DE102010048399B4 - Verfahren zur Herstellung eines Hybridbauteils und Pressenwerkzeug zur Herstellung eines Kraftfahrzeughybridbauteils - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Hybridbauteils und Pressenwerkzeug zur Herstellung eines Kraftfahrzeughybridbauteils Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Hybridbauteils für ein Kraftfahrzeug, mit folgenden Verfahrensmerkmalen: – Bereitstellen eines Bauteils (4), welches einen Durchbruch (5) aufweist, – Aufbringen eines mit einer Ausnehmung (7) im Bereich des Durchbruches (5) vorkonfektionierten Faserverbundwerkstoffes (6) auf das Bauteil (4), wobei die Ausnehmung (7) einen größeren Durchmesser aufweist als der Durchbruch (5), – Verpressen des Bauteils (4) mit dem Faserverbundwerkstoff, wobei ein an dem Pressenwerkzeug vorgesehener Platzhalter (3) in die Ausnehmung (7) eingreift.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Hybridbauteils für ein Kraftfahrzeug gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Pressenwerkzeug zur Herstellung eines Kraftfahrzeughybridbauteils gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 8.
  • Das derzeitige Anforderungsprofil an Kraftfahrzeugbauteile ist ein besonders geringes Gewicht, bei gleichzeitig gezielt definierten Festigkeitseigenschaften. Die Kraftfahrzeughersteller sind bestrebt, die jeweiligen Bauteile besonders leicht zu gestalten, sodass eine Verbrauchs- und auch CO2-Reduktion durch ein geringes Kraftfahrzeuggewicht begünstigt wird.
  • Gleichzeitig dürfen die Anforderungen an die Bauteileigenschaften, wie z. B. die Festigkeit, die Steifigkeit und die Lebensdauererwartung der jeweiligen Komponenten nicht reduziert werden. Günstigstenfalls werden diese sogar bei reduziertem Gewicht erhöht.
  • Die Kraftfahrzeughersteller benötigen zur Komplettierung einer Kraftfahrzeugkarosserie eine Vielzahl von Strukturbauteilen. Im Stand der Technik sind in den letzten Jahren Möglichkeiten aufgezeigt, gerade in Großserienproduktionen, faserverstärkte Strukturbauteile bereitzustellen. Hierbei kann es sich beispielsweise um Glasfaser, Carbonfaser oder aber auch Kunststofffaser verstärkte Kraftfahrzeugbauteile handeln. Meist weisen diese Hybridbauteile eine metallische Komponente auf, mit der es ermöglicht wird, das hergestellte Einzelstrukturbauteil in eine Kraftfahrzeuggesamtkarosserie zu integrieren.
  • Beispielsweise ist aus der DE 10 2008 039 869 A1 ein Herstellungsverfahren bekannt, bei dem Metallbauteile mit Faserverbundwerkstoffen verstärkt werden, sodass besonders leichte Kraftfahrzeugstrukturbauteile hergestellt werden, die hohe Festigkeits- und Steifigkeitsanforderungen erfüllen. Ferner ist aus der DE 10 2009 035 695 A1 ein Herstellungsverfahren bekannt, bei dem ein Faserverbundwerkstoffbauteil mit einem Metallring verstärkt wird.
  • Bei dem bekannten Verfahren wird durch Umformung und Aushärtung eines Prepreg direkt in die Metallstruktur ein Hybridbauteil hergestellt. Das Matrixharz des Prepreg selber übernimmt dabei eine Koppelungseigenschaft zwischen Faserverbundwerkstoff und Blechbauteil, sodass eine anschließende Fügeoperation von Faserverbundwerkstoffbauteil und Blechbauteil entfällt.
  • Bei der Weiterverarbeitung dieser Hybridbauteile, beispielsweise bei der Komplettierung einer Kraftfahrzeugkarosserie oder aber bei dem Anbau von Komponenten oder weiteren Fahrzeugbauteilen ist, gerade bei der Großserienproduktion, eine hohe Anforderung an die Genauigkeit gestellt. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Herstellungsverfahren zur Herstellung von Hybridbauteilen sind oft Unreinheiten eine ungewünschte Begleiterscheinung des Herstellungsprozesses von Faserverbundwerkstoffbauteilen, gerade unter der Nutzung von Klebstoffen oder aber Matrixharz.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ausgehend vom Stand der Technik, ein Verfahren zur Herstellung eines Hybridbauteils für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, mit dem es möglich ist, besonders produktionsgenaue Hybridbauteile ohne Produktionsverschmutzungen herzustellen. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Pressenwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen.
  • Der verfahrenstechnische Anteil der Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst.
  • Der gegenständliche Teil der Aufgabe wird durch ein Pressenwerkzeug mit den Merkmalen im Patentanspruch 8 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausführungsvarianten der vorangehenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Hybridbauteils für ein Kraftfahrzeug weist folgende Verfahrensmerkmale auf:
    • – Bereitstellen eines Bauteils, welches einen Durchbruch aufweist,
    • – Aufbringung eines mit einer Ausnehmung im Bereich des Durchbruches vorkonfektionierten Faserverbundwerkstoffes auf das Bauteil, wobei die Ausnehmung einen größeren Durchmesser aufweist als der Durchbruch
    • – Verpressen des Bauteils mit dem Faserverbundwerkstoff, wobei ein an dem Pressenwerkzeug vorgesehener Platzhalter in die Ausnehmung eingreift.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren bietet insbesondere den Vorteil, dass ein bereits hergestelltes erstes Bauteil in nur einem weiteren Verarbeitungsschritt mit Faserverbundwerkstoff gekoppelt werden kann und ein fertiges Hybridbauteil geschaffen wird. Hierzu wird das in dem Faserverbundwerkstoff befindliche Matrixharz direkt als Klebstoff zur Koppelung mit dem bereits zur Verfügung gestellten Bauteil genutzt. Ein Durchbruch an dem Bauteil selber, dient bei der weiteren Verarbeitung des Hybridbauteils der Koppelung mit beispielsweise einem Türscharnier oder Ähnlichem. Oftmals ist dies eine Schweißfläche oder aber Anschraubfläche. Damit der Durchbruch nicht während des Verpressvorganges mit dem Faserverbundwerkstoff mit Matrixharz oder sonstigen Verunreinigungen verschmutzt wird, ist in dem Pressenwerkzeug selber ein Platzhalter vorgesehen, der den Durchbruch abdichtet. Eine zu dem Durchbruch korrespondierende Ausnehmung im Faserverbundwerkstoff selber ist bewusst größer gehalten, als der Durchbruch selber. Hierdurch ist es möglich, in dem weiteren Verfahrensschritt auf das mit dem Faserverbundwerkstoff gekoppelte Bauteil selbst zuzugreifen, da hier eine freie Fläche verbleibt. Ein Fließen von Matrixharz oder Ähnlichem wird durch den Platzhalter somit vermieden. Der Platzhalter hat dabei im Wesentlichen die inverse Abmessung der Ausnehmung des Faserverbundwerkstoffes.
  • Bevorzugt wird ein Platzhalter aus Elastomerwerkstoff verwendet, wobei der Elastomerwerkstoff mit dem Pressenwerkzeug gekoppelt ist. Insbesondere bei Prepreg Faserverbundwerkstoffen weisen diese durch die noch fehlende Konsolidierung vor dem Verpressen eine größere Wandstärke auf als im fertigen Bauteil. Während des Verpressvorganges fließt in der Folge Matrixharz auf die eigentlich freizuhaltenden umrandenen Flächen des Durchbruches. Damit dieses verhindert wird, wird in einem erfindungsgemäßen Verfahrensschritt ein Platzhalter über dem Durchbruch positioniert, sodass kein ausgepresstes Matrixharz auf die zwischen dem Platzhalter und dem Bauteil abgedichteten Flächen fließen kann. Der Elastomerwerkstoff bietet hier insbesondere den Vorteil, dass er eine gute Dichteigenschaft bei gleichzeitigem Formgebungsvermögen aufweist. Im Pressenwerkzeug selber bietet der Elastomerwerkstoff die Möglichkeit, dass sich das Elastomer selbst geringfügig elastisch verformt. Eine Beeinflussung der Genauigkeit des herzustellenden Hybridbauteils aufgrund von Verkanten, Überpressen oder Ähnlichem findet durch den Elastomerwerkstoff somit nicht statt. Der Elastomerwerkstoff lässt sich auch leicht nach der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wieder aus dem hergestellten Hybridbauteil durch Öffnen des Pressenwerkzeuges entfernen.
  • Besonders bevorzugt wird als Elastomerwerkstoff ein Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk oder aber ein Fluorkautschuk verwendet, generell ist aber jeder Elastomerwerkstoff denkbar.
  • Das Bauteil im erfindungsgemäßen Verfahren ist bevorzugt aus metallischem Werkstoff hergestellt. Bei dem metallischen Werkstoff kann im Bereich der Durchbrüche eine Weiterverarbeitung stattfinden, beispielsweise ein Anschweißen oder aber ein Verschrauben mit weiteren Bauelementen oder Bauteilen.
  • Für den Faserverbundwerkstoff selber wird bevorzugt ein Prepreg Material verwendet, insbesondere ein kalandriertes Prepreg. Das kalandrierte Prepreg kann vorkonfektioniert werden und mit Ausnehmungen, die an mit den Durchbrüchen des metallischen Bauteils korrespondierenden Stellen im Faserverbundwerkstoff versehen sein. Das Prepreg Material ist bereits derart vorbereitet, dass es keine starke Verunreinigung durch tropfendes oder austretendes Matrixharz während des erfindungsgemäßen Verfahrens verursacht. Bei dem Prepreg Material wird zusätzlich noch eine Positionsgenauigkeit mit dem zu fügenden Bauteil durch Eingriff der Platzhalter in die Ausnehmungen erreicht.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Pressenwerkzeug selber erwärmt. Hierbei wird die Wärme des Pressenwerkzeuges dazu genutzt, dass Matrixharz des Faserverbundwerkstoffes mit besseren Fließeigenschaften zu beaufschlagen. Je nach eingesetztem Matrixharz kann die Wärme des Pressenwerkzeuges auch dazu genutzt werden, das herzustellende Hybridbauteil auszubacken bzw. zu härten. Das Pressenwerkzeug kann dabei während des Verpressvorganges, bei geschlossenem Pressenwerkzeug oder bereits vor dem Pressenvorgang erwärmt werden.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin mit einem Pressenwerkzeug zur Herstellung eines Kraftfahrzeughybridbauteils aus Faserwerkstoff und metallischem Werkstoff dadurch gelöst, dass in dem Pressenwerkzeug Platzhalter aus Elastomerwerkstoff angeordnet sind. Die Platzhalter aus Elastomerwerkstoff werden dazu genutzt, Ausnehmungen in dem Faserwerkstoff während des Pressvorganges in Form zu halten und ein Austreten von Matrixharz bzw. ein Verschmutzen von Oberflächen auf dem metallischen Bauteil zu verhindern.
  • In einer bevorzugten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Pressenwerkzeuges sind die an dem Pressenwerkzeug angeordneten Platzhalter federnd gelagert. Insbesondere ist ein Federelement zur federnden Lagerung vorgesehen. Unter einer federnden Lagerung ist beispielsweise ein Platzhalter aus einem Elastomerwerkstoff zu verstehen, wobei der Elastomerwerkstoff Abschnitte verschiedener Härte aufweist. Beispielsweise kann ein direkt an das Pressenwerkzeug gekoppelter Abschnitt besonders duktil ausgelegt werden, wohingegen ein Abschnitt, der an dem Faserwerkstoff bzw. an dem metallischen Bauteil zur Anlage kommt, eine zu dem Lagerungsbereich höhere Härte aufweist.
  • Die federnde Lagerung kann allerdings auch durch ein Federelement selbst realisiert werden. Beispielsweise ist hier eine Schraubenfeder vorstellbar oder auch ein Gummifederelement. Die federnde Lagerung dient weiterhin insbesondere dazu, Produktionstoleranzen des vorkonfektionierten Faserwerkstoffes auszugleichen. Ebenfalls dient die federnde Lagerung dazu, einen Höhenausgleich zu schaffen. Bei einem sich schließenden Pressenwerkzeug kommt durch die federnde Lagerung zuerst der Platzhalter an dem Bauteil zur Anlage, bevor der Faserwerkstoff mit dem metallischen Bauteil verpresst wird. Ein Unterfließen von ausgepresstem Matrixharz zwischen das metallische Bauteil und den Platzhalter wird hierdurch vermieden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante werden die Platzhalter steckbar und/oder schraubbar an dem Pressenwerkzeug gekoppelt. Weiterhin können bei einem Verschleiß der Platzhalter diese durch einfaches Austauschen kostengünstig ersetzt werden.
  • Weiterhin weisen die Platzhalter bevorzugt eine Dichtfläche auf, wobei die Dichtfläche zumindest bereichsweise an dem Bauteil eines metallischen Werkstoffes zur Anlage kommend ausgebildet ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass wenigstens im Bereich der Dichtfläche ein derart dichter Kontakt zwischen Platzhalter und Bauteil aus metallischem Werkstoff hergestellt wird, sodass kein Matrixharz in die zwischen den Dichtflächen eingeschlossenen Bereiche fließen kann. In der Folge stellen sich die von den Dichtflächen abgedichteten Bereiche als besonders produktionsgenau und sauber ein.
  • Derart bevorzugt weisen die Platzhalter hierzu gegenüber der Dicke des Faserverbundwerkstoffes eine höhere Dicke auf. Hierdurch ist sichergestellt, dass nicht bereits bei Einsetzen des Verpressvorganges bzw. sich schließendem Pressenwerkzeug Matrixharz ungewollt in die Dichtbereiche verläuft und erst nach benetztem Dichtbereich ein Kontakt zwischen Platzhalter und metallischem Bauteil hergestellt ist.
  • Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Bestandteil der abhängigen Patentansprüche. Bevorzugte Ausführungen werden in den schematischen Figuren dargestellt und beschrieben. Es zeigen:
  • 1 verschiedene Komponenten bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 2 Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Platzhalter im Querschnitt und
  • 3 eine federnde Lagerung eines erfindungsgemäßen Platzhalters.
  • In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.
  • In 1 ist schematisch die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens auf einem erfindungsgemäßen Pressenwerkzeug dargestellt. Hierzu weist eine Werkzeughälfte 2 eines erfindungsgemäßen Pressenwerkzeuges Platzhalter 3 auf. Die Platzhalter 3 sind dabei mit der Werkzeughälfte 2 selbst gekoppelt. Ein Bauteil 4 aus metallischem Werkstoff weist Durchbrüche 5 auf, die zur späteren Weiterverarbeitung des erfindungsgemäß hergestellten Hybridbauteils benötigt werden. Ein auf das Bauteil 4 aufgebrachter Faserverbundwerkstoff 6 weist vorkonfektionierte Ausnehmungen 7 auf. Die Ausnehmungen 7 sind wie hier erkennbar, größer als die Durchbrüche 5 selber. In die Ausnehmungen 7 des Faserwerkstoffes 6 greifen bei Schließen des Pressenwerkzeuges die Platzhalter 3 ein. Die Platzhalter 3 selber kommen dabei mit einem Dichtbereich 8, der am Rand ihrer Kontur liegt, mit dem metallischen Bauteil 4 zur Anlage und dichten dieses gegenüber hier nicht näher dargestelltem fließenden Matrixharz ab.
  • Insbesondere weisen die Platzhalter 3 dazu eine Querschnittsgeometrie auf, die in verschiedenen Ausführungsvarianten in 2 dargestellt ist. 2a) zeigt dabei einen Platzhalter 3 in seiner einfachsten Ausführungsvariante, wobei der Dichtbereich 8 in den jeweiligen Randbereichen des Platzhalters 3 liegt. 2b) bis 2d) zeigen komplexere Ausführungsvarianten, wobei der Dichtbereich 8 jeweils endseitig an einem Fortsatz 9 ausgebildet ist. Je nach Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sich dies besonders vorteilig auf den Erstkontakt bei dem schließenden Pressenwerkzeug auswirken. Weiterhin ermöglicht der Fortsatz 9 eine höhere Anpresskraft, ohne sich negativ auf die Presskraft des Pressenwerkzeuges auszuwirken.
  • In 2e) ist eine weitere Ausführungsvariante gezeigt, die aufgrund von seitlich abstehenden Schenkeln 10 eine größere Dichtfläche 8 ermöglicht.
  • In 3 ist die Werkzeughälfte 2 in einer Querschnittsansicht gezeigt. Der Platzhalter 3 wird federnd durch ein Federelement 11 in der Werkzeughälfte 2 gelagert. Das Federelement 11 selber ist dabei in einer Aussparung der Werkzeughälfte 2 angeordnet. Im Falle eines Verpressens wird der Platzhalter 3 in die Richtung R in die Werkzeughälfte 2 eingefahren.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    Werkzeughälfte
    3
    Platzhalter
    4
    Bauteil
    5
    Durchbruch
    6
    Faserverbundwerkstoff
    7
    Ausnehmung
    8
    Dichtbereich
    9
    Fortsatz
    10
    Schenkel
    11
    Federelement
    12
    Aussparung
    R
    Richtung

Claims (12)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Hybridbauteils für ein Kraftfahrzeug, mit folgenden Verfahrensmerkmalen: – Bereitstellen eines Bauteils (4), welches einen Durchbruch (5) aufweist, – Aufbringen eines mit einer Ausnehmung (7) im Bereich des Durchbruches (5) vorkonfektionierten Faserverbundwerkstoffes (6) auf das Bauteil (4), wobei die Ausnehmung (7) einen größeren Durchmesser aufweist als der Durchbruch (5), – Verpressen des Bauteils (4) mit dem Faserverbundwerkstoff, wobei ein an dem Pressenwerkzeug vorgesehener Platzhalter (3) in die Ausnehmung (7) eingreift.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Platzhalter (3) aus Elastomerwerkstoff verwendet wird, wobei der Elastomerwerkstoff mit dem Pressenwerkzeug gekoppelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Elastomerwerkstoff Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk verwendet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Elastomerwerkstoff Fluorkautschuk verwendet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für das Bauteil (4) ein metallischer Werkstoff eingesetzt wird.
  6. Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Faserverbundwerkstoff ein Prepreg Material verwendet wird, insbesondere ein kalandriertes Prepreg.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Pressenwerkzeug erwärmt wird.
  8. Pressenwerkzeug zur Herstellung eines Kraftfahrzeughybridbauteils aus Faserwerkstoff (6) und metallischem Werkstoff, zur Durchführung eines Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Platzhalter (3) aus Elastomerwerkstoff an dem Pressenwerkzeug gekoppelt sind.
  9. Pressenwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Platzhalter (3) federnd gelagert sind, insbesondere ist ein Federelement (11) zur federnden Lagerung vorgesehen.
  10. Pressenwerkzeug nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Platzhalter (3) steckbar und/oder schraubbar an dem Pressenwerkzeug gekoppelt sind.
  11. Pressenwerkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Platzhalter (3) eine Dichtfläche aufweisen, wobei die Dichtfläche zumindest bereichsweise an dem Bauteil (4) aus metallischem Werkstoff zur Anlage kommend ausgebildet ist.
  12. Pressenwerkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Platzhalter (3) gegenüber der Dicke des Faserverbundwerkstoffes dicker ausgebildet werden.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1729546A1 (de) * 1967-02-06 1971-07-08 British Industrial Plastics Form zur Verwendung bei einem Kaltpressformverfahren
DE102008039869A1 (de) * 2008-08-27 2010-03-04 Benteler Sgl Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Herstellen von Leichtbauteilen
DE102009035695A1 (de) * 2009-07-30 2011-02-03 F.S. Fehrer Automotive Gmbh Verbundteil aus glasfaserverstärktem Polyurethan mit Metalleinleger

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1729546A1 (de) * 1967-02-06 1971-07-08 British Industrial Plastics Form zur Verwendung bei einem Kaltpressformverfahren
DE102008039869A1 (de) * 2008-08-27 2010-03-04 Benteler Sgl Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Herstellen von Leichtbauteilen
DE102009035695A1 (de) * 2009-07-30 2011-02-03 F.S. Fehrer Automotive Gmbh Verbundteil aus glasfaserverstärktem Polyurethan mit Metalleinleger

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