DE102008013506A1 - Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils aus wenigstens einem Formteil aus Metall und/oder Kunststoff, das in einem Spritzgießwerkzeug gefügt und form- und/oder stoffschlüssig mit sich selbst und/oder einem anderen Formteil verbunden wird, wobei das wenigstens eine Formteil beim Schließen des Spritzgießwerkzeuges gefügt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils, insbesondere eines Hybridverbundbauteils mit geschlossenem Profil.
  • Aus DE 195 00 790 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoff/Metallverbundkörpern mit einer Kombination von Metallfugen bzw. -verpressen von wenigstens zwei Einzelblechen und Spritzgießen eines thermoplastischen Kunststoffes bekannt. Dabei werden in einem ersten Schritt einzelne zu verbindende Bleche in das Spritzgießwerkzeug eingelegt und formschlüssig durch Fugen oder Verpressen miteinander verbunden. In einem zweiten Schritt werden die Bleche durch Anspritzen von Durchbrüchen der Bleche mit thermoplastischem Kunststoff miteinander und mit dem in der restlichen Kavität des Spritzgießwerkzeuges gebildeten Kunststoffteil verbunden.
  • Ein Nachteil des bekannten Verfahrens liegt darin, dass das Verpressen der Formteile und das Anspritzen von Kunststoff zwar in einer Vorrichtung, aber in zwei getrennten Verfahrensschritten erfolgt. Das Verpressen bzw. Verprägen ist ein separater Verfahrensschritt, in dem bewegbare Stempel im Spritzgießwerkzeug auf die Formteile gedrückt werden. Die Pressstempel sind in das Spritzgießwerkzeug eingelassen. Durch das ständige Aus- und Zurückfahren des Stempels zum Verpressen der Formteile ist die Zykluszeit für die Herstellung eines Verbundbauteils verhältnismäßig lang. Nachteilig ist auch, dass die benötigte Vorrichtung aufwändig ist, da sie bewegbare Stempel zum Verpressen der Formteile aufweist.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils anzugeben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils aus wenigstens einem Formteil aus Metall und/oder Kunststoff wird das wenigstens eine Formteil in einem Spritzgießwerkzeug gefügt und form- und/oder stoffschlüssig mit sich selbst und/oder einem anderem Formteil verbunden. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das wenigstens eine Formteil beim Schließen des Spritzgießwerkzeuges gefügt wird.
  • Dadurch werden die Anzahl der Arbeitsschritte und die Zeit für die Herstellung eines Verbundbauteils verringert. Ferner werden die Herstellungsanlage verkleinert und die Herstellungskosten von Verbundbauteilen reduziert, so dass sich das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere besser als bekannte Verfahren zur Herstellung auch kleinerer Stückzahlen eignet. Die Reduzierung der Arbeitsschritte ermöglicht darüber hinaus eine genauere Positionierung der Formteile während des Herstellungsprozesses und damit eine verbesserte Verarbeitung des Verbundbauteils.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sieht insbesondere bevorzugt vor, dass ein Verbundbauteil mit einem geschlossenen Profil gebildet wird. Beispielsweise werden ein offenes Formteil zu einem Hohlkammerverbundbauteil oder zwei Formteile zu einem Hohlkammerverbundbauteil gefügt. Dabei wird unter einem Hohlkammerverbundbauteil mit einem geschlossenen Profil ein Verbundbauteil verstanden, das einen Querschnitt mit einer geschlossenen Kontur aufweist. Unter einem Hohlkammerverbundbauteil mit offenem Profil wird ein Verbundbauteil verstanden, das einen ganz oder teilweise geschlossenen Hohlraum umschließt.
  • Derartige Verbundbauteile haben die Vorteile, dass sie gegenüber massiven Verbundbauteilen eine höhere Torsions- und/oder Biegesteifigkeit oder eine gleiche Steifigkeit bei einem geringeren Gewicht des Verbundbauteils aufweisen. Insbesondere bei einem Verbau eines Verbundbauteils in einem Fahrzeug wird dadurch ein geringerer Bauraum benötigt und/oder der Verbau eines leichteren Bauteils ermöglicht, um eine erforderliche Steifigkeit des Bauteils zu erreichen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1 eine Längsschnittdarstellung zweier Formteile vor deren formschlüssiger Zusammenfügung zu einem Verbundbauteil mit geschlossenem Profil, wobei ein Formteil hutförmig ausgestaltet ist,
  • 2 eine Längsschnittdarstellung zweier Formteile vor deren form- und stoffschlüssiger Zusammenfügung zu einem Verbundbauteil mit geschlossenem Profil, wobei ein Formteil kamelrückenförmig ist,
  • 3 eine Längsschnittdarstellung zweier Formteile nach deren form- und stoffschlüssiger Zusammenfügung zu einem Verbundbauteil mit geschlossenem Profil, wobei ein Formteil kamelrückenförmig ist, und
  • 4 eine Längsschnittdarstellung zweier hutförmiger Formteile vor deren form- und stoffschlüssiger Zusammenfügung zu einem Verbundbauteil mit geschlossenem Profil.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt eine Längsschnittdarstellung zweier Formteile 1, 2 vor deren Zusammenfügung zu einem Verbundbauteil. Dabei ist ein erstes Formteil 1 eben ausgebildet und das zweite Formteil 2 hat die Form eines Hutes, dessen Hutkrempe 3 beim Zusammenfügen der Formteile 1, 2 parallel zum ersten Formteil 1 angeordnet wird. Die Formteile 1, 2 werden in Fügungsbereichen 4 der Hutkrempe 3 durch Warmnieten, Ultraschallschweißen, Kleben, Kunststoff-Metallschweißen, Punktschweißen, Durchsetzfügen und/oder Anspritzen von thermoplastischem Kunststoff miteinander verbunden.
  • Dabei bestehen die Formteile 1 und 2 beispielsweise aus Stahl, Aluminium, Magnesium, Legierungen dieser Metalle und/oder Kunststoff.
  • Optional wird an der Hutkrempe 3 des zweiten Formteils 2 eine Anzahl von Dornen 5 und in dem ersten Formteil 1 eine gleiche Anzahl korrespondierender Durchbrüche 6 angeordnet, so dass alle Dornen 5 gleichzeitig durch die Durchbrüche 6 führbar sind. In Durchbruchfügungsbereichen 7, in denen die Dornen 5 durch die korrespondierenden Durchbrüche 6 geführt werden, werden die Formteile 1, 2 durch Warmnieten, Ultraschallschweißen, Kleben, Kunststoff-Metallschweißen, Punktschweißen, Durchsetzfügen und/oder Anspritzen von thermoplastischem Kunststoff zusätzlich oder alternativ miteinander verbunden.
  • Weiterhin weist das zweite Formteil 2 optional Verstärkungsrippen 8 (vorzugsweise aus Kunststoff) auf, die jeweils innerhalb der Hutinnenseite diagonal durch die Symmetrieachse des zweiten Formteils 2 von dem Hutdeckel zur Hutkrempe 3 verlaufen. Durch derartige Verstärkungsrippen 8 wird die Stabilität des Formteils 2 zusätzlich erhöht.
  • Dabei bestehen die Dornen 5 und die Verstärkungsrippen 8 des zweiten Formteils 2 bevorzugt aus Kunststoff, beispielsweise aus Polyamid.
  • Die Formteile 1, 2 werden in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Fügebewegung 9 des ersten Formteils 1 in Richtung des zweiten Formteils 2 und somit beim Schließen eines nicht näher dargestellten Werkzeuges gefügt. Dies erfolgt vorzugsweise im bzw. vor dem Ronbau.
  • 2 zeigt eine Längsschnittdarstellung zweier Formteile 1, 2 vor deren Zusammenfügung zu einem Verbundbauteil, wobei ein erstes Formteil 1 eben und das zweite Formteil 2 kamelrückenförmig ausgebildet ist. Dabei wird unter einem kamelrückenförmigen Formteil ein Formteil mit paralleler Verrippung verstanden, dessen Form derjenigen eines zweihöckrigen Kamelrückens ähnelt, wobei die beiden Höcker oder Rippen hohl sind.
  • Dabei weist das zweite Formteil 2 in einer Senke zwischen den beiden Höckern einen Bereich mit spritzbaren Klebemittel 10 auf, beispielsweise als 2-Komponenten-Spritzguss einem Klebeschaum, mittels dessen die Formteile 1, 2 verbindbar sind, beispielsweise durch Erhitzen von Klebeschaum in einem KTL-Ofen (KTL = Kathodische Tauchlackierung). Ein zwischen den beiden Höckern angeordneter Mittelteil 11 des Formteils 2 kann dabei aus einem anderem Material als die anderen Teile bestehen, beispielsweise aus einem Kunststoff wie Polyamid. Man spricht dann von einem Hybridverbundteil.
  • 3 zeigt dieselben Formteile 1, 2 wie 2 nach deren Zusammenfügung zu einem Verbundbauteil in einer Längsschnittdarstellung.
  • Dabei verbindet das Klebemittel 10 die beiden Formteile 1, 2 im Bereich der Senke zwischen den Höckern des Formteils 2, beispielsweise durch Erhitzen von Klebeschaum im KTL-Ofen, wodurch der Klebeschaum aufschäumt und die Formteile 1, 2 verklebt werden.
  • 4 zeigt eine Längsschnittdarstellung zweier hutförmiger Formteile 1, 2 mit korrespondierenden Hutgrößen vor deren Zusammenfügung zu einem Verbundbauteil. Die Hutkrempe 3 des zweiten Formteils 2 weist dabei bevorzugt wenigstens einen Dorn 5 auf, der in einen korrespondierenden Durchbruch 6 des ersten Formteils 1 formschlüssig einführbar ist. Dadurch sind die beiden Formteile 1, 2 zu ihrer Fügung und Verbindung insbesondere relativ zueinander ausrichtbar.
  • Ferner weist das zweite Formteil 2 vorzugsweise in wenigstens einem Bereich seiner Hutkrempe 3 ein Klebemittel 10, beispielsweise derselben Art wie in dem mit den 2 und 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel, auf. Das Formteil 1 weist vorzugsweise in einem dazu korrespondierenden Bereich eine Klebemittelaufnahmevertiefung 12 auf, in die sich das Klebemittel ausbreiten kann.
    • 1
    Erstes Formteil
    2
    Zweites Formteil
    3
    Hutkrempe
    4
    Fügungsbereich
    5
    Dorn
    6
    Durchbruch
    7
    Durchbruchfügungsbereich
    8
    Verstärkungsrippe
    9
    Fügebewegung
    10
    Klebemittel
    11
    Mittelteil
    12
    Klebemittelaufnahmevertiefung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 19500790 A1 [0002]

Claims (13)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils aus wenigstens einem Formteil (1, 2) aus Metall und/oder Kunststoff, das in einem Spritzgießwerkzeug gefügt und form- und/oder stoffschlüssig mit sich selbst und/oder einem anderem Formteil (1, 2) verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Formteil (1, 2) beim Schließen des Spritzgießwerkzeuges gefügt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbundbauteil mit einem geschlossenen Profil gebildet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein offenes Formteil (1, 2) zu einem Hohlkammerverbundbauteil gefügt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Formteile (1, 2) zu einem Hohlkammerverbundbauteil gefügt werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass beide Formteile (1, 2) halbschalenförmig sind.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eines der beiden Formteile (1, 2) halbschalenförmig ist und das andere Formteil (1, 2) eben ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Formteil (1, 2) durch Warmnieten, Ultraschallschweißen, Kleben, Kunststoff-Metallschweißen, Punktschweißen, Durchsetzfügen und/oder Anspritzen von thermoplastischem Kunststoff, insbesondere mittels Schaumspritzgießen, mit sich selbst und/oder einem anderen Formteil (1, 2) verbunden wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Formteil (1, 2) durch 2-K-Spritzguss mit einem spritzbaren Klebemittel (10) mit sich selbst und/oder einem anderen Formteil (1, 2) verbunden wird, insbesondere derart, dass das Klebemittel (10) durch einen späteren Wärmeeintrag-vorzugsweise durch die kathodische Tauchlackierung-aktiviert wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Formteil (1, 2) zueinander korrespondierende Durchbrüche (6) und/oder Sicken und/oder Dornen (5) aufweist, die zum Fügen paarweise übereinander gelegt oder ineinander gesteckt werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Formteil (1, 2) im Bereich der Durchbrüche (6) und/oder Sicken und/oder Dornen (5) gefügt und/oder verbunden wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Formteil (1, 2) aus Stahl, Aluminium, Magnesium, Legierungen dieser Metalle und/oder Kunststoff, insbesondere verstärktem und/oder gefülltem thermoplastischem Kunststoff auf Basis von Polyamid besteht.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das das wenigstens eine Formteil (1, 2) zumindest bereichsweise eine Beschichtung aufweist zur Verbesserung der Verbundhaftung zwischen Formteiloberfläche und Kunststoff bzw. Klebemittel (10).
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch Wärmeeinwirkung zwischen der Beschichtung und Kunststoff bzw. Klebemittel (10) zumindest lokal eine stoffschlüssige Verbindung ausbildet.
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