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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung eines Bauteils für ein Fahrzeug sowie ein Bauteil für ein Fahrzeug, insbesondere hergestellt mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Es ist bekannt, dass Bauteile in Fahrzeugen, z. B. für Interieurbauteile, zum Einsatz kommen. Solche Bauteile dienen dazu, Kräfte aufzunehmen und zu verteilen bzw. zu übertragen. Dabei ist es auch bekannt, dass Bauteile eines Fahrzeugs als Massenprodukte hergestellt werden. Wird beispielsweise ein Kunststoffbauteil benötigt, so kann dieses in kostengünstiger und einfacher Weise mittels eines Spritzgussverfahrens in einer Kavität zur Verfügung gestellt werden. Diese Massenprodukte sind alle gleich, so dass auf diese Weise eine Kostenreduktion erzielt wird. Auch ist es bekannt, dass mit Hilfe sogenannter additiver Fertigungsverfahren (AF), insbesondere Rapid-Prototyping-Verfahren individuelle Einzelstücke für Bauteile gefertigt werden können. Diese werden üblicherweise schichtweise aufbauend hergestellt, so dass Schicht für Schicht auftragend ein individuelles Bauteil gefertigt werden kann. Ein mögliches Beispiel solcher Rapid-Prototyping-Verfahren ist ein Laser-Sinterverfahren.
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Nachteilhaft bei bekannten Verfahren ist es, dass die jeweilige Verfahrensstärke nur enge Nutzungsbereiche ermöglicht. So sind kostengünstige Spritzgussverfahren nur für Massenproduktionen einsetzbar, welche gleiche Bauteile ohne jegliche Individualisierung benötigen. AF-Bauteile sind in hohem Grade individualisierbar, jedoch weisen sie häufig nicht die gewünschten optischen und mechanischen Eigenschaften auf, um als Bauteil in einem Fahrzeug einsetzbar zu sein. Insbesondere entsteht durch das schichtweise Aufbauen ein Stufeneffekt, welcher unter mechanischer Belastung eine Kerbwirkung an der Außenseite des Bauteils mit sich bringt. Auch aus optischen Gesichtspunkten sind solche schichtweisen hergestellten individuellen Bauteile häufig unerwünscht. Nicht zuletzt wird durch das vollvolumige Herstellen eines individuellen Bauteils durch schichtweises Generieren ein hoher Kostenaufwand aufgrund der teuren Ausgangsmaterialien und des langwierigen Verfahrens notwendig.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise eine Kombination aus Individualisierbarkeit und Massenbauteilen zu ermöglichen.
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Voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Bauteil und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ist dieses für die Herstellung eines Bauteils für ein Fahrzeug ausgebildet. Hierfür weist das Verfahren die folgenden Schritte auf:
- – Schichtweises Herstellen eines Einlegebauteils,
- – Einlegen des Einlegebauteils in eine Kavität eines Werkzeugs,
- – wenigstens abschnittsweises Umgeben des Einlegebauteils mit einem Matrixwerkstoff in der Kavität.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren kombiniert also bekannte Verfahren in erfinderischer Weise. So wird die Individualisierbarkeit eines Einlegebauteils insbesondere durch AF-Verfahren genützt. Das schichtweise Generieren des Einlegebauteils erlaubt das Herstellen eines individuellen bzw. individualisierbaren Einlegebauteils. Bei dem jeweiligen Einlegebauteil kann es sich also um ein Einzelstück handeln, welches in einer Massenfertigung zum Einsatz kommen kann. Das Einlegebauteil weist dabei eine deutlich geringere geometrische bzw. voluminöse Erstreckung auf, als dies beim gesamten Bauteil der Fall ist. Vielmehr dient das individualisierbare Einlegebauteil dazu, z. B. mechanische Eigenschaften in Form von Kraftwegen, Biegeverhältnissen oder Torsionsverhältnissen für das Bauteil zur Verfügung zu stellen. Das Einlegebauteil kann auch als skelettartiges Einlegebauteil bezeichnet werden, welches ein mechanisches Skelett für das Bauteil zur Verfügung stellt.
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Ein Bauteil kann dabei jegliches Bauteil eines Fahrzeugs sein, welches mechanische Belastungen erfährt. Das Einlegebauteil indem Bauteil kann je nach Belastung beliebige Geometrien aufweisen. Bevorzugt handelt es sich bei einem erfindungsgemäßen Bauteil um ein Interieurbauteil, hier könnte als Beispiel ein Teil einer Sitzstruktur, der Kopfstütze oder ähnliches herangezogen werden. Insbesondere bei Bauteilen mit hohem Individualisierungsbedarf oder Variantenvielfalt, können die beschriebenen Vorteile in großem Maße ihre Wirkung entfalten.
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Das auf diese Weise individualisierbar hergestellte Einlegebauteil wird in die Kavität eines Werkzeugs eingesetzt. Dabei kann das Werkzeug vorzugsweise zwei oder mehr Werkzeughälften aufweisen, welche durch Öffnen und Schließen eine Kavität ausbilden. In dieser Kavität kann eine Haltevorrichtung oder Halteabschnitte vorgesehen sein, um eine definierte Positionierung des Einlegebauteils in der Kavität zu ermöglichen. Nachdem das Einlegebauteil eingelegt worden ist, erfolgt ein wenigstens abschnittsweises Umgeben des Einlegebauteils mit einem Matrixwerkstoff in der Kavität. Dieses Umgeben kann in unterschiedlichster Weise durchgeführt werden. Zum Beispiel ist es möglich, wenn das Werkzeug als Spritzgusswerkzeug ausgebildet ist. So kann anschließend in flüssiger Form eine Materialschmelze des Matrixwerkstoffs eingebracht werden, um auf diese Weise ein Umgeben des Einlegebauteils zu erzielen. Nach Abwarten einer Abkühlzeit bzw. aktivem Abkühlen erstarrt der Matrixwerkstoff, so dass die Schritte der Herstellung des Bauteils finalisiert worden sind. Selbstverständlich ist es auch möglich, wenn der Matrixwerkstoff in fester Form eingebracht wird. So sind beispielsweise kugelförmige Matrixwerkstoffe denkbar, welche anschließend durch Aufheizen bzw. chemische Aktivierung eine Vernetzung oder eine Polymerisation ausbilden. Zum Beispiel kann der Matrixwerkstoff hier als Schaumwerkstoff in Form eines expandierten Polypropylens ausgebildet werden. Auch Sinterverfahren bzw. Harzverfahren, welche durch chemische Reaktion den Matrixwerkstoff verfestigen, sind im Sinne der vorliegenden Erfindung denkbar. Auch ein Schäumen durch Werkzeughub, chemische oder physikalische Funktionalität kann eine gezielte Einstellung der Bauteileigenschaften ermöglichen.
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Bevorzugt ist es, wenn das Einlegebauteil vollständig oder im Wesentlichen vollständig von dem Matrixwerkstoff umgeben wird. Insbesondere erfolgt ein Umgeben bis auf notwendige Halteabschnitte, welche für die definierte Positionierung des Einlegebauteils in der Kavität verwendet sind.
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Die Kombination aus einem Matrixwerkstoff und einem Einlegebauteil führt dazu, dass diese skelettartige Struktur des Einlegebauteils nun von dem Matrixwerkstoff umgeben ist. Damit werden die Eigenschaften des Einlegebauteils und des Matrixwerkstoff miteinander kombiniert. Die Nachteile bekannter schichtweiser hergestellter Bauteile werden auf diese Weise behoben, indem sozusagen durch das Überziehen und Umgeben des Einlegebauteils mit dem Matrixwerkstoff die komplette Oberfläche des Einlegebauteils überzogen wird. Dabei wird im Gegensatz zu einer reinen Beschichtung, ein Materialvolumen oberhalb der jeweiligen Oberfläche des Einlegebauteils zur Verfügung gestellt, welches kostengünstig und einfach eine Sicherung gegen Kerbwirkungseffekte zur Verfügung stellt. Auch die üblicherweise wenig ansehnliche Oberfläche von schichtweise hergestellten Einlegebauteilen wird durch den Matrixwerkstoff in optisch verbesserter Weise abgedeckt.
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Ein weiterer Vorteil, den ein erfindungsgemäß hergestelltes Bauteil mit sich bringt, ist es, wenn der Matrixwerkstoff eine andere Verformungsqualität aufweist, als das Einlegebauteil. Wie bereits erwähnt worden ist, ist das Einlegebauteil insbesondere als mechanisches Skelett ausgebildet und bildet dementsprechend die mechanische Grundstruktur des Bauteils. Wird nun eine Krafteinwirkung auf den Matrixwerkstoff erzeugt, so kann dieses vorzugsweise elastisch bzw. flexibel ausweichen, bis ein ausreichender Widerstand durch das Einlegebauteil zurückgegeben wird. Damit bildet zwar ohne Belastung der Matrixwerkstoff die Außenkontur des Bauteils aus, jedoch werden unter einer von außen einwirkenden Belastung durch das Einlegebauteil ein definiertes Verformungsverhalten und vor allem eine definierte finale Verformung zur Verfügung gestellt. Damit kann in hohem Grade eine Individualisierbarkeit des Bauteils zur Verfügung gestellt werden, welche durch definierte Verformbarkeit unter Belastung für den Matrixwerkstoff sogar eine individualisierbare Formgebung unter Belastung für das Bauteil ermöglicht.
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Die teuren Werkzeuge, welche insbesondere hinsichtlich ihrer Kavität eine eineindeutige Formgebung aufweisen, können dementsprechend wie in bekannter Weise als Massenproduktionsmittel zur Verfügung gestellt werden. Um individualisierbare Ergebnisse zu erhalten, wird nur noch das Einlegebauteil schichtweise hergestellt, so dass eine Kombination der Vorteile von AF-Verfahren nun auch für die Massenproduktion möglich ist.
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Eine Möglichkeit der Individualisierung sind gewünschte Verformungsparameter bzw. gewünschte Belastungsparameter. So wird es auf diese Weise möglich, selbst bei Massenproduktionen individuelle Einzelstücke für die einzelnen Bauteile herzustellen, ohne den Kostenaufwand unnötig zu erhöhen. Beispielsweise kann in einer Sitzstruktur eines Fahrzeugs sehr feine Anpassung vorgenommen werden, ob es sich z. B. um einen Fahrer mit ca. 50 kg oder einen Fahrer mit ca. 90 kg handelt. Dementsprechend können bereits in sehr kleinen Bereichen und sehr feinen Einstellvarianten eine Veränderung der Gewichtssituationen und damit auch der mechanischen Belastungssituation für das Bauteil vorgenommen werden. Auf diese Weise ist eine Gewichtsreduktion des Fahrzeugs auch bei bisher unbeachteten Bauteilen möglich.
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Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren das schichtweise Herstellen des Einlegebauteils, insbesondere in Form eines individuellen Einlegebauteils, mit wenigstens einem der folgenden Verfahren durchgeführt wird:
- – Laser- oder Maskensinterverfahren
- – Stereolithographie
- – Laserauftragsschweißen
- – Laserschmelzen
- – Fused Deposition Modeling
- – Polyjet oder 3D-Druck
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Bei der voranstehenden Aufzählung handelt es sich um eine nicht abschließende Liste. Als Materialien für das Einlegebauteil können unterschiedlichste Werkstoffe eingesetzt werden. Als Metalle kommen z. B. Aluminium oder Magnesium infrage. Auch Keramikwerkstoffe sind im Sinne der vorliegenden Erfindung als Einlegebauteil verwendbar. Kunststoffe sind insbesondere thermoplastische oder duroplastische Kunststoffe. Bei thermoplastischen Kunststoffen erfolgt vorzugsweise ein aufschmelzendes Verfahren für die Formgebung. Auch Harze sind im Sinne der vorliegenden Erfindung als Material für das Einlegebauteil einsetzbar. Dabei wird insbesondere durch chemische Polymerisationsreaktionen die mechanische Stabilität des Einlegebauteils gewährleistet.
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Vorteilhaft ist es weiter, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren das Umgeben des Einlegebauteils mit einem Matrixwerkstoff in fließfähiger/niedrigviskoser, insbesondere in flüssiger Form, erfolgt. Eine fließfähige Form für den Matrixwerkstoff ist dabei z. B. eine flüssige Form oder auch ein rieselfähiges Pulver. Zum Beispiel kann ein kugelförmiger Grundstoff für den Matrixwerkstoff rieselfähig eingebracht werden und als expandiertes Polypropylen durch das Injizieren von heißem Dampf fertiggestellt werden. Bevorzugt ist es jedoch, wenn das Einbringen des Matrixwerkstoffs in flüssiger Weise erfolgt. Insbesondere handelt es sich dabei um eine Materialschmelze mit erhöhter Temperatur. Auch ist es möglich, für Polymerisationsreaktionen eine Einbringung mit zwei miteinander chemisch reagierenden Elementen zur Verfügung zu stellen, welche in erfindungsgemäßer Weise durch Auspolymerisieren eine Verfestigung des Matrixwerkstoffs erlauben. Darüber hinaus erfolgt das Einbringen vorzugsweise mit reduzierter Viskosität mit Bezug auf die Viskosität bei Raumtemperatur des Matrixwerkstoffs, so dass mit geringeren Drücken gearbeitet werden kann. Je geringer der Druck ausgebildet ist, mit welchem der Matrixwerkstoff eingebracht werden muss, umso geringer ist auch die Druckbeeinflussung auf das bereits in der Kavität angeordnete Einlegebauteil.
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Ein weiterer Vorteil ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren für den Schritt des Umgebens des Einlegebauteils mit dem Matrixwerkstoff wenigstens eines der folgenden Verfahren eingesetzt wird:
- – Spritzguss
- – Harzinjektion
- – Polyamidguss
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Auch bei der voranstehenden Aufzählung handelt es sich um eine nicht abschließende Liste. Insbesondere wird als Matrixwerkstoff ein Kunststoff verwendet. Dies kann z. B. ein thermoplastischer Kunststoff oder ein duroplastischer Kunststoff sein, Für eine Harzinjektion sind vorzugsweise Harzmaterialien, wie z. B. Epoxidharze oder Silikon, einsetzbar. Insbesondere wird bei dieser Variation die Kavität vollständig ausgefüllt, um mit dem Matrixwerkstoff ein im Wesentlichen vollständiges Umgeben des Einlegebauteils gewährleisten zu können.
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Ein weiterer Vorteil ist erzielbar, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren der Matrixwerkstoff eine geringere Härte aufweist, als das Einlegebauteil. Unter einer geringeren Härte ist insbesondere ein niedrigeres E-Modul zu verstehen, so dass bei Druckeinwirkung bzw. Krafteinwirkung auf den Matrixwerkstoff dieser elastischer ausweicht, als dies beim Einlegebauteil der Fall ist. Bevorzugt wird für den Matrixwerkstoff eine hohe Elastizität gegeben, so dass auch bei geringer Druckbelastung bereits eine Verformung des Matrixwerkstoffs erfolgt. Dies führt dazu, dass sozusagen unter Druck und in Belastung eine individualisierbare Form durch das vorzugsweise individuell ausgestaltete Einlegebauteil für das gesamte Bauteil zur Verfügung gestellt wird. Beispielsweise kann der Matrixwerkstoff aus Silikon, einem thermoplastischen Polyurethan oder auch aus Duroplasten hergestellt sein. Die geringere Härte bezieht sich insbesondere auf einen Vergleich des Matrixwerkstoffs mit dem Einlegebauteil bezogen auf die jeweilige Shore-Härte.
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Ein weiterer Vorteil kann es sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren bei der Herstellung des Einlegebauteils individuell die geometrische Erstreckung des Einlegebauteils an die im Einsatz zu erwartenden spezifischen Belastungen und/oder gewünschten Verformungen des Bauteils angepasst werden. Das bedeutet, dass z. B. durch Simulation der zu erwartenden Belastungen ein Spannungsdiagramm bzw. in einem Gittermodel eine zu erwartende Belastungssituation bzw. das Belastungskollektiv für das Bauteil zur Verfügung gestellt werden kann. Durch Variation der geometrischen Erstreckung des Einlegebauteils kann nun hinsichtlich einer Topologieoptimierung die zu erwartende Spannungssituation innerhalb des Bauteils verändert werden. Auch gewünschte Verformungen lassen sich auf diese Weise variieren. So wird es z. B. für Strukturen eines Sitzes in einem Fahrzeug möglich, einen individuellen Leichtbau vom jeweiligen Fahrer abhängig zu ermöglichen. Beispielsweise können aber auch Sitze personengruppenspezifisch und damit für das gesamte Fahrzeug gewichtsreduziert zur Verfügung gestellt werden. Eine Reduktion des Gewichts lässt sich damit bis auf eine Stückgröße von einem einzigen Fahrzeug individualisierbar herunterbrechen.
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Ein weiterer Vorteil wird erzielt, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren bei der Herstellung des Einlegebauteils ein Schnittstellenabschnitt ausgebildet wird, welcher mit einem Halteabschnitt der Kavität korreliert, zum Halten des Einlegebauteils in der Kavität in einer definierten Position. Dieses Halten kann durch Haltemittel erfolgen, welche z. B. durch Klemmen, Verschrauben oder anderweitigen Formschluss bzw. Reibschluss eine Befestigung des Einlegebauteils in reversibler Weise in der Kavität erlauben. Die Halteabschnitte bzw. die Schnittstellenabschnitte sind dabei geometrische Abschnitte des jeweiligen Bauteils bzw. der Kavität. Bevorzugt ist diese Befestigung reversibel, so dass beim Entformen aus der Kavität die Schnittstellenabschnitte sich einfach und schnell und vor allem automatisch vom Halteabschnitt wieder lösen. Beispielsweise kann eine Haltezange mit einer entsprechenden Fläche für das Einlegebauteil in der Kavität vorgesehen sein. Werden unterschiedlichste individualisierbare Einlegebauteile zur Verfügung gestellt, so sind die Schnittstellenabschnitte für sämtliche individualisierten Einlegebauteile gleich. Somit wird es möglich, eine individualisierbare Form trotz der Schnittstellenabschnitte auch für eine Kavität für Massenbauteile einzusetzen.
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Weiter ist es von Vorteil, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren beim Herstellen es Einlegebauteils dieses mit einer mechanisch wirksamen Struktur ausgebildet ist. Unter einer mechanisch wirksamen Struktur ist eine Struktur zu verstehen, welche mechanisch eine definierte Auswirkung in Form einer Stabilisierung, einer Destabilisierung oder einer anderweitigen mechanischen Wirkung hat. So können beispielsweise Wabenstrukturen oder Stabwerkstrukturen eingesetzt werden, um eine mechanische Stabilisierung zur Verfügung zu stellen. Auch Sollbiegestellen sind denkbar, um ein definiertes Verformungsverhalten in individualisierter Weise für das Bauteil zu erzielen.
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Ebenfalls von Vorteil ist es weiter, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren für das Einlegebauteil ein Werkstoff verwendet wird, welcher beim Umgeben mit Matrixwerkstoff mit diesem Matrixwerkstoff wenigstens abschnittsweise einen Stoffschluss ausbildet. Wird beispielsweise als Werkstoff für das Einlegebauteil ein thermoplastischer Werkstoff verwendet, so kann im Matrixwerkstoff ebenfalls thermoplastischer Werkstoff zum Einsatz kommen. Wird nun der Matrixwerkstoff in schmelzeflüssiger Form mit hoher Temperatur eingebracht, so wird das Einlegebauteil hinsichtlich seiner Oberfläche zumindest angeschmolzen, wenn die Aufschmelztemperaturbereiche ähnlich sind. Die beiden thermoplastischen Werkstoffe verbinden sich miteinander, so dass hier sogar eine stoffschlüssige Verbindung entsteht. Dies verbessert die Verbindung zwischen Einlegebauteil im Matrixwerkstoff unter Belastung noch weiter und vermeidet insbesondere sogenannte Schäleffekte. Auch die Kombination unterschiedlicher Materialien ist dabei bei entsprechender Eignung für die Ausbildung eines gemeinsamen Stoffschlusses denkbar.
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Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Bauteil für ein Fahrzeug, insbesondere hergestellt mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Das erfindungsgemäße Bauteil zeichnet sich dadurch aus, dass in einem Matrixwerkstoff wenigstens abschnittsweise ein schichtweise hergestelltes, insbesondere individuelles, Einlegebauteil angeordnet ist. Durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens bringt ein erfindungsgemäßes Bauteil die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren erläutert worden sind.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch:
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1 ein erster Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
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2 der nächste Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
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3 der nächste Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
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4 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauteils,
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5 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauteils,
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6 eine Darstellung einer möglichen mechanischen wirksamen Struktur,
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7 ein Verformungsverhalten für ein Bauteil gemäß 4 und
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8 ein Verformungsverhalten für ein Bauteil gemäß 5.
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Die 1 bis 4 beschreiben ein erfindungsgemäßes Verfahren. So zeigt 1 ein Einlegebauteil 20, welches mit einzelnen Schichten 26 schichtweise aufgebaut wird. Zum Beispiel kann ein sogenanntes Rapid-Prototyping-Verfahren für dieses schichtweise Herstellen eingesetzt werden. Nach dem Herstellen des Einlegebauteils 20 weist es eine Form auf, wie z. B. die 2 es bereits zeigt.
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Anschließend an den Herstellprozess in schichtweiser Art erfolgt ein Einsetzen bzw. Einlegen des Einlegebauteils 20 in die Kavität 110 eines Werkzeugs 100. 2 zeigt das Werkzeug bereits mit geschlossenen Werkzeughälften 102 und 104. In der oberen Werkzeughälfte 102 sind hier Halteabschnitte 112 vorgesehen, welche mit entsprechenden Schnittstellenabschnitten 22 des Einlegebauteils 20 korrelieren. Das Halten und damit das Positionieren des Einlegebauteils 20 erfolgt in formschlüssiger, insbesondere in reibungsbehafteter Weise. In der Position, wie sie die 2 zeigt, erfolgt nun das Einbringen eines vorzugsweise fließfähigen Matrixwerkstoffes 30. Zum Beispiel kann eine Materialschmelze eines thermoplastischen Kunststoffs in die Kavität 110 eingespritzt werden und diese vollständig ausfüllen. 3 zeigt diese vollständig ausgefüllte Situation für den Matrixwerkstoff 30, bei welcher nun ein Erkalten bzw. bei chemischer Reaktion ein Auspolymerisieren des Matrixwerkstoffs 30 erfolgt. Nach dem Aushärten des Matrixwerkstoffs 30 können die Werkzeughälften 102 und 104 wieder geöffnet und das Bauteil 10 gemäß 4 entnommen werden. Selbstverständlich kann eine Nachbearbeitung erfolgen, um die beiden überstehenden Schnittstellenabschnitte 22, z. B. durch spanende Bearbeitung, wieder zu entfernen.
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5 zeigt ein Bauteil 10, welches die gleichen Schnittstellenabschnitte 22 wie die Ausführungsform gemäß 4 aufweist, jedoch ein individuell anderes Einlegebauteil 20 besitzt. Damit wird sichtbar, dass mit dem gleichen teuren Werkzeug 100 durch die gleiche Ausbildung der Schnittstellenabschnitte 22 eine unterschiedliche mechanische Verstärkungsstruktur für das Bauteil 10 im Matrixwerkstoff 30 zur Verfügung gestellt werden kann. Die unterschiedliche Wirkungsweise wird in den 7 und 8 deutlich. So wird erkennbar, dass bei gleicher Drucksituation von links auf die beiden Bauteile 10 eine unterschiedliche Verformung für den Matrixwerkstoff 30 erlaubt wird. So gibt das Einlegebauteil 20 gemäß der Ausführungsform in 8 eine größere Verformung frei, als dies bei der Ausführungsform gemäß 7 der Fall ist. Mit gestrichelten Linien ist dabei die jeweilige ursprüngliche Außenkontur des Matrixwerkstoffs 30 zu erkennen. Durch die flexible und elastische Verformung des Matrixwerkstoffs 30 erfolgt also eine individualisierbare Belastungssituation und insbesondere eine individualisierbare Verformungssituation für das Bauteil 10.
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6 zeigt noch eine Möglichkeit der Ausbildung einer mechanisch wirksamen Struktur. So muss das Einlegebauteil 20 nicht zwingend vollflächig ausgeführt sein, sondern kann einzelne mechanisch wirksame Strukturen 24, wie hier in Form eines Stabwerks, aufweisen. Auch Wabenstrukturen oder andere individuell gestaltete Körper sind selbstverständlich als mechanisch wirksame Struktur 24 denkbar.
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Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bauteil
- 20
- Einlegebauteil
- 22
- Schnittstellenabschnitt
- 24
- mechanisch wirksame Struktur
- 26
- Schicht
- 30
- Matrixwerkstoff
- 100
- Werkzeug
- 102
- Werkzeughälfte
- 104
- Werkzeughälfte
- 110
- Kavität
- 112
- Halteabschnitt
