DE102014014969A1

DE102014014969A1 - Hybridbauteil-Gusswerkzeug und Verfahren zur Herstellung eines Hybridbauteils

Info

Publication number: DE102014014969A1
Application number: DE201410014969
Authority: DE
Inventors: Thilo Röth; Bastien Nadaud
Original assignee: Imperia GmbH
Current assignee: Fev Vehicle De GmbH
Priority date: 2013-10-14
Filing date: 2014-10-14
Publication date: 2015-04-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hybridbauteil-Gusswerkzeug (1) und ein Verfahren zur Herstellung eines Hybridbauteils, insbesondere eines Karosseriebauteils mit einem Blecheinleger (2) aus einem ersten Material und einer lokal mit dem Blecheinleger (2) verbundenen Verstärkungsstruktur (3) aus einem zweiten Material. Das Hybridbauteil-Gusswerkzeug umfasst wenigstens zwei Werkzeughälften (4o, 4u), welche in eine offene Stellung und eine geschlossene Stellung bringbar sind und in ihrer geschlossenen Stellung in ihrem Inneren durch ihre Innenflächen (4io, 4iu, 4iS) einen Formhohlraum zur Aufnahme des Blecheinlegers (2) und zweiten Materials für die Herstellung der Verstärkungsstruktur (3) begrenzen. Eine Druckeinheit ist zur Förderung flüssigen zweiten Materials in den Formhohlraum vorgesehen, wobei die Druckeinheit einen eine Kolbenkammer bildenden Druckzylinder aufweist, in dem ein zylindrischer Kolben gleitend gelagert ist. Ein Schwingungserreger (51 bis 59) dient der wenigstens bereichsweisen hochfrequenten Schwingungsanregung der Werkzeughälften (4o, 4u), der Druckeinheit, des Blecheinlegers (2) und/oder zweiten Materials der Verstärkungsstruktur (3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Hybridbauteil-Gusswerkzeug und ein Verfahren zur Herstellung eines Hybridbauteils, insbesondere eines Karosseriebauteils, das einen dünnwandigen Blecheinleger mit einem offenen Querschnittsprofil aus einem ersten Material basierend auf Stahl oder einem Leichtmetall und mit einer Materialstärke bis maximal ca. 3 mm sowie eine lokal mit dem Blecheinleger verbundene Verstärkungsstruktur aus einem zweiten Material basierend auf einem Leichtmetall zur Verstärkung des Blecheinlegers aufweist, wobei das Hybridbauteil-Gusswerkzeug wenigstens zwei Werkzeughälften, welche in eine offene Stellung und in eine geschlossene Stellung bringbar sind und in ihrer geschlossenen Stellung in ihrem Inneren durch ihre Innenflächen einen Formhohlraum begrenzen sowie eine Druckeinheit umfasst, welche einen eine Kolbenkammer bildenden Druckzylinder aufweist, in dem ein zylindrischer Kolben gleitend gelagert ist.
Ein derartiges Hybridbauteil kann in einem Hybridbauteil-Gusswerkzeug hergestellt werden, welches typischerweise zwei Werkzeughälften, üblicherweise eine feste und eine bewegliche Werkzeughälfte, aufweist. Die vorliegende Erfindung betrifft jedoch ebenso ein Gusswerkzeug bzw. ein Verfahren zur Herstellung eines Leichtbauteils in einem Gusswerkzeug, welches drei oder mehr ”Werkzeughälften” bzw. – dann treffender – Werkzeugteile umfasst, wobei unter ein solches Werkzeugteil beispielsweise auch ein Schieber fällt. Ebenfalls bedeutet die Bezeichnung ”Werkzeughälften” nicht, dass Letztere beispielsweise eine zueinander symmetrische Geometrie oder gleiche Maße aufweisen müssen. Wesentlich ist, dass die Werkzeughälften bzw. Werkzeugteile in ihrer geschlossenen Stellung gemeinsam einen Formhohlraum begrenzen. Die Werkzeughälften können zum Einen in eine geschlossene Stellung gebracht werden, in welcher die Werkzeughälften bereichsweise aneinander anliegen und gemeinsam in ihrem Inneren durch ihre Innenflächen den Formhohlraum begrenzen. Zum Anderen können die Werkzeughälften in eine offene Stellung gebracht werden, in welcher die Werkzeughälften voneinander beabstandet sind, der Formhohlraum geöffnet ist und das Hybridbauteil bzw. Teile davon, insbesondere der Blecheinleger, in den Formhohlraum einführbar bzw. aus diesem entnehmbar sind. Mit dem Begriff ”Innenflächen” sind in diesem Zusammenhang diejenigen korrespondierenden Oberflächen der Werkzeughälften bezeichnet, welche im geschlossenen Zustand der Werkzeughälften komplementär eine Begrenzung des Hohlraums bilden. Typischerweise wird der Blecheinleger bei offener Stellung der Werkzeughälften in den Formhohlraum eingelegt, die Werkzeughälften in ihre geschlossene Stellung gebracht und anschließend flüssiges zweites Material, das Gießmaterial, in das noch verbleibende, freie Volumen des Formhohlraums geleitet. Somit wird durch die Geometrie des Formhohlraums maßgeblich festgelegt, an welchen Stellen des Blecheinlegers eine Verbindung mit der Verstärkungsstruktur erfolgt und wie die Geometrie der Letzteren ausgestaltet wird. An ein Hybridbauteil-Gusswerkzeug werden Anforderungen gestellt, welche bei einem Gusswerkzeug zur Herstellung von einteiligen Bauteilen bzw. von Bauteilen, welche aus einem einzigen Gießmaterial gegossen werden, nicht relevant sind. Insbesondere soll dass Hybridbauteil-Gusswerkzeug dazu eingerichtet sein, lokal, das heißt in festgelegten Bereichen, eine Verbindung zwischen einem Blecheinleger aus einem ersten Material und einer Verstärkungsstruktur, welche typischerweise aus einem zu dem ersten Material unterschiedlichen zweiten Material gegossen wird, zu ermöglichen.
Weiterhin weist das Hybridbauteil-Gusswerkzeug eine Druckeinheit auf, welche dazu eingerichtet ist, flüssiges zweites Material für das Gießen der Verstärkungsstruktur und das Verbinden des Blecheinlegers mit der Verstärkungsstruktur unter Druck in den Formhohlraum zu fördern. Die Druckeinheit weist dazu einen Druckzylinder auf, dessen Kolbenkammer mit flüssigem zweitem Material – beispielsweise aus einem Schmelztiegel zugeführt – befüllbar ist. Ein in dem Druckzylinder gleitend gelagerter zylindrischer Kolben kann den Druck erzeugen, unter dem das flüssige zweite Material in den Formhohlraum förderbar ist.
Ein Hybridbauteil mit den eingangs beschriebenen Merkmalen wird insbesondere als Karosseriebauteil, z. B. im Automobilbereich, vorwiegend zur Materialeinsparung und Gewichtsreduzierung bei gleichzeitig hoher Belastbarkeit eingesetzt. Ein solches Karosseriebauteil wird schwerpunktmäßig als länglicher Träger mit Längen im Bereich von ca. 20 cm bis 1,5 m verwendet, z. B. als Längsträger, Querträger oder Säule oder als Instrumententafelträger. Weiterhin werden betreffende Hybridbauteile jedoch auch beispielsweise als flächige Bauteile mit integrierten Trägern hergestellt, z. B. als Sitzstrukturen. Der auf Stahl oder einem Leichtmetall, z. B. einem Aluminiumwerkstoff, basierende Blecheinleger hat ein offenes Querschnittsprofil, z. B. ein im Wesentlichen U-förmiges Querschnittsprofil mit zwei seitlichen Schenkeln, welche an ihren äußeren Enden flanschartig ausgebildet sind, und ist dünnwandig, d. h. er weist eine Materialstärke von ca. 3 mm und weniger auf. Die Verstärkungsstruktur besteht aus einem Leichtmetallwerkstoff, bevorzugt basierend auf Aluminium oder Magnesium und dient der Verstärkung des Leichtbauteils, indem sie insbesondere den Blecheinleger vor lokalem Ausbeulen schützt. Weiterhin gibt es auch Anwendungsfälle, in denen die Verstärkungsstruktur besonders vorteilhaft aus einem Stahl bestehen kann. Die Verbindung zwischen Blecheinleger und Verstärkungsstruktur erfolgt nur in diskreten Bereichen, das heißt lokal und nicht flächendeckend, wodurch eine erhebliche Materialeinsparung und Gewichtsreduktion erreichbar ist. Typischerweise sind dabei weniger als 40% der Oberfläche des Blecheinlegers mit der Verstärkungsstruktur verbunden bzw. bedeckt und mehr als 60% der Oberfläche des Blecheinlegers sind typischerweise Freiflächen. Die lokalen Verbindungen werden bevorzugt dort vorgesehen, wo im eingebauten Zustand hohe Belastungen in der Regel durch lokales Ausbeulen auftreten. Die Verstärkungsstruktur weist kein Vollprofil auf und kann beispielsweise rippenförmig oder wabenförmig ausgebildet sein, wobei die Rippen bzw. Waben bevorzugt dünnwandig, insbesondere mit einer Materialstärke zwischen ca. 1 mm und 8 mm ausgeführt sind.
Aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zur Herstellung eines eingangs beschriebenen Hybridbauteils sehen typischerweise vor, dass der Blecheinleger in eine der Formhälften eingelegt und von dieser aufgenommen wird, wenn sich die bewegliche Werkzeughälfte in einer offenen Stellung befindet. Anschließend kann die bewegliche Werkzeugformhälfte in ihre geschlossene Stellung bewegt, die Verstärkungsstruktur gegossen und im Zuge dessen der Blecheinleger mit der Verstärkungsstruktur verbunden werden. Unter Verbinden ist hierbei insbesondere das Angießen, Umgießen und/oder Durchgießen der Verstärkungsstruktur an, um und/oder durch den Blecheinleger zu verstehen, sodass beide Bauteile nach dem Gießen form-, kraft- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Es besteht insbesondere das Bedürfnis, ein Verfahren zur Herstellung eines eingangs beschriebenes Hybridbauteils bereitzustellen, mit welchem kontrollierbar vollständig oder bereichsweise sowohl eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Blecheinleger und der Verstärkungsstruktur als auch eine Vermeidung von Stoffschluss zwischen den genannten Bauteilen erzielbar ist. Einerseits wird eine stoffschlüssige Verbindung angestrebt, um die Verbindungsfestigkeit zwischen Blecheinleger und Verstärkungsstruktur insbesondere in Bereichen hoher Belastung weiter zu erhöhen, Spalte zwischen beiden Teilen zu vermeiden und dadurch ihr Korrosionsrisiko zu senken. Andererseits gibt es Anwendungsfälle, in denen ein Stoffschluss bewusst vermieden werden soll, z. B. weil ein solcher aufgrund der Delta-Alpha-Problematik nur schwer erzielbar ist, die beim Gießen entstehenden Oxidationsprodukte einer stoffschlüssigen Verbindung hinderlich sind oder aufgrund des Anforderungsprofils des Hybridbauteils eine hohe Verbindungsfestigkeit zwischen Blecheinleger und Verstärkungsstruktur unerwünscht ist, z. B. wenn das Hybridbauteil wenigstens bereichsweise eine hohe Duktilität und/oder Verformungsfestigkeit aufweisen soll.
Ein Hybridbauteil mit einem Blecheinleger aus Stahlblech und einer Verstärkungsstruktur aus Aluminium ist aus der DE 101 53 712 C1 bekannt. Zur Erhöhung seiner Festigkeit und Steifigkeit ist der Blecheinleger lokal mit der gegossenen oder gesinterten Verstärkungsstruktur versehen, wobei Teile des Blecheinlegers von der Verstärkungsstruktur zur Erzielung einer kraft- und formschlüssigen als auch stoffschlüssigen Verbindung beider Teile umgossen sind. Problematisch ist, dass durch das Gießen Oxidationsprodukte entstehen, welche eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Blecheinleger und der Verstärkungsstruktur behindern. Dadurch wird die Festigkeit der stoffschlüssigen Verbindung zwischen Blecheinleger und Verstärkungsstruktur negativ beeinträchtigt und der Schutz des Blecheinlegers insbesondere gegen lokales Ausbeulen verringert. Die DE 101 53 712 C1 liefert noch keinen Ansatz, wie diesem Problem begegnet werden kann. Weiterhin wird durch die DE 101 53 712 C1 noch nicht gelehrt, wie eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Blecheinleger und Verstärkungsstruktur kontrolliert vollständig oder bereichsweise vermieden werden kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Hybridbauteil-Gusswerkzeug und ein Verfahren zur Herstellung eines Hybridbauteils zu schaffen, durch welche eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Blecheinleger und Verstärkungsstruktur gezielt und kontrollierbar erreichbar und vermeidbar ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Gusswerkzeug nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 8.
Das erfindungsgemäße Hybridbauteil-Gusswerkzeug umfasst neben den eingangs genannten Merkmalen wenigstens einen Schwingungserreger zur Übertragung hochfrequenter Schwingungen.
Unter hochfrequenten Schwingungen werden in diesem Zusammenhang beispielsweise Schwingungen oberhalb eines vorgegebenen Schwellwerts verstanden, welcher u. a. von den verwendeten Materialien abhängt. Beispielsweise können die Schwingungen im Ultraschallbereich liegen.
Der Schwingungserreger dient der wenigstens bereichsweisen hochfrequenten Schwingungs-Anregung des Gusswerkzeugs, eines in den Formhohlraum eingelegten Blecheinlegers und/oder innerhalb des Hybridbauteil-Gusswerkzeugs befindlichen zweiten Materials, welches in flüssigem Zustand zum Gießen der Verstärkungsstruktur verwendet wird und während seiner sich anschließenden Erstarrung eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Blecheinlegereingehen kann. Zum Einsatz kommen dabei aus dem Stand der Technik bekannte Schwingungserreger, beispielsweise Ultraschallerreger.
Der Schwingungserreger kann durch Übertragung hochfrequenter Schwingungen einen Beitrag leisten, eine beim lokalen Verbinden des Blecheinlegers mit der Verstärkungsstruktur auf dem Blecheinleger entstehende Oxidationsschicht aufzubrechen, sodass Letztere einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen erstarrendem zweitem Material der zu gießenden Verstärkungsstruktur und erstem Material des Blecheinlegers nicht mehr hinderlich ist. Der Schwingungserreger leistet weiterhin einen Beitrag, während des Verbindens des Blecheinlegers mit der Verstärkungsstruktur deren Reaktionsvorgänge miteinander zu intensivieren, indem die durch den Schwingungserreger angeregten Schwingungen die effektive Einwirkdauer des zweiten Materials auf das erste Material verlängern kann. Dies wird dadurch ermöglicht, dass das Erstarren des zweiten Materials durch die Anregung mit hochfrequenten Schwingungen verzögert wird. Weiterhin kann der Schwingungserreger bei geeigneter Frequenz, Dauer und Timing der Schwingungsanregung ermöglichen, dass eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Blecheinleger und der Verstärkungsstruktur gezielt verhindert wird.
Gemäß einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, wenigstens einen Schwingungserreger an oder innerhalb einer der Werkzeughälften bzw. eines Schiebers zur Anregung dieser Werkzeughälfte bzw. dieses Schiebers mit hochfrequenten Schwingungen anzuordnen. Eine Anordnung an einer Werkzeughälfte bzw. an einem Schieber hat den Vorteil, dass der Schwingungserreger besonders gut zugänglich ist, eine Sonotrode des Schwingungserregers besonders einfach mit der Oberfläche der Werkzeughälfte bzw. des Schiebers in Verbindung gebracht werden kann und die Gefahr von Rückkopplungen zwischen der Werkzeughälfte bzw. dem Schieber und dem Schwingungserreger verringert werden können. Eine Anordnung innerhalb einer Werkzeughälfte bzw. eines Schiebers ist platzsparend und lässt eine besonders nahe Positionierung im Bereich des Formhohlraums zu.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn wenigstens ein Schwingungserreger innerhalb einer der Werkzeughälften angeordnet ist und einen Teil der den Formhohlraum begrenzenden Innenfläche dieser Werkzeughälfte bildet. Der Schwingungserreger bzw. dessen Sonotrode bildet einen Teil der Wand des Hohlraums und kann somit insbesondere direkt einen in den Hohlraum einzulegenden Blecheinleger und/oder zweites Material der Verstärkungsstruktur mit hochfrequenten Schwingungen anregen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Schwingungserreger an dem Kolben oder einer mit dem Kolben verbundenen Kolbenstange zu der Anregung des Kolbens bzw. der Kolbenstange mit hochfrequenten Schwingungen angeordnet ist. Der Kolben steht während eines Gießvorgangs in Kontakt mit dem in den Formhohlraum zu drückenden zweiten Material. Der Schwingungserreger bzw. dessen Sonotrode kann den Kolben zu hochfrequenten Schwingungen anregen, welche sich auf das zweite Material übertragen. Der Schwingungserreger kann beispielsweise auf der von der Kolbenkammer abgewandten Seite des Kolbens angebracht sein, wodurch eine Berührung des Schwingungserregers mit zweitem Material vermieden und eine leichte Installation des Schwingungserregers möglich ist.
Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn ein Schwingungserreger in dem Druckzylinder angeordnet ist. Der Schwingungserreger kann beispielsweise derart in dem Druckzylinder angeordnet sein, dass die Sonotrode des Schwingungserregers einen Teil der Innenfläche des Druckzylinders und damit einen Teil der Begrenzung der Kolbenkammer bildet. Dies ist besonders vorteilhaft, weil das zweite Material unmittelbar durch den Schwingungserreger zu hochfrequenten Schwingungen angeregt werden kann und der Druckzylinder selbst zu keinen oder nur gering zu Schwingungen angeregt wird. Alternativ ist es beispielsweise auch möglich, dass der Schwingungserreger innerhalb des Druckzylinders angeordnet ist, ohne in direkten Kontakt mit zweitem Material zu kommen. In diesem Fall können Dichtungen zur Kolbenkammer hin entfallen und das zweite Material besonders großflächig im Bereich der Kolbenkammer zu hochfrequenten Schwingungen angeregt werden.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridbauteil-Gusswerkzeugs ist vorgesehen, dass wenigstens zwei Schwingungserreger vorgesehen und unabhängig voneinander zur Übertragung hochfrequenter Schwingungen eingerichtet sind. Die Schwingungserreger können insbesondere zeitlich, räumlich und betreffend ihre Frequenz unabhängig voneinander betrieben werden. Beispielsweise ist es möglich, dass ein Schwingungserreger derart Schwingungen erzeugt, dass in seinem Wirkbereich eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Blecheinleger und Verstärkungsstruktur gezielt erzeugt und ein anderer Schwingungserreger derart Schwingungen erzeugt, dass eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Blecheinleger und Verstärkungsstruktur in seinem Wirkbereich gezielt verhindert wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Hybridbauteils mit den eingangs genannten Merkmalen wird in einem vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Hybridbauteil-Gusswerkzeug durchgeführt, wobei der Blecheinleger und zweites Material während des Erstarrens des zweiten Materials mit hochfrequenten Schwingungen angeregt werden.
Während die gegossene Verstärkungsstruktur erstarrt und beginnt, lokal mit dem Blecheinleger eine stoffschlüssige Verbindung einzugehen, werden der Blecheinleger und die Verstärkungsstruktur wenigstens bereichsweise zu hochfrequenten Schwingungen angeregt. Dies erfolgt entweder unmittelbar durch wenigstens einen der Schwingungserreger oder mittelbar über wenigstens einen Teil des Gusswerkzeugs, welcher durch einen Schwingungserreger zu hochfrequenten Schwingungen angeregt wird. Durch die genannte Schwingungsanregung kann eine beim Verbinden des Blecheinlegers mit der Verstärkungsstruktur auf dem Blecheinleger hervorgerufene Oxidationsschicht aufgebrochen werden, sodass zweites Material der zu gießenden Verstärkungsstruktur leichter eine stoffschlüssige Verbindung mit dem ersten Material des Blecheinlegers eingehen kann, ohne dass die aufgebrochene Oxidationsschicht dem hinderlich ist.
Die Reaktionsvorgänge des Blecheinlegers mit der Verstärkungsstruktur können während ihrer Verbindung miteinander intensiviert werden, indem durch die Anregung mit hochfrequenten Schwingungen die Einwirkdauer des zweiten Materials auf das erste Material verlängert wird. Dies kann dadurch erreicht werden, dass das Erstarren des zweiten Materials durch die Anregung mit hochfrequenten Schwingungen verzögert wird. Die Schwingungsanregung während des Erstarrens des zweiten Materials wirkt sich besonders positiv auf die Festigkeit der stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Blecheinleger und der Verstärkungsstruktur aus.
Weiterhin ist es bei geeigneter Frequenz, Dauer und Timing der Schwingungsanregung mittels des Schwingungserregers möglich, eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Blecheinleger und der Verstärkungsstruktur gezielt und bewusst zu verhindern, indem durch die Schwingungsanregung eine sich bildende stoffschlüssige Verbindung zwischen Blecheinleger und Verstärkungsstruktur kontinuierlich wieder aufgebrochen wird.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Schwingungsanregung begonnen wird, wenn das zweite Material seine Liquidustemperatur erreicht hat, und spätestens in dem Zeitpunkt beendet wird, in dem das zweite Material seine Solidustemperatur erreicht hat. Die Anregung erfolgt, wenn das zweite Material in fester und flüssiger Phase vorliegt. Auf diese Weise kann besonders effektiv erreicht werden, dass der Blecheinleger und die Verstärkungsstruktur an den dafür vorgesehenen Stellen stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
Weiterhin kann es besonders vorteilhaft sein, die Schwingungsanregung zu beginnen, wenn das zweite Material seine Liquidustemperatur erreicht hat, und zu beenden, nachdem das zweite Material seine Solidustemperatur erreicht hat. Die Anregung wird somit begonnen, wenn das zweite Material in fester und flüssiger Phase vorliegt, und erst dann beendet, wenn das zweite Material ausschließlich in der festen Phase vorliegt. Auf diese Weise kann besonders effektiv ein Stoffschluss zwischen Blecheinleger und Verstärkungsstruktur verhindert werden.
Besonders vorteilhaft ist auch das Aufbringen einer Beschichtung auf dem Blecheinleger vor dem Verbinden des Blecheinlegers mit der Verstärkungsstruktur. Eine solche Beschichtung kann zweckmäßigerweise überall dort aufgebracht werden, wo eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Blecheinleger und der Verstärkungsstruktur beabsichtigt ist. Die genannte Beschichtung verstärkt weiter das Entstehen einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Blecheinleger und der Verstärkungsstruktur. Die auf dem Blecheinleger aufgebrachte Beschichtung kann dabei beispielsweise als Katalysator für eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Blecheinleger und der Verstärkungsstruktur wirken. Weiterhin kann die Beschichtung beim Verbinden des Blecheinlegers mit der Verstärkungsstruktur auch beispielsweise wenigstens teilweise bindend bzw. neutralisierend für die dabei entstehenden Oxidationsprodukte wirken. Als Beschichtungsmaterialien kommen diesbezüglich insbesondere solche auf Basis von Aluminium, Aluminium-Eisenlegierungen, Zink, Zink-Eisen-Legierungen oder Aluminium-Silizium-Legierungen in Frage.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfinderischen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Blecheinleger und zweites Material durch zwei unabhängig voneinander betriebene Schwingungserreger angeregt werden. Die von einander unabhängigen Schwingungsanregungen, insbesondere die zeitliche, räumliche und ihre Frequenz betreffende unabhängige Frequenzanregung ermöglichen, dass in dem Wirkbereich eines der Schwingungserreger eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Blecheinleger und Verstärkungsstruktur gezielt erzeugt und in dem Wirkbereich des wenigstens einen anderen Schwingungserregers eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Blecheinleger und Verstärkungsstruktur gezielt verhindert werden kann.
Bei dem Hybridbauteil kann es sich insbesondere um eine Säule oder einen Träger einer Fahrzeugkarosserie handeln. Dies gilt gleichermaßen in Zusammenhang mit dem vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Hybridbauteil-Gusswerkzeug als auch mit dem vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren. Genannte Säulen bzw. Träger erfahren bei ihrem Einsatz ein komplexes Lastprofil. Das Festigkeitsverhalten zwischen Blecheinleger und Verstärkungsstruktur der Säulen bzw. Träger kann mittels des erfindungsgemäßen Hybridbauteil-Gusswerkzeugs bzw. Verfahrens, insbesondere wenn der Blecheinleger und zweites Material der betreffenden Säule bzw. des betreffenden Trägers durch zwei unabhängig voneinander betriebene Schwingungserreger anregbar sind bzw. angeregt werden, lokal zielgerichtet besonders flexibel beeinflusst werden. Insbesondere ist es möglich, genannte Säulen und Träger derart herzustellen, dass gezielt in ausgewählten Bereichen ein Stoffschluss zwischen dem Blecheinleger und der Verstärkungsstruktur erzeugt und in anderen ausgewählten Bereichen vermieden wird. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigt – schematisch vereinfacht –
1 Eine schematische Querschnitts-Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybridbauteil-Gusswerkzeugs während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform,
2 eine schematische Querschnitts-Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybridbauteil-Gusswerkzeugs während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform,
2a eine vergrößerte Darstellung eines Bereichs A aus 2 und
3 eine perspektivische Ansicht einer nach einer Ausführungsform des erfinderischen Verfahrens hergestellten B-Säule einer Fahrzeugkarosserie.
Die 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybridbauteil-Gusswerkzeugs 1, dessen Formhohlraum bereits durch einen in diesen eingelegten Blecheinleger 2 und unter Druck eingeführtes zweites Material einer Verstärkungsstruktur 3 vollständig ausgefüllt ist. Der dünnwandige Blecheinleger 2 mit einer Materialstärke von 2 mm besteht aus Stahl und weist ein offenes Querschnittsprofil auf. Das zweite Material basiert auf Aluminium und befindet sich im Erstarrungsprozess, wobei die Liquiduslinie des zweiten Materials bereits überschritten, deren Soliduslinie jedoch noch nicht erreicht ist. Das Hybridbauteil-Gusswerkzeug 1 weist eine erste obere Werkzeughälfte 4 _o und eine zweite untere Werkzeughälfte 4 _u sowie einen Schieber 4 _S auf, welche zusammen in ihrer dargestellten geschlossenen Stellung in Ihrem Inneren mit ihren Innenflächen 4 _io, 4 _iu, 4 _iS den Formhohlraum begrenzen.
Das Hybridbauteil-Gusswerkzeug 1 weist mehrere, unabhängig voneinander betreibbare Schwingungserreger in Form von Ultraschallerregern auf. Ein erster Ultraschallerreger 5 ₁ ist an der ersten Werkzeughälfte 4 _o und ein zweiter Ultraschallerreger 5 ₂ ist an der zweiten Werkzeughälfte 4 _u angeordnet. Zwei mit genannten Werkzeughälften 4 _o, 4 _u in Verbindung stehende Sonotroden S der genannten Ultraschallerreger 5 ₁, 5 ₂ versetzen die Werkzeughälften 4 _o, 4 _u in Ultraschallschwingungen, welche sich auf den Blecheinleger 2 und das zweite Material der erstarrenden Verstärkungsstruktur 3 übertragen.
Eine nicht dargestellte Oxidationsschicht, welche dort entstanden ist, wo zweites Material der Verstärkungsstruktur 3 in Kontakt mit erstem Material des Blecheinlegers 2 gekommen ist, wird durch die Ultraschallschwingungen aufgebrochen, sodass das zweite Material der Verstärkungsstruktur 3 mit dem ersten Material des Blecheinlegers 2 reagieren kann, ohne dass die aufgebrochene Oxidationsschicht dem hinderlich ist. Diese Reaktion ist durch die Ultraschallanregung weiterhin besonders intensiv, weil die Dauer der genannten Reaktion verlängert wird. Dies wird dadurch erreicht, dass das Erstarren des zweiten Materials durch die Anregung mit hochfrequenten Schwingungen verzögert wird. Dieser Effekt wird durch sämtliche in der 1 dargestellte Ultraschallerreger 5 ₁ bis 5 ₇ bewirkt. Die Schwingungsanregung wird fortgeführt, solange die Solidustemperatur des zweiten Materials noch nicht erreicht ist. Auf diese Weise kann besonders effektiv eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Blecheinleger und Verstärkungsstruktur in Bereichen erreicht werden, in denen zweites Material mit ersten Material in Berührung kommt und in denen die in 1 dargestellten Schwingungserreger wirken. Würde die Schwingungserregung über die Solidustemperatur des zweiten Materials weiter fortgeführt werden, so könnte man damit eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Blecheinleger und Verstärkungsstruktur wirksam verhindert. In diesem Fall würde nicht nur die Oxidationsschicht aufgebrochen sondern weiterhin auch eine sich bildende stoffschlüssige Verbindung zwischen Blecheinleger und Verstärkungsstruktur aufgebrochen werden.
Die in der 1 dargstellten Ultraschallerreger weisen alle den gleichen Aufbau auf, das heißt jeder der dargestellten Schwingungserreger umfasst die gleiche Sonotrode, welche deshalb der Übersicht halber bei allen Ultraschallerregern mit dem gleichen Bezugszeichen S bezeichnet ist. Die Wirkrichtung der Sonotroden S ist jeweils mit zwei von diesen ausgehenden Pfeilen angezeigt.
Ein dritter Ultraschallerreger 5 ₃ und ein vierter Ultraschallerreger 5 ₄ sind innerhalb der zweiten Werkzeughälfte 4 _u angeordnet, wobei die Sonotroden S der genannten Ultraschallerreger 5 ₃, 5 ₄ einen Teil der den Formhohlraum begrenzenden Innenfläche 4 _iu der zweiten Werkzeughälfte 4 _u bilden. Die Sonotroden S stehen in direktem Kontakt mit dem Blecheinleger 2 und regen diesen direkt mit hochfrequenten Schwingungen an, welche sich weiterhin auf das zweite Material der Verstärkungsstruktur 3 übertragen.
Ein fünfter Ultraschallerreger 5 ₅ ist innerhalb der ersten Werkzeughälfte 4 _o und ein sechster Ultraschallerreger 5 ₆ innerhalb des Schiebers 4 _S angeordnet, wobei die Sonotroden S der genannten Ultraschallerreger 5 ₅, 5 ₆ mittelbar über die erste Werkzeughälfte 4 _o (betreffend den fünften Ultraschallerreger 5 ₅) bzw. den Schieber 4 _S (betreffend den sechsten Ultraschallerreger 5 ₆) das erstarrende zweite Material der Verstärkungsstruktur 3 in dem rechten bzw. linken flanschartigen Abschnitt des Blecheinlegers 2 und Letzteren selbst – besonders intensiv in den genannten flanschartigen Bereichen – zu hochfrequenten Schwingungen anregen. Genannte Sonotroden S regen dabei die erste Werkzeughälfte 4 _o (betreffend den fünften Ultraschallerreger 5 ₅) bzw. den Schieber 4 _S (betreffend den sechsten Ultraschallerreger 5 ₆) zu hochfrequenten Schwingungen an, welche sich auf das zweite Material und den Blecheinleger 2 übertragen.
Ein siebter Ultraschallerreger 5 ₇ ist in die zweite Werkzeughälfte 4 _u eingelassen und regt mittelbar zweites Material einer Verstärkungsrippe 3r der Verstärkungsstruktur 2 zu hochfrequenten Schwingungen an. Die genannte Sonotrode S regt dabei die zweite Werkzeughälfte 4 _u zu hochfrequenten Schwingungen an, welche sich auf das zweite Material insbesondere der Verstärkungsrippe 3r und den Blecheinleger 2 – besonders intensiv in dem genannten Bereich der Verstärkungsrippe 3r – übertragen.
Die 2 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybridbauteil-Gusswerkzeugs, dessen Formhohlraum bereits durch einen in diesen eingelegten Blecheinleger 2 und unter Druck eingeführtes zweites Material einer Verstärkungsstruktur 3 vollständig ausgefüllt ist. Der dünnwandige Blecheinleger 2 mit einer Materialstärke von 2 mm besteht aus Stahl und weist ein offenes Querschnittsprofil auf. Das zweite Material befindet sich im Erstarrungsprozess, wobei die Liquiduslinie des zweiten Materials bereits überschritten, deren Soliduslinie jedoch noch nicht erreicht ist. Das Hybridbauteil-Gusswerkzeug 1 weist eine erste obere Werkzeughälfte 4 _o und eine zweite untere Werkzeughälfte 4 _u auf, welche zusammen in ihrer dargestellten geschlossenen Stellung in Ihrem Inneren mit ihren Innenflächen den Formhohlraum begrenzen. Der Formhohlraum weist auf der Seite, von der aus zweites Material in den Formhohlraum zuführbar ist, neben einem linken flanschartigen Rand des Blecheinlegers 2 einen Angussbereich 6 auf, der in den Teil des Formhohlraums übergeht, in welchem die Verstärkungsstruktur 3 urgeformt und mit dem Blecheinleger 2 verbunden wird, und setzt sich lüftungsseitig neben einem rechten flanschartigen Rand des Blecheinlegers 2 in einem Steiger 7 fort. Der Formhohlraum ist verbunden mit einer Kolbenkammer 8 innerhalb eines Druckzylinders 9 mit einem darin gleitend gelagerten zylindrischen Kolben 10. Der Druckzylinder 9 weist eine Öffnung O auf, durch welche der Kolbenkammer 8 flüssiges zweites Material aus einem nicht dargestellten Schmelztiegel zugeführt werden kann.
Ein Ultraschallerreger 5 ₈ ist in dem Druckzylinder 9 angeordnet, wobei eine nicht dargestellte Sonotrode des Ultraschallerregers 5 ₈ einen Teil der Kolbenkammer 8 begrenzt, direkt mit zweitem Material in der Kolbenkammer 8 in Kontakt steht und das genannte zweite Material unmittelbar mit hochfrequenten Schwingungen anregt, welche sich weiterhin auf den Blecheinleger 2 übertragen. Ein weiterer Ultraschallerreger 5 ₉ ist in einer Kolbenstange 11 des Kolbens 10 angeordnet und regt diesen mit hochfrequenten Schwingungen an, welche sich auf das zweite Material innerhalb der Kolbenkammer übertragen. Die Ultraschallschwingungen des zweiten Materials beschränken sich nicht auf den Bereich der Kolbenkammer sondern übertragen sich auf das zweite Material innerhalb des Angusses 6, des Teils des Formhohlraums in welchem die Verstärkungsstruktur 3 urgeformt und mit dem Blecheinleger 2 verbunden wird, und des Steigers 7 sowie auf den Blecheinleger 2.
Die 2a zeigt eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts A aus 2. In der 2a ist eine in der 2 nicht sichtbare Beschichtung 12 dargestellt. Die Beschichtung 12 basiert auf einer Aluminium-Silizium-Legierung, welche als Katalysator für eine stoffschlüssige Verbindung zwischen zweitem material dem Blecheinleger 2 und der Verstärkungsstruktur 3 wirkt. Die Beschichtung 12 ist in Kontakt mit flüssigem zweitem Material gekommen, wodurch sich auf der Beschichtung 12 eine nicht dargestellte Oxidationsschicht gebildet hat, welche durch die Anregung des ersten Materials und zweiten Materials mit hochfrequenten Schwingungen aufgebrochen worden ist, sodass die Beschichtung, das erste und das zweite Material optimal miteinander reagieren können und sich eine besonders feste stoffschlüssige Verbindung des Blecheinlegers 2 mit der Verstärkungsstruktur 3 in Bereichen bildet, in denen die Beschichtung 12 aufgetragen worden ist.
Die 3 zeigt ein nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestelltes Hybridbauteil, nämlich eine B-Säule 13 einer Fahrzeugkarosserie eines Fahrzeugs. Die B-Säule 13 umfasst einen Blecheinleger 2 aus Stahl und eine auf einem Leichtmetall basierende Verstärkungsstruktur 3, welche lokal mit dem Blecheinleger 2 verbunden ist.
Die B-Säule 13 kann in ihrer Längsrichtung in drei aneinandergrenzende Bereiche A, B, C unterteilt werden. Der erste Bereich A erstreckt sich über das in 3 oben dargestellte, im Wesentlichen T-förmige Kopfteil 14 der B-Säule 13. Das Kopfteil 14 umfasst einen oberen Flanschbereich 15 und einen zu diesem im Wesentlichen quer orientierten, oberen Säulenabschnitt 16 der B-Säule 13. Der obere Flanschbereich 15 ist an ein nicht gezeigtes Fahrzeugdach anbindbar und geht in den oberen Säulenabschnitt 16 über, welcher sich in der von dem oberen Flanschbereich 15 abgewandten Richtung bis einschließlich einer zweiten im Wesentlichen X-förmigen Versteifungsrippe 17 der Verstärkungsstruktur 2 erstreckt. An den oberen Säulenabschnitt 16, schließt sich der in 3 mittig dargestellte zweite Bereich B an, welcher sich über einen mittleren Säulenabschnitt 18 mit vier weiteren im Wesentlichen X-förmigen Verstärkungsrippen 19 der B-Säule 13 erstreckt. Der dritte Bereich C schließt sich an den zweiten Bereich B an und erstreckt sich über das in 3 unten dargestellte, untere Fußteil 20 der B-Säule 13. Das Fußteil 20 umfasst einen unteren Flanschbereich 21 und einen zu diesem im Wesentlichen quer orientierten, unteren Säulenabschnitt 22 der B-Säule 13. Der Flanschbereich 21 ist an einen nicht gezeigten Fahrzeugboden anbindbar und geht in den unteren Säulenabschnitt 22 über.
Die B-Säule 13 wird in einer nicht dargestellten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybridbauteil-Gusswerkzeugs hergestellt, welches den in 1 und 2 dargestellten Hybridbauteil-Gusswerkzeugen ähnlich ist. Dazu wird der Blecheinleger 2 bei geöffneter Stellung der Werkzeughälften des Hybridbauteil-Gusswerkzeugs in Letzteres eingelegt und anschließend die Werkzeughälften in ihre geschlossene Stellung gebracht. Die Werkzeughälften begrenzen in geschlossener Stellung einen Formhohlraum, welcher durch den eingelegten Blecheinleger 2 bereits teilweise ausgefüllt wird. Das übrige freie Volumen des Formhohlraums wird anschließend mit flüssigem Leichtmetall-Gussmaterial, in diesem Ausführungsbeispiel einer Aluminiumlegierung, befüllt, welches in der fertig hergestellten B-Säule 13 deren Verstärkungsstruktur 3 ausbildet. Während des Erstarrens des Gussmaterials werden der Blecheinleger 2 und das Gussmaterial durch Schwingungserreger bereichsweise auf unterschiedliche Weise mit hochfrequenten Schwingungen angeregt.
Das Hybridbauteil-Gusswerkzeug weist mehrere unabhängig voneinander betreibbare Schwingungserreger auf, welche dazu eingerichtet sind, den Blecheinleger 2 und das Gussmaterial mit hochfrequenten Schwingungen, welche beispielsweise im Ultraschallbereich liegen können, anzuregen.
Während der Erstarrung des Gussmaterials wird der erste Bereich A der B-Säule 13 durch einen in diesem Bereich wirkenden Schwingungserreger mit hochfrequenten Schwingungen im Ultraschallbereich angeregt. Dabei beginnt die Schwingungsanregung, wenn das Gussmaterial seine Liquidustemperatur erreicht hat und wird beendet noch bevor das Gussmaterial seine Solidustemperatur erreicht hat. Im Ergebnis stellt sich dadurch in dem ersten Bereich A der B-Säule 13 eine besonders feste stoffschlüssige Verbindung und eine besonders hohe Verbindungsfestigkeit zwischen dem Blecheinleger 2 und der gegossenen Verstärkungsstruktur 3 ein. Dadurch wird eine besonders hohe Biegefestigkeit und Biegesteifigkeit der B-Säule 13 in deren erstem Bereich A erreicht. Die Biegefestigkeit und Biegesteifigkeit ist weiterhin insbesondere aufgrund X-förmigen Versteifungsrippen 17 und der Rippendichte im Bereich des ersten Säulenabschnitts besonders hoch. Die hohe Verbindungsfestigkeit zwischen Blecheinleger 2 und Verstärkungsstruktur 3 sowie die Biegefestigkeit und Biegesteifigkeit in dem ersten Bereich A der B-Säule 13 sind insbesondere deshalb von Vorteil, weil bei einem möglichen Zusammenstoß mit einem anderen Fahrzeug ein entsprechender Aufprall typischerweise im Bereich des dritten Bereichs C der B-Säule 13 erfolgt. Auf den unteren Flanschbereich 21 und/oder den unteren Säulenabschnitt 22 wirken bei einem solchen Aufprall hohe Querkräfte, wobei die Säulenabschnitte 16, 18, 22 der B-Säule 13 wie ein Kragträger wirken, dessen größtes Biegemoment in dem ersten Bereich A der B-Säule 13 auftritt.
Während der Erstarrung des Gussmaterials wird der dritte Bereich C der B-Säule 13 durch einen in diesem Bereich wirkenden Schwingungserreger mit hochfrequenten Schwingungen im Ultraschallbereich angeregt. Dabei beginnt die Schwingungsanregung, wenn das Gussmaterial seine Liquidustemperatur erreicht hat und wird beendet nachdem das Gussmaterial seine Solidustemperatur erreicht hat. Im Ergebnis wird dadurch in dem dritten Bereich C der B-Säule 13 eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Blecheinleger 2 und der gegossenen Verstärkungsstruktur 3 verhindert und erreicht, dass eine besonders geringe Verbindungsfestigkeit zwischen dem Blecheinleger 2 und der Verstärkungsstruktur 3 in dem dritten Bereich C der B-Säule 13 besteht. Dadurch sind die Verformungsfähigkeit und die Duktilität der B-Säule 13 in ihrem dritten Bereich C besonders hoch. Dies ist insbesondere im Hinblick auf einen bereits vorstehend beschriebenen Zusammenstoß mit einem anderen Fahrzeug von Vorteil, denn die dabei typischerweise auf den unteren Flanschbereich 21 und/oder den unteren Säulenabschnitt 22 wirkenden Querkräfte sollen zu einer intensiven plastischen Verformung des dritten Bereichs C der B-Säule 13 führen.
Der zweite Bereich B der B-Säule 13 wird nicht durch einen eigens dafür vorgesehenen Schwingungserreger des Hybridbauteil-Gusswerkzeugs mit Schwingungen angeregt. In dem zweiten Bereich B werden der Blecheinleger 2 und das Gussmaterial lediglich mit Schwingungen angeregt, welche von dem ersten Bereich A und dem dritten Bereich C auf den zweiten Bereich B übertragen werden. Diese Schwingungsanregung hat jedoch keinen nennenswerten Einfluss auf die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Blecheinleger 2 und der Verstärkungsstruktur 3. In dem zweiten Bereich B stellt sich somit auf herkömmliche Weise ein Stoffschluss zwischen dem Blecheinleger 2 und der Verstärkungsstruktur 3 ein, was dem Anforderungsprofil des zweiten Bereichs entspricht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10153712 C1 [0007, 0007, 0007]

Claims

Hybridbauteil-Gusswerkzeug (1) zur Herstellung eines Hybridbauteils, insbesondere Karosseriebauteils, das einen dünnwandigen Blecheinleger (2) mit einem offenen Querschnittsprofil aus einem ersten Material basierend auf Stahl oder einem Leichtmetall und mit einer Materialstärke bis maximal ca. 3 mm und eine lokal mit dem Blecheinleger (2) verbundene Verstärkungsstruktur (3) aus einem zweiten Material basierend auf einem Leichtmetall zur Verstärkung des Blecheinlegers (2) aufweist, umfassend – wenigstens zwei Werkzeughälften (4 _o, 4 _u), welche in eine offene Stellung und eine geschlossene Stellung bringbar sind und in ihrer geschlossenen Stellung in ihrem Inneren durch ihre Innenflächen (4 _io, 4 _iu, 4 _iS) einen Formhohlraum begrenzen, – eine Druckeinheit, welche einen eine Kolbenkammer (8) bildenden Druckzylinder (9) aufweist, in dem ein zylindrischer Kolben (10) gleitend gelagert ist und – wenigstens einen Schwingungserreger (5 ₁ bis 5 ₉) zur Übertragung hochfrequenter Schwingungen.
Hybridbauteil-Gusswerkzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwingungserreger (5 ₁ bis 5 ₉) an und/oder innerhalb einer der Werkzeughälften (4 _io, 4 _iu, 4 _iS) zur Anregung dieser Werkzeughälfte (4 _io, 4 _iu, 4 _iS) mit hochfrequenten Schwingungen angeordnet ist.
Hybridbauteil-Gusswerkzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Schwingungserreger (5 ₃, 5 ₄) innerhalb einer der Werkzeughälften (4 _u) angeordnet ist und einen Teil der den Formhohlraum begrenzenden Innenfläche (4 _iu) dieser Werkzeughälfte (4 _u) bildet.
Hybridbauteil-Gusswerkzeug (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwingungserreger (5 ₉) an dem Kolben (10) oder einer mit dem Kolben (10) verbundenen Kolbenstange (11) zu der Anregung des Kolbens (10) bzw. der Kolbenstange (11) mit hochfrequenten Schwingungen angeordnet ist.
Hybridbauteil-Gusswerkzeug (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwingungserreger (5 ₈) in dem Druckzylinder (8) angeordnet ist.
Hybridbauteil-Gusswerkzeug (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Schwingungserreger vorgesehen und unabhängig voneinander zur Übertragung hochfrequenter Schwingungen eingerichtet sind.
Hybridbauteil-Gusswerkzeug (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Hybridbauteil um eine Säule (13) oder einen Träger einer Fahrzeugkarosserie handelt.
Verfahren zur Herstellung eines Hybridbauteils, insbesondere Karosseriebauteils, das einen dünnwandigen Blecheinleger (2) mit einem offenen Querschnittsprofil aus einem ersten Material basierend auf Stahl oder einem Leichtmetall und mit einer Materialstärke bis maximal ca. 3 mm und eine lokal mit dem Blecheinleger (2) verbundene Verstärkungsstruktur (3) aus einem zweiten Material basierend auf einem Leichtmetall zur Verstärkung des Blecheinlegers (2) aufweist, in einem Hybridbauteil-Gusswerkzeug (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Blecheinleger (2) und zweites Material während des Erstarrens des zweiten Materials mit hochfrequenten Schwingungen angeregt werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungserregung begonnen wird, wenn das zweite Material seine Liquidustemperatur erreicht hat, und spätestens beendet wird, wenn das zweite Material seine Solidustemperatur erreicht hat.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungserregung begonnen wird, wenn das zweite Material seine Liquidustemperatur erreicht hat, und beendet wird, nachdem das zweite Material seine Solidustemperatur erreicht hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch Aufbringen einer Beschichtung (12) auf dem Blecheinleger (2) vor dem Verbinden des Blecheinlegers (2) mit der Verstärkungsstruktur (3).
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Blecheinleger und zweites Material durch zwei unabhängig voneinander betriebene Schwingungserreger angeregt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Hybridbauteil um eine Säule (13) oder einen Träger einer Fahrzeugkarosserie handelt.