DE102007049284A1 - Verfahren zur Herstellung eines Metall-/Kunststoff-Bauteils - Google Patents

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Abstract

Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Metall-/Kunststoff-Bauteils wird zunächst mindestens ein Metallteil von einer Platine oder von Bandmaterial abgeteilt, anschließend schalenförmig umgeformt und dann mit einer Kunststoffverstärkung aus Spritzguss versehen. Die Kontaktbereiche des Metallteils mit der Kunststoffverstärkung werden großflächig ausgebildet und vor dem Anspritzen der Kunststoffverstärkung mit einer Beschichtung aus einem thermoaktivierbaren Klebstoff versehen. Die Beschichtung kann auf das umgeformte Metallteil oder vorab auf die Platine oder das Bandmaterial gezielt aufgebracht werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Metall-/Kunststoff-Bauteils gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Ein derartiges Verfahren zählt beispielsweise im Umfang der DE 10 2005 004 917 A1 zum Stand der Technik. Das Bauteil ist in diesem Fall eine Fahrwerkskomponente im Fahrzeugbau, und zwar speziell ein Lenkerbauteil für eine Radaufhängung. Bei der Fertigung der Metallkomponente des Bauteils wird zunächst ein Blech von einer Platine oder von Bandmaterial abgeteilt und anschließend schalenförmig umgeformt. Dieses Metallteil wird dann mit einer Kunststoffverstärkung aus Spritzguss versehen, wobei es sich insbesondere um eine gitterartige Kunststoffverstärkung handelt. Im bekannten Fall erfolgt die Verbindung des Metallteils mit der Kunststoffverstärkung ausschließlich über lokalen Formschluss. Verbindungsstellen können hierbei Löcher, Flansche und Hinterschneidungen sein. Aufgrund des ausschließlich lokalen Formschlusses treten bei Belastung des Metall-/Kunststoff-Bauteils örtlich hohe Spannungspitzen auf, die zu einem frühzeitigen Versagen des Bauteils führen können. Mithin sind die Potentiale eines solchen Bauteils über einen reinen Formschluss nicht voll ausschöpfbar. Auch ist die Realisierung eines Formschlusses teilweise sehr schwierig und mit Nachteilen verbunden, weil zum Beispiel bei einem Formschluss über einen umlaufenden Flansch ein erhöhter Packagebedarf erforderlich ist und ein Formschluss auch bei einigen Ziehteilen aus presstechnischen Gründen nicht realisiert werden kann. Ein Formschluss über Löcher hat zum einen fertigungstechnische Probleme und zum anderen wird durch die Löcher der Querschnitt lokal geschwächt, so dass auch aus diesem Grunde das Bauteil in einem solchen Bereich frühzeitig versagen kann.
  • Der Erfindung liegt – ausgehend vom Stand der Technik – die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Metall-/Kunststoff-Bauteils zu schaffen, welches eine Erhöhung der Steifigkeit und Tragfähigkeit des Bauteils gewährleistet sowie insbesondere die Belastbarkeit der Metallkomponenten des Bauteils verbessert.
  • Diese Aufgabe wird nach der Erfindung mit den im Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
  • Ein wesentlicher Punkt der Erfindung ist der Sachverhalt, dass nunmehr die Kontaktbereiche des Metallteils mit der Kunststoffverstärkung bewusst flächig ausgebildet werden, und zwar so groß wie nur möglich. Hierbei kann die Anordnung, Aufteilung und Dimensionierung der Geometrie der Kontaktbereiche in Abhängigkeit von der Funktion des jeweiligen Bauteils vorab ohne weiteres rechnerisch ermittelt werden. Die im Spritzgießverfahren mit dem Metallteil zu verbindende Kunststoffverstärkung kann insbesondere gitterförmig gestaltet werden und aus einem Kunststoff mit Glasfasern bestehen.
  • Vor dem Anspritzen der Kunststoffverstärkung an das Metallteil wird jetzt in einem vorgeschalteten Prozess ein thermoaktivierbarer Klebstoff auf die Kontaktbereiche des Metallteils mit der Kunststoffverstärkung aufgetragen. Der Auftrag des Klebstoffs kann mit allen bekannten Verfahren, wie zum Beispiel Sprühen, Walzen oder Rakeln erfolgen. Es ist jedoch dafür Sorge zu tragen, dass der Klebstoff mit einer gleichmäßigen Schichtdicke aufgetragen wird.
  • Bei dem thermoaktivierbaren Klebstoff handelt es sich gewissermaßen um einen Haftvermittler zwischen dem Metallteil und der Kunststoffverstärkung, der nach dem Aufbringen auf die Kontaktbereiche des Metallteils im trockenen Zustand und bei Raumtemperatur lagerstabil ist.
  • Wird dann im Spritzgießprozess der flüssige Kunststoff auf das Metallteil aufgebracht, so wird durch den flüssigen Kunststoff eine Verklebung zwischen der Kunststoffverstärkung und dem Metallteil ausgelöst. Der auf die Kontaktflächen aufgetragene Klebstoff haftet dabei direkt auf der erstarrenden Kunststoffschmelze. Dabei ist ferner dafür Sorge zu tragen, dass der Klebstoff genau auf den im Spritzgießprozess verwendeten Kunststoff abgestimmt wird, um eine einwandfreie Vernetzungsreaktion auszulösen.
  • Mit der Erfindung wird die Gesamtsteifigkeit nicht nur von einschaligen Bauteilen verbessert, sondern auch diejenige, bei der Bauteile aus mehreren Pressteilen zusammengesetzt sind, das heißt, wo diese Pressteile zusammengeschweißt oder letztlich durch den Spitzgießprozess miteinander verbunden werden.
  • Ferner wird die Aufnahmefähigkeit von statischen und dynamischen Kräften erhöht. Auch wird das Deformationsverhalten eines erfindungsgemäß hergestellten Bauteils deutlich verbessert. Außerdem wird die Biege- und Verwindungssteifigkeit im Bauteil wesentlich heraufgesetzt.
  • Der Werkstoff der Metallteile kann ein Nichteisenmetall, wie z. B. Aluminium, sein. Auch duktile höherfeste sowie hochfeste Stahlsorten können zum Einsatz gelangen. Ferner sind Warmformstähle, vorbeschichtete Stähle, bandverzinkte Stähle oder stückverzinkte Bauteile denkbar.
  • Die Erfindung erlaubt es, dass nach Anspruch 2 die Beschichtung auf das umgeformte Metallteil aufgebracht wird.
  • Entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 3 ist es aber auch möglich, dass die Beschichtung auf die Platine oder das Bandmaterial aufgebracht wird, aus denen dann das Metallteil letztlich gefertigt wird.
  • In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird gemäß Anspruch 4 das Metallteil mittels Formschluss zusätzlich mit der Kunststoffverstärkung verbunden. Durch diese Kombination von lokalem Formschluss und lokalem Stoffschluss wird eine noch gleichmäßigere Spannungsverteilung erreicht, so dass Kerbwirkungen, wie sie beim reinen Formschluss nicht ausgeschlossen werden können, deutlich reduziert werden.
  • Wenn entsprechend Anspruch 5 das erfindungsgemäße Verfahren auf Fahrzeugkomponenten, insbesondere auf Fahrwerkskomponenten im Fahrzeugbau, angewendet wird, so ist mit einer derartigen Hybridbauweise mit einer Verbundhaftung zwischen Kunststoff und Metallteil eine deutliche Erhöhung der Steifigkeit zu erreichen, so dass das Potenzial des Bauteils wesentlich besser ausgeschöpft werden kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102005004917 A1 [0002]

Claims (5)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Metall/Kunststoff-Bauteils, bei welchem mindestens ein Metallteil von einer Platine oder von Bandmaterial abgeteilt, anschließend schalenförmig umgeformt und dann mit einer Kunststoffverstärkung aus Spritzguss versehen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbereiche des Metallteils mit der Kunststoffverstärkung flächig ausgebildet und vor dem Anspritzen der Kunststoffverstärkung mit einer Beschichtung aus einem thermoaktivierbaren Klebstoff versehen werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung auf das umgeformte Metallteil aufgebracht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung auf die Platine oder das Bandmaterial aufgebracht wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallteil mittels Formschluss zusätzlich mit der Kunststoffverstärkung verbunden wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in der Anwendung auf Fahrzeugkomponenten, insbesondere auf Fahrwerkskomponenten im Fahrzeugbau.
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