DE102012000658A1 - Metallisches Trägerbauteil mit Verbundhaftungsoberfläche, Hybridbauteil und Herstellungsverfahren - Google Patents

Metallisches Trägerbauteil mit Verbundhaftungsoberfläche, Hybridbauteil und Herstellungsverfahren Download PDF

Info

Publication number
DE102012000658A1
DE102012000658A1 DE201210000658 DE102012000658A DE102012000658A1 DE 102012000658 A1 DE102012000658 A1 DE 102012000658A1 DE 201210000658 DE201210000658 DE 201210000658 DE 102012000658 A DE102012000658 A DE 102012000658A DE 102012000658 A1 DE102012000658 A1 DE 102012000658A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
component
metallic support
conversion layer
composite adhesion
adhesion surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE201210000658
Other languages
English (en)
Inventor
Fred Eggers
Iris Oldenburg
Peter Pelke
Armin Segeler
Michael Siemers
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Grahn-Oldenburg Iris Dipl-Mathtechn De
Pelke Peter Dipl-Ing De
Schwichtenberg Anke De
Segeler Armin Dipl-Ing (fh) De
Siemers Michael Dipl-Ing De
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Priority to DE201210000658 priority Critical patent/DE102012000658A1/de
Priority to PCT/EP2012/005181 priority patent/WO2013104397A2/de
Publication of DE102012000658A1 publication Critical patent/DE102012000658A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/50Multilayers
    • B05D7/51One specific pretreatment, e.g. phosphatation, chromatation, in combination with one specific coating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/14311Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles using means for bonding the coating to the articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/1418Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles the inserts being deformed or preformed, e.g. by the injection pressure
    • B29C2045/14213Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles the inserts being deformed or preformed, e.g. by the injection pressure deforming by gas or fluid pressure in the mould cavity
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/1418Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles the inserts being deformed or preformed, e.g. by the injection pressure
    • B29C2045/14237Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles the inserts being deformed or preformed, e.g. by the injection pressure the inserts being deformed or preformed outside the mould or mould cavity
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2705/00Use of metals, their alloys or their compounds, for preformed parts, e.g. for inserts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/30Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
    • B29L2031/3002Superstructures characterized by combining metal and plastics, i.e. hybrid parts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein metallisches Trägerbauteil mit einer Verbundhaftungsoberfläche für eine anzuspritzende Polymerstruktur und ein entsprechendes Hybridbauteil, sowie die Verfahren zur Herstellung einerseits des metallischen Trägerbauteils und andrerseits des Hybridbauteils bereit. Die Verbundhaftungsoberfläche an dem Trägerbauteil liegt dabei an zumindest einem Oberflächenabschnitt des metallischen Trägerbauteils vor und umfasst eine auf der metallischen Trägerbauteiloberfläche erzeugte Konversionsschicht und eine auf die Konversionsschicht aufgebrachte Primerschicht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein metallisches Trägerbauteil mit einer Verbundhaftungsoberfläche für eine anzuspritzende Polymerstruktur und ein entsprechendes Hybridbauteil aus dem Trägerbauteil und der angespritzten Polymerstruktur. Ferner werden Verfahren zur Herstellung einerseits des metallischen Trägerbauteils und andrerseits des Hybridbauteils offenbart.
  • Zur Herstellung von Hybridbauteilen aus einem Metall-Polymer-Verbund wird häufig mittels Spritzgussverfahren eine Polymerstruktur in ein Metallbauteil eingefügt, um dem Bauteil bei vergleichsweise geringem Gewicht eine verbesserte Torsions- und Crashsteifigkeit zu verleihen. Verwendung finden derartige Hybridbauteile beispielsweise im Fahrzeugbau als tragende Teile oder Kraft aufnehmende Teile mit untergeordneten Sichtanforderungen.
  • Allerdings ist die Anbindung des Polymers an den metallischen Werkstoff mit Schwierigkeiten verbunden. Materialschrumpf des Polymers und unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten der eingesetzten Materialien führen zu einer Enthaftung zwischen Metallbauteil und Polymerstruktur, so dass die gewünschten mechanischen Eigenschaften nicht erreicht werden. So ist ohne Vorbehandlung der Metalloberfläche die Bindung des angespritzten Kunststoffbauteils an dem metallischen Trägerbauteil aufgrund unterschiedlicher chemischer und physikalischer Eigenschaften der beiden Bauteilwerkstoffe gering.
  • Bekanntermaßen kann die Haftung zwischen dem Metallbauteil und der Polymerstruktur durch eine Haftvermittlerschicht verbessert werden. Hierfür können Schmelzklebstoffe auf Co-Polyamid-Basis eingesetzt werden.
  • So beschreibt die EP 1 808 468 B1 den Einsatz von reaktiven Schmelzklebstoffen in Hybridbauteilen. Es wird ein Verfahren zur Herstellung von Hybridbauteilen aus Metallen und Polymeren offenbart, bei dem die Metalle mit den Polymeren durch Schmelzklebstoffe auf Co-Polyamid-Basis verbunden werden, die zusätzlich Isocyanat und Epoxid enthalten.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein metallisches Trägerbauteil mit einem verbesserten Haftungsgrund auf der Oberfläche zu schaffen, das sich somit besonders zur Herstellung eines Hybridbauteils eignet.
  • Diese Aufgabe wird durch das metallische Trägerbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Ein entsprechend verbessertes Hybridbauteil mit verbesserter Haftung zwischen metallischem Trägerbauteil und Polymerstruktur und daher mit verbesserten mechanischen Eigenschaften wird durch das Hybridbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 4 offenbart.
  • Weiter ergibt sich die Aufgabe, kostengünstig einen weiter verbesserten Haftungsgrund auf einem metallischen Trägerbauteil für eine angespritzte oder anzuspritzende Polymerstruktur zu schaffen, um insbesondere gewichtsreduzierte Bauteile für den Kraftfahrzeugbau mit zusätzlich verbessertem Korrosionsschutz fertigen zu können.
  • Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.
  • Das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 löst schließlich die Aufgabe der Bereitstellung verbesserter Hybridbauteile.
  • Weiterbildungen der Gegenstände und Verfahren sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
  • Das erfindungsgemäße metallische Trägerbauteil mit einer Verbundhaftungsoberfläche für eine anzuspritzende Polymerstruktur, die an wenigstens einem Oberflächenabschnitt des metallischen Trägerbauteils vorliegt, hat eine auf der metallischen Trägerbauteiloberfläche erzeugte Konversionsschicht und eine auf die Konversionsschicht aufgebrachte Primerschicht. So hegt erfindungsgemäß ein kostengünstiges Verbundhaftungssystem bzw. eine Verbundhaftungsoberfläche auf dem metallischen Trägerbauteil ausgebildet vor, das die hohen Automobilanforderungen an Funktion, Prozess und Umwelt erfüllt und insofern beste Haftungseigenschaften mit einfacher Herstellbarkeit verbindet. Durch die Konversionsschicht wird nicht nur die Anbindung der Primerschicht an den metallischen Träger verbessert, sondern auch ein erhöhter Korrosionsschutz geschaffen.
  • Das metallische Trägerbauteil kann ein endgeformtes Bauteil, etwa ein Druckgussbauteil, oder ein Metallhalbzeug, ein Blech, ein Rohr oder ein Profil sein; es kann dem Leichtbaugedanken folgend insbesondere aus einem Leichtmetall umfassend Aluminium oder Magnesium bzw. entsprechenden Legierungen bestehen. Bei dem metallischen Trägerbauteil kann es sich aber auch um ein Stahlbauteil oder ein Stahlhalbzeug handeln.
  • Als Primer eignet sich ein Co-Polyamid; bekannt sind etwa die unter der Marke VESTAMELT® beworbenen Primerprodukte wie VESTAMELT® X 1333 von Evonik. Diese Haftvermittler VESTAMELT® bieten durch geschlossene Isocyanatketten die Möglichkeit der Verarbeitung als Lack oder Pulver, bei gleichzeitig hoher Bindungsenergie zum anzuspritzenden Polymer, insbesondere zu Polyamid.
  • Die Konversionsschicht kann eine nasschemisch erzeugte Konversionsschicht sein; derartige Konversionsschichten können mit den Produkten der Marken Alodine® 4595, Alodine® 2040, Alodine® 400 (Fa. Henkel, Deutschland) hergestellt werden.
  • In Frage kommt auch eine grünchromatierte Konversionsschicht, die bei einem Al-Trägerbauteil etwa mit ALFIPAS® 731 der Firma AluFinish erzeugt werden kann.
  • Mit einem solchen erfindungsgemäßen metallischen Träger mit Verbundhaftungsoberfläche kann durch Anspritzen einer Polymerstruktur ein erfindungsgemäßes Hybridbauteil
    mit verbesserten Haftungseigenschaften und daher hoher mechanischer Belastbarkeit gefertigt werden.
  • Eine geeignete Polymerstruktur kann eine thermoplastische Polymerstruktur, bevorzugt eine Polyamidstruktur sein.
  • Das Hybridbauteil ist als Kraftfahrzeugbauteil geeignet, insbesondere als ein Kraftfahrzeugbauteil mit untergeordneten Sichtanforderungen, etwa als Cockpitquerträger oder ein Frontendträger.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines metallischen Trägerbauteils mit einer wie vorstehend dargelegten Verbundhaftungsoberfläche umfasst zunächst, dass die Verbundhaftungsoberfläche aus einer Konversionsschicht und einer Primerschicht gebildet wird. Dabei wird zunächst die Konversionsschicht auf der metallischen Trägerbauteiloberfläche erzeugt und dann der Primer auf die Konversionsschicht aufgebracht. Durch Verfahrenskombination der Vorbehandlung zur Erzeugung der Konversionsschicht mit dem darauf aufgebrachten Haftvermittler bzw. Primer wird ein metallisches Trägerbauteil geschaffen, das für eine haftungsfördernde und dauerfeste Verbindung mit einer Polymerstruktur bearbeitet ist. Sowohl die Konversionsschicht als auch die Primerschicht tragen zu einem verbesserten Korrosionsschutz des metallischen Trägerbauteils bei.
  • Das Aufbringen des Primers kann durch Pulverbeschichten etwa durch elektrostatisches Pulverbeschichten geschehen und eine Wärmebehandlung umfassen. Alternativ kann es durch Applizieren einer Lösung, die den Primer enthält, bevorzugt durch eine Bandbeschichtung, erfolgen.
  • Das Erzeugen der Konversionsschicht kann nasschemisch durch Tauchen oder Sprühen, bevorzugt in mehreren Tauch- oder Sprühstufen ausgeführt werden; die nasschemische Vorbehandlung kann mit Alodine® 4595, Alodine® 2040 oder Alodine® 400 vorgenommen werden. Das alternativ mögliche Grünchromatieren kann beispielsweise mit ALFIPAS® 731 ausgeführt werden.
  • Bevorzugt sollte die Oberfläche, an der die Verbundhaftungsoberfläche gebildet wird, vor dem Erzeugen der Konversionsschicht gereinigt, entfettet und/oder von einer Oxidschicht befreit werden.
  • Nach dem Erzeugen der Konversionsschicht und vor dem Aufbringen des Primers wird vorgeschlagen, die Oberfläche ein oder mehrmals zu spülen und zu trocknen.
  • Das Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Hybridbauteils umfasst die Schritte:
    • – Erzeugen einer Verbundhaftungsoberfläche auf zumindest einem Abschnitt der Oberfläche des metallischen Trägerbauteils,
    • – Einlegen des metallischen Trägerbauteils in eine Spritzgusskavität eines Spritzgusswerkzeugs,
    • – Spritzgießen der Polymerstruktur an die Verbundhaftungsoberfläche der metallischen Trägerbauteiloberfläche des metallischen Trägerbauteils.
  • Weiter kann die Herstellung des Hybridbauteils das Umformen, Verformen oder Biegen des metallischen Trägerbauteils mit dem Verbundhaftungsschichtsystem vor dem Spritzgießen, bevorzugt zu einem Hohlprofil umfassen.
  • Ferner kann die Formgebung auch durch hydraulisch Ausformen des zu dem Hohlprofil geformten metallischen Trägers durch einen Innenhochdruckumformvorgang vorgenommen bzw. ergänzt werden.
  • Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitende Figur dargelegt. Der Bezug auf die Figur in der Beschreibung dient dem erleichterten Verständnis des Gegenstands.
  • Die Figur ist lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung und zeigt ein Verfahrensfließschema zur erfindungsgemäßen Herstellung eines Hybridbauteils.
  • So betrifft die Erfindung die Herstellung eines metallischen Trägerbauteils mit einer Verbundhaftungsoberfläche für eine anzuspritzende Polymerstruktur und weiter ein entsprechendes Hybridbauteil aus dem metallischen Trägerbauteil mit einem zumindest lokal umgebenden Spritzgussbauteil.
  • Zur Schaffung von Hybridbauteilen, insbesondere auch in Leichtbauweise wird ein Polymer, bevorzugt ein Thermoplast im Spritzgussverfahren an das metallische Trägerbauteil, das aus Stahl oder bevorzugt aus einem Leichtmetall wie Aluminium oder Magnesium besteht, geometriegebend angespritzt. Dabei soll eine dauerfeste Verbindung zwischen der Metalloberfläche und dem Kunststoff entstehen. Dies ist zwischen Thermoplasten, darunter insbesondere Polyamiden, und Metallen aufgrund der chemischen Eigenschaften ohne Vorbehandlung nicht möglich.
  • Dazu wird erfindungsgemäß auf das metallische Trägerbauteil, das ein Bauteil oder Halbzeug sein kann, das erfindungsgemäße Verbundhaftungsschichtsystem aufgebracht, das aus einem Haftvermittler bzw. Primer und einer den Haftungsgrund für den Primer vorbereitenden Konversionsschicht besteht.
  • Der erste Schritt zur Herstellung des Verbundhaftungsschichtsystems besteht so in der chemischen Vorbehandlung der metallischen Trägerbauteiloberfläche zur Erzeugung der Konversionsschicht, wie in der Figur skizziert ist. Hierbei wird das Metallisches Trägerbauteil als Halbzeug oder Fertigbauteil einer haftungsfördernden und korrosionshemmenden Oberflächenvorbehandlung unterzogen.
  • Die Konversionsschicht wird vor dem Aufbringen des Primers durch Tauchung oder Sprühen nasschemisch appliziert. Alternativ kann auch grünchromatiert werden. Geeignete Prozesse zur nasschemischen Erzeugung der Konversionsschicht verwenden Alodine® 4595, Alodine® 2040 oder Alodine® 400, bevorzugt Alodine® 4595 von Henkel, Düsseldorf, Deutschland. Für die Grünchromatierung kann, wenn es sich bei dem metallisches Trägerbauteil um Aluminium handelt, ALFIPAS 731 der Firma AluFinish, Andernach, Deutschland, eingesetzt werden.
  • Die Konversionsschicht bietet so nicht nur einen optimalen Haftungsgrund für die Primerschicht, sondern bildet auch bereits einen Korrosionsschutz aus.
  • Vor der Aufbringung der Konversionsschicht wird das metallische Trägerbauteil gereinigt, entfettet und – etwa bei Verwendung von Aluminium – von der Oxidhaut befreit. Nach der Aufbringung erfolgen Spülvorgänge und Trocknung.
  • Es folgt, wie der Figur zu entnehmen ist, das Auftragen des Primers auf die mit der Konversionsschicht versehene Oberfläche.
  • Vorzugsweise besteht der Primer aus einem thermoplastischen auf einem Co-Polyamid basierenden Schmelzklebstoff, wie von der Firma Evonik, Essen, Deutschland unter dem Namen VESTAMELT® vertrieben. Ein besonders geeigneter Schmelzklebstoff aus der VESTAMELT®-Reihe ist VESTAMELT® X1333. Die Primerschicht stellt nicht nur einen hervorragenden Haftungsgrund für die anzuspritzende Polymerstruktur, insbesondere wenn diese aus einem Polyamid besteht, bereit, sondern bietet einen zusätzlichen Korrosionsschutz.
  • Der Primer wird als Pulverbeschichtung aufgebracht und dann einer Wärmebehandlung ausgesetzt. Die Körnungsgröße und Schichtdicke des Primerpulvers wird entsprechend der weiteren Verarbeitung und Endverwendung eingestellt. Das pulverbeschichtete metallische Trägerbauteil wird in der Wärmebehandlung einem Temperaturzyklus unterzogen, wobei das als Primer verwendete VESTAMELT®-Pulver mittels chemischer Reaktion an die Konversionsschicht bindet.
  • Alternativ ist auch für Blechmaterial eine sogenannte Bandbeschichtung mit in Lösung gebrachten VESTAMELT® X 1333 möglich.
  • Nach der Wärmebehandlung zur Anbindung des Primers und dem Abkühlen des metallischen Trägerbauteils ist eine Lagerung bzw. der Transport möglich. Des auf der Metalloberfläche aufgebrachte Verbundhaftungsschichtsystem aus Konversions- und Primerschicht lässt eine längere Lagerung etwa über mehrere Wochen zu, ohne die Weiterverwendung und das Haftungsvermögen negativ zu beeinflussen. So ist das mit diesem Verbundhaftungssystem versehene metallische Trägerbauteil langzeitbeständig und verliert seine Funktionalität auch nicht nach längeren Lagerzeiten.
  • Bei dem metallischen Trägerbauteil kann es sich um ein geformtes metallisches Trägerbauteil, etwa ein Druckgussbauteil handeln, es kann aber auch ein Metallhalbzeug wie ein Blech oder Rohr sein, das weiteren Verarbeitungsschritten unterzogen wird, ehe der Spritzgussprozess zum Anspritzen der Polymerstruktur erfolgt. Bei einem ausgeformten Trägerbauteil kann das Anspritzen der Polymerstruktur direkt der Herstellung des Verbundhaftungssystems mit oder ohne Lagerungszeit oder Transport folgen.
  • Im Fall eines Metallhalbzeugs kann sich hingegen beispielsweise ein Biegevorgang an die Herstellung des Verbundhaftungssystems anschließen, ohne dass dieses Schaden nimmt. Idealerweise schließt sich die mechanische Umformung/Vorformung nach dem Auftrag des Verbundhaftungsschichtsystems an. Dabei lässt das Verbundhaftungsschichtsystem ein zerstörungsfreies Umformen zu, da es die dabei mit dem Biegen des Metallhalbzeugs auftretende Dehnung zulässt und mitmacht. Die Haftungsfunktion wird ebenfalls nicht negativ beeinträchtigt. Ein Umformschritt des metallischen Trägerbauteils kann, wie in der Figur dargestellt, vor einem Transport und/oder einer Lagerung erfolgen, in gleichem Maße kann das Umformen aber auch nach einem Transportvorgang oder nach einer Lagerungsdauer stattfinden.
  • Ein Halbzeug, das in Form eines Hohlprofils vorliegt, kann schließlich vor dem Spritzgießvorgang, wie auch in der Figur aufgeführt, noch einem Innenhochdruckumformvorgang unterzogen werden, der vorteilhaft in dem Spritzgusswerkzeug durchgeführt wird. Mit dem Spritzgussprozess wird das Hybridbauteil gebildet, bei dem der angespritzte Kunststoff eine enge Verbindung mit dem metallischen Träger ausbildet, die dauerhaft auch bei größeren mechanischen Belastungen nach der Aushärtung bestehen bleibt.
  • So erfolgt zum Abschluss mit dem Sprizgießprozess der eigentliche Metall-Hybrid-Herstellprozess. Dabei wird das fertige oder vorgeformte bzw. umgeformte Bauteil in eine Kunststoff-Spritzgusskavität eines Spritzgusswerkzeugs eingelegt.
  • Diese Spritzgussform ermöglicht nach dem Schließen ein hydraulisches Ausformen eines Metallhalbzeugs mit Hohlprofil mittels Innenhochdruckumformverfahren. Dieses Ausformen funktioniert nur bei geschlossenen Geometrien also bei metallischen Trägerbauteilen wie Rohren und Profilrohren. Die Verbundhaftungsschicht behindert den IHU-Prozess nicht und bleibt weiterhin haftungsaktiv.
  • Nach dem IHU-Prozess wird unter Stützdruck im Rohr das Polymer, das vorzugsweise ein Polyamid ist, eingespritzt, dadurch die eigentliche Spritzgussfomrm ausgefüllt und eine Anbindung der Polymerstruktur an die Metalloberfläche durch das Verbundhaftungssystem hergestellt.
  • Ferner ist es im Spritzgussprozess möglich, mehrere metallische Trägerbauteile einzulegen, gegebenenfalls dem IHU-Verfahren zu unterziehen, und so zu fügen, wobei die verschiedenen metallischen Trägerbauteile zumindest in den Bereichen, an die die Anspritzung der Polymerstruktur geplant ist, mit der erfindungsgemäßen Verbundhaftungsschicht versehen sind.
  • Durch die Metall-Kunststoffkombination, wobei Leichtmetall und Polyamidkunststoffe bevorzugt sind, und deren stoffliche Verbindung nach dem IHU-Spritzgussprozess werden die Fahrzeuganforderungen hinsichtlich Festigkeit, Steifigkeit und Geräuschentwicklung und -übertragung erfüllt.
  • Mit dem erfindungsgemäß hergestellten metallischen Trägerbauteil, das die verbesserte Verbundhaftungsschicht aufweist, ist es möglich, Fahrzeug-Hybridbauteile kostengünstig bei gleichzeitiger Gewichtsreduzierung herzustellen. Typische Anwendungen dafür sind Fahrzeugbauteil im Nichtsichtbereich wie der Cockpitquerträger oder der Frontendträger. Generell können die nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten Bauteile in Fahrzeugen als Struktur, Semistruktur und Monatagekomponenten verwendet werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, die Funktionen an den Fahrzeug-Bauteilen über den Zeitraum der Verwendungslebensdauer des Fahrzeugs zu erfüllen, indem das metallische Trägerbauteil, das im Zuge der Leichtbauweise vorzugsweise aus Aluminium oder Magnesium besteht, und sowohl als Blech, Rohr oder Druckgussbauteil bzw. Halbzeug vorliegen kann, zu einem dauerfesten Kunststoff-Metall-Hybridbauteil verarbeitet wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren bietet so eine kostengünstige Möglichkeit, Hybridbauteile herzustellen. Die Verfahrens- und Logistikprozesse sind optimal in den Gesamtherstellprozess der Fertigbauteile integrierbar.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1808468 B1 [0005]

Claims (10)

  1. Metallisches Trägerbauteil mit einer Verbundhaftungsoberfläche für eine anzuspritzende Polymerstruktur, wobei die Verbundhaftungsoberfläche an zumindest einem Oberflächenabschnitt des metallischen Trägerbauteils vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundhaftungsoberfläche eine auf der metallischen Trägerbauteiloberfläche erzeugte Konversionsschicht und eine auf die Konversionsschicht aufgebrachte Primerschicht umfasst.
  2. Metallisches Trägerbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Trägerbauteil ein Druckgussbauteil, ein Metallhalbzeug, ein Blech, ein Rohr oder ein Profil ist, insbesondere aus einem Leichtmetall umfassend Aluminium- oder Magnesium oder ein Stahlbauteil oder Stahlhalbzeug ist.
  3. Metallisches Trägerbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – der Primer ein Co-Polyamid umfasst, und – die Konversionsschicht eine nasschemisch erzeugte Konversionsschicht oder eine grünchromatierte Konversionsschicht ist.
  4. Hybridbauteil aus einem metallischen Trägerbauteil und einer Polymerstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Trägerbauteil ein metallisches Trägerbauteil mit einer Verbundhaftungsoberfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ist, und die Polymerstruktur über die Verbundhaftungsoberfläche mit dem metallischen Trägerbauteil verbunden ist.
  5. Hybridbauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerstruktur eine thermoplastische Polymerstruktur, besonders bevorzugt eine Polyamidstruktur ist, und/oder das Hybridbauteil ein Kraftfahrzeugbauteil, bevorzugt ein Kraftfahrzeugbauteil mit untergeordneten Sichtanforderungen, und besonders bevorzugt ein Cockpitquerträger oder ein Frontendträger ist.
  6. Verfahren zum Herstellen eines metallischen Trägerbauteils mit einer Verbundhaftungsoberfläche nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundhaftungsoberfläche aus einer Konversionsschicht und einer Primerschicht gebildet wird, wobei zunächst die Konversionsschicht auf der metallischen Trägerbauteiloberfläche erzeugt und dann der Primer auf die Konversionsschicht aufgebracht wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen des Primers – durch Pulverbeschichten, bevorzugt durch elektrostatisches Pulverbeschichten erfolgt und eine Wärmebehandlung umfasst, oder – durch Applizieren einer den Primer enthaltenden Lösung, bevorzugt durch eine Bandbeschichtung, erfolgt.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Erzeugen der Konversionsschicht – nasschemisch durch Tauchen oder Sprühen, bevorzugt in mehreren Tauch- oder Sprühstufen, oder – durch Grünchromatieren erfolgt, wobei bevorzugt die Oberfläche, an der die Verbundhaftungsoberfläche gebildet wird, vor dem Erzeugen der Konversionsschicht gereinigt, entfettet und/oder von einer Oxidschicht befreit wird, und/oder wobei bevorzugt die Oberfläche, an der die Verbundhaftungsoberfläche gebildet wird, nach dem Erzeugen der Konversionsschicht und vor dem Aufbringen des Primers ein oder mehrmals gespült und getrocknet wird.
  9. Verfahren zum Herstellen eines Hybridbauteils nach Anspruch 4 oder 5; umfassend die Schritte: – Erzeugen einer Verbundhaftungsoberfläche auf zumindest einem Abschnitt der Oberfläche des metallischen Trägerbauteils, – Einlegen des metallischen Trägerbauteils in eine Spritzgusskavität eines Spritzgusswerkzeugs, – Spritzgießen der Polymerstruktur an die Verbundhaftungsoberfläche der metallischen Trägerbauteiloberfläche des metallischen Trägerbauteils.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, umfassend den Schritt: – Umformen/Verformen/Biegen des metallischen Trägerbauteils mit der Verbundhaftungsoberfläche vor dem Spritzgießen, bevorzugt zu einem Hohlprofil, und/oder – hydraulisch Ausformen des zu dem Hohlprofil geformten metallischen Trägerbauteils durch einen Innenhochdruckumformvorgang.
DE201210000658 2012-01-14 2012-01-14 Metallisches Trägerbauteil mit Verbundhaftungsoberfläche, Hybridbauteil und Herstellungsverfahren Ceased DE102012000658A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210000658 DE102012000658A1 (de) 2012-01-14 2012-01-14 Metallisches Trägerbauteil mit Verbundhaftungsoberfläche, Hybridbauteil und Herstellungsverfahren
PCT/EP2012/005181 WO2013104397A2 (de) 2012-01-14 2012-12-15 Metallisches trägerbauteil mit verbundhaftungsoberfläche, hybridbauteil und herstellungsverfahren

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210000658 DE102012000658A1 (de) 2012-01-14 2012-01-14 Metallisches Trägerbauteil mit Verbundhaftungsoberfläche, Hybridbauteil und Herstellungsverfahren

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102012000658A1 true DE102012000658A1 (de) 2013-07-18

Family

ID=47504805

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201210000658 Ceased DE102012000658A1 (de) 2012-01-14 2012-01-14 Metallisches Trägerbauteil mit Verbundhaftungsoberfläche, Hybridbauteil und Herstellungsverfahren

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102012000658A1 (de)
WO (1) WO2013104397A2 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013201388A1 (de) * 2013-01-29 2014-07-31 Evonik Industries Ag Verfahren zur Herstellung eines Metall-Kunststoff-Hybridbauteils
DE102014007715A1 (de) * 2014-05-28 2015-12-03 Chemetall Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Sandwichstruktur, die hiermit hergestellte Sandwichstruktur und ihre Verwendung
DE102014226302A1 (de) 2014-12-17 2016-06-23 Volkswagen Aktiengesellschaft Gehäuse mit einer metallenen Rahmenstruktur und zumindest einem Kunststoffeinsatz sowie Verfahren zur Herstellung des Gehäuses
DE102016104261A1 (de) 2016-03-09 2017-03-16 Salzgitter Flachstahl Gmbh Gewichtsreduziertes, haftungsoptimiertes Stahl/Kunststoff/Stahl Verbundblech mit hervorragender Eignung zum Widerstandschweißen

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017205920A (ja) * 2016-05-17 2017-11-24 株式会社ジェイテクト 歯車の製造方法
DE102017006368A1 (de) 2017-07-05 2019-01-10 Audi Ag Verfahren zum Herstellen eines Hybridbauteils mit verbindendem Einpresselement und hiermit hergestellte Hybridbauteile

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1808468B1 (de) 2006-01-17 2010-03-31 Degussa AG Reaktive schmelzklebstoffe enthaltende hybridbauteile

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61177238A (ja) * 1985-02-02 1986-08-08 日新製鋼株式会社 マフラ−用塗装鋼板およびその製造方法
JPH02263633A (ja) * 1989-04-04 1990-10-26 Nippon Steel Corp プレス加工性及びスポット溶接性に優れた高耐食性着色薄膜塗装鋼板
DE69421304T2 (de) * 1993-02-17 2000-03-02 Dai Nippon Toryo Co., Ltd. Mit einem organischen Schichtstoff beschichteter Stahlstreifen mit verbesserten Elektrobeschichtungseigenschaften und Korrosionsbeständigkeit sowie Verfahren zur Herstellung
JPH11131254A (ja) * 1997-10-24 1999-05-18 Nippon Parkerizing Co Ltd アルミニウム含有金属材料の表面処理方法
JP2009150518A (ja) * 2007-12-21 2009-07-09 Taiho Kogyo Co Ltd スラスト軸受用摺動部材
DE102010011914A1 (de) * 2010-03-18 2010-10-21 Daimler Ag Verfahren zur Herstellung eines Metall-Kunststoffhybridbauteils

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1808468B1 (de) 2006-01-17 2010-03-31 Degussa AG Reaktive schmelzklebstoffe enthaltende hybridbauteile

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013201388A1 (de) * 2013-01-29 2014-07-31 Evonik Industries Ag Verfahren zur Herstellung eines Metall-Kunststoff-Hybridbauteils
DE102014007715A1 (de) * 2014-05-28 2015-12-03 Chemetall Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Sandwichstruktur, die hiermit hergestellte Sandwichstruktur und ihre Verwendung
DE102014007715B4 (de) * 2014-05-28 2018-06-07 Chemetall Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Sandwichstruktur, die hiermit hergestellte Sandwichstruktur und ihre Verwendung
DE102014226302A1 (de) 2014-12-17 2016-06-23 Volkswagen Aktiengesellschaft Gehäuse mit einer metallenen Rahmenstruktur und zumindest einem Kunststoffeinsatz sowie Verfahren zur Herstellung des Gehäuses
DE102016104261A1 (de) 2016-03-09 2017-03-16 Salzgitter Flachstahl Gmbh Gewichtsreduziertes, haftungsoptimiertes Stahl/Kunststoff/Stahl Verbundblech mit hervorragender Eignung zum Widerstandschweißen

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013104397A3 (de) 2013-10-03
WO2013104397A2 (de) 2013-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3041674B2 (de) Halbzeug und verfahren zur herstellung eines dreidimensional geformten hybridbauteils im metall/kunststoffverbund sowie verwendung eines solchen halbzeugs
DE102012000658A1 (de) Metallisches Trägerbauteil mit Verbundhaftungsoberfläche, Hybridbauteil und Herstellungsverfahren
DE102008020467B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Hilfsrahmens, eines Kraftfahrzeugs sowie Hilfsrahmen eines Kraftfahrzeugs
EP1908669B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugbauteils
DE102005056460A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Hybridbauteils
DE102008046602A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mit einem Hohlprofil
DE102016120355A1 (de) Verbundbauteil für ein Kraftfahrzeug
DE202005010946U1 (de) Dekoratives Zierteil
DE102008061166A1 (de) Verbundbauteil und Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauteils
DE102008022224A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffformteils mit einer Lackbeschichtung
DE102005032421A1 (de) Dekoratives Zierteil und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102007022385A1 (de) Hybridbauteilherstellungsverfahren
DE102007023132A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Hybridbauteils
DE10309811A1 (de) Verfahren zur Veredelung von Oberflächen von Bauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen sowie eine solcherart hergestelltes Bauteil
DE102015115053A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Karosserie-Hohlprofils mit einer Faser-Kunststoff-Verbund-Verstärkung sowie eines Karosserieträgers
DE102013013385A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines selbsttragenden Karosserieaußenteils
DE102013018655A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Verkleidungsbauteils und Verkleidungsbauteil
DE102016220806A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Außenhautbauteils eines Fahrzeugs
DE102009032651A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Karosserie für ein Kraftfahrzeug und Karosserie
DE102010053877A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Karosserieprofilteils
DE102007017266A1 (de) Nachvernetzung
DE102009016240A1 (de) Außenverkleidungsteil und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102007031349A1 (de) Hybridbauteil mit haftvermittelnder Beschichtung sowie Verfahren zu dessen Herstellung
DE10031697A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstücks
DE102005037688A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Leichtbau-Rohbauteils

Legal Events

Date Code Title Description
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: GRAHN-OLDENBURG, IRIS, DIPL.-MATH.TECHN., DE

Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE

Effective date: 20140702

Owner name: PELKE, PETER, DIPL.-ING., DE

Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE

Effective date: 20140702

Owner name: SIEMERS, MICHAEL, DIPL.-ING., DE

Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE

Effective date: 20140702

Owner name: EGGERS, FRED, DIPL.-ING., DE

Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE

Effective date: 20140702

Owner name: SEGELER, ARMIN, DIPL.-ING. (FH), DE

Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE

Effective date: 20140702

R084 Declaration of willingness to licence
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination
R073 Re-establishment requested
R012 Request for examination validly filed
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: PELKE, PETER, DIPL.-ING., DE

Free format text: FORMER OWNERS: EGGERS, FRED, DIPL.-ING., 21614 BUXTEHUDE, DE; GRAHN-OLDENBURG, IRIS, DIPL.-MATH.TECHN., 20255 HAMBURG, DE; PELKE, PETER, DIPL.-ING., 21147 HAMBURG, DE; SEGELER, ARMIN, DIPL.-ING. (FH), 21720 GRUENENDEICH, DE; SIEMERS, MICHAEL, DIPL.-ING., 21244 BUCHHOLZ, DE

Owner name: GRAHN-OLDENBURG, IRIS, DIPL.-MATH.TECHN., DE

Free format text: FORMER OWNERS: EGGERS, FRED, DIPL.-ING., 21614 BUXTEHUDE, DE; GRAHN-OLDENBURG, IRIS, DIPL.-MATH.TECHN., 20255 HAMBURG, DE; PELKE, PETER, DIPL.-ING., 21147 HAMBURG, DE; SEGELER, ARMIN, DIPL.-ING. (FH), 21720 GRUENENDEICH, DE; SIEMERS, MICHAEL, DIPL.-ING., 21244 BUCHHOLZ, DE

Owner name: SEGELER, ARMIN, DIPL.-ING. (FH), DE

Free format text: FORMER OWNERS: EGGERS, FRED, DIPL.-ING., 21614 BUXTEHUDE, DE; GRAHN-OLDENBURG, IRIS, DIPL.-MATH.TECHN., 20255 HAMBURG, DE; PELKE, PETER, DIPL.-ING., 21147 HAMBURG, DE; SEGELER, ARMIN, DIPL.-ING. (FH), 21720 GRUENENDEICH, DE; SIEMERS, MICHAEL, DIPL.-ING., 21244 BUCHHOLZ, DE

Owner name: SIEMERS, MICHAEL, DIPL.-ING., DE

Free format text: FORMER OWNERS: EGGERS, FRED, DIPL.-ING., 21614 BUXTEHUDE, DE; GRAHN-OLDENBURG, IRIS, DIPL.-MATH.TECHN., 20255 HAMBURG, DE; PELKE, PETER, DIPL.-ING., 21147 HAMBURG, DE; SEGELER, ARMIN, DIPL.-ING. (FH), 21720 GRUENENDEICH, DE; SIEMERS, MICHAEL, DIPL.-ING., 21244 BUCHHOLZ, DE

Owner name: SCHWICHTENBERG, ANKE, DE

Free format text: FORMER OWNERS: EGGERS, FRED, DIPL.-ING., 21614 BUXTEHUDE, DE; GRAHN-OLDENBURG, IRIS, DIPL.-MATH.TECHN., 20255 HAMBURG, DE; PELKE, PETER, DIPL.-ING., 21147 HAMBURG, DE; SEGELER, ARMIN, DIPL.-ING. (FH), 21720 GRUENENDEICH, DE; SIEMERS, MICHAEL, DIPL.-ING., 21244 BUCHHOLZ, DE

R074 Re-establishment allowed
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final