DE102007054004A1 - Composite component and method for producing a composite component - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbundbauteil, insbesondere ein Verbundbauteil für ein Kraftfahrzeug, aus mindestens einem metallischen Grundprofilelement (12) und mindestens einem an das Grundprofilelement (12) angespritzten Kunststoffelement (14) aus einem Kunststoff A, wobei das Grundprofilelement (12) zumindest teilweise eine Überzugsschicht (16) aus einem Kunststoff B aufweist. Dabei weist der Kunststoff A eine höhere Schmelztemperatur auf als der Kunststoff B und die Kunststoffe A und B sind aus einer Gruppe verwandter, ähnliche chemische Eigenschaften aufweisender Kunststoffe ausgewählt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils, insbesondere eines Verbundbauteils eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus mindestens einem metallischen Grundprofilelement (12) und mindestens einem an das Grundprofilelement (12) angespritzten Kunststoffelement (14).The present invention relates to a composite component, in particular a composite component for a motor vehicle, at least one metallic base profile element (12) and at least one molded plastic element (14) made of a plastic A, molded onto the base profile element (12), wherein the base profile element (12) at least partially Cover layer (16) made of a plastic B has. In this case, the plastic A has a higher melting temperature than the plastic B and the plastics A and B are selected from a group of related, similar chemical properties exhibiting plastics. The invention further relates to a method for producing a composite component, in particular a composite component of a motor vehicle, comprising at least one metallic base profile element (12) and at least one plastic element (14) molded onto the base profile element (12).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbundbauteil, insbesondere Verbundbauteil für ein Kraftfahrzeug, aus mindestens einem metallischen Grundprofilelement und mindestens einem an das Grundprofilelement angespritzten Kunststoffelement aus einem Kunststoff A, wobei das Grundprofilelement zumindest teilweise eine Überzugsschicht aus einem Kunststoff B aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils, insbesondere eines Verbundbauteils eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus mindestens einem metallischen Grundprofilelement und mindestens einem an das Grundprofilelement angespritzten Kunststoffelement.The The invention relates to a composite component, in particular a composite component for a motor vehicle, of at least one metallic one Basic profile element and at least one molded onto the basic profile element Plastic element made of a plastic A, wherein the basic profile element at least partially a coating layer of a plastic B has. The invention further relates to a process for the preparation a composite component, in particular a composite component of a Motor vehicle consisting of at least one metallic base profile element and at least one molded on the basic profile element plastic element.

Verbundbauteile der eingangs genannten Art finden immer mehr Verwendung im Automobil- bzw. Fahrzeugbau. Die Vorteile bei der Verwendung derartiger Verbundbauteile liegen insbesondere in der Gewichtseinsparung wie auch damit verbundene Kosteneinsparungen. Entscheidend bei derartigen Verbundbauteilen ist jedoch eine genügend hohe Verbundhaftung generieren zu können. So sind formschlüssige Verbindungen, wie zum Beispiel durch Hinterschneidungen oder auch Oberflächenbehandlungen der Grundprofilelemente wie zum Beispiel Sandstrahlen oder das Aufbringen eines Haftvermittlers auf die Grundprofilelemente bekannt. Diese bekannten Verfahren haben jedoch üblicherweise einen relativ hohen aufwands- und kostenintensiven Charakter, so dass insbesondere die Fertigung der Verbundbauteile relativ umständlich und kostenintensiv ist. Des Weiteren ist aus der DE 100 14 332 C2 ein Verbundbauteil aus einem Hohlprofil-Grundkörper und mindestens einem Kunststoffelement, welches mit dem Hohlprofil-Grundkörper fest verbunden ist, bekannt. Dabei wird das Kunststoffelement an den Hohlprofil-Grundkörper angespritzt, wobei dessen Verbindung mit dem Hohlprofil-Grundkörper an diskreten Verbindungsstellen durch teilweises oder vollständiges Ummanteln des Hohlprofil-Grundkörpers an mehreren Verbindungsstellen mit dem für das Kunststoffelement angespritzten Kunststoff erfolgt. Zudem kann auf den metallischen Hohlprofil-Grundkörper eine Überzugschicht aus Kunststoff aufgetragen werden, die als Korrosionsschutz und im Falle des so genannten Innen-Hochdruck-Umformverfahrens als Gleitschicht das Umformen des Hohlprofil-Grundkörpers unterstützt. Nachteilig an den bekannten Verbundbauteilen bzw. den Verfahren zur Herstellung entsprechender Verbundbauteile ist jedoch, dass die Verbundhaftung der einzelnen Bauelemente der Verbundbauteile reine formschlüssige oder adhäsive Verbindungen darstellen, die für viele Anwendungsbereiche der Verbundbauteile nicht geeignet sind eine genügend hohe Verbundhaftung zu erzeugen.Composite components of the type mentioned are finding more and more use in automotive or vehicle. The advantages of using such composite components are in particular in the weight savings as well as associated cost savings. Decisive in such composite components, however, is to be able to generate a sufficiently high bond strength. Thus, positive connections, such as by undercuts or surface treatments of the basic profile elements such as sandblasting or the application of a primer on the basic profile elements are known. However, these known methods usually have a relatively high expense and cost intensive character, so that in particular the production of the composite components is relatively cumbersome and expensive. Furthermore, from the DE 100 14 332 C2 a composite component of a hollow profile base body and at least one plastic element which is fixedly connected to the hollow profile base body known. In this case, the plastic element is molded onto the hollow profile base body, wherein its connection to the hollow profile base body is carried out at discrete connection points by partially or completely sheathing the hollow profile base body at a plurality of connection points with the molded plastic for the plastic element. In addition, a coating layer of plastic can be applied to the metallic hollow profile base body, which supports the forming of the hollow profile base body as corrosion protection and in the case of the so-called internal high-pressure forming process as a sliding layer. A disadvantage of the known composite components or the method for producing corresponding composite components, however, is that the composite adhesion of the individual components of the composite components represent pure form-fitting or adhesive joints that are not suitable for many applications of the composite components to produce a sufficiently high bond strength.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verbundbauteil der eingangs genannten Art mit einer verbesserten Verbundhaftung bereitzustellen.It is therefore an object of the present invention, a composite component of the type mentioned above with an improved composite adhesion provide.

Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit der eine im Vergleich zu üblichen Herstellungsverfahren deutlich erhöhte Verbundhaftung zwischen den einzelnen Bauteilen des Verbundbauteils erzeugt werden kann.It It is a further object of the present invention to provide a method for To provide a composite component of the type mentioned, with the one in comparison to conventional production methods significantly increased bond strength between the individual Components of the composite component can be generated.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen beschrieben.advantageous Embodiments of the invention are in the respective subclaims described.

Ein erfindungsgemäßes Verbundbauteil, insbesondere ein Verbundbauteil für ein Kraftfahrzeug, besteht aus mindestens einem metallischen Grundprofilelement und mindestens einem an das Grundprofilelement angespritzten Kunststoffelement aus einem Kunststoff A, wobei das Grundprofilelement zumindest teilweise eine Überzugsschicht aus einem Kunststoff B aufweist. Dabei weist der Kunststoff A eine höhere Schmelztemperatur auf als der Kunststoff B und die Kunststoffe A und B sind aus einer Gruppe verwandter, ähnliche chemische, bindungsfähige Eigenschaften aufweisender Kunststoffe ausgewählt. Durch die Ausgestaltung einer Überzugsschicht zwischen dem Grundprofilelement und dem damit verbundenen Kunststoffelement ergibt sich eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Überzugsschicht und dem Kunststoffelement. Insbesondere wird die Überzugsschicht an ihrer dem Kunststoffelement zugewandten Oberfläche durch die bei dem Anspritzvorgang des Kunststoffelementes auftretende Prozesstemperatur angeschmolzen, so dass sich bei einer anschließenden Abkühlung eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den beiden Kunststoff-Elementen ergeben kann. Durch die daraus entstehende hohe Verbundhaftung und der daraus resultierenden Materialeinsparung ergeben sich einerseits Kosteneinsparungen bei der Herstellung der Verbundteile und Gewichtseinsparungen bei den Verbundbauteilen. Zudem weisen diese Verbundbauteile eine hohe Strukturintegrität, ein hohes Verformungs- und Energieaufnahmevermögen auf, wobei letzteres insbesondere bei Struktur- und Hybridverbundbauteilen zum Tragen kommt. Neben den auftretenden Prozesstemperaturen können auch die vorhandenen Prozessdrücke zu dem oberflächlichen Anschmelzen der Überzugsschicht beitragen. Die Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung gewährleistet vorteilhafterweise eine deutlich verbesserte Verbundhaftung zwischen dem Grundprofilelement und dem angespritzten Kunststoffelement. Die Überzugsschicht dient dabei als eine Art Fügeelement zwischen dem Grundprofilelement und dem umspritzten Kunststoffelement. Die beiden Kunststoffe A und B sind aus einer Gruppe verwandter, ähnliche chemische Eigenschaften aufweisender Kunststoffe ausgewählt. Darunter werden Kunststoffe verstanden, die um Beispiel eine gleiche Matrix, eine vergleichbare Polymerisation, eine vergleichbare Verkettung der einzelnen Monomere wie auch eine vergleichbare Vornetzmatrix aufweisen.A composite component according to the invention, in particular a composite component for a motor vehicle, comprises at least one metallic base profile element and at least one plastic element of a plastic A molded onto the base profile element, the base profile element at least partially having a coating layer of a plastic B. In this case, the plastic A has a higher melting temperature than the plastic B and the plastics A and B are selected from a group of similar, similar chemical, bondable properties exhibiting plastics. The design of a coating layer between the base profile element and the associated plastic element results in a cohesive connection between the coating layer and the plastic element. In particular, the coating layer is melted on its surface facing the plastic element by the occurring during the Anspritzvorgang of the plastic element process temperature, so that may result in a subsequent cooling a cohesive connection between the two plastic elements. The resulting high bond strength and the resulting material savings result on the one hand cost savings in the production of composite parts and weight savings in the composite components. In addition, these composite components have a high structural integrity, a high deformation and energy absorption capacity, the latter comes into play especially in structural and hybrid composite components. In addition to the occurring process temperatures, the existing process pressures can also contribute to the superficial melting of the coating layer. The formation of a cohesive connection advantageously ensures a significantly improved bond between the base profile element and the molded plastic element. The coating layer serves as a kind of joining element between the base profile element and the overmolded plastic element. The two plastics A and B are of a group of related, similar chemical properties Plastics selected. These are understood as meaning plastics which, for example, have the same matrix, a comparable polymerization, a comparable chaining of the individual monomers as well as a comparable pre-mesh matrix.

In vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verbundbauteils sind die Kunststoffe A und B aus der Gruppe umfassend synthetisch hergestellte, thermoplastische Kunststoffe, insbesondere aus der Gruppe der Polyamide ausgewählt. Dabei kann der Kunststoff A PA6, insbesondere PA6.6 und der Kunststoff B PA12 sein, die Schmelztemperatur des Kunststoffs A kann zwischen 260°C und 290°C und die Schmelztemperatur des Kunststoffs B zwischen 220°C und 240°C aufweisen. Durch die niedrigere Schmelztemperatur des Kunststoffs B ist gewährleistet, dass es durch die Prozesstemperatur und/oder den Prozessdruck zu einem Anschmelzen der Überzugsschicht bei dem Anspritzen des Kunststoffelementes an das Grundprofilelement kommt. Auch andere thermoplastische, teilkristalline oder amorphe Kunststoffe wie zum Beispiel Polyethylen- und Polybutylentherephthalat, Polyoxymethylen, Polysulfon, Polyethersulfon, Polyphenylensulfid, Polypropylen oder Acrylnitril-Butadien-Styrol können als Grundmaterialien zum Herstellen der mit dem Grundprofilelement verbundenen Kunststoffelemente dienen.In advantageous embodiments of the invention Composite component are the plastics A and B from the group comprising synthetically manufactured, thermoplastics, in particular selected from the group of polyamides. It can the Plastic A PA6, in particular PA6.6 and the plastic B PA12, the melting temperature of the plastic A can be between 260 ° C and 290 ° C and the melting temperature of the plastic B between 220 ° C and 240 ° C have. By the lower Melting temperature of the plastic B is ensured that it is due to the process temperature and / or the process pressure too a melting of the coating layer in the injection molding the plastic element comes to the basic profile element. Others too thermoplastic, semi-crystalline or amorphous plastics such as Example, polyethylene and polybutylene terephthalate, polyoxymethylene, Polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polypropylene or Acrylonitrile-butadiene-styrene may be used as base materials for producing the plastic elements connected to the base profile element serve.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verbundbauteils weist der Kunststoff A und/oder der Kunststoff B mindestens ein Fasermaterial auf. Das Fasermaterial kann dabei aus Glasfasern, Kohlefasern, Keramikfasern, Metallfasern oder einem Gemisch von mindestens zwei dieser Fasermaterialien bestehen. Durch die Verwendung von faserhaltigen Kunststoffen ergibt sich ein verbesserter Stoffschluss zwischen der Überzugsschicht und dem Kunststoffelement, da einzelne Fasern der jeweiligen Kunststoffe in das jeweils andere Element eindringen und eine entsprechend innige Verbindung damit eingehen.In a further advantageous embodiment of the invention Composite component, the plastic A and / or the plastic B at least one fiber material. The fiber material can from Glass fibers, carbon fibers, ceramic fibers, metal fibers or a Mixture of at least two of these fiber materials exist. By the use of fibrous plastics results in an improved Material bond between the coating layer and the plastic element, because individual fibers of the respective plastics in the other Element penetrate and a correspondingly intimate connection with it received.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verbundbauteils ist zwischen der Oberfläche des Grundprofilelements und der Überzugsschicht zumindest teilweise eine Schicht bestehend aus einem Primer und/oder Haftvermittler angeordnet. Die Verwendung von Primern und/oder Haftvermittlern führt zu einer weiteren Verstärkung der Verbindung zwischen dem Grundprofilelement und der Überzugsschicht, wodurch insgesamt die Verbundhaftung des Verbundbauteils, d. h. die Verbundhaftung zwischen dem Grundprofilelement und dem damit verbundenen Kunststoffelement weiter verbessert werden kann.In a further advantageous embodiment of the invention Composite component is between the surface of the basic profile element and the coating layer at least partially a layer consisting of a primer and / or adhesion promoter arranged. The Use of primers and / or adhesion promoters leads to a further strengthening of the connection between the Basic profile element and the coating layer, thereby total the composite adhesion of the composite component, d. H. the bond adhesion between the basic profile element and the associated plastic element on can be improved.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Grundprofilelement mittels eines Innen-Hochdruck-Umformverfahrens hergestellt. Mit diesem Verfahren lassen sich Grundprofilelemente mit offenen oder geschlossenen Hohlkörpern relativ einfach und kostengünstig herstellen. Dadurch ergibt sich insgesamt eine Verringerung der Herstellungskosten des erfindungsgemäßen Verbundbauteils.In a further advantageous embodiment of the invention is Basic profile element by means of an internal high-pressure forming process produced. This procedure allows basic profile elements relatively easy with open or closed hollow bodies and produce inexpensively. This results in total a reduction in the manufacturing cost of the invention Composite component.

In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verbundbauteils besteht das Grundprofilelement aus Stahl, FVK (Faserverbundkunststoff) – vorzugsweise einem CFK-Geflecht –, Aluminium, mindestens einer Aluminiumlegierung oder mindestens einer Magnesiumlegierung.In further advantageous embodiments of the invention Composite component consists of the basic profile element made of steel, FRP (fiber reinforced plastic) - preferably a CFK braid, aluminum, at least one aluminum alloy or at least one magnesium alloy.

Erfindungsgemäße Verbundbauteile finden insbesondere Verwendung im Kraftfahrzeugbau, wobei das Verbundbauteil ein Frontendträger, ein Rückwandträger, ein Quer- oder Längsträger, eine Fahrzeugtür, eine Heckablage oder eine selbsttragende Tragestruktur des Kraftfahrzeugs sein kann. Eine Vielzahl weiterer Einsatzmöglichkeiten ist denkbar und nicht nur auf den Automobilbau beschränkt.invention Composite components are used in particular in motor vehicle construction, wherein the composite component is a front end support, a back wall support, a transverse or longitudinal beam, a vehicle door, a rear shelf or a self-supporting support structure of the motor vehicle can be. A variety of other uses is conceivable and not limited to the automotive industry.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils, insbesondere eines Verbundbauteils eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus mindestens einem metallischen Grundprofilelement und mindestens einem an das Grundprofilelement angespritzten Kunststoffelement umfasst folgende Schritte:

  • a) Zumindest teilweises Beschichten von mindestens einem Grundprofilelement mit einer Überzugsschicht aus einem Kunststoff B;
  • b) Positionieren des mindestens einen Grundprofilelements in einem mindestens einen Formenhohlraum aufweisenden Werkzeug;
  • c) Zumindest teilweise Umspritzen des Grundprofilelements mit einem Kunststoff A zur Ausbildung des mindestens einen an das Grundprofilelement angespritzten Kunststoffelements, wobei der Kunststoff A eine höhere Schmelztemperatur aufweist als der Kunststoff B und die Kunststoffe A und B aus einer Gruppe verwandter, ähnliche chemische Eigenschaften aufweisender Kunststoffe ausgewählt sind.
An inventive method for producing a composite component, in particular a composite component of a motor vehicle, comprising at least one metallic base profile element and at least one plastic element molded onto the base profile element comprises the following steps:
  • a) at least partially coating at least one base profile element with a coating layer of a plastic B;
  • b) positioning the at least one basic profile element in a tool having at least one mold cavity;
  • c) At least partially encapsulating the base profile element with a plastic A to form the at least one plastic element molded onto the base profile element, wherein the plastic A has a higher melting temperature than the plastic B and the plastics A and B from a group of related, similar chemical properties exhibiting plastics are selected.

Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Überzugsschicht und dem Kunststoffelement, so dass insgesamt eine sehr hohe Verbundhaftung der Einzelteile des hergestellten Verbundbauteils entsteht. Die erfindungsgemäße Auswahl der Kunststoffe A und B bewirkt dabei, dass der Kunststoff B der Überzugsschicht bei dem teilweise Umspritzen des Grundprofilelements mit dem Kunststoff A zumindest oberflächlich angeschmolzen wird, so dass sich die genannte stoffschlüssige Verbindung ausbilden kann. Dabei wird das Anschmelzen durch die höhere Prozesstemperatur, bedingt durch die höhere Schmelztemperatur des Kunststoffs A und/oder auch durch die bei dem Anspritzvorgang des Kunststoffelements auftretenden Prozessdrucke bewirkt. Dadurch wird vorteilhafterweise unter Fertigungsprozessbedingungen des Verbundteils eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der das Grundprofil umgebenden Überzugsschicht und dem umspritzten bzw. angespritzten Kunststoffelement erzeugt. Durch die daraus entstehende hohe Verbundhaftung und der daraus resultierenden Materialeinsparung ergeben sich einerseits Kosteneinsparungen bei der Herstellung der Verbundteile und Gewichtseinsparungen der hergestellten Verbundbauteile selbst. Zudem weisen die hergestellten Verbundbauteile eine hohe Strukturintegrität, ein hohes Verformungs- und Energieaufnahmevermögen auf, wobei letzteres insbesondere bei Struktur- und Hybridverbundbauteilen zum Tragen kommt. Da die Herstellung des Verbundbauteils in einem Werkzeug erfolgen kann, sind auch die Werkzeugkosten relativ gering.The inventive method ensures a cohesive connection between the coating layer and the plastic element, so that overall a very high bond strength of the individual parts of the composite component produced. The inventive selection of the plastics A and B thereby causes the plastic B of the coating layer is at least superficially melted in the partial encapsulation of the base profile element with the plastic A, so that said cohesive connection can form. The melting is due to the higher process temperature, due to the higher Melting temperature of the plastic A and / or effected by the occurring during the Anspritzvorgang of the plastic element process pressures. As a result, a cohesive connection between the coating layer surrounding the base profile and the overmolded or molded plastic element is advantageously produced under manufacturing process conditions of the composite part. The resulting high bond strength and the resulting material savings result on the one hand cost savings in the production of composite parts and weight savings of the composite components produced themselves. In addition, the composite components produced have a high structural integrity, a high deformation and energy absorption capacity, the latter especially in structural and hybrid composite components comes into play. Since the production of the composite component can be done in a tool, the tool costs are relatively low.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt im Verfahrensschritt b) eine Erwärmung des Werkzeugs und/oder des Grundelementprofils. Eine Erwärmung des Werkzeug- und/oder des Grundelementprofils führt zu verbesserten Resultaten beim Umspritzen bzw. Anspritzen des Kunststoffelementes an das Grundprofilelement. Überraschenderweise hat sich dabei gezeigt, dass eine Erwärmung des Werkzeugs auf eine Temperatur zwischen 75°C und 100°C besonders vorteilhaft ist. Übliche Werkzeugtemperaturen bei vergleichbaren Verfahren liegen unter 75°C. Alternativ oder zusätzlich können das Grundelementprofil und die Schicht durch eine Wasseremulsion, die sich innerhalb des Profils in erhitztem und dabei vorzugsweise temperiert Zustand befindet, erwärmt werden.In a further advantageous embodiment of the invention Process takes place in process step b) a heating of the tool and / or the primitive profile. A warming of the Tool and / or the primitive profile leads to improved Results during encapsulation or injection molding of the plastic element to the basic profile element. Surprisingly, it has shown that heating the tool to a temperature between 75 ° C and 100 ° C particularly advantageous is. Common tool temperatures for comparable methods are below 75 ° C. Alternatively or in addition can the primitive profile and the layer by a Water emulsion that is heated and heated within the profile while it is preferably tempered state, are heated.

In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Kunststoffe A und B aus der Gruppe umfassend synthetisch hergestellte, thermoplastische Kunststoffe ausgewählt. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Kunststoffe A und B aus der Gruppe der Polyamide ausgewählt. Dabei kann der Kunststoff A PA6 oder PA6.6 und der Kunststoff B PA12 sein. Zudem kann der Kunststoff A eine Schmelztemperatur zwischen 260°C und 290°C und der Kunststoff B eine Schmelztemperatur zwischen 220°C und 240°C aufweisen. Auch andere Kunststoffe, wie sie im Vorhergehenden bereits beschrieben worden sind, können verwendet werden. Voraussetzung ist allerdings, dass die beiden Kunststoffe A und B aus einer Gruppe verwandter, ähnliche chemische Eigenschaften aufweisender Kunststoffe ausgewählt sind. Darunter werden Kunststoffe verstanden, die zum Beispiel eine gleiche Matrix, eine vergleichbare Polymerisation, eine vergleichbare Verkettung der einzelnen Monomere wie auch eine vergleichbare Vornetzmatrix aufweisen. Die im Vorhergehenden genannten thermoplastischen Kunststoffe lassen sich relativ leicht verarbeiten und ergeben insgesamt eine sehr hohe Verbundhaftung zwischen dem Grundprofilelement und dem umspritzten Kunststoffelement, da es zu einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen der Überzugsschicht und dem Kunststoffelement kommt.In further advantageous embodiments of the invention Process are the plastics A and B from the group comprising synthetically manufactured, thermoplastics selected. According to a preferred embodiment the plastics A and B are selected from the group of polyamides. In this case, the plastic A PA6 or PA6.6 and the plastic B Be PA12. In addition, the plastic A is a melting temperature between 260 ° C and 290 ° C and the plastic B is a melting temperature between 220 ° C and 240 ° C have. Also other plastics, as already described above, can be used. Condition is, however, that the two Plastics A and B from a group of related, similar Chemical properties exhibiting plastics selected are. These are understood to mean plastics, for example, a same matrix, a comparable polymerization, a comparable Chaining of the individual monomers as well as a comparable Vornetzmatrix exhibit. The above-mentioned thermoplastic materials can be processed relatively easily and give a total of one very high adhesion between the base profile element and the overmolded plastic element, as it is a cohesive Connection between the coating layer and the plastic element comes.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist der Kunststoff A und/oder der Kunststoff B mindestens ein Fasermaterial auf. Das Fasermaterial kann dabei aus Glasfasern, Kohlefasern, Keramikfasern, Metallfasern oder einem Gemisch von mindestens zwei dieser Fasermaterialien bestehen. Beim derart modifizierten Kunststoffmaterial ergibt sich ein verbesserter Stoffschluss, da bei der Ausbildung der stoffschlüssigen Verbindung zwischen der Überzugsschicht und dem Kunststoffelement die Fasern des jeweiligen Elementes zumindest teilweise in das andere Element eindringen.In a further advantageous embodiment of the invention Method, the plastic A and / or the plastic B at least a fiber material. The fiber material can be made of glass fibers, Carbon fibers, ceramic fibers, metal fibers or a mixture of at least two of these fiber materials exist. When so modified Plastic material results in an improved adhesion, since in the formation of the material connection between the coating layer and the plastic element the fibers of the respective element at least partially into the other element penetration.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vor dem Verfahrensschritt a) auf der Oberfläche des Grundprofilelements zumindest teilweise eine Schicht bestehend aus einem Primer und/oder Haftvermittler aufgetragen. Dadurch wird eine verbesserte Verbindung zwischen der Überzugsschicht und des Grundprofilelements geschaffen, die insgesamt zu einer verbesserten Verbundhaftung der Elemente des hergestellten Verbundbauteils führt.In a further advantageous embodiment of the invention Process is carried out before process step a) on the surface of the basic profile element at least partially a layer applied from a primer and / or adhesion promoter. This will an improved connection between the coating layer and the basic profile element, the overall improved Bonding of the elements of the composite component produced leads.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Grundprofilelement mittels eines Innen-Hochdruck-Umformverfahrens hergestellt. Dabei kann das Innen-Hochdruck-Umformverfahren und die Verfahrensschritte a) bis c) in einer Maschine mit einem oder mehreren Werkzeugen durchgeführt werden. Durch die Kombination des Innen-Hochdruck-Umformverfahrens zur Ausgestaltung des Grundprofilelements mit dem erfindungsgemäßen Herstellen, insbesondere Anspritzen und Ausformen der mit dem Grundprofilelement verbundenem Kunststoffelement ergibt sich eine besonders wirtschaftliche, schnelle und kostengünstige Möglichkeit zur Herstellung von Verbundbauteilen. Die oben erwähnte Wasseremulsion kann dabei in einfacher Weise die Hochdruckflüssigkeit sein, mittels derer das Grundelementprofil im Innen-Hochdruck-Umformprozess umgeformt wird. Das heißt, dass keine zusätzlichen Heizmedien erforderlich sind um das Werkzeug und insbesondere das Grundprofilelement und damit auch die Schicht zu erwärmen, da die Flüssigkeit als Druckmedium zum Umformen sowieso schon gebraucht wird.In a further advantageous embodiment of the invention Method is the basic profile element by means of an internal high-pressure forming process produced. This can be the internal high-pressure forming process and the process steps a) to c) in a machine with one or several tools are performed. By the combination the internal high-pressure forming process for the design of the basic profile element with the production according to the invention, in particular Injection and molding of the connected to the basic profile element Plastic element results in a particularly economical, fast and cost effective way to produce composite components. The above-mentioned water emulsion can be in a simple Way be the high pressure liquid, by means of which the Basic element profile is transformed in the internal high-pressure forming process. This means that no additional heating media required are about the tool and in particular the basic profile element and so that the layer to heat, as the liquid anyway needed as a printing medium for reshaping.

In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht das Grundprofilelement aus Stahl, FVK – vorzugsweise ein CFK-Geflecht –, Aluminium, mindestens einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung. Das Grundprofilelement kann zudem offen oder geschlossen ausgebildet sein, wobei bei Anwendung des Innen-Hochdruck-Umformverfahrens das Grundprofilelement durch ein umfänglich geschlossenes, insbesondere rohrförmiges Hohlprofil gebildet ist.In further advantageous embodiments of the method according to the invention, the basic profile element made of steel, FVK - preferably a CFK braid -, aluminum, at least one aluminum or magnesium alloy. The basic profile element can also be designed to be open or closed, wherein when using the internal high-pressure forming process, the basic profile element is formed by a circumferentially closed, in particular tubular hollow profile.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels. Dabei zeigen:Further Advantages and features of the invention will become apparent from the following Description of an embodiment shown in the figures. Showing:

1 eine schematische Darstellung eines Fertigungsschritts gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils; und 1 a schematic representation of a manufacturing step according to the inventive method for producing a composite component; and

2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verbundbauteils. 2 a schematic representation of a composite component according to the invention.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Fertigungsschritt zur Herstellung eines Verbundbauteils 10 (2). Man erkennt, dass ein in einem Formenhohlraum 20 eines Werkzeugs 18 positioniertes Grundprofilelement 12 eine Überzugsschicht 16 aufweist. Die Überzugsschicht 16 wurde dabei in einem vorhergehenden Verfahrensschritt auf das Grundprofilelement 12 aufgetragen und besteht aus einem Kunststoff B, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kunststoff B das Polyamid PA12 mit einer Schmelztemperatur zwischen 220°C und 240°C. Die Dicke der Überzugsschicht 16 kann 0,05–0,5 mm, vorzugsweise ca. 0,15 mm betragen. Das so hergestellte Grundprofilelement 12 wird innerhalb des Werkzeugs 18 mit einem Kunststoff A zur Ausbildung von einem an das Grundprofilelement 12 angespritzten Kunststoffelement 14 (vergleiche 2) umspritzt. Dabei füllt eine Schmelze 22 des Kunststoffs B den Formenhohlraum 20 des Werkzeugs 18 aus. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kunststoff B ein Polyamid, nämlich PA6 und weist eine Schmelztemperatur zwischen 260°C und 290°C auf. Durch die Prozesstemperatur beim Umspritzen des Grundprofilelements 12 wie auch durch die auftretenden Prozessdrucke Pp wird die Überzugsschicht 16 teilweise angeschmolzen, wodurch sich eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Überzugsschicht 16 und des entstehenden Kunststoffelementes 14 ergibt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Grundprofilelement ein geschlossenes Metallprofil. Es können jedoch auch offene Metallprofile verwendet werden, das Metallprofil kann dabei jede nur denkbare und technisch praktikable Form aufweisen. 1 shows a schematic representation of a manufacturing step for producing a composite component 10 ( 2 ). One recognizes that one in a mold cavity 20 a tool 18 positioned basic profile element 12 a coating layer 16 having. The coating layer 16 was in a previous step on the basic profile element 12 applied and consists of a plastic B, in the illustrated embodiment, the plastic B is the polyamide PA12 having a melting temperature between 220 ° C and 240 ° C. The thickness of the coating layer 16 may be 0.05-0.5 mm, preferably about 0.15 mm. The basic profile element produced in this way 12 will be within the tool 18 with a plastic A for the formation of a to the basic profile element 12 molded plastic element 14 (see 2 ) overmoulded. This fills a melt 22 of the plastic B the mold cavity 20 of the tool 18 out. In the illustrated embodiment, the plastic B is a polyamide, namely PA6 and has a melting temperature between 260 ° C and 290 ° C. Due to the process temperature during encapsulation of the basic profile element 12 as well as by the occurring process pressures P p is the coating layer 16 partly melted, resulting in a material connection between the coating layer 16 and the resulting plastic element 14 results. In the illustrated embodiment, the basic profile element is a closed metal profile. However, it can also be used open metal profiles, the metal profile can have any conceivable and technically feasible form.

2 zeigt ein Verbundbauteil 10 bestehend aus dem metallischen Grundprofilelement 12, der auf dem Grundprofilelement 12 aufliegenden und damit verbundenen Überzugsschicht 16 sowie dem an das Grundprofilelement 12 bzw. die Überzugsschicht 16 angespritzte Kunststoffelement 14. Aus der Vergrößerung eines Teilabschnitts der Verbundbauteils 10 erkennt man, dass sich zwischen der Überzugsschicht 16 und dem Kunststoffelement 14 eine innige, stoffschlüssige Verbindung ergibt, die insgesamt zu einer sehr starken Verbundhaftung zwischen den Elementen des Verbundbauteils 10 führt. Bei dem schematisch dargestellten Verbundbauteil 10 handelt es sich um ein Verbundbauteil zur Verwendung im Automobilbau. 2 shows a composite component 10 consisting of the metallic base profile element 12 standing on the basic profile element 12 overlying and associated coating layer 16 as well as to the basic profile element 12 or the coating layer 16 molded plastic element 14 , From the enlargement of a section of the composite component 10 one recognizes that between the coating layer 16 and the plastic element 14 an intimate, material connection results, which in total to a very strong bond between the elements of the composite component 10 leads. In the schematically illustrated composite component 10 it is a composite component for use in the automotive industry.

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Claims (25)

Verbundbauteil, insbesondere Verbundbauteil für ein Kraftfahrzeug, aus mindestens einem Grundprofilelement (12) und mindestens einem an das Grundprofilelement (12) angespritzten Kunststoffelement (14) aus einem Kunststoff A, wobei das Grundprofilelement (12) zumindest teilweise eine Überzugsschicht (16) aus einem Kunststoff B aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff A eine höhere Schmelztemperatur aufweist als der Kunststoff B und die Kunststoffe A und B aus einer Gruppe verwandter, ähnliche chemische Eigenschaften aufweisender Kunststoffe ausgewählt sind.Composite component, in particular composite component for a motor vehicle, from at least one basic profile element ( 12 ) and at least one to the basic profile element ( 12 ) molded plastic element ( 14 ) made of a plastic A, wherein the basic profile element ( 12 ) at least partially a coating layer ( 16 ) of a plastic B, characterized in that the plastic A has a higher melting temperature than the plastic B and the plastics A and B are selected from a group of related, similar chemical properties exhibiting plastics. Verbundbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffe A und B aus der Gruppe umfassend synthetisch hergestellte, thermoplastische Kunststoffe ausgewählt sind.Composite component according to claim 1, characterized in that that the plastics A and B from the group comprising synthetic manufactured, thermoplastic materials are selected. Verbundbauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffe A und B aus der Gruppe der Polyamide ausgewählt sind.Composite component according to claim 2, characterized in that that the plastics A and B selected from the group of polyamides are. Verbundbauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff A PA6 oder PA6.6 und der Kunststoff B PA12 ist.Composite component according to claim 3, characterized that the plastic A is PA6 or PA6.6 and the plastic B is PA12. Verbundbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff A eine Schmelztemperatur zwischen 260°C und 290°C und der Kunststoff B eine Schmelztemperatur zwischen 220°C und 240°C aufweist.Composite component according to one of the preceding claims, characterized in that the plastic A is a melting temperature between 260 ° C and 290 ° C and the plastic B a melting temperature between 220 ° C and 240 ° C having. Verbundbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff A und/oder der Kunststoff B mindestens ein Fasermaterial aufweist.Composite component according to one of the preceding claims, characterized in that the plastic A and / or the plastic B has at least one fiber material. Verbundbauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial aus Glasfasern, Kohlefasern, Keramikfasern, Metallfasern oder einem Gemisch von mindestens zwei dieser Fasermaterialien besteht.Composite component according to claim 6, characterized in that that the fiber material consists of glass fibers, carbon fibers, ceramic fibers, Metal fibers or a mixture of at least two of these fiber materials consists. Verbundbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Oberfläche des Grundprofilelements (12) und der Überzugsschicht (16) zumindest teilweise eine Schicht bestehend aus einem Primer und/oder Haftvermittler angeordnet ist.Composite component according to one of the preceding claims, characterized in that between the surface of the basic profile element ( 12 ) and the coating layer ( 16 ) at least partially a layer consisting of a primer and / or adhesion promoter is arranged. Verbundbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundprofilelement (12) mittels eines Innen-Hochdruck-Umformverfahren hergestellt ist.Composite component according to one of the preceding claims, characterized in that the basic profile element ( 12 ) is produced by means of an internal high pressure forming process. Verbundbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundprofilelement (12) aus Stahl, FVK – vorzugsweise einem CFK-Geflecht – Aluminium, mindestens einer Aluminiumlegierung oder mindestens einer Magnesiumlegierung besteht.Composite component according to one of the preceding claims, characterized in that the basic profile element ( 12 ) consists of steel, FRP - preferably a CFRP braid - aluminum, at least one aluminum alloy or at least one magnesium alloy. Verbundbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundbauteil (10) ein Frontendträger, ein Rückwandträger, ein Quer- oder Längsträger, eine selbsttragende Tragestruktur, eine Fahrzeugtür oder eine Heckablage eines Kraftfahrzeugs ist.Composite component according to one of the preceding claims, characterized in that the composite component ( 10 ) is a front end support, a rear wall support, a transverse or longitudinal beam, a self-supporting support structure, a vehicle door or a rear shelf of a motor vehicle. Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils, insbesondere eines Verbundbauteils eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus mindestens einem Grundprofilelement (12) und mindestens einem an das Grundprofilelement (12) angespritzten Kunststoffelement (14), dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Zumindest teilweises Beschichten von mindestens einem Grundprofilelement (12) mit einer Überzugsschicht (16) aus einem Kunststoff B; b) Positionieren des mindestens einen Grundprofilelements (12) in einem mindestens einen Formenhohlraum (20) aufweisenden Werkzeug (18); c) Zumindest teilweise Umspritzen des Grundprofilelements (12) mit einem Kunststoff A zur Ausbildung des mindestens einen an das Grundprofilelement (12) angespritzten Kunststoffelements (14), wobei der Kunststoff A eine höhere Schmelztemperatur aufweist als der Kunststoff B und die Kunststoffe A und B aus einer Gruppe verwandter, ähnliche chemische Eigenschaften aufweisender Kunststoffe ausgewählt sind.Method for producing a composite component, in particular a composite component of a motor vehicle, comprising at least one basic profile element ( 12 ) and at least one to the basic profile element ( 12 ) molded plastic element ( 14 ), characterized in that the method comprises the following steps: a) at least partially coating at least one basic profile element ( 12 ) with a coating layer ( 16 ) made of a plastic B; b) positioning the at least one basic profile element ( 12 ) in at least one mold cavity ( 20 ) tool ( 18 ); c) at least partially encapsulating the basic profile element ( 12 ) with a plastic A for forming the at least one of the basic profile element ( 12 ) molded plastic element ( 14 ), wherein the plastic A has a higher melting temperature than the plastic B and the plastics A and B are selected from a group of related, similar chemical properties exhibiting plastics. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt b) eine Erwärmung des Werkzeugs (18) und/oder des Grundelementprofils (12) erfolgt.A method according to claim 12, characterized in that in method step b) heating of the tool ( 18 ) and / or the primitive profile ( 12 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (18) auf eine Temperatur zwischen 75°C und 100°C erwärmt wird.Method according to claim 13, characterized in that the tool ( 18 ) is heated to a temperature between 75 ° C and 100 ° C. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffe A und B aus der Gruppe umfassend synthetisch hergestellte, thermoplastische Kunststoffe ausgewählt sind.Method according to one of claims 12 to 14, characterized in that the plastics A and B from the group comprising synthetically produced, thermoplastics are selected. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffe A und B aus der Gruppe der Polyamide ausgewählt sind.Method according to one of claims 12 to 15, characterized in that the plastics A and B from the group the polyamides are selected. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff A PA6 oder PA6.6 und der Kunststoff B PA12 ist.Method according to claim 16, characterized in that that the plastic A is PA6 or PA6.6 and the plastic B is PA12. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff A eine Schmelztemperatur zwischen 260°C und 290°C und der Kunststoff B eine Schmelztemperatur zwischen 220°C und 240°C aufweist.Method according to one of claims 12 to 17, characterized in that the plastic A has a melting temperature between 260 ° C and 290 ° C and the plastic B has a melting temperature between 220 ° C and 240 ° C. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff A und/oder der Kunststoff B mindestens ein Fasermaterial aufweist.Method according to one of claims 12 to 18, characterized in that the plastic A and / or the plastic B has at least one fiber material. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial aus Glasfasern, Kohlefasern, Keramikfasern, Metallfasern oder einem Gemisch von mindestens zwei dieser Fasermaterialien besteht.Method according to claim 19, characterized that the fiber material consists of glass fibers, carbon fibers, ceramic fibers, Metal fibers or a mixture of at least two of these fiber materials consists. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verfahrensschritt a) auf der Oberfläche des Grundprofilelements (12) zumindest teilweise eine Schicht bestehend aus einem Primer und/oder Haftvermittler aufgetragen wird.Method according to one of claims 12 to 20, characterized in that before the process step a) on the surface of the basic profile element ( 12 ) at least partially a layer consisting of a primer and / or adhesion promoter is applied. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundprofilelement (12) mittels eines Innen-Hochdruck-Umformverfahren hergestellt ist.Method according to one of claims 12 to 21, characterized in that the basic profile element ( 12 ) is produced by means of an internal high pressure forming process. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Innen-Hochdruck-Umformverfahren und die Verfahrensschritte a) bis c) in einer Maschine mit einem oder mehreren Werkzeugen (18) durchgeführt werden.A method according to claim 22, characterized in that the internal high-pressure forming process and the process steps a) to c) in a machine with one or more tools ( 18 ) be performed. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundprofilelement (12) aus Stahl, FVK – vorzugsweise einem CFK-Geflecht –, Aluminium, mindestens einer Aluminiumlegierung oder mindestens einer Magnesiumlegierung besteht.Method according to one of claims 12 to 23, characterized in that the basic profile element ( 12 ) made of steel, FVK - preferably a CFK braid -, aluminum, at least one aluminum alloy or at least one magnesium alloy. Verfahren nach einem de Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung des Grundprofilelements (12) und/oder des Werkzeugs (18) durch eine erhitzte Wasseremulsion erfolgt, die sich innerhalb des Grundprofilelements (12) befindet und im Innen-Hochdruck-Umformverfahren als Druckmedium verwendet wird.Method according to one of claims 22 to 24, characterized in that the heating of the basic profile element ( 12 ) and / or the tool ( 18 ) is carried out by a heated water emulsion which is located within the basic profile element ( 12 ) and is used in internal high pressure forming process as a pressure medium.
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