DE102010054195A1

DE102010054195A1 - Verfahren zum Herstellen eines Strukturbauteils, insbesondere eines Muldenteils, für einen Kraftwagen sowie Verbundbauteil für einen Kraftwagen

Info

Publication number: DE102010054195A1
Application number: DE102010054195A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing.(FH) Reese Eckhard
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-12-11
Filing date: 2010-12-11
Publication date: 2012-06-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Strukturbauteils (10), insbesondere eines Muldenteils (10), für einen Kraftwagen, mit den Schritten: Umformen eines mit Kunststoff versehenen Halbzeugs (12) mittels einer Handhabungseinrichtung (48), Bewegen des umgeformten Halbzeugs (12) zumindest bereichsweise in ein Spritzgießwerkzeug (42) mittels der Handhabungseinrichtung (48), Lösen der Handhabungseinrichtung (48) von dem umgeformten Halbzeug (12), und Versehen des umgeformten Halbzeugs (12) mit einem Kunststoff (16) mittels des Spritzgießwerkzeugs (42).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Strukturbauteils, insbesondere eines Muldenteils, für einen Kraftwagen gemäß Patentanspruch 1 sowie gemäß Patentanspruch 6. Die Erfindung betrifft auch ein Verbundbauteil, insbesondere ein Muldenteil, für einen Kraftwagen nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 10.
Die EP 1 980 383 A2 offenbart ein Fließpressverfahren zur Herstellung von Bauteilen aus langfaserverstärktem Thermoplast (LFT), mit einer LFT-Schmelz- und Eintragsvorrichtung, einer Presse, einem zweiteiligen Werkzeug mit einer Bauteilkavität und einer Steuerung. Das Werkzeug weist einen Bauteilbereich mit einem Einschwemmrand und einen an den Bauteilbereich anschließenden Einlegebereich auf, wobei die LFT-Masse mittels der Schmelz- und Eintragsvorrichtung aufgeschmolzen und in den Einlegebereich abgelegt wird. Dann wird das Werkzeug geschlossen und die LFT-Masse mittels der Presse vom Einlegebereich über den Einschwemmrand in den Bauteilbereich gedrückt bis zum Ausfüllen der Bauteilkavität, dann vollständig verpresst und anschließend durch Abkühlung verfestigt.
Der DE 10 2007 044 428 A1 ist eine Reserveradmulde für ein Fahrzeug als bekannt zu entnehmen, die mittels eines abgewinkelten Flansches in eine Bodenstruktur des Fahrzeugs eingesetzt ist. Die Reserveradmulde ist als Kunststoffspritzteil ausgeführt und weist zur Erhöhung der Steifigkeit mindestens ein integriertes Hohlprofil auf, welches mittels Injektionsverfahrens ausgeformt ist.
Die bekannten Lösungen weisen weiteres Potenzial auf, die Kosten zur Herstellung des entsprechenden Bauteils sowie das Gewicht desselben zu reduzieren unter Beibehaltung vorteilhafter mechanischer Eigenschaften.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Strukturbauteils sowie ein Verbundbauteil für einen Kraftwagen bereitzustellen, welche eine kostengünstigere Herstellung eines leichten und vorteilhafte Eigenschaften aufweisenden Strukturbauteils bzw. Verbundbauteils ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines Strukturbauteils, insbesondere eines Muldenteils, für einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein solches Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 sowie durch ein Verbundbauteil, insbesondere ein Muldenteil, für einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Der erste Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Strukturbauteils, insbesondere eines Muldenteils, für einen Kraftwagen, welches einen Schritt umfasst, bei welchem ein mit Kunststoff versehenes Halbzeug mittels einer Handhabungseinrichtung umgeformt wird. Das Handhabungswerkzeug dient dabei dazu, das Halbzeug während des Umformens zu halten und dieses umzuformen.
Bei einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das umgeformte Halbzeug mittels der Handhabungseinrichtung zumindest bereichsweise in ein Spritzgießwerkzeug bewegt. Bei einem weiteren Schritt wird die Handhabungseinrichtung von dem umgeformten und zumindest bereichsweise in das Spritzgießwerkzeug bewegten Halbzeug gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ferner einen weiteren Schritt, bei welchem das umgeformte und zumindest bereichsweise in das Spritzgießwerkzeug bewegte Halbzeug mittels des Spritzgießwerkzeugs mit einem Kunststoff versehen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht einerseits eine besonders zeit- und kostengünstige Herstellung des Strukturbauteils, da das Halbzeug mittels der Handhabungseinrichtung nicht nur umgeformt, sondern mittels derselben Handhabungseinrichtung auch zumindest bereichsweise in das Spritzgießwerkzeug bewegt, beispielsweise eingelegt, wird. Zeit- und dadurch kostenaufwändige zusätzliche Bewegungseinrichtungen und/oder Übergabeschritte von einer zu einer weiteren Bewegungseinrichtung sind nicht vorgesehen und nicht vonnöten. So ist die Realisierung besonders kurzer Taktzeiten möglich, wodurch eine Vielzahl von Strukturbauteilen zeit- und kostengünstig, beispielsweise im Rahmen einer Serienfertigung, mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt werden können.
Darüber hinaus weist das Strukturbauteil insbesondere infolge des Versehens mit Kunststoff ein sehr geringes Gewicht sowie eine sehr hohe Steifigkeit auf, so dass dadurch einerseits auch das Gewicht des Kraftwagens und damit dessen Energieverbrauch zum Betreiben gering gehalten werden können. Gleichzeitig verleiht jedoch das Strukturbauteil dem Kraftwagen eine hohe Steifigkeit, was dem Fahrverhalten zugute kommt.
Das mit Kunststoff versehene Bauteil ist beispielsweise als konfektioniertes, d. h. beschnittenes, thermoplastisch gebundenes zweidimensionales Textil (2D-Textil), insbesondere als Organoblech, ausgebildet. Dabei handelt es sich beispielsweise um ein aus einem faserverstärkten, insbesondere langfaserverstärkten oder endlosfaserverstärkten, Thermoplast ausgebildeten Bauteil, insbesondere um eine Platte. Ein solches Halbzeug weist ein geringes Gewicht und eine sehr hohe Steifigkeit auf, was dem geringen Gewicht und der hohen Steifigkeit des insbesondere aus diesem auszubildenden Strukturbauteils zugute kommt.
Ein weiterer für die Steifigkeit des mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Strukturbauteils vorteilhafter Aspekt ist, dass das umgeformte, als thermoplast-basiertes Textil ausgebildete Halbzeug durch das Versehen mit dem Kunststoff mittels des Spritzgießwerkzeugs mit wenigstens einer Verstärkungsrippe versehen wird. Mit anderen Worten wird eine oder werden bevorzugt mehrere Rippen mittels des Spritzgießwerkzeugs an das umgeformte Halbzeug angespritzt und/oder das Bauteil wird zumindest bereichsweise umspritzt. Dies erhöht die Steifigkeit des Strukturbauteils, ohne dessen Gewicht unerwünscht stark zu erhöhen. Ferner ist durch das Spritzgießen eine hohe Bauteilgenauigkeit ermöglicht. Darüber hinaus ist das Spritzgießen besonders schnell durchzuführen, was die Zeit und damit die Kosten zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gering hält.
Das Versehen des umgeformten Halbzeugs mit dem Kunststoff durch das Spritzgießen bedeutet auch eine besonders feste Verbindung zwischen dem umgeformten Halbzeug und dem Kunststoff, mit dem es versehen wird, infolge einer stoffschlüssigen Verbindung.
Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Strukturbauteils, insbesondere eines Muldenteils, für einen Kraftwagen, welches einen Schritt umfasst, bei welchem ein textilartiges, einen ersten entlang einer ersten Ebene verlaufenden Textilteil und zumindest einen zweiten, entlang einer zweiten, schräg, insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht, zur ersten Ebene verlaufenden Ebene erstreckenden Textilteil aufweisendes Grundbauteil des Strukturbauteils hergestellt wird, indem zumindest im Wesentlichen aus Kunststoff ausgebildete Fäden oder Fasern miteinander verbunden werden. Das Verbinden der Fäden erfolgt beispielsweise durch Stricken und/oder durch Weben, insbesondere durch das so genannte Jacquard-Weben. Dadurch kann ein so genanntes, trockenes dreidimensionales Textil, insbesondere ein Hybrid-Textil, hergestellt werden, welches beispielsweise Hybridgarn, Hybridrovings und/oder imprägnierte Verstärkungsfasern umfasst. Durch das Verbinden der Fäden wird nicht nur ein flächiges und damit quasi zweidimensionales Textilgebilde ausgebildet. Das Grundbauteil umfasst den ersten sowie den zweiten Textilteil und weist gegenüber einem quasi zweidimensionalen Flächengebilde eine Dreidimensionalität auf, wodurch insbesondere ein Aufnahmeraum des Muldenteils ausgebildet werden kann.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Das Verfahren des zweiten Aspekts der Erfindung umfasst ferner einen Schritt, bei welchem das Grundbauteil mit einem Kunststoff mittels eines Spritzgießwerkzeugs versehen wird. Das Verfahren des zweiten Aspekts der Erfindung ermöglicht die zeit- und damit kostengünstige Herstellung des leichten, aber gleichzeitig besonders steifen Strukturbauteils, da bereits das Grundbauteil durch das Verbinden der Fäden eine besonders hohe Steifigkeit sowie ein besonders geringes Gewicht aufweist. Insbesondere die Steifigkeit des Grundbauteils wird durch Versehen desselben mit dem Kunststoff erhöht, indem beispielsweise mittels des Spritzgießwerkzeugs zumindest eine Rippe, insbesondere eine Mehrzahl von Rippen, zur Versteifung des Grundbauteils an dieses angespritzt werden, wobei eine stoffschlüssige Verbindung des Kunststoffs mit dem Grundbauteil erfolgt, was eine besonders feste Verbindung ermöglicht. Außerdem ermöglicht auch das Verfahren des zweiten Aspekts der Erfindung wie das Verfahren des ersten Aspekts der Erfindung eine hohe Bauteilgenauigkeit des Strukturbauteils durch das Versehen des Grundbauteils bzw. des Halbzeugs mit dem Kunststoff durch das Spritzgießen.
Wird bei dem Verfahren des ersten Aspekts der Erfindung das beispielsweise thermoplastisch basierende zweidimensionale Halbzeug, bei welchem es sich beispielsweise um ein Organoblech oder um ein trockenes Hybrid-Textil handelt, umgeformt und anschließend vorteilhafterweise stoffschlüssig mit dem Kunststoff in dem zumindest im Wesentlichen geschlossenen Spritzgießwerkzeug versehen, so wird bei dem Verfahren des zweiten Aspekts der Erfindung das insbesondere als trockenes dreidimensionales Hybrid-Textil vorliegende Grundbauteil zunächst hergestellt und anschließend bevorzugt stoffschlüssig mit dem Kunststoff versehen. Vorteilhafterweise wird bei dem Verfahren des zweiten Aspekts der Erfindung das Grundbauteil innerhalb eines Werkzeugs, bevorzugt innerhalb des Spritzgießwerkzeugs, imprägniert und/oder konsolidiert und anschließend mit dem Kunststoff versehen.
Beide Verfahren ermöglichen die Herstellung eines leichten, hochgenauen und spritzgegossenen und aus einen faserverstärkten Kunststoff hergestellten Strukturbauteils als das jeweilige Strukturbauteil, wobei es sich um ein Kunststoff-Kunststoff-Hybridbauteil handeln kann. Insbesondere ist dadurch das Muldenteil für die Karosserie des Kraftwagens zeit- und kostengünstig herstellbar, welches als Multifunktionsmulde der Karosserie fungieren kann. Das Muldenteil weist dabei wenigstens einen Aufnahmeraum auf, in welchem Werkzeug, ein Reserverad, ein Pannen-Kit und/oder anderweitige Gegenstände aufgenommen und verstaut werden können.
Das Halbzeug des ersten Aspekts der Erfindung weist dabei eine sehr gute Umformbarkeit, insbesondere Textilumformbarkeit, auf, sodass auch komplexe Geometrien mit hohen Umformgraden zeit- und kostengünstig hergestellt werden können. Auch das als dreidimensionales Textil ausgebildete Grundbauteil des zweiten Aspekts der Erfindung ermöglicht die zeit- und kostengünstige Darstellung komplexer Geometrien. Ferner weist das jeweilige, mittels des jeweiligen Verfahrens hergestellte Strukturbauteil eine hohe Korrosionsbeständigkeit und eine hohe Steifigkeit auf und ermöglicht ein sehr gutes Geräuschverhalten (NVH-Verhalten: noise vibration harshness) des Kraftwagens. Ferner ist eine Funktionsintegration durch das Spritzgießen ermöglicht, welches Kosten zur Herstellung des jeweiligen Strukturbauteils gering hält.
Vorteilhafterweise können mithilfe zumindest einer Drapiereinrichtung außerhalb des Spritzgießwerkzeugs, insbesondere außerhalb von Werkzeughälften des Spritzgießwerkzeugs, komplexe Geometrien mit hohen Umformgraden umgeformt (Halbzeug) bzw. dreidimensionale Textilien eingelegt werden (Grundbauteil). Durch vorteilhafte Drapier- und/oder Handhabungseinrichtungen kann ein unkomplexes und kostengünstiges Spritzgießwerkzeug als das Spritzgießwerkzeug eingesetzt werden.
Insbesondere infolge von dünnen Wandstärken sowie der geschilderten vorteilhaften Bewegung insbesondere des Halbzeugs sowie infolge von geringen Öffnungs- und/oder Fließzeiten des Spritzgießwerkzeugs können Zykluszeiten zur Herstellung des jeweiligen Strukturbauteils und damit die Kosten gering gehalten werden.
Das Versehen des Halbzeugs bzw. des Grundbauteils mit dem entsprechenden Kunststoff ermöglicht die Ausbildung auch komplexer Geometrien sowie eine Funktionsintegration und die Aufnahme von Anbauteilen wie beispielsweise Ablauf- und/oder Dichtelementen. Darüber hinaus kann eine sehr vorteilhafte Aerodynamik und Oberflächenqualität der Strukturbauteile ausgebildet werden.
Der dritte Aspekt der Erfindung betrifft ein Verbundbauteil, insbesondere ein Muldenteil, für einen Kraftwagen, welches insbesondere mittels eines Verfahrens gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt der Erfindung hergestellt ist, mit wenigstens einem zumindest im Wesentlichen aus einem Kunststoff ausgebildeten Grundbauteil, welches durch in dem Kunststoff zumindest bereichsweise aufgenommene Fasern verstärkt ist. Erfindungsgemäß ist wenigstens eine Erfassungseinrichtung vorgesehen, mittels welcher das Grundbauteil auf einen Ist-Zustand des Grundbauteils überprüfbar ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der ersten beiden Aspekte der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Die Erfassungseinrichtung ermöglicht die Überprüfung und damit die Überwachung insbesondere eines Belastungs- und/oder Schädigungszustands des Verbundbauteils. Im Gegensatz zu zumindest im Wesentlichen aus einem Metall ausgebildeten Bauteilen erweist sich die Überprüfung des Ist-Zustands von faserverstärkten Verbundbauteilen aufwändiger, da eine Sichtprüfung oftmals nicht ausreicht und Faserverbundbauteile auch bei teilweisem Versagen eine sehr hohe Reservefestigkeit bzw. -steifigkeit aufweisen, bevor sie plötzlich versagen. Dies kann dazu führen, dass Leichtbaustrukturen auf Basis von faserverstärkten Kunststoffen nicht optimal ausgelegt werden können, der Werkstoff nicht ausgereizt wird und somit die Leichtbaustruktur ein höheres Gewicht aufweist als nötig ist.
Durch das Verbundbauteil des dritten Aspekts der Erfindung ist diese Problematik jedoch vermieden, da der Belastungs- und/oder Schadenszustand des erfindungsgemäßen Verbundbauteils überprüfbar und damit erfassbar ist und aussagekräftige und belastungsfähige Rückschlüsse auf den Ist-Zustand des Grundbauteils und damit des gesamten Verbundbauteils zulässt.
Zur Beurteilung des Belastungs- und/oder Schadenszustands des Grundbauteils und damit des Verbundbauteils des dritten Aspekts der Erfindung ist beispielsweise ein Sensor zumindest bereichsweise in den Kunststoff integriert. Handelt es sich beispielsweise bei den in dem Kunststoff zumindest bereichsweise aufgenommenen Fasern um Kohlefasern, so kann die elektrische Leitfähigkeit und die Veränderung des Widerstands der Kohlefasern als der Sensor genutzt werden. Verändert sich die elektrische Leitfähigkeit und/oder der elektrische Widerstand ausgehend von einem Ausgangszustand des Grundbauteils und weicht damit die elektrische Leitfähigkeit und/oder der elektrische Widerstand von einem Soll-Wert ab, so kann dadurch auf eine Beschädigung des Grundbauteils und damit des Verbundbauteils rückgeschlossen werden und das Verbundbauteil ausgetauscht werden. Auf diese Art und Weise können beispielsweise Brüche der Fasern sowie versagenskritische Lastsituationen erfasst und ausgewertet werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des dritten Aspekts der Erfindung ist das Grundbauteil als Textil ausgebildet und umfasst Glasfasern bzw. Glasfaserrovings als die Fasern. Die Glasfaserrovings (Roving – Faserbündel oder Faserstränge) fungieren zumindest teilweise als Lichtleiter. Dadurch ist es möglich, beispielsweise ein gepulstes Signal optisch auszuwerten und dadurch auf den Belastungs- und/oder Schadenszustand des Grundbauteils rückzuschließen. Weicht die Lichtleitfähigkeit des Lichtleiters von einem Soll-Wert ab, so ist beispielsweise das Grundbauteil und damit das Verbundbauteil unzulässig beschädigt. Die Auswertung findet beispielsweise derart statt, dass die Erfassungseinrichtung, insbesondere der Lichtleiter, an ein Bussystem, insbesondere einen CAN-Bus (CAN – Controller Area Network), des Kraftwagens angeschlossen ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des dritten Aspekts der Erfindung kann als die Erfassungseinrichtung ein so genannter RFID-Sensor (RFID – radio frequency identification) eingesetzt werden, welcher insbesondere an bruchgefährdeten bzw. beschädigungsgefährdeten Stellen des Grundbauteils angeordnet wird. Der RFID-Sensor wird beispielsweise in das Grundbauteil, insbesondere in den Kunststoff, einlaminiert und umfasst beispielsweise in das bevorzugt als Textil ausgebildete Grundbauteil eingearbeitete und gegebenenfalls mit einem Primer versehene Konstantan-Fäden sowie ein Kontaktelement und weist eine vielseitige Anwendbarkeit auf. Neben einer Widerstandsmessung zur Diagnose des Ist-Zustands des Grundbauteils können beispielsweise auch die Temperatur sowie die Feuchtigkeit des Grundbauteils erfasst werden. Dies ist insbesondere bei der Betrachtung der Langzeitstabilität und der Alterung des Werkstoffs des Grundbauteils von Vorteil.
Der RFID-Sensor ist dabei vorteilhafterweise an unkritisch belasteten Stellen des Grundbauteils angeordnet, damit gegebenenfalls auftretende Kerbwirkungsbelastungen nicht auslegungsrelevant sind. Ferner können bereits im Kraftwagen vorhandene RFID-Empfänger zur Erfassung eines Signals des RFID-Sensors genutzt werden. Dabei handelt es sich beispielsweise um einer Sitzerkennung, einer Reifendruckkontrolle oder Ähnlichem zugeordnete RFID-Empfänger.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
1 eine schematische Perspektivansicht einer Multifunktionsmulde für eine Karosserie eines Personenkraftwagens;
2 eine schematische Perspektivansicht der Multifunktionsmulde gemäß 1 mit einer Schnittebene;
3 eine schematische Schnittansicht der Multifunktionsmulde gemäß den 1 und 2 entlang der Schnittebene gemäß 2;
4 eine schematische und perspektivische Unteransicht einer weiteren Ausführungsform der Multifunktionsmulde gemäß den vorhergehenden Figuren;
5 eine schematische Schnittansicht der Multifunktionsmulde gemäß 4;
6 eine schematische und perspektivische Draufsicht einer weiteren Ausführungsform der Multifunktionsmulde gemäß den vorhergehenden Figuren;
7 eine schematische Schnittansicht der Multifunktionsmulde gemäß 6;
8 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Multifunktionsmulde gemäß den vorhergehenden Figuren;
9 ein Ablaufdiagramm, anhand welchem schematisch ein Herstellungsverfahren zur Herstellung einer Multifunktionsmulde gemäß den vorhergehenden Figuren dargestellt ist;
10 ein Ablaufdiagramm zur schematischen Darstellung einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens gemäß 9 zur Herstellung einer Multifunktionsmulde gemäß den 1 bis 8;
11 ein Ablaufdiagramm zur schematischen Darstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform des Verfahrens gemäß den 9 und 10 zur Herstellung einer Multifunktionsmulde gemäß den 1 bis 8 in Seitenansicht;
12 ein Ablaufdiagramm zur schematischen Darstellung des Verfahrens gemäß 11 in Draufsicht;
13 eine schematische Perspektivansicht eines so genannten dreidimensionalen Textilbauteils;
14 eine Prinzipdarstellung zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Herstellen des Textilbauteils gemäß 13; und
15 ein Ablaufdiagramm zur schematischen Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Multifunktionsmulde mit dem Textilbauteil gemäß 13 als Grundbauteil.
Die 1 bis 3 zeigen eine Multifunktionsmulde 10 für eine Karosserie eines Personenkraftwagens, welche als Muldenteil mit dem Rohbau der Karosserie zu verbinden ist. Die Multifunktionsmulde 10 umfasst ein so genanntes Organoblech 12, welches als textiles Halbzeug zur Darstellung eines Aufnahmeraums 14 der Multifunktionsmulde 10 umgeformt ist. Das Organoblech 12 ist aus einem faserverstärkten Thermoplast ausgebildet und weist eine hohe Steifigkeit und ein geringes Gewicht auf. An das umgeformte Organoblech 12 ist mittels eines Spritzgießverfahrens ein Thermoplast 16 angespritzt, durch welchen Versteifungsrippen 18 sowie Aufnahmen 20 ausgebildet und mit dem Organoblech 12 stoffschlüssig verbunden sind. Der Thermoplast 16 ist beispielsweise mittels Kurzfasern verstärkt. Mittels der Aufnahmen 20 sind Anbauteile mit der Multifunktionsmulde 10 zu verbinden. Dadurch weist die Multifunktionsmulde 10 eine hohe Funktionalität sowie ein geringes Gewicht und eine sehr hohe Steifigkeit auf. Die 2 zeigt die Multifunktionsmulde 10 sowie eine Schnittebene 22, wobei die entlang der Schnittebene 22 geschnittene Multifunktionsmulde 10 in der 3 dargestellt ist.
Das Organoblech 12 stellt einen dünnwandigen, schalenförmigen Grundkörper dar, welcher aus einem aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildeten Textilblech ausgebildet ist.
Die 4 und 5 zeigen eine alternative Ausführungsform der Multifunktionsmulde 10 gemäß den vorhergehenden Figuren. Zur Darstellung günstiger aerodynamischer Eigenschaften weist die Multifunktionsmulde 10 beispielsweise einen Diffusor 24 auf, welcher beispielsweise durch den Thermoplast 16 ausgebildet ist. So kann die Multifunktionsmulde 10 bei einer Fahrt des Personenkraftwagens auf Seiten des Diffusors 24 und damit unterseitig strömungsgünstig umströmt werden, was der Aerodynamik des gesamten Personenkraftwagens zugute kommt.
Die 6 und 7 zeigen eine weitere alternative Ausführungsform der Multifunktionsmulde 10 gemäß den vorhergehenden Figuren. Wie den 6 und 7 zu entnehmen ist, weist die Multifunktionsmulde 10 einen Bodenteil 26 auf, welches mit einem Wellenprofil 28 versehen ist. Auch das Wellenprofil 28 ermöglicht aerodynamisch günstige Eigenschaften der Multifunktionsmulde 10.
Die Multifunktionsmulde 10 erfüllt insbesondere den Zweck, in ihrem Aufnahmeraum 14 Gegenstände wie beispielsweise ein Reserverad, Werkzeug und/oder anderweitige Teile wie beispielsweise ein Pannenset aufnehmen und damit platzsparend in dem Personenkraftwagen verstauen zu können.
In der 8 ist eine weitere Ausführungsform der Multifunktionsmulde 10 gemäß den vorhergehenden Figuren dargestellt. Die Multifunktionsmulde 10 gemäß 8 umfasst einen Struktureinleger in Form eines zumindest im Wesentlichen aus einem Metall ausgebildeten Einlegeteils 30, mittels welchem insbesondere die Steifigkeit der Multifunktionsmulde 10 erhöht ist.
Zur weiteren Verbesserung der Steifigkeit sowie des Geräuschverhaltens der Multifunktionsmulde 10 können mehrere und gegebenenfalls übereinander angeordnete Einlegeteile wie das Einlegeteil 30 vorgesehen sein, welche umgeformt sind und/oder gegebenenfalls mit Kunststoff, insbesondere dem Thermoplast 16, umspritzt sind.
Ferner können spezielle Einlegeteile, welche beispielsweise aus Metall und/oder aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildet sind, einen Unterbodenschutz verbessern und somit vor einer Beschädigung des Unterbodens infolge von Steinschlag und/oder einer Bordsteinberührung schützen. Darüber hinaus trägt die besonders steife Multifunktionsmulde 10 zur Verbesserung des Unfallverhaltens des Personenkraftwagens bei. Dementsprechend sind die Fasern des Thermoplasts 16 an einen bei einer Kraftbeaufschlagung auftretenden Kraftschluss anzupassen, um die mechanischen Eigenschaften der Multifunktionsmulde 10 zu optimieren. Dazu können zeit- und kostengünstige Textiltechniken wie das Jacquard-Weben eingesetzt werden.
Anhand der 9 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Multifunktionsmulde für eine Karosserie eines Personenkraftwagens schematisch dargestellt, wobei mittels des anhand der 9 veranschaulichten Verfahrens beispielsweise eine der Multifunktionsmulden 10 gemäß den vorhergehenden Figuren hergestellt werden kann.
Zur Herstellung der Multifunktionsmulde wird ein Halbzeug verwendet, wobei es sich beispielsweise um das Organoblech 12 handelt. Es kann jedoch auch ein anderweitiges konfektioniertes, beispielsweise beschnittenes, thermoplastisch gebundenes, so genanntes zweidimensionales Textil verwendet werden, welches aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildet ist. Bei einem Schritt S1 des Verfahrens wird das Organoblech 12 mittels Spannzangen 32 eines Spannrahmens 34 in einer Drapiereinrichtung 36 außerhalb von Werkzeughälften 38 und 40 eines Spritzgusswerkzeugs 42 gehalten. Um das als textiles Halbzeug vorliegende Organoblech 12 besonders vorteilhaft umformen zu können und um hohe Umformgrade darzustellen, ist es von Vorteil, das Organoblech 12 auf eine bestimmte Temperatur aufzuwärmen. Dazu wird dem Organoblech 12 beispielsweise mittels zumindest eines Infrarot-Strahlers Wärmenergie zugeführt, was durch einen Richtungspfeil 44 in der 9 angedeutet ist.
Anschließend wird bei einem Schritt S2 des Verfahrens das Organoblech 12 unter weiterer Zuführung der Wärmeenergie mittels des Infrarot-Strahlers in vertikaler Richtung gemäß Richtungspfeilen 46 mittels der Drapiereinrichtung 36 einem Greiferrahmen 47 eines Greifers 48 zugeführt. Der Greifer 48 umfasst zudem Schieber 50 zum Halten des Organoblechs 12 sowie Abschirmbleche 52.
Der Greifer 48 umfasst Greiferzangen 49, mittels welchen das Organoblech 12 beispielsweise über die Spannzangen 32 am Greifer 48 gehalten werden kann. Auf diese Art und Weise kann das Organoblech 12 zumindest mittelbar mittels des Greifers 48 an diesem bzw. am Greiferrahmen 47 insbesondere während des Umformens gehalten werden.
Bei einem Schritt S3 wird das Organoblech 12 weiter mittels eines Vakuumsaugers 54 und des Greiferrahmens 47 umgeformt, indem der Vakuumsauger 54 das Organoblech 12 an den Greiferrahmen 47 ansaugt. Währenddessen wird das Organoblech 12 mittels des Spannrahmens 34 gehalten.
Bei einem Schritt S4 des Verfahrens werden die Schieber 50 bewegt, um das Organoblech 12 an dem Greifer 48 zu halten, und der Spannrahmen 34 löst sich von dem Organoblech 12 und wird von diesem entfernt. Trotz des Entfernens des Spannrahmens 34 wird das Organoblech 12 mittels der Schieber 50 an dem Greifer 48 bzw. dem Greiferrahmen 47 festgehalten. Daraus ist ersichtlich, dass das Organoblech 12 mittels des Greifers 48 umgeformt und während des Umformens gehalten wird.
Ferner wird das umgeformte, insbesondere vorumgeformte, Organoblech 12 mittels des Greifers 48 bei einem weiteren Schritt S5 erst nach dem Umformen bzw. dem Vorumformen an das Spritzgusswerkzeug 42 übergeben. Dazu bewegt sich der Greifer 48 mit dem Organoblech 12 zwischen die zunächst noch geschlossenen Werkzeughälften 38 und 40. Der Greifer 48 wird beispielsweise mittels eines Mehrachsroboters und/oder eines insbesondere linearen Schiebetisches bewegt.
Bei einem weiteren Schritt S6 werden der Greifer 48 mit dem Organoblech 12 relativ zu der als Düsenseite des Spritzgusswerkzeugs 42 bezeichneten Werkzeughälfte 38 bewegt, indem beispielsweise die Werkzeughälfte 38 auf den Greifer 48 mit dem Organoblech 12 zu bewegt wird, bis der Greifer 48 und das Organoblech 12 in einer Aufnahme 56 der Werkzeughälfte 38 zumindest bereichsweise aufgenommen sind. Bei diesem Einfahren des Rahmens 48 mit dem Organoblech 12 in die Aufnahme 56 der Werkzeughälfte 38 fahren die Schieber 50 zurück.
Um den Greifer 48 von dem Organoblech 12 lösen und entfernen zu können, aber gleichzeitig das Organoblech 12 fest in der Aufnahme 56 und damit in der Werkzeughälfte 38 zu halten, werden Vakuumsauger 58 eingesetzt, welche wie der Vakuumsauger 54 das Organoblech 12 am Greiferrahmen 47 das Organoblech 12 an der Werkzeughälfte 38 durch Beaufschlagung desselben mit Unterdruck halten. Anstelle der Vakuumsauger 58 können auch anderweitige Halteeinrichtungen wie beispielsweise Nadelgreifer eingesetzt werden. Ist das Organoblech 12 fest an der Werkzeughälfte 38 gehalten, so wird der Greifer 48 gemäß einem Schritt S7 von dem Organoblech 12 gelöst und entfernt.
Anschließend werden die Werkzeughälften 38 und 40 relativ zueinander aufeinander zu bewegt, wobei beispielsweise die Werkzeughälfte 38 auf die als Auswerferseite bezeichnete Werkzeughälfte 40 zu bewegt wird, so dass die Werkzeughälfte 40 mit einem Stempel 60 in den durch das Umformen des Organoblechs 12 mittels des Greifers 48 ausgebildeten Aufnahmeraum 14 einfährt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass zum Schließen des Spritzgusswerkzeugs 42 die Werkzeughälfte 38 festgehalten und die Werkzeughälfte 40 auf die Werkzeughälfte 38 zu bewegt wird. Durch dieses Einfahren kann gegebenenfalls ein weiteres Umformen, insbesondere ein End-Umformen, des Organoblechs 12 zur endgültigen Ausbildung des Aufnahmeraums 14 durchgeführt werden.
Bei einem weiteren Schritt S8 wird dann das Organoblech 12 mit einem Kunststoff, beispielsweise dem Thermoplast 16, versehen, und es werden Kunststoffverstärkungen wie beispielsweise die Verstärkungsrippen 18 und/oder die Aufnahmen 20 an das Organoblech 12 angespritzt. Nach einer Abkühlphase, während welcher das mit dem Kunststoff versehene Organoblech 12 abkühlt, wird die dadurch fertig hergestellte Multifunktionsmulde 10 ausgeworfen bzw. dem Spritzwerkzeug 42 entnommen.
10 zeigt eine alternative Ausführungsform des Verfahrens gemäß 9. Der Spannrahmen 34, in welchem die Spannzangen 32 geführt werden, bewegt das Organoblech 12 zu und insbesondere über den Greifer 48. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Organoblech 12 mit dem Spannrahmen 34 festgehalten wird und sich der Greifer 48 relativ dazu zum bzw. unter das Organoblech 12 bewegt. In jeglicher Hinsicht erfolgt ausgehend von dem Schritt S1 zu dem Schritt S2 eine Relativbewegung des Organoblechs 12 zu dem Greifer 48.
Der Greifer 48 umfasst Vakuumsauger 54, welche bei dem Schritt S3 gemäß Richtungspfeilen 62 aus Aufnahmen 64 in Richtung des Organoblechs 12 ausfahren und das Organoblech 12 mit einem Unterdruck beaufschlagen, sodass das Organoblech 12 an den Vakuumsaugern 54 gehalten ist. Der Greifer 48 umfasst ferner Vakuumsauger 54', mittels welcher das Organoblech 12 auch in Randbereichen an dem Greifer 48 bzw. dem Greiferrahmen 47 zu halten ist.
Bei einem Schritt S4 bewegen sich die Vakuumsauger 54 mit dem an diesen gehaltenen Organoblech 12 wieder in ihre Aufnahmen 64 gemäß dem Richtungspfeilen 62 nach unten, wodurch das Organoblech 12 mittels des Greifers 48 umgeformt, insbesondere vorumgeformt, wird zur Vorausbildung des Aufnahmeraums 14 der Multifunktionsmulde 10.
Darüber hinaus wird das Organoblech 12 mittels der Vakuumsauger 54 an dem Greifer 48 gehalten, und der Spannrahmen 34 kann von dem Organoblech 12 gelöst und entfernt werden, was anhand des Schritts S5 dargestellt ist.
Wie bei dem Verfahren gemäß 9 wird nun das Organoblech 12 mittels des Greifers 48 an das Spritzgusswerkzeug 42 übergeben, indem der Greifer 48 mit dem Organoblech 12 zunächst zwischen die Werkzeughälften 38 und 40 bewegt wird. Im Gegensatz zum Verfahren gemäß 9 wird bei dem Verfahren gemäß 10 nun jedoch zunächst das Organoblech 12 nicht mit der Werkzeughälfte 38, sondern mit der Werkzeughälfte 40 (Auswerferseite) in Kontakt verbracht, was anhand des Schritts S6 dargestellt ist. Die Werkzeughälfte 40 umfasst Vakuumsauger 58 oder anderweitige Halteeinrichtungen wie beispielsweise Nadelgreifer, um das Organoblech 12 an der Werkzeughälfte 40 zu halten. Ist das Organoblech 12 mittels der Vakuumsauger 58 durch Beaufschlagung des Organoblechs 12 mit einem Unterdruck an der Werkzeughälfte 40 gehalten, so wird der Rahmen 48 von dem Organoblech 12 gelöst und entfernt, während Schieber 66 der Werkzeughälfte 40 bewegt werden und das Organoblech 12 ebenso an der Werkzeughälfte 40 halten.
Bei dem Schritt S7 werden die Werkzeughälften 38 und 40 aufeinander zu bewegt, sodass das Organoblech 12 und der Stempel 60 der Werkzeughälfte 40 zumindest bereichsweise in die Aufnahme 56 der Werkzeughälfte 38 einfahren und dort aufgenommen werden.
Wie in Zusammenschau mit dem Schritt S4 deutlich wird, wird das Organoblech 12 durch Einfahren des Stempels 60 weiter umgeformt, sodass der mittels der Vakuumsauger 62 vorumgeformte Aufnahmeraum 14 der Multifunktionsmulde 10 durch das Einfahren des Stempels 60 in diesen fertig umgeformt und ausgebildet wird.
Beim Schließen des Spritzgusswerkzeugs 42 fahren die Schieber 66 ein, sodass das Spritzgusswerkzeug 42 geschlossen werden kann. Ist das Spritzgusswerkzeug 42 geschlossen, so wird bei dem Schritt S8 das Organoblech 12 mit einem Kunststoff, beispielsweise dem Thermoplast 16, versehen, wobei beispielsweise die Verstärkungsrippen 18 und/oder die Aufnahme 20 an das Organoblech 12 angespritzt werden. Nach Abkühlen des mit dem Kunststoff versehenen Organoblechs 12 wird dieses ausgeworfen und von dem Spritzgusswerkzeug 42 entfernt, indem sich das Spritzgusswerkzeug 42 öffnet und die Werkzeughälften 38 und 40 auseinanderbewegt werden.
Wie schon bei dem Verfahren gemäß 9 wird das Organoblech 12 auch bei dem Verfahren gemäß 10 mittels des Greifers 48 umgeformt, während des Umformens gehalten und an das Spritzgusswerkzeug 42 übergeben, wobei es mittels des Greifers 48 bewegt wird. Dabei findet beispielsweise ein Verschwenken des Greifers 48 und damit des Organoblechs 12 gemäß einem Richtungspfeil 68 statt.
Die 11 und 12 zeigen eine weitere Ausführungsform der Verfahren gemäß den 9 und 10, wobei in der 11 das Verfahren in Seitenansicht und in 12 in Draufsicht schematisch dargestellt ist.
Bei dem Schritt S1 wird das Organoblech 12 mittels des Spannrahmens 34 über die Spannzangen 32 gehalten, wobei das Organoblech 12 mit dem Spannrahmen 34 relativ zu dem Greifer 48 bewegt wird, so dass sich das Organoblech 12 in zumindest bereichsweiser Überlappung mit dem Greifer 48 befindet. Ebenso bei dem Schritt S1 erfolgt das Erwärmen des Organoblechs 12 mittels des Infrarotstrahlers, sodass das Organoblech 12 besonders gut umgeformt werden kann. Wie auch bei dem Verfahren gemäß den 9 und 10 kann die Beaufschlagung des Organoblechs 12 mit Wärmeenergie auch während des Umformens mittels des Greifers 48 durchgeführt werden.
Der Greifer 48 umfasst gefederte Dornen 70, welche bei dem Schritt S2 aus jeweiligen Aufnahmen 72 in Richtung des Organoblechs 12 ausgefahren werden. Es wird ein Gegenhalter 74 verwendet, welcher auf einer den Dornen 70 abgewandten Seite des Organoblechs 12 an diesem anliegt. So können die Dornen 70 das Organoblech 12 von einer dem Gegenhalter 74 gegenüberliegenden. Seite des Organoblechs 12 durchstoßen und in korrespondierende Aufnahmen des Gegenhalters 74 einfahren. Bei den Schritten S3 und S4 bewegt sich nun der Greifer 47 relativ zu dem Gegenhalter 74 auf diesen zu, sodass das Organoblech 12 umgeformt, insbesondere vorumgeformt, wird. Dabei wird die Aufnahme 14 der Multifunktionsmulde 10 ausgebildet, insbesondere vorausgebildet. Dieses relative Bewegen des Greifers 47 zum Gegenhalter 74 und das Umformen des Organoblechs 12 ist bei den Schritten S3 und S4 durch Richtungspfeile 76 und 78 dargestellt. Wie bei den Verfahren gemäß 9 und 10 wird das Organoblech 12 mittels des Spannrahmens 34 sowie mittels des Greifers 48 an diesem bzw. dem Greiferrahmen 47 gehalten, so dass das Organoblech 12 auf gewünschte Art und Weise umgeformt werden und sich nicht auf unerwünschte Art und Weise relativ zum Greifer 48 bewegen kann. Während der Relativbewegung des Greifers 48 und des Gegenhalters 74, wobei beispielsweise der Gegenhalter 74 zumindest bereichsweise in den Greifer 48 einfährt, wird das Organoblech 12 mittels der Spannzangen 32 nachgeführt.
Nach Umformen, insbesondere Vorumformen, des Organoblechs 12 mittels des Greifers 48 und des Gegenhalters 74 wird das Organoblech 12 mittels Vakuumsaugern 54' oder anderweitiger Halteeinrichtungen wie beispielsweise Zangen am Greifer 48 bzw. am Greiferrahmen 47 gehalten. Dann wird der Gegenhalter 74 von dem Organoblech 12 entfernt und von dem Greifer 48 wegbewegt. Anschließend wird das Organoblech 12 bei einem Schritt S5 an das Spritzgusswerkzeug 42 übergeben. Dazu werden das Organoblech 12 und der Greifer 48 zwischen die geöffneten Werkzeughälften 38 (Düsenseite) und 40 (Auswerferseite) bewegt.
Der Stempel 60 der Werkzeughälfte 40 ist mit Aufnahmen 80 versehen, welche zu den Dornen 70 des Greifers 48 korrespondieren. Die Dornen 70 können zumindest bereichsweise in den Aufnahmen 80 aufgenommen werden, so dass das Organoblech 12 in Kontakt mit der Werkzeughälfte 40 verbracht und fertig umgeformt werden kann, ohne dass unerwünschte Zwischenräume zwischen dem Organoblech 12 und der Werkzeughälfte 40 entstehen.
Bei dem Schritt S6 wird das Organoblech 12 mittels des Greifers 48 derart bewegt, dass der Stempel 60 in den vorausgeformten Aufnahmeraum 14 des Organoblechs 12 und die Dornen 70 in die Aufnahmen 80 einfahren. Auch werden die Schieber 66 der Werkzeughälfte 40 insbesondere auf das Organoblech 12 zu bewegt, sodass das Organoblech 12 an der Werkzeughälfte 40 gehalten ist. Ferner wird das Organoblech 12 mittels der Vakuumsauger 58 an der Werkzeughälfte 40 gehalten. Darüber hinaus kann die Werkzeughälfte 40 alternativ oder zusätzlich anderweitige Halteeinrichtungen wie beispielsweise Dornen umfassen, um das Organoblech 12 an der Werkzeughälfte 40 und damit im Spritzgusswerkzeug zu halten.
Ist das Organoblech 12 fest an der Werkzeughälfte 40 gehalten, so kann der Greifer 48 von dem Organoblech 12 gelöst und entfernt werden, woraufhin sich beim Schritt S7 das Spritzgusswerkzeug schließt, indem sich die Werkzeughälften 38 und 40 relativ zueinander aufeinander zu bewegen. Dann kann das Organoblech 12 mit Kunststoff, beispielsweise mit dem Thermoplast 16, versehen werden, und es können beispielsweise die Verstärkungsrippen 18 und/oder die Aufnahmen 20 mittels des Kunststoffs an das Organoblech 12 angespritzt werden. Zudem werden durch das Spritzgießen durch die das Organoblech 12 durchdringende Dornen 70 ausgebildete Durchtrittsöffnungen mittels des Kunststoffs zugespritzt.
Nach Abkühlen des mit Kunststoff versehenen Organoblechs 12 wird das Spritzgusswerkzeug bei dem Schritt S8 geöffnet und ausgeworfen, indem Dornen 82 der Werkzeughälfte 40 ausfahren und das Organoblech 12 von der Werkzeughälfte 40 wegbewegen.
Die 13 zeigt ein dreidimensionales Textil-Struktureinlegerteil 84, welches beispielsweise durch Stricken und/oder Weben hergestellt wird. Bei dem Textil-Struktureinlegerteil handelt es sich um ein insbesondere trockenes dreidimensionales Hybrid-Textil, welches Hybridgarn, Hybridrovings und/oder imprägnierte Verstärkungsfasern umfassen kann. Das Textil-Struktureinlegerteil 84 wird als dreidimensional bezeichnet, da es einen ersten, sich entlang einer ersten Ebene verlaufenden Textilteil 86 sowie weitere Textilteile 88 umfasst, welche sich jeweils entlang jeweils einer weiteren Ebenen erstrecken, die schräg, insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht, zur ersten Ebene verlaufen. Darüber hinaus umfasst das Textil-Struktureinlegerteil 84 ein weiteres Textilteil 90, welches sich entlang einer weiteren Ebene erstreckt, welche zumindest im Wesentlichen parallel zur ersten Ebene, jedoch schräg, insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht, zu den Ebenen der Textilteile 88 verläuft. Damit unterscheidet es sich von so genannten zweidimensionalen Textilien, welche zumindest im Wesentlichen als Flächengebilde ausgebildet sind und lediglich ein Textilteil aufweisen, welches sich entlang lediglich einer Ebene erstreckt.
Wie der 13 zu entnehmen ist, ist durch die jeweils zumindest im Wesentlichen senkrecht zueinander verlaufenden bzw. sich erstreckenden Textilteile 86, 88 und 90 eine Grundform der Multifunktionsmulde 10 mit dem Aufnahmeraum 14 ausgebildet.
Die 14 veranschaulicht schematisch ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Textil-Struktureinlegers wie dem Textil-Struktureinlegerteil 84 gemäß 13.
Eine Vorrichtung 92 zur Herstellung des Textil-Struktureinlegerteils 84 umfasst einen um eine Drehachse gemäß einem Richtungspfeil 94 drehbaren Kettbaum 96, eine Streichwalze 98, Teilstäbe 100, Gewichte 102, einen auch als Riet bezeichneten Webkamm 104, ein Webfach 106, einen Brustbaum 108, einen um eine Drehachse gemäß einem Richtungspfeil 110 drehbaren Warenbaum 112 sowie eine Schütze 114 mit Schussfaden. Durch das so genannte, mittels der Vorrichtung 92 durchzuführende Jacquard-Weben können Kettfäden 116 einzeln unterschiedlich gehoben und gesenkt werden. Dazu sind einzelne Harnischschnüre 118 vorgesehen, welche die Ketthebungen und Kettsenkungen steuern. Durch die unterschiedliche Hebung und Senkung der Kettfäden 116 entsteht das Webfach 106, durch welches der Schuss eingetragen wird. Die Hebung und Senkung wird dabei elektronisch gesteuert. Beispielsweise durch dieses Verfahren werden zum Beispiel aus Polyamid und/oder Polyphtalamid ausgebildete Kunststofffäden (Kettfäden 116) sowie beispielsweise aus Glasfaser oder Carbonfaser ausgebildete Verstärkungsfasern verbunden zur Ausbildung des Textil-Struktureinlegerteils 84.
Die 15 zeigt ein Verfahren zur Herstellung einer Multifunktionsmulde wie der Multifunktionsmulde 10 gemäß den vorhergehenden Figuren unter Verwendung des Textil-Struktureinlegerteils 84 als Grundbauteil.
Bei einem Schritt S1 wird das Textil-Struktureinlegerteil 84 zumindest bereichsweise in den Rahmen 47 des Greifers 48, welcher beispielsweise als Robotergreifer ausgebildet ist, eingelegt, wobei der Greiferrahmen 47 mit einem Hybridgewebe 120 ausgelegt ist. Das Hybridgewebe 120 ist dabei mittels Vakuumsaugern, Nadeln oder anderweitiger Halteeinrichtungen 122 des Greifers 48 am Greiferrahmen 47 gehalten. Der Greiferrahmen 47 weist ein Verbindungsteil 124 auf, über welche er mit einem Roboterarm eines Mehrachsroboters zum Bewegen des Greifers 48 verbunden werden kann. Das Halten des Hybridgewebes 120 am Greiferrahmen 47 ist anhand einer Darstellung A in der 15 vergrößert dargestellt.
Bei dem Schritt S1 wird das Textil-Struktureinlegerteil 84 ebenfalls mittels zumindest einer Wärmeeinrichtung wie beispielsweise eines Infrarot-Strahlers erwärmt, was durch einen Richtungspfeil 44 in der 15 angedeutet ist. Die Halteeinrichtungen 122 dienen auch dazu, auch das Textil-Struktureinlegerteil 84 an dem Greifer 48 bzw. dem Greiferrahmen 47 zu halten.
Mittels des Greifers 48 wird das Textil-Struktureinlegerteil an das Spritzgusswerkzeug 42 übergeben, indem der Greifer 48 zwischen die geöffneten Werkzeughälften 38 und 40 bewegt wird. Dies geschieht bei dem Schritt S2. Bei dem Schritt S3 wird der Stempel 60 der Werkzeughälfte 40 in den Aufnahmeraum 14 eingefahren und in Kontakt mit der Werkzeughälfte 40 verbracht. Die Werkzeughälfte 40 umfasst Vakuumsauger 58, um das Textil-Struktureinlegerteil 84 an der Werkzeughälfte 40 zu halten und dieses nach dem Spritzgießen aus dem Spritzgusswerkzeug 42 auszuwerfen. Ist das Textil-Struktureinlegerteil 84 an der Werkzeughälfte 40 gehalten, so wird der Greifer 48 von dem Textil-Struktureinlegerteil 84 gelöst und entfernt, so dass sich die Werkzeughälften 38 und 40 zum Schließen des Spritzgusswerkzeugs 42 aufeinander zu bewegen können. In dem Spritzgusswerkzeug 42 wird das Struktureinlegerteil 84 und Hybridgewebe 120 mit spezieller Werkzeug- und Materialtechnik aufgeheizt und/oder imprägniert und/oder konsolidiert. Um die Hitze im Bereich des Textil-Struktureinlegerteils 84 mit dem Hybridgewebe 120 zwischen den Werkzeughälften 38 und 40 zu halten und ein Aufheizen anderweitiger Bereiche des Spritzgusswerkzeugs 42 zumindest im Wesentlichen zu verhindern, ist eine wärmeisolierte Oberfläche 126 und/oder eine separat vom Spritzgusswerkzeug 42 ausgebildete, insbesondere dünne Wärmeisolierplatte 128 vorgesehen.
Erwärmt wird das Textil-Struktureinlegerteil 84 und das Hybridgewebe 120 beispielsweise durch eine induktive Werkzeugheizung 130 und/oder durch eine variotherme Werkzeugtemperierung 132, welche beispielsweise mittels Öl und/oder induktiv durchgeführt wird. In jedem Falle werden die zumindest im Wesentlichen aus Kunststoff, insbesondere aus Polyamid, ausgebildeten Kunststofffäden im Spritzprägeverfahren (Imprägnierung des Textil-Struktureinlegerteils 84) aufgeschmolzen und konsolidiert, was bei dem Schritt S4 bei geschlossenem Spritzgusswerkzeug 42 durchgeführt wird.
Dadurch wird das Textil-Struktureinlegerteil 84 mit dem Hybridgewebe 120 insbesondere stoffschlüssig verbunden.
Daran anschließend wird das Textil-Struktureinlegerteil 84 sowie das Hybridgewebe 120 mit Kunststoff, beispielsweise dem Thermoplast 16, versehen, wobei beispielsweise die Verstärkungsrippen 18 und/oder die Aufnahmen 20 an das Textil-Struktureinlegerteil 84 angespritzt werden. Dieser Kunststoff, insbesondere der Thermoplast 16, ist beispielsweise faserverstärkt, insbesondere kurzfaserverstärkt.
Nach Abschluss des Spritzgießens wird das Spritzgusswerkzeug 42 durch Auseinanderfahren der Werkzeughälften 38 und 40 nach einer Abkühlphase geöffnet und die Multifunktionsmulde 10 wird ausgeworfen.
Bezugszeichenliste

10: Multifunktionsmulde
12: Organoblech
14: Aufnahmeraum
16: Thermoplast
18: Verstärkungsrippen
20: Aufnahmen
22: Schnittebene
24: Diffusor
26: Bodenteil
28: Wellenprofil
30: Einlegeteil
32: Spannzange
34: Spannrahmen
36: Drapiereinrichtung
38: Werkzeughälfte
40: Werkzeughälfte
42: Spritzgusswerkzeug
44: Richtungspfeil
46: Richtungspfeil
47: Greiferrahmen
48: Greifer
49: Greiferzange
50: Schieber
52: Abschirmblech
54, 54': Vakuumsauger
56: Aufnahme
58: Vakuumsauger
60: Stempel
62: Richtungspfeil
64: Aufnahme
66: Schieber
68: Richtungspfeil
70: Dorn
72: Aufnahme
74: Gegenhalter
76: Richtungspfeil
78: Richtungspfeil
80: Aufnahme
82: Dorn
84: Textil-Struktureinlegerteil
86: Textilteil
88: Textilteil
90: Textilteil
92: Vorrichtung
94: Richtungspfeil
96: Kettbaum
98: Streichwalze
100: Teilstab
102: Gewichte
104: Webkamm
106: Webfach
108: Brustbaum
110: Richtungspfeil
112: Warenbaum
114: Schütze
116: Kettfäden
118: Harnischschnüre
120: Hybridgewebe
122: Halteeinrichtung
124: Verbindungsteil
126: wärmeisolierte Oberfläche
128: Wärmeisolierplatte
130: induktive Werkzeugheizung
132: variotherme Werkzeugtemperierung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1980383 A2 [0002]
DE 102007044428 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Strukturbauteils (10), insbesondere eines Muldenteils (10), für einen Kraftwagen, mit den Schritten: – Umformen eines mit Kunststoff versehenen Halbzeugs (12) mittels einer Handhabungseinrichtung (48), – Bewegen des umgeformten Halbzeugs (12) zumindest bereichsweise in ein Spritzgießwerkzeug (42) mittels der Handhabungseinrichtung (48), – Lösen der Handhabungseinrichtung (48) von dem umgeformten Halbzeug (12), – Versehen des umgeformten Halbzeugs (12) mit einem Kunststoff (16) mittels des Spritzgießwerkzeugs (42).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug (12) zeitlich vor und/oder bei dem Umformen erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug (12) mittels wenigstens eines Infrarot-Strahlers erwärmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als das Halbzeug (12) ein zumindest im Wesentlichen aus einem faserverstärkten Kunststoff, insbesondere einem Thermoplast, ausgebildetes und/oder zumindest im Wesentlichen plattenförmiges Halbzeug (12) umgeformt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das umgeformte Halbzeug (12) mit einem Thermoplast (16), insbesondere mit einem faserverstärkten Thermoplast (16), als der Kunststoff (16) umspritzt wird.
Verfahren zum Herstellen eines Strukturbauteils (10), insbesondere eines Muldenteils (10), für einen Kraftwagen, mit den Schritten: – Herstellen eines textilartigen, einen ersten sich entlang einer ersten Ebene verlaufenden Textilteil (86, 88, 90) und zumindest einen zweiten sich entlang einer zweiten, schräg zur ersten Ebene verlaufenden Ebene erstreckenden Textilteil (86, 88, 90) aufweisenden Grundbauteils (84) des Strukturbauteils (10) durch Verbinden von zumindest im Wesentlichen aus einem Kunststoff ausgebildeten Fäden (16), – Versehen des Grundbauteils (84) mit einem Kunststoff (16) mittels eines Spritzgießwerkzeugs (42).
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundbauteil (84) nach dem Herstellen zumindest bereichsweise in das Spritzgießwerkzeug (42) bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundbauteil (84) durch Weben und/oder Stricken hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundbauteil (84) nach dem Herstellen und vor dem Umspritzen erwärmt und/oder gepresst wird.
Verbundbauteil (10), insbesondere Muldenteil (10), für einen Kraftwagen, mit wenigstens einem zumindest im Wesentlichen aus einem Kunststoff ausgebildeten Grundbauteil (12, 84), welches durch in dem Kunststoff zumindest bereichsweise aufgenommene Fasern verstärkt ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Erfassungseinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher das Grundbauteil (12, 84) auf einen Ist-Zustand des Grundbauteils überprüfbar ist.