DE102010014542A1 - Method for manufacturing composite component, involves arranging plastic hollow profile together with connecting component, where hollow profile and connecting component are encapsulated by injection molding material - Google Patents

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Abstract

The method involves arranging a plastic hollow profile together with a connecting component (1). The hollow profile and connecting component are encapsulated by an injection molding material while designing a composite component. The connecting component has a receiving element (3) in which the hollow profile is introduced. The hollow profile is expanded by fluidic internal high pressure through a conformal attachment at the receiving element.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a method for producing a composite component according to the preamble of claim 1.

Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus der DE 100 22 360 A1 bekannt. Das dort in den 17–21 beschriebene Verbundbauteil setzt sich aus mehreren Rohrstücken zusammen, welche mittels Innenhochdruckumformen hergestellt sein können. Die Rohrstücke weisen perforierte Sicken auf, über die sie zusammengeschoben werden. Des Weiteren werden offene ebenfalls mit perforierten Sicken versehene Profile auf die Rohrstücke aufgeschoben, wobei die Sicken der Profile auf den Sicken der Rohrstücke zu liegen kommen. Danach wird der Profilkomplex in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt und in den Bereichen der Schiebeverbindung mit Kunststoff umspritzt. Der flüssige Kunststoff dringt dabei durch die Durchbrüche der Sicken und bildet nach Erstarrung nietartige Verbindungselemente zwischen den Rohrstücken und den aufgeschobenen Profilen. Des Weiteren wird durch die Umspritzung eine Verkleidung und eine Steifigkeit erhöhende Verrippung der versickten Profile geschaffen. Infolge des Spritzgießdruckes kann es jedoch zu einem Kollabieren der Rohrstücke kommen, was zu einer erhöhten Ausschussrate führt. Dies kann gegebenenfalls durch eine deutlich erhöhte Wandstärke der Rohrstücke vermieden werden, was jedoch wiederum das Gewicht des Verbundbauteils erhöht. Weiterhin ist die Erzielung der Verbindung über die Kunststoffniete ziemlich aufwändig, da die Rohrstücke und Profile exakt mit den Durchbrüchen der Sicken aufeinander positioniert sein müssen, ganz zu schweigen von dem zusätzlichen Verfahrenschritt der Perforierung der Sicken.A generic method is from the DE 100 22 360 A1 known. That there in the 17 - 21 composite component described is composed of several pieces of pipe, which can be made by hydroforming. The pipe sections have perforated beads over which they are pushed together. Furthermore, open profiles also provided with perforated beads are pushed onto the pipe sections, wherein the beads of the profiles come to lie on the beads of the pipe sections. Thereafter, the profile complex is placed in an injection mold and encapsulated in the areas of the sliding connection with plastic. The liquid plastic penetrates through the openings of the beads and forms after solidification rivet-like connecting elements between the pipe sections and the deferred profiles. Furthermore, the encapsulation creates a cladding and a rigidity-increasing ribbing of the extruded profiles. Due to the injection molding pressure, however, collapsing of the pipe sections can occur, which leads to an increased reject rate. This can optionally be avoided by a significantly increased wall thickness of the pipe sections, which in turn increases the weight of the composite component. Furthermore, the achievement of the compound on the plastic rivet is quite complex, since the pipe sections and profiles must be positioned exactly to each other with the openings of the beads, not to mention the additional process step of perforation of the beads.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren dahingehend weiterzubilden, dass die Herstellung eines Verbundbauteils mit geringem Gewicht und komplexer Bauart in einfacher Weise und prozesssicher ermöglicht wird.The invention has the object of developing a generic method to the effect that the production of a composite component with low weight and complex design is made possible in a simple manner and process reliable.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.The object is achieved by the features of claim 1.

Hierbei wird das Hohlprofil in eine Aufnahme des Anschlussbauteils eingebracht, wonach das Hohlprofil
mittels fluidischen Innenhochdrucks unter konturtreuer Anlage an der Aufnahme des Anschlussbauteils aufgeweitet wird.Here, the hollow profile is introduced into a receptacle of the connection component, after which the hollow profile
is widened by means of fluidic internal high pressure under contour-true contact with the receptacle of the connection component.

Währenddessen oder anschließend werden das Anschlussbauteil und das sich in dessen Aufnahme befindliche Hohlprofil im Aufnahmebereich bei anliegendem Innenhochdruck im Hohlprofil umspritzt. Aufgrund eines anliegenden Innenhochdruckes, der nicht zwangsweise die Höhe eines Umformdruckes besitzen muss sondern vielmehr nur einen Stützdruck darstellen kann, wird ein Einfallen des Hohlprofils beim Spritzgießvorgang verhindert, was die Prozesssicherheit gewährleistet und die Ausschussquote minimiert. In Zusammenwirkung mit dem anliegenden Innenhochdruck trägt der Wegfall von Sicken und insbesondere von Perforationen ebenfalls zur Prozesssicherheit bei, da die Perforationen das Aufbringen eines Innenhochdruckes verhindern würden. Des Weiteren vereinfacht der genannte Verzicht auf Sicken und Perforationen die Gestaltung des Hohlprofils und des Anschlussbauteils und damit das Herstellungsverfahren des Verbundbauteils erheblich. Da allein der Stützdruck ausreicht um einen Kollaps des Hohlprofils beim Spritzgießen zu vermeiden, kann das Hohlprofil gegebenenfalls auch das Anschlussbauteil mit geringen Wandstärken ausgestattet sein, was wesentlich zum Leichtbau des Verbundbauteils beiträgt. Dadurch, dass die Ausformung des Hohlprofils in der Aufnahme des Anschlussbauteils mittels Innenhochdruck erfolgt und nicht vor dem Einbringen in die Aufnahme, wird der Herstellungsprozess verkürzt. Ebenso ermöglicht dies die exakte Anpassung des Hohlprofils an die Aufnahme des Anschlussbauteils, so dass keine Montagetoleranzen auftreten. Obwohl es denkbar ist, dass das Hohlprofil mit dem Anschlussbauteil nach der Aufweitung im Innenhochdruckumformwerkzeug in ein separates Spritzgießwerkzeug umgesetzt werden kann, ist es zum einen für die Verfahrenökonomie und für einen geringen apparativen Aufwand von Vorteil Aufweiten und Umspritzen im gleich Werkzeug abfolgen zu lassen. Hierbei sind entweder das Innenhochdruckumformwerkzeug oder das Spritzgießwerkzeug entsprechend bautechnisch bzw. konstruktiv auf das dort zusätzlich ausgeführte Verfahren anzupassen. Zum anderen entstehen keine möglichen Schäden durch die Umsetzung. Mit der Umspritzung entsteht dann das Verbundbauteil, welche zur Verkürzung des Herstellungsprozesses bereits während des Aufweitvorgangs erfolgen kann. Dabei ist darauf zu achten, dass das flüssige oder breiige Spritzgießmaterial noch nicht erstarrt ist, so dass dies die Aufweitung schadlos mitmachen kann.In the meantime or subsequently, the connection component and the hollow profile located in its receptacle are encapsulated in the hollow profile in the receiving area when internal high pressure is applied. Due to an applied internal high pressure, which does not necessarily have to have the height of a forming pressure but rather can only represent a support pressure, a collapse of the hollow profile during injection molding is prevented, which ensures process reliability and minimizes the reject rate. In conjunction with the applied internal high pressure, the absence of beads and in particular of perforations also contributes to process reliability, since the perforations would prevent the application of a hydroforming. Furthermore, said waiver of beads and perforations simplifies the design of the hollow profile and the connection component and thus the manufacturing process of the composite component considerably. Since only the support pressure is sufficient to avoid a collapse of the hollow profile during injection molding, the hollow section may optionally also be equipped with low wall thicknesses of the connection component, which contributes significantly to the lightweight construction of the composite component. The fact that the formation of the hollow profile takes place in the receptacle of the connection component by means of internal high pressure and not before the introduction into the receptacle, the manufacturing process is shortened. Likewise, this allows the exact adaptation of the hollow profile to the receptacle of the connection component, so that no assembly tolerances occur. Although it is conceivable that the hollow profile can be implemented with the connection component after expansion in hydroforming in a separate injection mold, it is on the one hand for the process economy and for a low equipment cost of advantage widening and encapsulation in the same tool to follow. Here, either the hydroforming or the injection mold according to structural or constructive adapt to the additional process performed there. On the other hand, no possible damage is caused by the implementation. The encapsulation then produces the composite component, which can already be done during the expansion process in order to shorten the production process. It is important to ensure that the liquid or pasty injection molding material is not yet solidified, so that this can join the expansion harmless.

Als Anschlussbauteil kann ein Blechprofil verwandt werden, das im Tiefziehverfahren konstruktiv in einfacher Weise gezielt an die Anforderungen wie beispielsweise die Stabilität gegenüber mechanischen Belastungen und/oder eine geeignete Anbindung an die Fahrzeugumgebung angepasst werden kann, die in Verbauungslage des Verbundbauteils an dieses am Orte des Anschlussteils gestellt sind. Dabei kann das Blech unterschiedlich dick sein oder/und auch aus einzelnen, jedoch miteinander verbundenen tailored blanks bestehen. In das Blechprofil können weiterhin Aufnahmen für im Kraftfluss liegende Elemente wie Buchsen usw. in die Verstärkungsstruktur des in den Gesamtzusammenbau eingefügten Verbundbauteils integriert werden.As a connection component, a sheet metal profile can be used, which can be adapted in a deep drawing constructively in a simple manner to the requirements such as stability to mechanical loads and / or a suitable connection to the vehicle environment, in Verbauungslage the composite component of this at the location of the connection part are placed. In this case, the sheet may be different thicknesses and / or consist of individual, but interconnected tailored blanks. In the sheet metal profile can continue recordings for lying in the power flow elements such as sockets, etc. in the Reinforcement structure of the inserted into the overall assembly composite component can be integrated.

Die Aufnahme kann als Durchführung bzw. Loch im Blechprofil ausgebildet sein, welches dann zur Einnahme der Anordnungslage für den Aufweitvorgang und das Umspritzen auf das Hohlprofil aufgeschoben wird. Weiterhin ist es denkbar, dass die Aufnahme durch eine Auskröpfung des Blechprofils gebildet ist, die – endseitig des länglichen Blechprofils gelegen – klauenartig anmutet. Das Hohlprofil wird zur Verbindung durch die Öffnung der Auskröpfung des Blechprofils in diese eingelegt, wobei das Blechprofil das Hohlprofil in der Einbringungslage zu 180° umgreift. Die Art der Aufnahme ist besonders einfach herzustellen, da sie im Tiefziehvorgang, in dem dem strukturlosen Ausgangsblech oder der Platine eine entsprechende Kontur gegeben wird, gleich mit ausgeformt werden kann.The receptacle can be formed as a passage or hole in the sheet metal profile, which is then pushed to take the arrangement position for the expansion process and encapsulation on the hollow profile. Furthermore, it is conceivable that the receptacle is formed by a Auskröpfung of the sheet metal profile, which - located at the end of the elongated sheet metal profile - claw-like. The hollow profile is inserted for connection through the opening of the Auskröpfung of the sheet metal profile in this, wherein the sheet metal profile surrounds the hollow profile in the Einbringungslage to 180 °. The type of recording is particularly easy to produce, since they can be formed in the deep drawing process, in which the structureless output sheet or board is given a corresponding contour, with the same.

Das Anschlussbauteil kann auch als Hohlprofil, insbesondere als Rohr oder Strangpressprofil ausgebildet sein, was die Steifigkeit des Verbundbauteils noch weiter erhöht. Zur Bauraumanpassung oder Belastungsausrichtung kann das Rohr in einem vorweggenommenen Verfahrensschritt vorgebogen werden. Durch eine entsprechende Biegekontur lässt sich die genannte Aufnahme gleichfalls relativ einfach ausbilden.The connection component can also be designed as a hollow profile, in particular as a tube or extruded profile, which further increases the rigidity of the composite component. For adapting the installation space or the load orientation, the pipe can be pre-bent in an anticipated method step. By a corresponding bending contour, the said recording can also be relatively simple form.

Das Hohlprofil, das den Träger für das Anschlussbauteil bildet, kann auch vorgebogen und/oder tordiert sein. Die tordierte Kontur des Hohlprofils hat darüber hinaus noch den Vorteil, dass das später umspritzte Spritzgießmaterial in axialer und auch in Umfangsrichtung durch die formschlüssige Umgreifung festgesetzt wird, so dass ein Wegrutschen auf dem Hohlprofil nicht mehr möglich ist. Aufgrund der Zusammenwirkung des Spritzgusses mit dem Hohlprofil und dem Anschlussbauteil ist ein hochkomplexes multifunktionales Verbundbauteil in einfacher Weise herstellbar, das leicht von Gewicht, aber trotzdem extrem stabil und biege- bzw. auch verwindungssteif ist. Des Weiteren können alle Befestigungselemente und Fügetechniken, die in bekannten Bauweisen üblich sind, entfallen. Dies macht die Herstellung besonders schnell, einfach und preiswert.The hollow profile, which forms the support for the connection component, can also be pre-bent and / or twisted. The twisted contour of the hollow profile also has the advantage that the later molded injection-molded material is fixed in the axial and in the circumferential direction by the positive encompassing, so that slipping on the hollow profile is no longer possible. Due to the interaction of the injection molding with the hollow profile and the connection component, a highly complex composite component can be produced in a simple manner, which is light in weight but nevertheless extremely stable and resistant to bending or torsion. Furthermore, all fasteners and joining techniques, which are common in known constructions, omitted. This makes the production particularly fast, easy and inexpensive.

Ein sehr guter Halt des Anschlussbauteils am Hohlprofil wird durch die Umspritzung erzielt, die beide im Bereich der Aufnahme umgreift und durch Formschluss und auch durch Schrumpfung des Spritzgießmaterials während des Erstarrens verbindet.A very good hold of the connection component on the hollow profile is achieved by the encapsulation, which engages both in the recording area and connects by positive engagement and also by shrinkage of the injection molding during solidification.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 wird das Anschlussbauteil gemeinsam mit dem Hohlprofil mittels des Innenhochdruckes umgeformt. Hierdurch kann das Anschlussbauteil in einer Vorform, die die Grobkontur und -struktur der Endform des späteren Anschlussbauteils aufweist, mit dem Hohlprofil in das Innenhochdruckumformwerkzeug eingebracht werden, wonach das Anschlussbauteil durch das sich mittels des Innenhochdruckes aufweitende Hohlprofil an die Gravur des Innenhochdruckumformwerkzeuges angepresst wird und dabei deren Kontur durch plastische Verformung bleibend annimmt. Dadurch erreicht das Anschlussbauteil seine Endform, welche durch entsprechende Ausbildung der Werkzeuggravur im Werkzeug bereits vorgegeben ist. Apparativ bedeutet dies eine erhebliche Vereinfachung, da bei der Herstellung der Vorform Fertigungstoleranzen nur eine untergeordnete Rolle spielen und daher für die Vorform einfache und preiswerte Werkzeuge einsetzbar sind. Ebenfalls ist es denkbar, mit dem Hohlprofil ein ebenes Blech bzw. eine Platine in das Innenhochdruckumformwerkzeug einzubringen und dort wie beschrieben die Gesamtverformung zu der Endform des Anschlussbauteils vorzunehmen. Hierbei wird gleichzeitig die Aufnahme mit ausgebildet. Dies erbringt eine verfahrenstechnische und apparative Vereinfachung, da sämtliche Werkzeug und Vorprozesse zur Herstellung eines Anschlussbauteils entfallen. Des Weiteren wird die Prozesszeit verkürzt – bezogen auf den Gesamtprozess der Herstellung des Verbundbauteils.In a particularly preferred embodiment of the invention according to claim 2, the connection component is deformed together with the hollow profile by means of the internal high pressure. In this way, the connection component in a preform, which has the rough contour and structure of the final shape of the subsequent connection component, be introduced with the hollow profile in the hydroforming, after which the connection component is pressed by the expanding by means of the internal high pressure hollow section to the engraving of hydroforming and thereby the contour of which is permanently assumed by plastic deformation. As a result, the connection component reaches its final shape, which is already predetermined by appropriate design of the tool engraving in the tool. Apparently, this means a considerable simplification, since in the production of the preform manufacturing tolerances play only a minor role and therefore simple and inexpensive tools can be used for the preform. It is also conceivable to introduce with the hollow profile a flat plate or a board in the hydroforming and there make as described the total deformation to the final shape of the connection component. In this case, the recording is formed at the same time. This provides a procedural and apparatus simplification, since all tool and pre-processes for the preparation of a connection component omitted. Furthermore, the process time is shortened - based on the overall process of manufacturing the composite component.

In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 wird das Anschlussbauteil nur elastisch, das Hohlprofil jedoch plastisch aufgeweitet. Hierbei wird das Anschlussbauteil in seiner Fertigform in das Innenhochdruckumformwerkzeug eingebracht. Aufgrund dessen, dass das Hohlprofil sich plastisch aufweitet, während sich die Aufnahme des Anschlussbauteils nur elastisch aufweitet, bekommt das Hohlprofil in der Aufnahme ein Übermaß, wodurch infolge der elastisch zurückfedernden Aufnahme nach Entspannung des Fluiddruckes ein Presssitz zwischen der Aufnahme und dem Hohlprofil gebildet wird. Dies steigert den Halt der Einzelteile des Verbundbauteils aneinander ungemein. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass das Hohlprofil sich durch die Aufweitung lediglich an die Aufnahme anlegt ohne eine Klemmspannung in der Aufnahme zur erzeugen. In diesem Falle ist es allein die Umspritzung, die das Verbundbauteil unlösbar zusammenhält. Optional kann das Anschlussbauteil zusätzlich lokale plastische Aufweitungen erhalten.In a further preferred embodiment of the invention according to claim 3, the connection component is only elastic, but the hollow profile widened plastically. Here, the connection component is introduced in its finished form in the hydroforming. Due to the fact that the hollow profile expands plastically, while the inclusion of the connection component only widening elastically, the hollow profile gets in the recording an excess, which is formed as a result of the elastically rebounding recording after relaxation of the fluid pressure a press fit between the receptacle and the hollow profile. This increases the hold of the individual parts of the composite component to each other immensely. Alternatively, however, it is also conceivable that the hollow profile is applied by the expansion only to the recording without a clamping voltage in the recording to produce. In this case, it is only the encapsulation, which holds the composite component inextricably. Optionally, the connection component can additionally receive local plastic widening.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 4 wird das Hohlprofil mit dem Anschlussbauteil, dessen Aufnahme Formschlusselemente wie Vertiefungen und/oder Erhebungen aufweist, mittels des Aufweitens formschlüssig verbunden. Infolge dessen, dass die Aufnahme eine von der Kreisform abweichende Kontur besitzen kann und bei der Aufweitung dem Hohlprofil die konturgleiche Form verliehen wird, kommt zwischen der Aufnahme und dem Hohlprofil ein Formschluss zustande, der dieses zumindest drehfest in der Aufnahme des Anschlussbauteils hält. Mit Ausbildung der genannten Formschlusselemente, die vom Hohlprofil umgriffen oder ausgefüllt werden, wird der Formschluss noch weiter verstärkt, so dass auch in axialer Richtung ein hoher Halt gebender Beitrag für die Einzelteile des Verbundbauteils aufgebracht wird.In a particularly preferred embodiment of the invention according to claim 4, the hollow profile with the connection component, the receiving form-fitting elements such as depressions and / or elevations, positively connected by means of the expansion. As a result of the fact that the receptacle can have a contour that deviates from the circular shape and the contoured shape is given to the hollow profile during the expansion, a clearance occurs between the receptacle and the hollow profile Form fit concluded that this holds at least rotationally fixed in the receptacle of the connection component. With the formation of said interlocking elements, which are encompassed or filled by the hollow profile, the form-fitting is further enhanced, so that even in the axial direction, a high support giving contribution is applied for the individual parts of the composite component.

Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 5 wird aus dem Anschlussbauteil mittels der Umspritzung ein Funktionselement gebildet. Damit erhält in verfahrensökonomischer Weise die Umspritzung nicht nur die Eigenschaft eines Verbindungselements zwischen dem Hohlprofil und dem Anschlussbauteil sondern darüber hinaus gleichzeitig die Ausprägung eines eigenständigen komplexen und besonders eigenstabilen Bauteils, das beispielsweise als Konsole oder Halter für weitere Fahrzeugkomponenten im Kraftfahrzeugbau dienen kann. Zwar ist es alternativ denkbar, dass sich die Umspritzung allein auf die Verbindung konzentriert. Jedoch ist es bei der Anforderung filigraner Strukturen unerlässlich, das Anschlussbauteil mit Spritzguss entsprechend zu komplettieren. Des Weiteren kann die Umspritzung in Form von Rippen dem Anschlussbauteil eine höhere Steifigkeit geben. In einer Gewicht sparenden Variante kann der Spritzguss den Hauptbestandteil des Funktionselements bilden, während das aus Metall bestehende Anschlussbauteil als Verstärkung des Funktionselements fungiert.In a further particularly preferred embodiment of the invention according to claim 5, a functional element is formed from the connection component by means of extrusion coating. Thus, in a process-economical way, the encapsulation not only the property of a connecting element between the hollow profile and the connection component but also at the same time the expression of an independent complex and particularly inherently stable component, which can serve as a console or holder for other vehicle components in motor vehicle construction. Although it is alternatively conceivable that the encapsulation is concentrated solely on the connection. However, it is indispensable when completing filigree structures to complete the connection component with injection molding accordingly. Furthermore, the encapsulation in the form of ribs can give the connection component a higher rigidity. In a weight-saving variant of the injection molding can form the main component of the functional element, while the metal connection component acts as a reinforcement of the functional element.

In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 6 erfolgt das Umspritzen durch Schaumspritzgießen. Hierdurch ergeben sich hinsichtlich der Leichtbautechnik große Vorteile, wobei zusätzlich die Steifigkeit des Spritzgusselementes durch die mikrozelluläre Ausprägung des erstarrten Schaums besonders groß ist.In a further preferred embodiment of the invention according to claim 6, the encapsulation takes place by foam injection molding. This results in terms of lightweight construction technology great advantages, in addition, the rigidity of the injection molding element by the microcellular expression of the solidified foam is particularly large.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand mehrerer in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to several embodiments shown in the drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1 In einer perspektivischen Ansicht ein Anschlussbauteil in Rohrform eines erfindungsgemäß herzustellenden Verbundbauteils, 1 In a perspective view, a connection component in the tube form of a composite component to be produced according to the invention,

2 In einer perspektivischen Ansicht das Abschlussbauteil aus 1 und ein Hohlprofil eines erfindungsgemäß herzustellenden Verbundbauteils, 2 In a perspective view of the final component 1 and a hollow profile of a composite component to be produced according to the invention,

3 In einer perspektivischen Ansicht das Anschlussbauteil aus 1 und das Hohlprofil aus 2 zu einem Verbundbauteil erfindungsgemäß umspritzt, 3 In a perspective view of the connection component 1 and the hollow profile 2 molded according to the invention into a composite component,

4 In einer Schnittdarstellung ein als Tiefziehblech ausgebildetes Anschlussbauteil und ein in dessen Aufnahme aufzunehmendes Hohlprofil zur erfindungsgemäßen Herstellung eines Verbundbauteils, 4 In a sectional view of a trained as a deep-drawn sheet metal connection component and a male in its recording hollow profile for the manufacture of a composite component according to the invention,

5 In einer Schnittdarstellung das sich in der Aufnahme des Tiefziehblechs aus 4 befindende Hohlprofil zur erfindungsgemäßen Herstellung eines Verbundbauteils, 5 In a sectional view that is in the recording of the thermoforming sheet 4 Hollow profile for the production of a composite component according to the invention,

6 In einer Schnittdarstellung das Hohlprofil in der Aufnahme des Anschlussbauteils aus 5 nach erfolgter Innenhochdruckaufweitung zur erfindungsgemäßen Herstellung eines Verbundbauteils, 6 In a sectional view of the hollow profile in the receptacle of the connection component 5 after the internal high pressure expansion for the production according to the invention of a composite component,

7 In einer Schnittdarstellung das erfindungsgemäß hergestellte Verbundbauteil nach Umspritzen des Anschlussbauteils und des Hohlprofils aus 6, 7 In a sectional view of the composite component according to the invention produced after encapsulation of the connection component and the hollow profile 6 .

8 In einer perspektivischen Darstellung ein Abschnitt des Verbundbauteils aus 7, 8th In a perspective view of a portion of the composite component 7 .

9 In einer perspektivischen Darstellung das Verbundbauteil als wesentliches Bauteil eines Frontends eines Kraftfahrzeugs. 9 In a perspective view of the composite component as an essential component of a front end of a motor vehicle.

In 1 ist ein Anschlussbauteil 1 eines Verbundbauteils 2 (3) dargestellt, das in Rohrform ausgebildet ist. Das Rohr ist vorgebogen und weist am unteren Ende eine hakenartige seitwärts verlaufende Biegung 13 auf, die als Halterung für Anbauteile oder – so wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf den Formverlauf des zu erzeugenden Verbundbauteils 2 abgestimmt ist und als Verstärkung des erstarrten Spritzgießmaterials dient. Das Anschlussbauteil 1 weist weiterhin an seinem oberen Ende eine ebenfalls hakenförmige nach hinten gebogene Biegung auf, die eine Aufnahme 3 bildet.In 1 is a connection component 1 a composite component 2 ( 3 ), which is formed in a tubular shape. The tube is pre-bent and has a hook-like sideways bend at the lower end 13 on, as a holder for attachments or - as in the present embodiment, the shape of the composite component to be produced 2 is tuned and serves as a reinforcement of the solidified injection molding. The connection component 1 also has at its upper end on a likewise hook-shaped curved back bend, which is a recording 3 forms.

Gemäß 2 wird ein Hohlprofil 4 in die Aufnahme 3 eingelegt, wobei das Hohlprofil 4 weitgehend über einen rechteckigen Querschnitt (bspw. Ende 5) verfügt, leicht S-förmig gebogen und an einem Ende 6 tordiert ist. Das Ende 6 selbst ist flach gepresst. In dieser Anordnung wird nun das Anschlussbauteil 1 und das Hohlprofil 4 in ein Innenhochdruckumformwerkzeug eingebracht, welches darauf geschlossen wird und die Enden 5, 6 hochdruckdicht abgedichtet werden. Die Flachpressung des Endes 6 kann im Übrigen auch durch das Schließen des Werkzeuges erzielt werden.According to 2 becomes a hollow profile 4 in the recording 3 inserted, wherein the hollow profile 4 largely over a rectangular cross-section (eg. End 5 ), bent slightly S-shaped and at one end 6 is twisted. The end 6 itself is pressed flat. In this arrangement, now the connection component 1 and the hollow profile 4 introduced into a hydroforming die, which is closed on it and the ends 5 . 6 be sealed high pressure-tight. The flat pressing of the end 6 can be achieved by closing the tool, moreover.

Hiernach wird in das Hohlprofil 4 eine Druckflüssigkeit eingeleitet und unter Erzeugung eines sehr hohen Druckes (über 1000 bar bei einem Hohlprofil 4 aus Stahlmaterial, geringer bei Leichtmetall) gespannt. Das Hohlprofil 4 weitet sich zur Folge auf, wobei es sich einerseits konturtreu an die den Formraum des Werkzeuges bildende Gravur des Werkzeugs und andererseits an die Aufnahmekontur anlegt. Hierbei ist es auch denkbar, dass das Anschlussbauteil unter einem inneren Hochdruck zur Abstützung steht. Denkbar ist auch, dass der Druck dort ausreicht, um das Anschlussbauteil aufweitend umzuformen. Während der Aufweitung oder anschließend bei einem Hochdruck, der nicht zwingend ein Umformdruck sein muss, wird in die Gravur des Werkzeugs im Bereich der Aufnahme 3 über einen Kanal Spritzgießmaterial, bspw. Kunststoff, eingeleitet, wodurch dieser Bereich umspritzt wird. In der vorliegenden speziellen Ausgestaltung nach 3 umgibt der eingespritzte Kunststoff das Hohlprofil 4 lamellenförmig, wobei die sich in Längs- und Querlamellen gliedernden Lamellen 7 in zwei parallele Längsstege 8 auslaufen, die mit zwischenliegenden Diagonalrippen 9 versteift sind und den zwischen der Biegung 13 und der Aufnahme 3 liegenden Längsabschnitt 10 des Anschlussbauteils 1 integrieren. Die Längsstege 8 enden in einem quer verlaufenden Befestigungsabschnitt 11, der Durchgangsöffnungen 12 für die Befestigung des Verbundbauteils 2 und die Biegung 13 in sich birgt. Das Anschlussbauteil 1 bildet somit gemeinsam mit der Umspritzung ein Funktionselement 14. Nach Abschluss des Spritzgießverfahrens, vorzugsweise des Schaumspritzgießens, wird der fluidische Innenhochdruck entspannt, die Druckflüssigkeit aus dem Verbundbauteil 2 herausgeführt und dieses dann dem Werkzeug entnommen.After that, in the hollow profile 4 introduced a pressure fluid and generating a very high pressure (over 1000 bar in a hollow section 4 made of steel material, lower for light metal). The hollow profile 4 widens to the consequence, whereby on the one hand, it bears on the contour of the tool forming the engraving of the tool and on the other hand on the receiving contour. It is also conceivable that the connection component is under an inner high pressure for support. It is also conceivable that the pressure there is sufficient to reshape the connection component widening. During the expansion or subsequently at a high pressure, which does not necessarily have to be a forming pressure, the engraving of the tool in the area of the receptacle 3 Plastic injected via a channel injection molding material, whereby this area is encapsulated. In the present special embodiment according to 3 The injected plastic surrounds the hollow profile 4 lamellar, wherein the slats are divided into longitudinal and transverse lamellae 7 in two parallel longitudinal webs 8th leak, with intermediate diagonal ribs 9 are stiffened and between the bend 13 and the recording 3 lying longitudinal section 10 of the connection component 1 integrate. The longitudinal webs 8th ends in a transverse mounting portion 11 , the passage openings 12 for the attachment of the composite component 2 and the bend 13 harbors in itself. The connection component 1 thus forms a functional element together with the encapsulation 14 , After completion of the injection molding, preferably the foam injection molding, the fluidic internal high pressure is released, the hydraulic fluid from the composite component 2 taken out and this then removed the tool.

Eine Variante der Erfindung ist bezüglich der Herstellungsabfolge eines Verbundbauteils 15 in den 4–7 beschrieben. In 4 ist ein Anschlussbauteil 16 dargestellt, das aus einem tiefgezogenen Blechprofil besteht. Das Blechprofil weist einenends eine klauenartige Auskröpfung auf, die eine Aufnahme 17 für ein rohrförmiges Hohlprofil 18 bildet. Die Aufnahme 17 weist in ihren Wänden 19 muldenartige Vertiefungen 20 auf. Das Hohlprofil 18 wird nun in die Aufnahme 17 gemäß Pfeilrichtung eingelegt, wonach dieses nahezu vollständig in der Aufnahme 17 aufgenommen ist und an allen drei Wänden 19 anliegt (5). Dieser Zusammenbau wird anschließend in ein Innenhochdruckumformwerkzeug eingebracht, welches daraufhin geschlossen wird.A variant of the invention is related to the production sequence of a composite component 15 in the 4 - 7 described. In 4 is a connection component 16 shown, which consists of a deep-drawn sheet metal profile. The sheet metal profile has at one end a claw-like bend, which is a recording 17 for a tubular hollow profile 18 forms. The recording 17 points in her walls 19 trough-like depressions 20 on. The hollow profile 18 will now be in the recording 17 inserted according to the arrow, after which this almost completely in the recording 17 is included and on all three walls 19 is present ( 5 ). This assembly is then placed in a hydroforming tool, which is then closed.

Nach Abdichtung der Enden 21 (8) des Hohlprofils 18 mittels Axialstempeln wird ein Druckfluid in das Hohlprofil 18 eingeleitet und unter Hochdruck gesetzt. Infolge dessen weiter sich gemäß 6 das Hohlprofil 18 allseitig auf und legt sich konturtreu an die Wände 19 und die Vertiefungen 20 an. Hierdurch ist nun zwischen dem Hohlprofil 18 und dem Anschlussbauteil 16 ein unverrückbarer in Umfangsrichtung und Axialrichtung wirkender Formschluss gegeben, wodurch das Hohlprofil 18 und das Anschlussbauteil 16 unverlierbar aneinander gehalten sind. Während der Aufweitung oder im Anschluss daran wird über in das Innenhochdruckumformwerkzeug integrierte Kanäle Spritzgießmaterial in entsprechende Kavitäten des Werkzeuges eingeleitet, welches das Hohlprofil 18 und das Anschlussbauteil 16 im Aufnahmebereich formschlüssig umfasst und diesen dadurch einen zusätzlichen verstärkten Halt aneinander gibt (7). Der Aufnahmebereich kann vollständig vom Spritzgießmaterial umhüllt sein oder wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß 8 lokal in Form von Längslamellen 22 und diese verbindenden Querlamellen 23 umgeben sein. Nach der Umspritzung und Erstarrung des Spritzgießmaterials, vorzugsweise ein Kunststoff, wird der Innenhochdruck innerhalb des Hohlprofils 18 entspannt, das Druckfluid daraus herausgeleitet, das Werkzeug geöffnet und diesem das fertige Verbundbauteil 15 vorzugsweise mittels eines Roboters oder Manipulators entnommen.After sealing the ends 21 ( 8th ) of the hollow profile 18 Axial stamping a pressurized fluid in the hollow profile 18 initiated and put under high pressure. As a result, continue according to 6 the hollow profile 18 on all sides and lies down to the walls 19 and the depressions 20 at. This is now between the hollow profile 18 and the connection component 16 an immovable acting in the circumferential direction and axial positive fit given whereby the hollow profile 18 and the connection component 16 are held captive to each other. During the expansion or subsequent thereto injection molding material is introduced into corresponding cavities of the tool via channels integrated in the hydroforming die, which hollow profile 18 and the connection component 16 in the receiving area form-fitting manner and this thereby gives an additional strengthened hold together ( 7 ). The receiving area may be completely enveloped by the injection molding material or as in the present embodiment according to 8th locally in the form of longitudinal slats 22 and these connecting cross blades 23 be surrounded. After the extrusion coating and solidification of the injection molding material, preferably a plastic, the internal high pressure is within the hollow profile 18 relaxed, the pressure fluid out of it, the tool opened and this the finished composite component 15 preferably removed by means of a robot or manipulator.

Wie in 8 des Weiteren zu sehen ist, ist der sich an die Aufnahme 17 anschließende Abschnitt 24 des Anschlussbauteils 16 wannenförmig ausgebildet, wobei er von zwei flanschartigen Randstreifen 25 besäumt ist. Die Lamellen 22 setzen sich in der Wanne 26 des Abschnitts 24 und an deren Rückseite 27 in parallel beabstandeten Stegen 28 fort, welche in der Wanne 26 durch Diagonalrippen 29 verbunden sind. Hierdurch wird dem Anschlussbauteil 16 eine zusätzliche Versteifung verliehen.As in 8th can be seen further, is the up to the recording 17 subsequent section 24 of the connection component 16 formed trough-shaped, whereby he of two flange-like edge strips 25 is trimmed. The slats 22 sit down in the tub 26 of the section 24 and at the back 27 in parallel spaced webs 28 which ones in the tub 26 through diagonal ribs 29 are connected. This will cause the connection component 16 given an additional stiffening.

Mit anderen Worten kann man auch sagen, dass das Spritzgießmaterial durch die Formgebung des Anschlussbauteils 16 und des aufgeweiteten Hohlprofils 18 insbesondere im Aufnahmebereich und den mit der Umspritzung erreichten Formschluss einen festen Halt und durch die geschlossene Profilform des Hohlprofils 18 wie auch die Wannenform des Anschlussbauteils 16 eine besonders hohe Steifigkeit erhält. Insgesamt bildet das Spritzgießmaterial mit dem Anschlussbauteil 16 ein Funktionselement 30 aus, mit dem das Verbundbauteil 15 an seine Karosserieumgebung angebunden bzw. gefügt werden kann.In other words, one can also say that the injection molding material by the shape of the connection component 16 and the expanded hollow profile 18 especially in the receiving area and achieved with the encapsulation positive connection a firm hold and the closed profile shape of the hollow profile 18 as well as the trough shape of the connection component 16 a particularly high stiffness receives. Overall, the injection molding material forms with the connection component 16 a functional element 30 out, with which the composite component 15 can be connected or joined to his body environment.

Nach 9 kann das Verbundbauteil ein Frontend eines Kraftfahrzeugs bilden, wobei das Hohlprofil 18 als Querträger und die von ihm getragenen Funktionselemente als Anbindungsbereiche für weitere Anbauteile und die Karosserie (bspw. Kotflügel) dienen.To 9 The composite component may form a front end of a motor vehicle, wherein the hollow profile 18 serve as a cross member and the functional elements worn by him as a connection areas for other attachments and the body (eg fenders).

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10022360 A1 [0002] DE 10022360 A1 [0002]

Claims (6)

Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils (2, 15), wobei ein Hohlprofil (4, 18) und ein Anschlussbauteil (1, 16) aneinander angeordnet werden und in dieser Anordnungslage mittels eines Spritzgießmaterials unter Ausbildung des Verbundbauteils (2, 15) umspritzt werden, dadurch gekennzeichnet, – dass das Anschlussbauteil (1, 16) eine Aufnahme (3, 17) aufweist, in die das Hohlprofil (4, 18) eingebracht wird, – dass das Hohlprofil (4, 18) mittels eines fluidischen Innenhochdrucks unter konturtreuer Anlage an der Aufnahme (3, 17) des Anschlussbauteils (1, 16) aufgeweitet wird, – und dass das Anschlussbauteil (1, 16) und das sich in dessen Aufnahme (3, 17) befindliche Hohlprofil (4, 18) anschließend oder während der Aufweitung im Aufnahmebereich bei anliegendem Innenhochdruck im Hohlprofil (4, 18) umspritzt werden.Method for producing a composite component ( 2 . 15 ), whereby a hollow profile ( 4 . 18 ) and a connection component ( 1 . 16 ) are arranged to one another and in this arrangement position by means of an injection molding material to form the composite component ( 2 . 15 ), characterized in that - the connection component ( 1 . 16 ) a recording ( 3 . 17 ), in which the hollow profile ( 4 . 18 ), - that the hollow profile ( 4 . 18 ) by means of a fluidic internal high pressure under contour-true contact with the receptacle ( 3 . 17 ) of the connection component ( 1 . 16 ) is widened, - and that the connection component ( 1 . 16 ) and in its inclusion ( 3 . 17 ) located hollow profile ( 4 . 18 ) subsequently or during the expansion in the receiving area at applied internal high pressure in the hollow profile ( 4 . 18 ) are sprayed over. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussbauteil (1, 16) gemeinsam mit dem Hohlprofil (4, 18) mittels des Innenhochdruckes umgeformt wird.Method according to claim 1, characterized in that the connection component ( 1 . 16 ) together with the hollow profile ( 4 . 18 ) is transformed by means of the hydroforming. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussbauteil (1, 16) nur elastisch – optional zusätzlich örtlich plastisch –, das Hohlprofil (4, 18) jedoch plastisch aufgeweitet wird.Method according to claim 2, characterized in that the connection component ( 1 . 16 ) only elastic - optionally additionally locally plastic -, the hollow profile ( 4 . 18 ) is widened plastically. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil (4, 18) mit dem Anschlussbauteil (1, 16), dessen Aufnahme (3, 17) Formschlusselemente wie Vertiefungen (20) und/oder Erhebungen aufweist, mittels des Aufweitens formschlüssig verbunden wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the hollow profile ( 4 . 18 ) with the connection component ( 1 . 16 ), whose inclusion ( 3 . 17 ) Form-fitting elements such as depressions ( 20 ) and / or elevations, is positively connected by means of the expansion. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Anschlussbauteil (1, 16) mittels der Umspritzung ein Funktionselement (14, 30) gebildet wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that from the connection component ( 1 . 16 ) by means of extrusion coating a functional element ( 14 . 30 ) is formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Umspritzen durch Schaumspritzgießen erfolgt.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the encapsulation is effected by foam injection molding.
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