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Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils gemäß Anspruch 1.
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Als Strukturbauteile im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung werden ganz allgemeine Elemente angesehen, die als Stützelement oder als Trägerbauteil eingesetzt werden können. Es handelt sich hierbei insbesondere um solche Elemente, die beispielsweise mit wenigstens einem Ende an einem Befestigungsbereich festgelegt werden können, und mit wenigstens einem zweiten Ende oder mit einem von dem Befestigungsende entfernt angeordneten Abschnitt Kräfte aufnehmen können. Beispielsweise sind von der Erfindung solche Strukturbauteile umfasst, die als Halterungselemente für Leuchten dienen, oder die zur Befestigung einer Blinkerleuchte und einer Positionsleuchte an einem landwirtschaftlichen Fahrzeug, zum Beispiel einem Traktor, ausgebildet sind. Von der Erfindung sind aber auch umfasst Elemente zur Halterung von Kotflügeln, Spiegelhalter, oder andere vergleichbare Bauteile.
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Im Stand der Technik werden derartige Bauelemente aus Aluminium-Druckguss oder als Kunststoff-Spritzgussteil gefertigt. Die bekannten Herstellungsweisen berücksichtigen, dass die Elemente ausreichend biegesteif ausgebildet sein müssen, um die zu erwartenden Beanspruchungen über die Lebensdauer aushalten zu können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein Strukturbauteil auf eine andere Weise, als bislang im Stand der Technik bekannt, hergestellt werden kann.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1.
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Gemäß der Erfindung wird zunächst ein Leichtbaukern bereit gestellt. Ein solcher Leichtbaukern kann beispielsweise aus einem Polyurethan-Schaum mit einer geringen Schaumdichte von insbesondere weniger als 0,5 kg/dm3 bereit gestellt sein. Der Leichtbaukern kann in einem Werkzeug zur Herstellung des Leichtbaukerns gefertigt worden sein. Bei der Fertigung des Leichtbaukerns können auch Verstärkungszusätze, wie beispielsweise Glasfasern, Glasmehl oder dergleichen, Anwendung finden. Dies ist allerdings nicht erforderlich. Auch kann der Leichtbaukern zum Beispiel Bestandteile wie geschredderte Kunststoffabfälle, insbesondere in Form von Kunststoffgranulaten, enthalten.
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Der Leichtbaukern ist insbesondere derartig dimensioniert, dass er zumindest Abschnitte aufweist, die eine Wandstärke von mehr als 5 mm, insbesondere von erheblich mehr als 5 mm, aufweisen.
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Der Leichtbaukern kann jede beliebige Freiform und Kontur aufweisen.
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Die Außenwandfläche des Leichtbaukerns ist dabei im wesentlichen derart ausgestaltet, dass sie der der Außenfläche des zu fertigenden Strukturbauteils im wesentlichen entspricht, aber dieser gegenüber etwas nach innen verschoben ist. Die äußere Form des Leichtbaukerns entspricht also vorteilhafterweise im wesentlichen der äußeren Form des Strukturbauteils, nur dass der Leichtbaukern kleiner ausgebildet ist, als das zu fertigende Strukturbauteil.
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Der Leichtbaukern findet also innerhalb einer Hüllkontur des zu fertigenden Strukturbauteils in jedem Falle Platz, wobei – gemäß einer theoretischen Betrachtung – zwischen der Außenumfangsfläche des Leichtbaukerns und der Innenumfangsfläche der Hüllkontur des Strukturbauteils an allen oder an nahezu allen Abschnitten ein Zwischenraum verbleibt, der zumindest überwiegend eine Wandstärke von mehr als 1 mm, vorzugsweise von zwischen 1 und 5 mm, aufweist.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der bereit gestellte Leichtbaukern in einem Werkzeug positioniert. Es handelt sich dabei um ein öffnen- und schließbares Werkzeug. Das Werkzeug kann mindestens zweiteilig, kann aber auch mehrteilig ausgebildet sein. Im einfachsten Fall weist das Werkzeug ein Unterwerkzeug und ein Oberwerkzeug auf. Das Unterwerkzeug kann insbesondere schalenförmig ausgebildet sein. Das Oberwerkzeug kann ebenfalls schalenförmig oder deckelartig ausgebildet sein. Von der Erfindung umfasst sind auch Werkzeuge, die beispielsweise mit einem oder mehreren Schiebeelementen operieren, um hinterschnittene Konturen bei dem zu fertigenden Strukturbauteil zu ermöglichen.
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Der Leichtbaukern wird gemäß der Erfindung in dem Werkzeug in einer Vormontageposition positioniert. Dies geschieht unter Zuhilfenahme von Abstandshalterelementen. Die Abstandshalterelemente sind zwischen der Außenumfangsfläche des Leichtbaukerns und den Innenwandungsflächen des Werkzeuges angeordnet. Die Anordnung der Abstandselemente erfolgt derart, dass der Leichtbaukern in seiner Vormontageposition allseitig beabstandet von den Innenwandungsflächen des Werkzeuges angeordnet ist.
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Um eine allseitige Beabstandung des Leichtbaukernes von den Innenwandungsflächen des Werkzeuges zu erreichen, sind in der Regel mindestens sechs Abstandshalterelemente erforderlich. Hierdurch kann erreicht werden, dass eine Bewegung des in Vormontageposition befindlichen Leichtbaukerns relativ zu dem Werkzeug bei geschlossenem Werkzeug nicht mehr möglich ist. Die sechs (oder mehr) Abstandshalterelemente sperren insoweit jeden Freiheitsgrad des Leichtbaukerns.
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Bei alternativen Ausführungsformen der Erfindung ist auch denkbar, dass mit weniger als sechs Abstandshalterelementen die gewünschte Vormontageposition des Leichtbaukerns erreicht wird. In diesem Falle können die Abstandshalterelemente auch dazu ausgebildet sein, den Leichtbaukern relativ zu einer Innenwandungsfläche des Werkzeuges (oder relativ zu mehreren Innenwandungsflächen des Werkzeuges) festzulegen.
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Unabhängig von der Zahl der vorzusehenden Abstandshalterelemente ist jedenfalls die Anordnung derart getroffen, dass ein Abstandshalterelement jeweils die Außenumfangsfläche des Leichtbaukerns mit der Innenwandungsfläche des Werkzeuges bei geschlossenem Werkzeug verbindet.
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Die Abstandshalterelemente können, auch nur teilweise, integraler Bestandteil des Leichtbaukerns sein, und insoweit an den Leichtbaukern mit angeformt sein. Es ist auch möglich, dass die Abstandshalterelemente von gesonderten, ggf. auch lose relativ zu dem Leichtbaukern anzuordnenden Körpern gebildet sind. Schließlich können die Abstandshalterelemente auch zunächst als gesonderte Elemente bereit gestellt werden, und dann an dem Leichtbaukern festgelegt werden, und zum Beispiel nach Art von Zahnstochern, oder Befestigungsnadeln, in den Leichtbaukern eingesteckt werden.
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Wichtig ist eine exakte Positionierung des Leichtbaukerns bei geschlossenem Werkzeug relativ zu den Innenwandungsflächen des Werkzeugs.
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Die Abstandshalterelemente sind vorzugsweise derartig ausgebildet, dass ihre die Innenwandungsfläche des Werkzeuges kontaktierende oder berührende Fläche möglichst klein gehalten ist.
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Die Abstandshalterelemente werden darüber hinaus vorzugsweise so positioniert, dass sie beim fertig ausgebildeten Strukturbauteil an dessen Außenseite nicht ohne weiteres sichtbar sind, so dass sich dort keine oder keine wesentliche Beeinträchtigung der Optik ergibt.
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In seiner Vormontageposition ist der Leichtbaukern allseitig beabstandet von den Innenwandungsflächen des Werkzeuges angeordnet. Dies bedeutet, dass zumindest Abschnitte der Außenumfangsfläche des Leichtbaukerns von gegenüberliegenden Innenwandungsflächen des Werkzeuges beabstandet sind. Von der Erfindung umfasst sind insoweit Leichtbaukerne, die in ihrer Vormontageposition – bis auf die Abstandshalterelemente – vollständig beabstandet von den Innenwandungsflächen des Werkzeuges angeordnet sind.
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Von der Erfindung umfasst sind allerdings auch solche Ausführungsbeispiele, bei denen einige Abschnitte des Leichtbaukerns von der Innenwandungsfläche des Werkzeuges beabstandet angeordnet sind, aber andere Werkstoffbereiche oder andere Abschnitte der Außenumfangsfläche des Leichtbaukerns die Innenwandungsflächen des Werkzeuges kontaktieren.
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Gemäß der Erfindung ist des weiteren vorgesehen, dass eine flüssige, aushärtbare Schaummasse in das Werkzeug eingebracht wird. Diese Schaummasse umflutet dabei den Leichtbaukern allseitig.
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Die flüssige, aushärtbare Schaummasse kann beispielsweise von einer Polyurethan-Vergussmasse bereit gestellt sein. Diese kann aus einem zwei, oder drei, oder mehr Komponenten aufweisenden Polyurethan-Gemisch bereit gestellt sein. Die Vergussmasse kann Verstärkungszusätze wie Glasmehl oder Glasfasern oder andere Verstärkungsfasern aufweisen. Insbesondere kommen hierfür auch Glasfasern, inbesondere LFI-Fasern, in Betracht.
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Die Einbringung der Schaummasse erfolgt entweder bei geöffnetem Werkzeug oder bei geschlossenem Werkzeug. Bei großvolumigen Strukturbauteilen ist denkbar, dass die Schaummasse unter Zuhilfenahme eines relativ zu dem Werkzeug verfahrbaren Verteilkopfes entlang der Innenwandungsfläche des Werkzeuges, oder entlang der Außenumfangsfläche des Leichtbaukerns verteilt wird. Hier kann insbesondere auf die bekannten LFI-Verfahren, die von der Anmelderin angewandt werden, zurück gegriffen werden.
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Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Einbringen der flüssigen aushärtbaren Schaummasse bei geschlossenem Werkzeug. Hier wird die Schaummasse durch einen Einspritzkanal oder dergleichen in das bereits geschlossene Werkzeug eingebracht.
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Entscheidend ist, dass die Schaummasse bei geschlossenem Werkzeug aufschäumen kann, und aushärten kann. Hierdurch wird erreicht, dass die Schaummasse den Leichtbaukern allseitig und insbesondere auch gleichmäßig oder im wesentlichen gleichmäßig umflutet. Die Schaummasse verteilt sich also während des Aufschäumvorganges gleichmäßig in dem zur Verfügung stehenden Zwischenraum oder Hohlraum, und umflutet auf diese Weise den Leichtbaukern im wesentlichen gleichmäßig.
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Im Zuge des Aushärtenlassens der Schaummasse bildet die ausgehärtete Schaummasse eine Schale des Strukturbauteiles aus. Die ausgehärtete Schaummasse weist insbesondere eine höhere Shore-Härte auf, als die Shore-Härte des Leichtbaukerns.
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Das Werkzeug kann nachfolgend geöffnet werden, und das so gebildete Strukturbauteil aus dem Werkzeug entnommen werden.
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Das erfindungsgemäß hergestellte Strukturbauteil weist eine harte Schale und einen weichen Kern auf. Es ist insbesondere sehr leicht ausgebildet, weist aber die für die gewünschten Anwendungen erforderliche Biegesteifigkeit auf.
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Das Strukturbauteil kann preiswert in hoher Qualität, insbesondere unter Gewährleistung einer hohen Oberflächenwertigkeit, hergestellt werden.
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Die Oberfläche des Strukturbauteils, die von der ausgehärteten Schaummasse bereit gestellt ist, kann lackiert werden. Sie ist aber bereits so hochwertig ausgebildet, dass keine Lackierung erforderlich ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird in dem Verfahren vor Schritt c) ein schlauchartiges Element, insbesondere gemeinsam mit dem Leichtbaukern, in das Werkzeug eingebracht. Das schlauchartige Element kann den Leichtbaukern vollständig oder teilweise durchgreifen oder durchstecken, oder den Leichtbaukern kontaktieren, oder alternativ auch beabstandet von dem Leichtbaukern angeordnet sein.
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Das schlauchartige Element kann bei dem fertig hergestellten Strukturbauteil beispielsweise eine Kabeldurchführung bereit stellen.
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Das schlauchartige Element kann gemeinsam mit dem Leichtbaukern in das Werkzeug eingebracht werden, oder – gesondert von dem Leichtbaukern – in das Werkzeug eingebracht werden, bevor der Leichtbaukern eingebracht wird, oder nachdem der Leichtbaukern eingebracht worden ist.
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Das schlauchartige Element kann beispielsweise von einem Kunststoffrohr und einem Kunststoffschlauch gebildet sein, wobei das Element eine ausreichende Festigkeit aufweist, derart, dass es dem beim Aufschäumen der aushärtbaren Schaummasse entstehenden Schaumdruck stand hält.
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Das schlauchartige Element weist wenigstens zwei Enden auf. Wenigstens ein Ende, vorzugsweise beide Enden, können mit einem Verschlusselement versehen sein, um zu verhindern, dass beim Aufschäumen der aushärtbaren Schaummasse diese in den Innenraum des schlauchartigen Elementes eintritt.
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Alternativ kann das schlauchartige Element mit wenigstens einem Ende, oder mit beiden Enden, auch unmittelbar an die entsprechende Innenwandfläche des Werkzeuges heran positioniert werden, derart, dass aufgrund der Kontaktierung oder der geringen Beabstandung des Ende des Elementes zu der Innenwandungsfläche des Werkzeuges ein Eindringen von Schaummasse beim Aufschäumen in den Innenraum des schlauchartigen Elementes verhindert oder jedenfalls im wesentlichen verhindert wird, ohne, dass ein gesondertes Verschlusselement erforderlich ist.
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Das schlauchartige Element kann vorteilhafterweise ebenfalls von der aushärtbaren Schaummasse mit umflutet werden, und ist im fertig gestellten Zustand des Strukturbauteils vorteilhafterweise allseitig von der Schaummasse umflutet.
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Neben der Anordnung und Positionierung von schlauchartigen Elementen innerhalb des Werkzeuges vor dem Einbringen der flüssigen aushärtbaren Schaummasse in das Werkzeug können auch noch andere Einlegerelemente, wie beispielsweise metallische Winkelelemente oder andere Befestigungselemente mit in das Werkzeug eingelegt und von der aushärtbaren Schaummasse mit eingeschäumt werden.
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Die Erfindung betrifft gemäß einem weiteren Aspekt ein Strukturbauteil nach Anspruch 3.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein auf einfache Weise herstellbares Strukturbauteil bereit zu stellen, welches gegenüber den bekannten Strukturbauteilen einfacher herstellbar ist.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 3.
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Gemäß der Erfindung weist das Strukturbauteil einen Leichtbaukern und eine Schale aus einer ausgehärteten Schaummasse auf, die den Leichtbaukern allseitig umgibt.
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Bezüglich der besonderen technischen Eigenschaften des Leichtbaukerns und den technischen Eigenschaften der Schale bzw. der ausgehärteten oder auszuhärtenden Schaummasse, kann zur Vermeidung von Wiederholungen verwiesen werden auf die oben, zu einem Verfahren, vorgebrachten technischen Merkmale und Besonderheiten, sowie deren Vorteile.
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Nachfolgend werden eine Vielzahl von Merkmalen von Unteransprüchen gesondert gewürdigt, wobei diese besonders hervorzuhebenden Merkmalsgruppen und deren Vorteile gleichermaßen bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wie auch bei dem erfindungsgemäßen Strukturbauteil Anwendung finden können, so dass zur Vermeidung weiterer Wiederholungen jeweils ein gemeinsamer Bezug auf beide Varianten der Erfindung erfolgt:
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein schlauchartiges Element vorgesehen, welches den Leichtbaukern zumindest teilweise durchgreift. Ein solches schlauchartiges Element kann beim fertigen Strukturbauteil beispielsweise eine Kabeldurchführung bereit stellen. Dadurch, dass das schlauchartige Element den Leichtbaukern zumindest teilweise durchgreift, kann dieses in einem erfindungsgemäßen Verfahren von der aushärtbaren Schaummasse mit umflutet werden. Das gefertigte Strukturbauteil kann insoweit eine durchgehende, einheitliche Oberfläche aufweisen, ohne dass die Oberfläche zur Bereitstellung eines Durchgangskanales, zum Beispiel für elektrische Leitungen, durchbohrt oder auf andere Weise verletzt werden muss.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht der Leichtbaukern aus einer ausgehärteten Kern-Schaummasse, oder überwiegend aus einer solchen Masse. Der Leichtbaukern kann insbesondere eine Schaumdichte von weniger als 0,5 kg/dm aufweisen. Es besteht hierdurch die Möglichkeit, auch großvolumige Strukturbauteile mit nur geringem Gewicht bereit zu stellen. Die hohe gewünschte Biegesteifigkeit des Strukturbauteils wird durch die dünne Schale bereit gestellt.
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Die Kern-Schaummasse kann ein Polyurethan-basiertes Material sein. Es können hierfür beispielsweise auch Kunststoffgranulate verarbeitet werden. Verstärkungszusätze sind in der Kern-Schaummasse nicht unbedingt erforderlich, können aber zusätzlich vorgesehen werden.
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Die Kern-Schaummasse kann in ausgehärtetem Zustand auch eine gewisse Weichheit aufweisen.
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Die Kern-Schaummasse muss nur gerade so hart ausgebildet sein, dass sie dem Schaumdruck, der beim Ausschäumen der aushärtbaren Schaummasse, die die Schale bereit stellt, Stand hält.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Leichtbaukern Werkstoffbereiche auf, deren Wandstärke größer ist als 5 mm. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Leichtbaukern überwiegend Werkstoffbereiche aufweist, deren Wandstärke größer ist als 5 mm.
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Beispielsweise können Strukturbauteile gefertigt werden, die Leichtbaukerne verwenden, die Werkstoffbereiche mit einer Wandstärke von mehreren Zentimetern aufweisen. Hierzu gehören jedenfalls typische Anwendungsfälle der Erfindung, nämlich insoweit die Strukturbauteile als Trägerbauteil in Form von Haltegriffen, Leuchtenhalterungen, Fahrzeugspiegelhalterung oder dergleichen ausgebildet sind.
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Von der Erfindung umfasst sind insbesondere Strukturbauteile und auch Leichtbaukerne, die im wesentlichen lang gestreckt ausgebildet sind, das heißt, entlang einer Richtung wesentlich länger ausgebildet sind, als in einer Richtung quer dazu. Auch sind von der Erfindung insbesondere umfasst solche Strukturbauteile, die mehrere länglich ausgebildete Abschnitte aufweisen.
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Im Stand der Technik war die Verwendung anderer Materialien und Bauweisen erforderlich, um Strukturbauteile mit derartig großen Wandstärken fertigen zu können. Beispielsweise wurden derartige Strukturbauteile des Standes Technik aus Metall, zum Beispiel aus Metallrohren, gefertigt, oder als Kunststoffspritzgussteile. Hier waren allerdings erhebliche Materialeinsätze erforderlich. Auch das Gewicht eines Strukturbauteiles des Standes der Technik aus Metall oder Kunststoffspritzguss ist im Vergleich zu einem erfindungsgemäß hergestellten Strukturbauteil sehr hoch.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die aushärtbare, die Schale bereit stellende, Schaummasse von einer Polyurethan-Vergussmasse bereit gestellt. Es kann sich hierbei insbesondere um eine wenigstens zwei Komponenten aufweisende Polyurethan-Vergussmasse handeln. Diese kann aromatisch oder alliphatisch ausgebildet sein.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die aushärtbare Schaummasse Verstärkungszusätze, wie Glasmehl oder Fasern, insbesondere Glasfasern, auf.
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Hierdurch wird eine sehr hohe Biegesteifigkeit des Strukturbauteils erreicht.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Schale, die den Leichtbaukern umhüllt, im Verhältnis zur Wandstärke des Leichtbaukerns dünn, insbesondere sehr dünn, ausgebildet. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Schale überwiegend Werkstoffbereiche aufweist, deren Wandstärke kleiner ist als 5 mm, insbesondere kleiner als 4 mm.
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Dabei kann weiter vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Schale überwiegend eine gleiche oder eine im wesentlichen gleiche Wandstärke aufweist. Insofern ist die die Schale bereit stellende Schicht, die den Leichtbaukern umhüllt, zumindest entlang wesentlicher Abschnitte des Strukturbauteils mit einer gleichen Wandstärke vorgesehen. Die Wandstärke kann allerdings auch an bestimmten Stellen oder Abschnitten oder Bereichen von der Norm-Wandstärke oder von einer Durchschnitts-Wandstärke abweichen. So können beispielsweise Werkstoffbereiche vorgesehen sein, die eine Verstärkung aufweisen, also eine Materialverdickung oder Materialverstärkung. Diese Verstärkungs-Werkstoffbereiche können zum Beispiel Befestigungsmittelaufnahmen, zum Beispiels Schraubaufnahmen, bereit stellen.
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Alternativ können hierdurch besondere Versteifungseigenschaften erreicht werden, beispielsweise, wenn sich derartig Verstärkungs-Werkstoffbereich als Versteifungsrippen durch das Werkstück vollständig hindurch erstrecken, also insbesondere von einer Seite des Strukturbauteils zur gegenüberliegenden Seite des Strukturbauteils.
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Es ist also von besonderem Vorteil, wenn die aushärtbare Schaummasse sich nach Art einer Versteifungsrippe von der einen Seite des Strukturbauteils zu dessen anderer Seite erstreckt. Hierfür können in dem Leichtbaukern Durchflutungskanäle oder Bohrungen vorgesehen sein, durch die die aushärtbare Schaummasse beim Aufschäumen hindurch treten kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Strukturbauteil als Stützelement oder als Trägerbauteil ausgebildet. Insbesondere kann das Strukturbauteil als Trägerbauteil für einen Fahrzeugspiegel ausgebildet sein, oder als Trägerbauteil für eine Fahrzeugleuchte, oder als Trägerbauteil für ein Fahrzeugkennzeichen, oder als Haltegriff, insbesondere als Haltegriff für ein Fahrzeug. Insbesondere für Traktoren oder andere Nutzfahrzeuge oder andere landwirtschaftliche Fahrzeuge können derartige, als Trägerbauteile ausgebildete Strukturbauteile von Vorteil sein.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wandstärke des Leichtbaukerns größer ist als die Wandstärke der Schale. Hierdurch besteht die Möglichkeit, ein Strukturbauteil mit großem Volumen und hoher Biegesteifigkeit bei leichtem Gewicht und bei nur geringem Materialeinsatz auf einfache Weise zu fertigen.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nicht zitierten Ansprüchen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Figuren darstellten Ausführungsbeispiele.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 in einer schematischen teilgeschnitten Ansicht ein Werkzeug mit Werkzeugoberteil und Werkzeugunterteil in geöffnetem Zustand und mit einem in das Werkzeugunterteil eingesetzten, in Vormontageposition befindlichen Leichtbaukern, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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2 den Leichtbaukern und das Werkzeug in einer Darstellung gemäß 1 bei geschlossenem Werkzeug,
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3 den Leichtbaukern und das Werkzeug in einer Darstellung gemäß 2 mit schematisch veranschaulichter Einbringung flüssiger, aushärtbarer Schaummasse, der sogenannten Vergussmasse, in einen Zwischenraum zwischen Leichtbaukern und Werkzeuginnenwandungsfläche,
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4 den Leichtbaukern und Werkzeug in einem Zustand, in dem die aushärtbare Schaummasse aufgeschäumt ist, und den Leichtbaukern allseitig umflutet hat,
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5 in einer schematischen Darstellung vergleichbar der Darstellung der 4 das geöffnete Werkzeug und das den Leichtbaukern und eine Schale umfassende fertig gestellte Strukturbauteil in einem aus dem Unterwerkzeug heraus genommenen Zustand,
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6 in einer schematischen, teilgeschnittenen Ansicht das Strukturbauteil in einer Darstellung etwa entlang Schnittlinie VI-VI in 5,
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7 in einer teilgeschnittenen schematischen Ansicht das Strukturbauteil der 5 etwa entlang Schnittlinie VII-VII in 5,
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8 ein Werkzeug und einen geänderten Leichtbaukern zur Erörterung der Durchführung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Strukturbauteils, bei dem ein schlauchartiges Element den Leichtbaukern durchsetzt,
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9 ein fertig gestelltes Strukturbauteil unter Verwendung eines Leichtbaukerns gemäß 8,
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10 in einer Darstellung vergleichbar der 2 ein Werkzeug und einen geänderten Leichtbaukern zur Erörterung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens und eines weiteren erfindungsgemäßen Strukturbauteils unter Verwendung geändert ausgestalteter Abstandselemente,
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11 in einer schematischen Darstellung vergleichbar der Darstellung der 5 in teilgeschnittener, schematischer Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Strukturbauteils, dessen Schale Verstärkungs-Werkstoffbereiche aufweist, die Schraubaufnahmen ausbilden,
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12 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Strukturbauteils in einer schematischen, perspektivischen Ansicht,
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13 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Leichtbaukerns zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Fertigung eines erfindungsgemäßen Strukturbauteils,
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14 ein erfindungsgemäßes Strukturbauteil unter Verwendung eines Leichtbaukerns gemäß 13 in einer schematischen, perspektivischen, teilgeschnittenen Ansicht,
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15 ein fertig gestelltes Strukturbauteil gemäß 14 in Ansicht, und
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16 das Strukturbauteil der 15 in einer teilgeschnittenen, etwa entlang einer Mittellängsebene aufgeschnittenen, schematischen Ansicht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Fertigung eines erfindungsgemäßen Strukturbauteils, welches in seiner Gesamtheit in den Figuren mit 10 bezeichnet ist, wird nachfolgend anhand der schematischen zeichnerischen Darstellungen erläutert. Der Figurenbeschreibung soll voraus geschickt werden, dass der Übersichtlichkeit halber gleiche oder miteinander vergleichbare Teile oder Elemente mit gleichen Bezugszeichen, teilweise unter Hinzufügung kleiner Buchstaben, bezeichnet sind, auch, soweit unterschiedliche Ausführungsbeispiele betroffen sind.
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Die Herstellung eines erfindungsgemäßen Strukturbauteils 10 gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst anhand eines ersten Ausführungsbeispiels gemäß den 1 bis 7 erläutert werden.
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1 zeigt in einer teilgeschnittenen schematischen Darstellung zunächst ein Werkzeug 12, welches aus einem Werkzeugoberteil 13 und einem Werkzeugunterteil 14 besteht. Das Werkzeug 12 ist zweiteilig ausgebildet, und umfasst ein Werkzeugunterteil 14, welches im wesentlichen schalenförmig oder wannenförmig ausgebildet ist. Das Gehäuseoberteil 13 ist bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren im wesentlichen plattenförmig ausgebildet.
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Von der Erfindung umfasst sind allerdings weitere Ausführungsformen erfindungsgemäßer Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäßer Strukturbauteile, bei denen andere Werkzeugteil-Formen möglich sind. Die Innenkontur der Werkzeugteile, die durch die Werkzeuginnenwandungsflächen 17a 17b, 17c, 17d bereit gestellt wird, ist beliebig wählbar und an eine gewünschte dreidimensionale Hüllkontur eines zu fertigenden Strukturbauteils 10 anpassbar.
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Bei dem Ausführungsbeispiel ist das zu fertigende Strukturbauteil 10 gemäß den 1 bis 7 der Einfachheit halber als Quader angedeutet. Demzufolge ist auch der Innenraum 47 des Werkzeugunterteils 14 insgesamt im wesentlichen quaderförmig ausgebildet.
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Angemerkt sei an dieser Stelle auch, dass das in den 1 bis 7 dargestellte Werkzeug 12 zweiteilig ausgebildet ist. Zur Fertigung anders ausgebildeter und dimensionierter Strukturbauteile 10 kann auch ein Werkzeug mit mehr als zwei Teilen vorgesehen sein. Insbesondere können Schieber-Werkzeuge vorgesehen sein, die Hinterschneidungen ermöglichen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 wird in das geöffnete Werkzeug 12 zunächst ein Leichtbaukern 11 eingebracht. Dieser ist im wesentlichen quaderförmig ausgebildet und weist eine Außenumfangsfläche 28 auf, die eine Oberseite 29, eine Unterseite 30, eine Vorderseite 31 (vgl. 6), eine Rückseite 32, eine rechte Seite 33 und eine linke Seite 34 umfasst. Die Bezeichnungen oben, unten, rechts und links, vorne und hinten beziehen sich auf die Darstellung der 2.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 sind in dem Leichtbaukern 11 Abstandshalterelemente 15a, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f, 15g, 15h, 15i, 15j befestigt.
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An der Oberseite 29 sind hierzu die Abstandshalterelemente 15a und 15b befestigt, an der Unterseite 30 sind die Abstandshalterelemente 15d und 15e befestigt, an der linken Seite 34 ist das Abstandshalterelement 15f, und an der rechten Seite 33 ist das Abstandshalterelement 15c befestigt.
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Die Abstandshalterelemente 15a bis 15j können – wie bei dem Ausführungsbeispiel schematisch angedeutet – sämtlich identisch ausgebildet sein, oder aber, was bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 7 nicht dargestellt ist, auch unterschiedlich ausgebildet sein. Sie können unterschiedliche Längen, unterschiedliche Formen, unterschiedliche Dicken aufweisen und aus unterschiedlichen Materialien bestehen etc.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 7 sind die Abstandshalterelemente 15a bis 15j mit dem jeweils einen Ende an dem Leichtbaukern 11 festgelegt. Mit ihrem jeweils anderen, dem Leichtbaukern 11 abgewandten Ende, sind sie einer zugehörigen Innenwandungsfläche 17 des Werkzeugs 12 zugewandt.
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So ist beispielsweise das Abstandshalterelement 15c der Werkzeuginnenwandungsfläche 17a (2) zugewandt, und sorgt bei in Vormontageposition befindlichem Leichtbaukern 11 gemäß 2 für eine Beabstandung der Seite 33 des Leichtbaukerns 11 von der Werkzeuginnenwandungsfläche 17a.
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Gleichermaßen sorgen die übrigen Abstandshalterelemente 15a bis 15j für eine entsprechende Beabstandung der Abschnitte der Außenumfangsfläche 28 des Leichtbaukerns 11 von den zugehörigen Abschnitten der Werkzeuginnenwandungsfläche 17.
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Wie sich aus Zusammenschau der 1 bis 7 ergibt, ist das in Vormontageposition 16 befindliche Leichtbaukern-Element unter Zuhilfenahme der Abstandselemente 15 allseitig beabstandet von der Werkzeuginnenwandfläche 17 angeordnet.
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Gemäß der Erfindung wird nun eine Vergussmasse 18, die auch als aushärtbare Schaummasse bezeichnet ist, in den Innenraum 47 des Werkzeugs 12 eingebracht.
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Diese Einbringung kann entweder bei geöffnetem Werkzeug erfolgen. Alternativ kann die Einbringung bei geschlossenem Werkzeug durch einen angedeuteten Einspritzkanal 36 (3) erfolgen. 3 zeigt dieses Einbringen sehr schematisch und deutet Tropfen an. Tatsächlich wird bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens unter hohem Druck die aushärtbare Schaummasse 18 in flüssiger Form in den Zwischenraum 35 zwischen Außenumfangsfläche 28 des Leichtbaukerns 11 und Innenwandungsfläche 17 des Werkzeugs 12 hinein gepresst. Man spricht bei einem Verfahren zur Einbringung der Vergussmasse bei geschlossenem Werkzeug von dem RIM-Verfahren (reaction injection molding), welches an sich im Stand der Technik bekannt ist.
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Unabhängig davon, ob die Vergussmasse 18 bei geöffneter Werkzeugform oder bei geschlossener Werkzeugform eingebracht wird, kommt es jedenfalls darauf an, dass ein Aufschäumen der Vergussmasse und ein Aushärten der Schaummasse 18 bei geschlossenem Werkzeug 12 erfolgt. Spätestens im Zuge dieses Aufschäumvorganges der aushärtbaren Schaummasse 18, wird der Leichtbaukern 11 allseitig umflutet.
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Eine allseitige Umflutung bedeutet, dass zumindest Abschnitte der Außenumfangsfläche 28 des Leichtbaukerns 11, die der Oberseite zugeordnet sind, Abschnitte der Außenumfangsfläche 28 des Leichtbaukerns 11, die der Unterseite zugeordnet sind, Abschnitte der Außenumfangsfläche 28 des Leichtbaukerns 11, die der Vorderseite zugeordnet sind, Abschnitte der Außenumfangsfläche 28 des Leichtbaukerns 11, die der Hinterseite zugeordnet sind, und Abschnitte, die der rechten Seite bzw. der linken Seite zugeordnet sind, von der aushärtbaren Schaummasse 18 geflutet oder überdeckt werden. Auf diese Weise wird der Leichtbaukern 11 allseitig von der aushärtbaren Schaummasse eingefasst.
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4 zeigt den Zustand, in dem die Schaummasse 18 aufgeschäumt ist, bzw. ausgehärtet ist. Der Leichtbaukern 11 ist allseitig von Vergussmasse 18 umgeben. Die ausgehärtete Vergussmasse stellt nun eine Schale 19 des so gebildeten Strukturbauteils bereit.
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Das Werkzeug 12 kann nun geöffnet werden. Hierzu wird das Werkzeugoberteil 13 relativ von dem Werkzeugunterteil 14 weg bewegt. Das Strukturbauteil 10, umfassend eine dünne Schale 19 und einen demgegenüber dickeren Leichtbaukern 11, kann nun aus dem Werkzeug 12 entnommen werden.
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Die Abstandshalterelemente 15a, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f, 15g, 15h, 15i, 15j sind mit umflutet worden. Die Außenumfangsfläche 48 des Strukturbauteils 10 ist bis auf diejenigen Stellen, an denen die Abstandshalterelemente 15a, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f, 15g, 15h, 15i, 15j positioniert sind, durchgehend glatt ausgebildet.
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5 macht deutlich, dass die Wandstärke W2 der Schale 19 gegenüber der Wandstärke W1 des Leichtbaukerns 11 klein ist. Während die Wandstärke W2 kleiner ist als 5 mm, insbesondere kleiner ist als 4 mm, beispielsweise in einer Größenordnung zwischen 1 und 4 mm liegen kann, ist demgegenüber die Wandstärke W1 des Leichtbaukerns 11 erheblich größer und kann mehr als 5 mm betragen, vorzugsweise sogar mehrere Zentimeter.
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Das Strukturbauteil 10 ist vorteilhafterweise derartig konzipiert, dass die Wandstärke W2 der Schale 19 an unterschiedlichen Abschnitten der Außenumfangsfläche 48 des Strukturbauteils 10 im wesentlichen gleich gehalten ist. So ist gemäß 5 im Bereich des Werkstoffbereiches WSB1 die Wandstärke W2 genauso groß oder im wesentlichen genauso groß wie im Bereich des Werkstoffbereiches WSB2 und auch im Bereich des Werkstoffbereiches WSB3.
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An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass – wie das Ausführungsbeispiel der 11 zeigt – die Schale 19 aber auch Verstärkungs-Werkstoffbereiche 23 aufweisen kann. So ist ausweislich des Ausführungsbeispiels der 11 ein Verstärkungs-Werkstoffbereich 23 vorgesehen, der eine Wandstärke W3 aufweist, die erheblich größer ist, als die Wandstärke W2.
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Die Verstärkungs-Werkstoffbereiche 23 können der Ausbildung von Aufnahmen 24 für Befestigungsmittel dienen, und insbesondere Schraubbefestigungsaufnahmen bereit stellen. Auf diese Weise kann eine Befestigung des Strukturbauteils 10 an einem anderen Element, oder die Befestigung eines anderen Elementes an dem Strukturbauteil durch unmittelbares Eingreifen von Schrauben in die dort verstärkt ausgebildete Schale 19 erfolgen.
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Bei anderen Ausführungsbeispielen können Verstärkungs-Werkstoffbereiche 23 vorgesehen sein, die als Verstärkungsrippen 45a, 45b, 45c, 45d, 45e ausgebildet sind. Hierzu sei an dieser Stelle auf das Ausführungsbeispiel der 16 verwiesen, welches später noch detaillierter erläutert wird.
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Entscheidend ist bei den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen, dass im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eine allseitige Umflutung des Leichtbaukerns erreicht werden kann, und dass sich das Flut-Material gleichmäßig entlang der Oberfläche 28 des Leichtbaukerns 11 verteilt, und so die Möglichkeit geschaffen wird, entlang der gesamten Außenumfangsfläche 28 des Leichtbaukerns 11 eine im wesentlichen gleich dicke Schale 19 bereit zu stellen. Hiermit kann unter denkbar geringstem Materialeinsatz die erforderliche Biegesteifigkeit des Strukturbauteils 10 insgesamt erreicht werden.
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Die Zahl der Abstandshalterelemente ist in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen beliebig zu wählen und an den erforderlichen Einsatzzweck anzupassen. Entscheidend ist, dass eine Vormontageposition 16 des Leichtbaukerns 11 innerhalb des Werkzeugs 12 auch gegen den Schaumdruck beibehalten werden kann.
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In diesem Zusammenhang ist auch zu erwähnen, dass auch mehrere Abstandshalterelemente mit einem gemeinsamen Bauteil gebildet sein können.
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10 zeigt Ausführungsbeispiele 39a und 39b von Abstandshalterelementen, die im wesentlichen nadelförmig ausgebildet sind. Dieses Ausführungsbeispiel soll veranschaulichen, dass die Abstandshalterelemente 15 auch in das Material des Leichtbaukerns 11 eindringen können, zum Beispiel nach Art von Nadeln oder Zahnstochern, und so auf einfache Weise an dem Leichtbaukern 11 fixiert sein können.
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10 zeigt des weiteren, lediglich angedeutet und beispielhaft, in schematischer Darstellung Abstandshalterelemente, die als Kegel 40a, 40b, 40c, 40d ausgebildet sind. Hierdurch soll veranschaulicht werden, dass durch eine derartig spitz zulaufende Form der Endabschnitt eines Abstandshalterelementes (zum Beispiel 40a), der dem Leichtbaukern 11 abgewandt ist, mit einem geringst möglichen Durchmesser ausgestaltet sein kann. Hierdurch kann die Außenumfangsfläche 48 des zu bildenden Strukturbauteils 10 mit einer nur minimalen Beeinträchtigung der Oberflächenstruktur oder des Oberflächendesigns beaufschlagt werden.
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Das Ausführungsbeispiel der 8 zeigt einen Leichtbaukern 11, der von einem schlauchartigen Element 20 durchsetzt oder durchgriffen ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich das Schlauchelement 20 von dem gemäß 8 linken Ende des Leichtbaukerns 11 bis zu dessen rechten Ende. Das Schlauchelement 20 kann auf einfache Weise durch das relativ weich ausgebildete Schaummaterial des Leichtbaukerns 11 hindurch gesteckt werden, und auf diese Weise vor dem Einsetzen des Leichtbaukerns 11 in das Werkzeugunterteil 14 an dem Leichtbaukern 11 befestigt werden.
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Das Schlauchelement 20 kann desweiteren so dimensioniert und positioniert werden, dass es mit seinem bezüglich 8 rechten Endbereich 38 unmittelbar an die zugehörige Wandungsfläche 17a in Kontakt gerät. Das bezüglich 8 nach rechts aus dem Leichtbaukern 11 hinaus vorstehende Stück des Schlauchelementes 20 kann insoweit die Funktion eines Abstandshalterelementes 15 übernehmen, und das bei dem Ausführungsbeispiel der 1 dort ganz rechts vorgesehene Abstandshalterelement 15c obsolet machen. Bei in Vormontageposition befindlichem Leichtbaukern 11 kontaktiert das Schlauchelement 20 mit seinem rechten Ende 38 insoweit unmittelbar das Werkzeug. Beim Einbringen und Aufschäumen der Schaummasse 18 kann durch diesen Kontakt verhindert werden, dass in den Innenraum des Schlauchelementes 20 Schaummasse 18 eindringt. Um ein solches Eindringen von Schaummasse zu verhindern, kann das Schlauchelement 20, wie am linken des Ende des Schlauchelementes 20 der 8 angedeutet, auch durch ein Verschlusselement 37 verschlossen sein. Hierdurch kann mit hoher Sicherheit ein Eindringen von Schaummasse 18 in den Innenraum des Schlauchelementes 20 verhindert werden. Das Verschlusselement 37 liegt ebenfalls an der entsprechenden Innenwandungsfläche 17c des Werkzeugunterteils 14 an.
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In den Figuren nicht dargestellt ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Leichtbaukerns 11 zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren und zur Fertigung eines erfindungsgemäßen Strukturbauteils, bei dem das Schlauchelement 20 über die Trennebene zwischen Werkzeug 12 und Werkzeuginnenraum 47 hinaus nach außen fortgesetzt ist, diese Trennebene durchstößt, und sich insoweit weiter nach außen erstreckt als bei dem Ausführungsbeispiel der 8 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel können die außen liegenden Endabschnitte des Schlauchelementes also durch entsprechende Öffnungen oder Kanäle in den Wandungsflächen 17 der Werkzeuges hindurch geführt sein.
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Das fertig gestellte Strukturbauteil 10 kann dann diese aus der Schale 19 heraus stehenden endseitigen Schlauchabschnitte aufweisen. Diese können entweder abgelenkt werden, auf die gewünschte Länge, oder können zur Anbindung bzw. Verbindung mit anderen Elementen verwendet werden.
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Das entsprechend gefertigte Strukturbauteil 10 zeigt 9. Der Leichtbaukern 11 ist gemeinsam mit dem Schlauchelement 20 unter Bildung einer Schale 19 allseitig umflutet worden.
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Das Schlauchelement 20 kann nun eine Kabeldurchführung 21 bereit stellen, die bei einem fertig hergestellten Strukturbauteil dazu dienen kann, von einem Ende des Strukturbauteils hin zu einem anderen Ende des Strukturbauteils die Hindurchführung einer elektrischen Leitung zu ermöglichen. Alternativ können auch mechanische Befestigungselemente, wie Bowdenzüge oder Seilzüge, durch das Schlauchelement 20 hindurch geführt werden. Dabei ist insbesondere auch die Erzielung einer von einer Gerade abweichenden Leitungsführung durch das Strukturbauteil 10 hindurch möglich.
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Die eine hochwertige Oberfläche bereit stellende Außenumfangsfläche 48 des so gebildeten Strukturbauteils 10 muss – im Unterschied zu Verfahren des Standes der Technik, bei denen eine entsprechende Kabeldurchführung erforderlich oder gewünscht – nicht mehr bearbeitet oder verletzt werden. Das fertig gestellte Strukturbauteil 10 weist eine entsprechende Möglichkeit zur Hindurchführung eines Kabels oder eines anderen Elementes durch das Bauteil 10 hindurch bereits auf.
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Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass nach Durchführung des Aufschäumvorganges und Entnahme des so gebildeten Strukturbauteils aus dem Werkzeug das Verschlusselement 37 entfernt wird. Hierdurch wird Zugang zum Innenraum des Schlauchelementes 20 bereit gestellt und es können elektrische Kabel zwecks Montage eingeführt werden. Alternativ können erforderlichenfalls Reste von Vergussmassen-Materialien, die im Bereich der Mündung 38 des Schlauchelementes 20 angeordnet sind, ohne weiteres durchbrochen oder entfernt werden.
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Lediglich zur Klarstellung sei bzgl. des Ausführungsbeispiels der 8 und 9 noch angemerkt, dass selbstverständlich beide Enden des Schlauchelements 20 mit einem Verschlusselement 37 ausgestattet sein können, oder alternativ auch beide Enden des Schlauchelementes 20 ohne ein solches Verschlusselement 37 ausgebildet sein können.
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Bezüglich der Ausführungsbeispiele der 1 bis 11 sei angemerkt, dass hier der Leichtbaukern 11 und das entsprechend geformte Strukturbauteil 10 der Einfachheit halber als Quader dargestellt ist. Statt dessen kann aber auch jede beliebige Freiformfläche erzeugt werden.
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Vorteilhaft wird für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Werkzeug 12 bereit gestellt, welches Innenwandungsflächen 17 aufweist, die von ihrer Kontur her an die Kontur des Leichtbaukernes 11 im wesentlichen angepasst sind. Die Kontur der Innenwandungsfläche 17 des Werkzeugs 12 folgt der Kontur der Außenumfangsfläche 28 des Leichtbaukerns 11, welches sich in Vormontageposition 16 befindet, mit einem gewissen Abstand.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Strukturbauteils 10, welches als Trägerbauteil 25 ausgebildet ist, ist in 12 dargestellt.
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Das Trägerbauteil 25 der 12 ist eine Haltungseinrichtung für eine Leuchte eines Traktors. Das bezüglich 12 linke Ende dieses Trägerbauteils 25 stellt eine von links hinten zugängliche Aufnahme 26 oder Aufnahmekammer für eine Fahrzeugleuchte, und zwar sowohl eine Positionsleuchte, als auch eine Blinkerleuchte, bereit.
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Das bezüglich 12 rechte Ende des Strukturbauteils 10 stellt einen Befestigungsbereich 27 bereit. Hier sind zwei Schraubaufnahmen 24a, 24b vorgesehen, durch die hindurch eine Schraubbefestigung des Trägerbauteils 25 unmittelbar an der Karosserie des nicht dargestellten Traktors möglich ist.
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Das Strukturbauteil 10 gemäß 12 weist einen Leichtbaukern 11 auf, dessen Kontur lediglich schematisch dargestellt ist. Man erkennt ein längliches, gekrümmtes Element, welches an seinem bezüglich 12 dargestellten Ende zwei nach rechts vorstehende Spangen 49a, 49b aufweist.
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Der Leichtbaukern 11 ist von einer in 12 nur schematisch angedeuteten, gestrichelten, umrandeten Schale 19 umgeben.
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Der Leichtbaukern 11 wird bei dem Ausführungsbeispiel der 12 in Umfangsrichtung des Pfeiles P allseitig von der Schale 19 aus der ausgehärteten Schaummasse 18 umgeben.
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Auch die Spangenelemente 49a, 49b sind in Umfangsrichtung allseitig von der Schale 19 umgeben.
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Die Leuchtenaufnahme 26 hingegen ist ausschließlich aus Vergussmasse 18 gefertigt. Wie 12 andeutet, endet der Leichtbaukern 11 etwa im Bereich eines bei Betrachtung der 12 nicht einsehbaren Grundes 50 der Leuchtenaufnahme 26.
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Das Ausführungsbeispiels der 12 macht insoweit deutlich, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch solche Strukturbauteile 10 hergestellt werden können, bei denen Werkstoffbereiche der Vergussmasse 18 erheblich über Bereiche der Außenumfangsfläche 28 des Leichtbaukernes 11 hinaus vorstehen.
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12 zeigt darüber hinaus auch angedeutet eine Mündung 51 eines Schlauchelementes 20, die im Bereich des Grundes 50 der Aufnahme 26 liegt.
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Auch an dem bezüglich 12 rechten Ende des Strukturbauteils 10 befindet sich ein Mündungsbereich 52 des Schlauchelementes 20. Durch diesen Schlauchkanal kann die in der Aufnahme 26 anzuordnende, in 12 nicht dargestellte Leuchte, elektrisch mittels den durch den Befestigungsbereich 27 hindurch geführten, nicht dargestellten elektrischen Leitungen, mit entsprechenden Anschlussleitungen, die im Bereich der Karosserie verlaufen, verbunden werden.
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Die 13 bis 16 zeigen schließlich ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Strukturbauteils 10, das als im wesentlichen Y-förmiges Trägerbauteil 41 ausgebildet ist.
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13 zeigt demnach den Leichtbaukern 11 und 15 zeigt das fertig gestellte, eine Schale 19 aufweisende Strukturbauteil 10, jeweils in einer schematischen, perspektivischen Ansicht.
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In 16 ist das fertige Strukturbauteil der 15 in einem aufgeschnittenen Zustand dar gestellt.
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14 zeigt das fertig gestellte Strukturbauteil 10 in einer schematischen teilgeschnittenen Ansicht.
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Das Y-förmige Trägerbauteil 41 weist drei Befestigungsabschnitte auf, nämlich einen ersten Befestigungsabschnitt 42, einen zweiten Befestigungsabschnitt 43 und einen dritten Befestigungsabschnitt 44 (14).
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Ähnlich, wie bei dem Ausführungsbeispiel der 11 sind bei den Ausführungsbeispielen der 14 bis 16 Schraubaufnahmen 24a, 24b, 24c, 24d vorgesehen, die zur unmittelbaren Schraubbefestigung des Trägerbauteils 41 relativ zu einem nicht dargestellten Karosserieteil eines Traktors dienen.
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Weiter lässt insbesondere 16 erkennen, dass die Schale 19 entlang ihrer überwiegenden Flächenabschnitte eine konstante Wandstärke aufweist. An einigen Stellen sind allerdings Verstärkungsrippen 45 vorgesehen, die das Bauteil 10 vollständig durchdringen und zur Erzielung einer noch höheren Biegesteifigkeit dienen.
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Wie insbesondere die 13 erkennen lässt, sind Durchflutungskanäle 46a, 46b, 46d, 46e, 46f in dem Leichtbaukern 11 vorgesehen, durch die hindurch die aushärtbare Schaummasse 18 beim Ausschäumen der Schaummasse durchdringen kann. Hierdurch können entsprechende Verstärkungsrippen 45a, 45b, 45c, 45d, 45e, die in 16 sichtbar sind, erzielt werden.
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Die Verstärkungsrippen erstrecken sich dabei von der ersten Seite (nämlich der bzgl. 16 oberen Seite) des Strukturbauteils 10 bis hin zu der gegenüber liegenden, unteren Seite des Strukturbauteils.
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Ein wesentlicher Clou der Erfindung besteht insoweit darin, dass ein aus leichtem Schaum bestehender Leichtbaukern 11 von einer aus einem härteren Schaummaterial bestehenden dünnen Schalenschicht 19 umgeben ist. Durch die Verwendung von Abstandshalterelementen, die mit umschäumt werden, wird eine allseitige Umflutung des Leichtbaukerns 11 möglich.
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Die Abstandshalterelemente oder Einleger sind zwar mit ihrem der Außenumfangsfläche 48 des Strukturbauteils 10 zugewandten Ende sichtbar. Die damit einhergehenden Defekte oder Oberflächendefekte sind bei dem fertig hergestellten Strukturbauteil aber vorteilhaft derartig positionierbar, dass sie nicht sichtbar sind. Beispielsweise können die Abstandshalterelemente an den Bereichen des Leichtbaukerns vorgesehen werden, an denen die Oberfläche des Strukturbauteils im Benutzungszustand später von Benutzern gar nicht sichtbar oder einsehbar ist.
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Um dem hohen entstehenden Einspritzdruck von bis zu 170 bar Stand zu halten, müssen besondere Angusspositionen, Angusslagen, und Angussvarianten gewählt werden. Vorteilhaft ist ein sogenannter Fächeranguss oder ein großer Anguss, um den Druck beim Einbringen der Schaummasse in das Werkzeug abzubauen. Beim Einbringen der Vergussmasse in das Werkzeug sollten sich die Vergussmasse und der dabei entstehende Aufschäumdruck so verteilen, dass das Bauteil seine Vormontageposition relativ zum Werkzeug beibehalten kann.
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Insbesondere das Ausführungsbeispiel der 12 zeigt, dass es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich ist, Strukturbauteile bereit zu stellen, bei denen die Schale nicht nur einen Leichtbaukern 11 umgibt, insbesondere allseitig umgibt, sondern auch einen Hohlraum umgibt, oder einen randseitig offenen Hohlraum umgibt. Die Zahl möglicher Anwendungsvarianten ist insoweit schier unbegrenzt.
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Die von der Schale 19 mit eingefassten Hohlräume (wie beispielsweise die Aufnahme 26 bei dem Ausführungsbeispiel der 12) können beispielsweise durch Kerneinleger, zum Beispiel aus Aluminium, erzielt werden, die in das Werkzeug mit eingelegt werden, und die nach dem Aushärtenlassen der Schaummasse und nach dem Entnehmen des Strukturbauteils aus dem Werkzeug ebenfalls entnommen werden, das heißt aus der so gebildeten Aufnahme 26 heraus gezogen werden können. Diese Einleger werden insoweit von dem Flutmaterial mit umflutet.
