in individueller Weise ausgebildet werden.

Die Funktionselemente, welche auch als Dome bezeichnet werden können, können als Schieber in dem Gusswerkzeug integriert sein.

Die Verstärkungsfasern können von einer Rolle abgerollt werden und um die Funktionselemente gewickelt werden. Es kann dabei vorgesehen sein, dass während dem Abrollen und vor dem Aufwickeln in der Gussform eine Beschichtung der Verstärkungsfasern durchgeführt wird. Die Beschichtung kann dabei mit einem derartigen Mittel erfolgen, durch welches die Verbindung zu dem die Verstärkungsfasern umschließenden Metall in optimaler Weise vorgegeben werden kann. Die Verbindung zwischen den Verstärkungsfasern und dem metallischen Material des Mantels kann dabei beson ders günstig gestaltet werden. Dies ermöglicht eine besonders feste und stabile Verbindung und somit auch Positionierung der Verstärkungsfasern in dem metallischen Material. Darüber hinaus ist die Verbindung in bevorzugter Weise derart gestaltet, dass bei einem bestimmten Energieniveau, welches auf das Strukturteil einwirkt (bspw. im Falle eines Crashs) ein „Gleiten" zwischen den Verstärkungsfasern und dem metallischen Mantel bzw. der metallischen Matrix möglich ist.

In einer bevorzugten Ausgestaltung werden die Verstärkungsfasern zu einem Verstärkungselement gefertigt, wobei dieses als Halbzeug bereitgestellt wird und vor dem positionsgenauen Einbringen in die Gussform bereits fertig gestellt ist. Dieses Halbzeug wird dann nachfolgend positionsgenau in die Gussform eingelegt. Auch dadurch kann eine deutliche Reduzierung der Fertigungszeit erreicht werden, indem die Verstärkungselemente bereits vorab gefertigt werden und die darin enthaltenen Verstärkungsfasern nicht mehr separat in die Gussform gewickelt werden müssen.

Es kann auch vorgesehen sein, dass das Verstärkungselement vor dem positionsgenauen Einbringen ebenfalls in einem eigenständigen Prozess als Verbundelement aus den Verstärkungsfasern und einem die Verstärkungsfasern zumindest teilweise umgebenden Material ausgebildet wird. Es kann somit vorab eine vorgeformte Verstärkungsfaser/Metall-Verbund-Platine geschaffen werden, welche dann exakt an entsprechenden Positionen in die Gussform eingelegt werden kann. In bevorzugter Weise ist dabei die Verstärkungsfaser als Kohlefaser ausgebildet, welche von Magnesium umgossen wird. Dabei kann auch ein Tauchprozess oder ein Infiltrieren vorgesehen sein.

Das vorgeformte Halbzeug kann beispielsweise durch Legen, Weben, Stricken, Wickeln, Taften etc. vorgefertigt werden. Dieses Halbzeug kann dann vorkonvektioniert werden, idealerweise wieder auf Dome, welche bevorzugt die Krafteinleitungspunkte des Strukturteils darstellen.

In bevorzugter Weise werden die Verstärkungsfasern beim positionsgenauen Einbringen in die Druckgussform an zumindest einem Bereich in der Gussform verschiebesicher fixiert. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Verstärkungsfasern vor dem Schließen der Gussform und/oder vor dem Eingießen eines metallischen Materials in die Gussform vorgespannt werden.

Das Fixieren der Verstärkungsfasern kann beispielsweise durch in die Gussform eingebrachte Fixierstifte erfolgen.

Es kann auch vorgesehen sein, dass sowohl das als Halbzeug bereitgestellte Verstärkungselement mit den Verstärkungsfasern als auch die in die Gussform eingewickelten Verstärkungsfasern durch zusätzliche Scharniere oder Einlegeteile gegen Verschiebung bei der Befüllung der Gussform mit dem metallischen Material fixiert werden. Durch die Fixierung und die Vorspannung kann erreicht werden, dass das vorab durchgeführte positionsgenaue Einbringen sowohl beim Eingießen des metallischen Materials als auch beim nachfolgenden Aushärtungsprozess nicht verändert wird.

Ein erfindungsgemäßes Strukturteil für eine Karosserie eines Fahrzeugs ist durch ein Gussverfahren, insbesondere ein Druckgussverfahren, einstückig ausgebildet und weist ein innen liegendes integriertes Verstärkungselement auf. Das Verstärkungselement ist zumindest teilweise aus Verstärkungsfasern ausgebildet und positionsgenau in dem Strukturteil angeordnet, wobei die Verstärkungsfasern von einem das Strukturteil bildenden metallischen Material mantelförmig umgossen sind. Das erfindungsgemäß hergestellte Strukturteil kann im herkömmlichen Rohbau-Fertigungsprozess durch gängige Verbindungstechniken wie Schweißen, Nieten, Schrauben etc. in die Karosserie des Fahrzeugs eingebracht und aufgebaut werden. Durch die integrative erfindungsgemäße Herstellungsweise werden mehrere Funktionen im Hinblick auf die komplexe Ausgestaltung des Strukturteils zusammengefasst und somit die Rohbau-Fertigungszeit deutlich reduziert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine zur Herstellung einer B-Säule bereitgestellte Druckgussform, in welche Verstärkungsfasern gemäß einer ersten Anordnung eingebracht sind;
2 eine zur Herstellung einer B-Säule bereitgestellte Druckgussform, in welche Verstärkungsfasern gemäß einer zweiten Ausgestaltung angeordnet sind; und
3 eine zur Herstellung einer B-Säule bereitgestellte Druckgussform, in welche Verstärkungsfasern gemäß einer dritten Ausgestaltung angeordnet sind.
In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine geöffnete Druckgussform 1 gezeigt, wobei das Innere eines ersten Gusswerkzeugs 1a dieser Druckgussform eingesehen werden kann. Die Druckgussform 1 ist im Ausführungsbeispiel zur Herstellung einer einstückigen B-Säule für eine Karosserie eines Fahrzeugs ausgebildet.
Wie in 1 zu erkennen ist, weist das erste Gusswerkzeug 1a der Druckgussform 1 vier Funktionselemente 2, 3, 4 und 5 auf, welche als Dome ausgebildet sind. Die Funktionselemente 2 bis 5 sind dabei an derartigen Positionen des Gusswerkzeugs 1a angeordnet, welche bei einer mit der Druckgussform 1 gefertigten Säulenstruktur so genannte Krafteinleitungspunkte darstellen.
Im in 1 gezeigten Beispiel werden zwei Verstärkungselemente 6a und 6b in die Säulenstruktur eingebracht, wobei in der gezeigten Ausgestaltung diese Verstärkungselemente 6a und 6b ausschließlich aus Verstärkungsfasern ausgebildet sind. Wie in 1 zu erkennen ist, sind die Verstärkungsfasern des Verstärkungselements 6a um die Funktionselemente 2 und 3 gewickelt. In analoger Weise sind die Verstärkungsfasern des Verstärkungselements 6b um die Funktionselemente 4 und 5 gewickelt. Im Ausführungsbeispiel erfolgt das Abwickeln der Verstärkungsfasern der beiden Verstärkungselemente 6a und 6b von einer Rolle (nicht dargestellt), wobei vor dem Aufwickeln der Verstärkungsfasern diese mit einem entsprechenden Verbindungsmaterial beschichtet werden, welches ein optimales Verbinden der Verstärkungsfasern mit dem die Verstärkungsfasern umschließenden metallischen Material ermöglicht.
Die Anordnung der Verstärkungselemente 6a und 6b bzw. die Wicklung der Verstärkungsfasern erfolgt im Ausführungsbeispiel derart, dass ein Kraftpfad der Säulenstruktur, welcher bei einer Krafteinwirkung auf die im Fahrzeug nachfolgend zu verbauende Säulenstruktur vorgebbar ist, zumindest bereichsweise verstärkt wird. Die Verstärkungselemente 6a und 6b bzw. die Verstärkungsfasern dieser Verstärkungselemente 6a und 6b sind somit posi tionsgenau in die Druckgussform 1 bzw. in das Gusswerkzeug 1a eingebracht. Es kann vorgesehen sein, dass vor dem Schließen der Druckgussform 1 durch ein zweites Gusswerkzeug (nicht dargestellt) die Verstärkungsfasern fixiert werden. Nach dem Schließen der Druckgussform 1, indem das zweite Gusswerkzeug mit dem ersten Gusswerkzeug 1a mechanisch fest verbunden wird, wird im Ausführungsbeispiel ein Leichtmetall in die geschlossene Druckgussform 1 eingegossen und dadurch die Verstärkungsfasern der Verstärkungselemente 6a und 6b vollständig umgossen. Die Verstärkungsfasern sind somit integriert in der einstückigen Säulenstruktur ausgebildet und positionsgenau und positionsstabil angeordnet.
Als Verstärkungsfasern können anorganische Fasern, wie Glasfasern, Kohlenstoff- oder Grafitfasern, keramische Fasern oder Fasern aus Zellulosederivaten oder aus thermoplastischen Kunststoffen, wie zum Beispiel Polyvinylchloride, Polyacryle oder aber auch andere Kunststofffasern, wie zum Beispiel Kevlar, verwendet werden. Die oben genannte Aufzählung ist lediglich beispielhaft und in keinster Weise abschließend.
Des Weiteren ist in 1 zu erkennen, dass in den Bereichen 11, 12, 13 und 14 faserfreie Zonen vorhanden sind. Dadurch können Bereiche geschaffen werden, welche eine Verbindung zum Rohbau bzw. zu einer Seitenwand ermöglichen. Durch geeignete Verbindungstechnik kann dann die im Ausführungsbeispiel gefertigte B-Säule dort angebracht werden. Die faserfreien Zonen 11 bis 14 erstrecken sich als Rand im Wesentlichen vollständig umlaufend um das Gusswerkzeug 1a. Es kann auch vorgesehen sein, dass lediglich ein teilweises Umlaufen dieser faserfreien Zonen 11 bis 14 ausgebildet ist und diese praktisch nur bereichsweise am Rand des Gusswerkzeugs 1a ausgebildet sind bzw. werden.
In 2 ist eine weitere Darstellung gezeigt, in der eine offene Druckgussform 1 dargestellt ist.
Wie zu erkennen ist, sind Verstärkungselemente 6c, 6d, 6e, 6f, 6g, 6h und 6i angeordnet. Die Verstärkungselemente 6c bis 6i sind wiederum jeweils um zwei Funktionselemente 2, 3, 7, 8, 9, 10, 15 und 16 in Form von gewickelten Verstärkungsfasern ausgebildet.
Eine weitere Ausgestaltung ist in 3 gezeigt, bei der ein aus Verstärkungsfasern ausgebildetes, plattenförmiges Verstärkungselement 6j in der Druckgussform 1 bzw. des Gusswerkzeugs 1a angeordnet ist und somit die einstückig zu fertigende B-Säule eine integrierte plattenförmige Verstärkungsstruktur aufweist. Dieses plattenförmige Verstärkungselement 6j kann auch derart ausgebildet sein, dass es insbesondere Kohlefasern als Verstärkungsfasern aufweist, welche von Magnesium umgossen werden, wobei dadurch diese plattenförmige Gesamtstruktur ausgebildet wird. In 3 nicht gezeigt, allerdings alternativ möglich, kann dieses Verstärkungselement 6j ebenfalls an Funktionselementen befestigt sein und bevorzugt über weitere Fixierelemente fixiert werden.
In entsprechender Weise können die in den 1 bis 3 gezeigten Darstellungen auch als Darstellungen von bereits gefertigten B-Säulen verstanden werden. Die Verstärkungselemente 6a bis 6j sind dabei in den B-Säulen integriert eingegossen und zum Erkennen ihrer Lage schematisch eingezeichnet. Dadurch wird die Anordnung der Verstärkungselemente 6a bis 6j ersichtlich angedeutet, denn Verstärkungselemente 6a bis 6j sind bei einer vollständig gefertigten B-Säule von außen im Allgemeinen nicht ersichtlich. Die faserfreien Zonen 11 bis 14 sind dann als die Verbindungsbereiche zum Rohbau oder zu einer Seitenwand zu verstehen.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines einstückigen Strukturteils mit zumindest einem Verstärkungselement (6a bis 6j) für eine Karosserie eines Fahrzeugs, welches folgende Schritte aufweist: a) Bereitstellen einer geöffneten Gussform (1); b) Positionsgenaues Einbringen zumindest eines Verstärkungsfasern aufweisenden Verstärkungselements (6a bis 6j) in die Gussform (1); c) Schließen der Gussform (1); d) Eingießen eines metallischen Materials in die Gussform (1 ), derart, dass die Verstärkungsfasern von dem metallischen Material umgossen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das einstückige Strukturteil als eine Säulenstruktur oder ein Knoten ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern des Verstärkungselements (6a bis 6j) gemäß Schritt b) derart in die Gussform (1) eingebracht werden, dass ein Kraftpfad des Strukturteils, welcher bei einer Krafteinwirkung auf das im Fahrzeug verbaute Strukturteil vorgebbar ist, zumindest bereichsweise verstärkt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern des Verstärkungselements (6a bis 6j) gemäß Schritt b) um zumindest zwei Funktionselemente (2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 15, 16) der Gussform (1) gewickelt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern von einer Rolle abgerollt werden und um die Funktionselemente (2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 15, 16) gewickelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern zu einem Verstärkungselement (6a bis 6j) gefertigt werden, welches als Halbzeug bereitgestellt wird und nachfolgend gemäß Schritt b) in die Gussform (1) eingelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (6a bis 6j) als ein Verbundelement aus den Verstärkungsfasern und einem die Verstärkungsfasern zumindest teilweise umgebenden Metall ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (6a bis 6j) Kohlefasern aufweist, welche von Magnesium umgossen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern in Schritt b) an zumindest einem Bereich in der Gussform (1) verschiebesicher fixiert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern in Schritt b) vorgespannt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern vor dem Ausführen von Schritt c) oder d) mit einem Verbindungsmaterial beschichtet werden.
Strukturteil für eine Karosserie eines Fahrzeugs, welche in einem Gussverfahren einstückig ausgebildet ist und ein integriertes Verstärkungselement (6a bis 6j) aufweist, wobei das Verstärkungselement (6a bis 6j) zumindest teilweise aus Verstärkungsfasern ausgebildet und positionsgenau in dem Strukturteil angeordnet ist, und wobei die Verstärkungsfasern von einem metallischen Material umgossen sind.
Strukturteil nach Anspruch 12, welches als Säulenstruktur oder als Knoten ausgebildet ist.