DE102006031261B3 - Verfahren zur Herstellung eines Hybrid-Profilteils sowie nach dem Verfahren hergestelltes Hybrid-Profilteil - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Hybrid-Profilteils sowie nach dem Verfahren hergestelltes Hybrid-Profilteil Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Hybrid-Profilteils, das aus mindestens zwei Werkstoffen besteht, von denen mindestens einer ein Metall ist, wobei ein erster und ein zweiter Werkstoff profiliert und miteinander verklebt werden. Insbesondere erfolgt das Verkleben während des Profilierens des zweiten Werkstoffs. Weiterhin betrifft die Erfindung ein insbesondere derartig hergestelltes Hybrid-Profilteil mit einem ersten Profilteil (1) aus dem ersten Werkstoff und einem mit dem ersten Profilteil (1) verklebten zweiten Profilteil (2) aus dem zweiten Werkstoff, wobei mindestens einer der Werkstoffe ein Metall ist. Dabei kann an einem der Profilteile (1, 2) eine Tasche (6) für die Aufnahme des Klebstoffs vorgesehen sein.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Hybrid-Profilteils gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein derartiges Hybrid-Profilteil.
  • Hybrid-Profilteile der vorgenannten Art weisen eine Werkstoffkombination, beispielsweise eine Kombination von Stahl und Aluminium auf. Bei einer Kombination von Stahl und Aluminium können die Vorteile beider Werkstoffe miteinander kombiniert werden. Bei einem relativ hohen Aluminiumanteil des Hybrid-Profilteils hat dieses ein vergleichsweise geringes Gewicht. Gleichzeitig kann durch den aus Stahl bestehenden Teil des Hybrid-Profilteils eine höhere statische Steifheit des Hybrid-Profilteils erzielt werden.
  • Aus der DE 103 60 735 A1 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt. Gemäß diesem Verfahren werden die beiden miteinander zu verbindenden Werkstoffe stranggepresst. An jedem dieser Strangpressprofile sind Stege angebracht, die von den Profilen abragen. Diese Stege werden zur Verbindung der beiden Profile umgebogen, so dass sie das jeweils andere Profil umragen. Bei einer der in der DE 103 60 735 A1 beschriebenen Ausführungsformen weist eines der Strangpressprofile eine von außen zugängliche Ausnehmung auf, in die Klebstoff eingebracht werden kann. Die Ausnehmung dient als Klebstoff-Zuführöffnung für einen Spalt zwischen den Profilen, der einen mit dem Klebstoff ausfüllbaren Aufnahmeraum darstellt. Der Klebstoff in diesem Spalt zwischen den Profilen unterstützt die durch das Umbiegen der Stege bewirkte formschlüssige Verbindung zwischen den Profilen.
  • Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Angabe eines Verfahrens der eingangs genannten Art, das kostengünstig durchgeführt werden kann und/oder mit dem ein Hybrid-Profilteil mit einer großen Verbindungssteifheit hergestellt werden kann. Weiterhin soll ein Hybrid-Profilteil der eingangs genannten Art geschaffen werden, das eine vergleichsweise große Verwindungssteifheit aufweist.
  • Dies wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens durch ein Verfahren der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 sowie hinsichtlich des Hybrid-Profilteils durch ein Hybrid-Profilteil der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 16 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
  • Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass das Profilieren des ersten und/oder des zweiten Werkstoffs durch Walzen erzielt wird und dass das Verkleben während des Profilierens des ersten und/oder des zweiten Werkstoffs durchgeführt wird. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass das Profilieren des ersten und/oder des zweiten Werkstoffs durch Kaltwalzen erzielt wird. Durch Verkleben der Werkstoffe miteinander kann, insbesondere bei vergleichsweise flächiger Verklebung der Werkstoffe, eine große Verwindungssteifheit des Hybrid-Profilteils erreicht werden.
  • Es besteht die Möglichkeit, dass nach dem zumindest teilweisen Profilieren des ersten Werkstoffs auf diesen, zumindest abschnittsweise Klebstoff aufgebracht wird. Weiterhin kann nach dem Aufbringen des Klebstoffs auf den ersten Werkstoff der zweite Werkstoff gegen den ersten Werkstoff gedrückt werden, insbesondere im Bereich der mit Klebstoff versehenen Abschnitte, wodurch die Klebverbindung realisiert wird. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Andrücken des zweiten Werkstoffs an den ersten Werkstoff zur Realisierung der Klebverbindung während des Profilierens des zweiten Werkstoffs erfolgt, insbesondere durch den bei dem Profilieren erzeugten Walzdruck. Auf diese Weise können die bei dem Profilieren auf den zweiten Werkstoff ausgeübten Kräfte dazu verwendet werden, die Werkstoffe aneinander zu drücken, wobei insbesondere der Klebstoff über größere Flächen zwischen den Werkstoffen verteilt wird, insbesondere derart, dass der Klebstoff sämtliche aneinander anliegende Flächen der zwei Werkstoffe bedeckt. Weil der Klebstoff in dem Zwischenraum zwischen den beiden Werkstoffen vorgesehen ist, wird die Außenseite des Hybrid-Profilteils nicht durch Klebstoff beeinträchtigt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Ausnehmung oder Tasche in den ersten Werkstoff und/oder in den zweiten Werkstoff einprofiliert. Dabei kann die Ausnehmung oder Tasche auf der im verbundenen Zustand dem jeweils anderen Werkstoff zugewandten Seite eines oder beider Werkstoffe eingebracht, insbesondere einprofiliert werden. Es besteht die Möglichkeit, dass Druck, insbesondere Walzdruck, auf die Ausnehmung oder Tasche ausgeübt wird. Der Druck kann insbesondere während der Profilierung des zweiten Werkstoffs auf die Ausnehmung oder Tasche ausgeübt werden. Die Ausnehmung oder Tasche kann nach dem Einbringen des Klebstoffs als Reservoir für den Klebstoff dienen, so dass trotz eines beträchtlichen Walzdruckes auf den zweiten Werkstoff oder auf beide Werkstoffe der Klebstoff nicht restlos aus dem Zwischenraum zwischen den Werkstoffen herausgedrückt wird. Vielmehr kann aufgrund des ständig aus dem Reservoir der Tasche oder der Ausnehmung herausdrückbaren Klebstoffs gewährleistet werden, dass der Klebstoff großflächig in dem Zwischenraum zwischen den beiden Werkstoffen vorhanden ist. Dabei kann insbesondere unabhängig von dem bei der Profilierung des zweiten Werkstoffs erzeugten Walzdrucks ein geeigneter Druck auf die Ausnehmung oder Tasche ausgeübt werden. Dieser Druck ist somit entsprechend den Anforderungen dosierbar.
  • Bei einer beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht die Möglichkeit, dass der erste Werkstoff durch das Profilieren einen U-förmigen Querschnitt erhält. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der zweite Werkstoff nach dem Profilieren den ersten Werkstoff zumindest abschnittsweise umgibt. Insbesondere kann dabei der zweite Werkstoff durch das Profilieren einen U-förmigen oder C-förmigen oder im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt erhalten. Der zweite Werkstoff kann somit nach dem Profilieren an der Außenseite des mit einem U-förmigen Querschnitt versehenen ersten Werkstoffs anliegen, so dass im Wesentlichen die gesamte Außenfläche des U des ersten Werkstoffs im miteinander verbundenen Zustand der beiden Werkstoffe mit Klebstoff bedeckt sein kann.
  • Insbesondere bei Ausbildung des profilierten zweiten Werkstoffs mit im Wesentlichen rechteckförmigem Querschnitt können die aneinander grenzenden Kanten miteinander verschweißt, insbesondere mit einem Laser verschweißt werden. Auf diese Weise ergibt sich eine geschlossene Kontur des Hybrid-Profilteils, wobei durch das Laserverschweißen diese Kontur mit einfachen Mitteln hergestellt werden kann.
  • Es besteht die Möglichkeit, dass der erste Werkstoff aus Metall besteht oder Metall enthält, insbesondere aus Stahl besteht oder Stahl enthält. Durch die Ausbildung des ersten Werkstoffes aus Stahl wird dem Hybrid-Profilteil eine große Stabilität, insbesondere eine große statische Steifheit verliehen.
  • Es besteht weiterhin die Möglichkeit, dass der zweite Werkstoff aus Kunststoff oder Metall besteht oder Kunststoff und Metall enthält, insbesondere aus Aluminium besteht oder Aluminium enthält. Die Ausbildung des zweiten Werkstoffs aus Kunststoff oder Aluminium kann zu einem geringen Gewicht des Hybrid-Profilteils führen und die Herstellungskosten senken.
  • Anspruch 17 sieht vor, dass das Hybrid-Profilteil ein erstes Profilteil aus einem ersten Werkstoff und ein mit dem ersten Profilteil verklebtes zweites Profilteil aus einem zweiten Werkstoff umfasst, wobei mindestens einer der Werkstoffe ein Metall ist. Insbesondere können die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren geschilderten Merkmale und Vorteile auch bei dem erfindungsgemäßen Hybrid-Profilteil gegeben sein.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen
  • 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Hybrid-Profilteil;
  • 2 einen Querschnitt durch ein erstes Profilteil aus einem ersten Werkstoff;
  • 3 eine schematische Seitenansicht einer Anlage zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 4 eine Detailvergrößerung gemäß dem Pfeil IV in 3.
  • Aus 1 ist ein erfindungsgemäßes Hybrid-Profilteil ersichtlich. Dieses Hybrid-Profilteil umfasst ein erstes Profilteil 1 aus einem ersten Werkstoff, der beispielsweise Stahl sein kann, sowie ein zweites Profilteil 2 aus einem zweiten Werkstoff, der beispielsweise Aluminium sein kann. Das erste Profilteil 1 ist in 2 noch einmal ohne das zweite Profilteil 2 abgebildet.
  • Das erste Profilteil 1 weist einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt auf mit einer Basis 3 und zwei sich von dieser im Wesentlichen unter einem rechten Winkel, insbesondere unter einem Winkel von etwa 89° weg erstreckenden U-Schenkeln 4, 5. In der Basis 3 ist eine einprofilierte Tasche 6 vorgesehen, die sich in Längsrichtung des Profilteils 1 ohne Veränderung ihrer Geometrie erstreckt. Die Tasche 6 springt dabei von der Basis 3 nach oben in 2 und somit ein Stück weit von der Außenseite nach innen des U des Profilteils 1 zurück. Auf diese Weise ergibt sich in der Fläche der Basis 3 eine Ausnehmung oder ein Rücksprung, der mit Klebstoff gefüllt werden kann.
  • Aus 1 ist ersichtlich, dass das zweite Profilteil 2 einen im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt aufweist und das erste Profilteil 1 derart umgibt, dass eine Basis 7 des zweiten Profilteils 2 an der Basis 3 der ersten Profilteils 1 anliegt. Weiterhin liegen U-Schenkel 8, 9 des zweiten Profilteils an den Außenseiten der U-Schenkel 4, 5 des ersten Profilteils an. Von den in 1 oberen Enden der U-Schenkel 8, 9 ragen C-Schenkel 10, 11 des zweiten Profilteils 2 nach innen, wobei sich deren Enden berühren und mittels einer Laserschweißnaht 12 miteinander verbunden sind.
  • Im miteinander verbundenen Zustand der beiden Profilteile 1, 2 ist sowohl in der Tasche 6 als auch in dem Zwischenraum zwischen der Außenseite des ersten Profilteils 1 und der Innenseite des zweiten Profilteils 2 Klebstoff vorhanden, der zu einer verwindungssteifen Verbindung zwischen den Profilteilen 1, 2 führt.
  • Aus 3 und 4, die eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen, lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren verdeutlichen. Die Anlage ist im Wesentlichen eine Kaltwalzanlage zum Profilieren von Bändern, die einige Besonderheiten aufweist, um das erfindungsgemäße Verfahren durchführen zu können. Die Anlage umfasst auf ihrer in 3 linken Seite eine erste Haspel 13 und eine zweite Haspel 14. Von der ersten Haspel 13 wird ein Stahlband 15 abgewickelt, das dem ersten Werkstoff entspricht. Von der zweiten Haspel 14 wird ein Aluminiumband 16 abgewickelt, das dem zweiten Werkstoff entspricht.
  • Über Bandvorschubmittel 17 werden die Bänder 15, 16 gemeinsam einer Bandkantenbearbeitung 18 zugeführt. Daran anschließend gelangen die Bänder in eine Profilierungs- und Verbindungseinheit 19, die in 4 detailliert abgebildet ist.
  • In einem ersten Abschnitt 20 der Profilierungs- und Verbindungseinheit 19 wird das Stahlband 15 zu dem ersten Profilteil 1 mit U-förmigem Querschnitt und Tasche 6 profiliert. Nach dem ersten Abschnitt 20 weist somit das Stahlband 15 einen 2 entsprechenden Querschnitt auf.
  • Etwa im Bereich des Pfeiles 21 wird Klebstoff auf die Unter- bzw. Außenseite der Basis 3 des ersten Profilteils 1 in die Tasche 6 eingebracht. Während des Profilierens des Stahlbandes 15 in dem ersten Abschnitt 20 und während des Aufbringen des Klebstoffes im Bereich des Pfeiles 21 ist das Aluminiumband 16 von dem Stahlband beabstandet. Im Anschluss an das Aufbringen des Klebstoffs im Bereich des Pfeiles 21 wird das Aluminiumband 16 von unten und von den Seiten an das Stahlband 15 bzw. das aus diesem entstandene erste Profilteil 1 durch die Profilierwalzen der Profilierungs- und Verbindungseinheit 19 angedrückt. Dies geschieht in einem zweiten Abschnitt 22, in dem in üblicher Weise das Aluminiumband 16 durch die Walzen der Profilierungs- und Verbindungseinheit 19 profiliert wird. Durch separaten Druck von oben auf die Tasche 6 wird der in der Tasche 6 befindliche Klebstoff im Idealfall in den gesamten Zwischenraum zwischen erstem und zweitem Profilteil 1, 2 großflächig verteilt. Weiterhin wird durch den auf das Aluminiumband 16 ausgeübten Walzdruck eine feste klebende Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Profilteil 1, 2 erreicht.
  • Im Anschluss an den zweiten Abschnitt 22 ist eine Laserschweißeinheit 23 vorgesehen, die die aneinander anliegenden Enden der C-Schenkel 10, 11 des zweiten Profilteils miteinander verschweißt. Daran schließt sich eine Profilkalibrierung 24 an.
  • 3 zeigt weiterhin im Anschluss an die Profilierungs- und Verbindungseinheit 19 eine Trennsäge 25 zum Ablängen des erfindungsgemäßen Hybrid-Profilteils, das dann auf einem Ablagetisch 26 abgelegt werden kann.

Claims (24)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Hybrid-Profilteils, das aus mindestens zwei Werkstoffen besteht, von denen mindestens einer ein Metall ist, umfassend folgende Verfahrensschritte: – Profilieren eines ersten Werkstoffs; – Profilieren eines zweiten Werkstoffs, wobei vor, während oder nach dem Profilieren in den ersten Werkstoff und/oder in den zweiten Werkstoff eine Ausnehmung oder Tasche (6) eingebracht wird; – Verkleben der Werkstoffe miteinander, wobei in die Ausnehmung oder Tasche (6) Klebstoff eingebracht wird dadurch gekennzeichnet, dass – das Profilieren des ersten und/oder des zweiten Werkstoffs durch Walzen erzielt wird; und dass – das Verkleben während des Profilierens des ersten und/oder des zweiten Werkstoffs durchgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilieren des ersten und/oder des zweiten Werkstoffs durch Kaltwalzen erzielt wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem zumindest teilweisen Profilieren des ersten Werkstoffs auf diesen zumindest abschnittsweise Klebstoff aufgebracht wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufbringen des Klebstoffs auf den ersten Werkstoff der zweite Werkstoff gegen den ersten Werkstoff gedrückt wird, insbesondere im Bereich der mit Klebstoff versehenen Abschnitte, wodurch die Klebverbindung realisiert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Andrücken des zweiten Werkstoffs an den ersten Werkstoff zur Realisierung der Klebverbindung während des Profilierens des zweiten Werkstoffs erfolgt, insbesondere durch den bei dem Profilieren erzeugten Walzdruck.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung oder Tasche (6) in den ersten Werkstoff und/oder in den zweiten Werkstoff einprofiliert wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung oder Tasche (6) auf der im verbundenen Zustand dem jeweils anderen Werkstoff zugewandten Seite eines oder beider Werkstoffe eingebracht, insbesondere einprofiliert wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Druck, insbesondere Walzdruck, auf die Ausnehmung oder Tasche (6) ausgeübt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck während der Profilierung des zweiten Werkstoffs auf die Ausnehmung oder Tasche (6) ausgeübt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Werkstoff durch das Profilieren einen U-förmigen Querschnitt erhält.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Werkstoff nach dem Profilieren den ersten Werkstoff zumindest abschnittsweise umgibt.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Werkstoff durch das Profilieren einen U-förmigen oder C-förmigen oder im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt erhält.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausbildung des profilierten zweiten Werkstoffs mit im Wesentlichen rechteckförmigem Querschnitt die aneinandergrenzenden Kanten miteinander verschweißt, insbesondere mit einem Laser verschweißt werden.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Werkstoff aus Metall besteht oder Metall enthält, insbesondere aus Stahl besteht oder Stahl enthält.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Werkstoff aus Kunststoff oder Metall besteht oder Kunststoff oder Metall enthält, insbesondere aus Aluminium besteht oder Aluminium enthält.
  16. Hybrid-Profilteil, hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, umfassend – ein erstes Profilteil (1) aus einem ersten Werkstoff; – ein mit dem ersten Profilteil (1) verklebtes zweites Profilteil (2) aus einem zweiten Werkstoff, wobei mindestens einer der Werkstoffe ein Metall ist.
  17. Hybrid-Profilteil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Profilteil (1) und/oder in dem zweiten Profilteil (2) eine Ausnehmung oder Tasche (6) angeordnet ist, in der Klebstoff zur Verbindung der beiden Profilteile (1, 2) vorhanden ist.
  18. Hybrid-Profilteil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung oder Tasche (6) auf der dem jeweils anderen Profilteil (1, 2) zugewandten Seite eines oder beider Profilteile (1, 2) angeordnet ist.
  19. Hybrid-Profilteil nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung oder Tasche (6) profiliert ist beziehungsweise sich in Profillängsrichtung erstreckt.
  20. Hybrid-Profilteil nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Profilteil (1) aus Metall besteht oder Metall enthält, insbesondere aus Stahl besteht oder Stahl enthält.
  21. Hybrid-Profilteil nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Profilteil (2) aus Kunststoff oder Metall besteht oder Kunststoff oder Metall enthält, insbesondere aus Aluminium besteht oder Aluminium enthält.
  22. Hybrid-Profilteil nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Profilteil (1) einen U-förmigen Querschnitt aufweist.
  23. Hybrid-Profilteil nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Profilteil (2) das erste Profilteil (1) zumindest abschnittsweise umgibt.
  24. Hybrid-Profilteil nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Profilteil (2) einen U-förmigen oder C-förmigen oder im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt aufweist.
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