DE102014207948A1 - Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden von Fahrzeugbauteilen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden eines Strukturbauteils (7), insbesondere eines Seitenrahmens, eines Fahrzeugs (1) mit wenigstens einem Deformationsbauteil (8, 9) des Fahrzeugs (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil (7) aus einem thermoplastischen Halbzeug (14) und das Deformationsbauteil (8, 9) aus einem thermoplastischen Werkstoff hergestellt wird, wobei das Strukturbauteil (7) und das Deformationsbauteil (8, 9) in einem zumindest teilweise flüssigen Zustand in einen körperlichen Kontakt zueinander gebracht werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden eines Strukturbauteils, insbesondere eines Seitenrahmens, eines Fahrzeugs mit wenigstens einem Deformationsbauteil des Fahrzeugs.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Baugruppe für ein Fahrzeug, aufweisend wenigstens ein Strukturbauteil, insbesondere einen Seitenrahmen, und wenigstens ein mit dem Strukturbauteil verbundenes Deformationsbauteil.
  • Es ist bekannt, ein Fahrzeug mit Seitenrahmen auszustatten, welche eine tragende Funktion für verschiedene Anbauteile gewährleisten und zum anderen wesentlich zur Bereitstellung einer gewünschten Verwindungssteifigkeit einer Fahrzeugkarosserie beitragen. Zudem kommt einem Seitenrahmen eine wichtige Bedeutung bei der Aufrechterhaltung der Fahrgastzelle eines Fahrzeugs bei einem Unfall und einer entsprechenden Krafteinwirkung von außen zu. Hierzu werden Seitenrahmen in Bereichen von Lastpfaden von Fahrzeugen angeordnet.
  • Ein Seitenrahmen kann beispielsweise aus einem duroplastischen Faserverbundwerkstoff gebildet sein. An einer Außenseite eines solchen Seitenrahmens kann ein thermoplastisches Deformationselement aus einem Crashschaum angeordnet werden. An der Innenseite eines solchen Seitenrahmens kann ein thermoplastisches Deformationselement mit einer Wabenstruktur angeordnet werden. Üblicherweise werden die thermoplastischen Deformationselemente in separaten Fügeschritten mit dem Seitenrahmen verklebt, wodurch eine Crash-Baugruppe für ein Fahrzeug ausgebildet wird.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, den mit einer Herstellung einer Crash-Baugruppe für ein Fahrzeug verbundenen Zeit- und Kostenaufwand zu reduzieren.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und eine Baugruppe gemäß Patentanspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben, welche jeweils für sich genommen oder in verschiedener Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden eines Strukturbauteils, insbesondere eines Seitenrahmens, eines Fahrzeugs mit wenigstens einem Deformationsbauteil des Fahrzeugs vorgeschlagen, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil aus einem thermoplastischen Halbzeug und das Deformationsbauteil aus einem thermoplastischen Werkstoff hergestellt wird, wobei das Strukturbauteil und das Deformationsbauteil in einem zumindest teilweise flüssigen Zustand in einen körperlichen Kontakt zueinander gebracht werden.
  • Erfindungsgemäß sind sowohl das Strukturbauteil als auch das wenigstens eine Deformationsbauteil aus einem thermoplastischen Werkstoff gebildet, was eine stoffschlüssiges Verbinden dieser Bauteile ohne die Verwendung eines Klebers oder dergleichen möglich macht. Hierdurch kann ein herkömmliches Fügen der Bauteile entfallen, was mit einer Reduzierung eines zur Herstellung einer aus dem Strukturbauteil und dem Deformationsbauteil gebildeten Baugruppe verbundenen Zeit- und Montageaufwands und damit verbundenen Kosten einhergeht. Insbesondere ist es möglich, zumindest eines dieser Bauteile während seiner Herstellung mit dem jeweils anderen Bauteil zu verbinden. Eine solche Integration eines Fügevorgangs in einen Herstellungsvorgang geht mit einer deutlichen Reduzierung der zur Herstellung einer aus dem Strukturbauteil und dem Deformationsbauteil gebildeten Baugruppe verbundenen Zeit- und Montageaufwands und der damit verbundenen Kosten einher.
  • Durch den körperlichen Kontakt zwischen dem Strukturbauteil und dem Deformationsbauteil in einem zumindest teilweise flüssigen Zustand wird die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Strukturbauteil und dem Deformationsbauteil hergestellt. Nach dem stoffschlüssigen Verbinden von Strukturbauteil und Deformationsbauteil kann die hierdurch gebildete Baugruppe aktiv oder passiv abgekühlt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung werden das Strukturbauteil und das Deformationsbauteil mittels eines Presswerkzeugs in den körperlichen Kontakt zueinander gebracht, wobei bei geöffnetem Presswerkzeug das Strukturbauteil an einem Werkzeugbauteil des Presswerkzeugs und das Deformationsbauteil an einem weiteren Werkzeugteil des Presswerkzeugs angeordnet wird. Bei geschlossenem Presswerkzeug werden das Strukturbauteil und das Deformationsbauteil zusammengepresst, wodurch die stoffschlüssige Verbindung zwischen diesen Bauteilen hergestellt wird. Hierzu werden das Strukturbauteil und das Deformationsbauteil vorab außerhalb des Presswerkzeugs oder innerhalb des Presswerkzeugs, beispielsweise mittels einer Infrarotheizung, auf eine zur Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung geeignete Temperatur erwärmt. Nach Herstellung der gewünschten stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Strukturbauteil und dem Deformationsbauteil können diese Bauteile zum Aushärten aktiv oder passiv in dem Presswerkzeug oder außerhalb des Presswerkzeugs abgekühlt werden.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das Strukturbauteil mittels eines Presswerkzeugs aus dem thermoplastischen Halbzeug hergestellt, wobei das Deformationsbauteil vor der Herstellung des Strukturbauteils derart an einem Werkzeugteil des geöffneten Presswerkzeugs angeordnet wird, dass das Deformationsbauteil bei geschlossenem Presswerkzeug in dem körperlichen Kontakt mit dem Strukturbauteil steht. Hierzu werden das Strukturbauteil und das Deformationsbauteil außerhalb des Presswerkzeugs oder innerhalb des Presswerkzeugs, beispielsweise mittels einer Infrarotheizung, auf eine zur Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung geeignete Temperatur erwärmt.
  • Durch diese Ausgestaltung wird die Herstellung des Strukturbauteils mit dem Fügen von Strukturbauteil und Deformationsbauteil kombiniert. An dem Werkzeugteil, an dem das Deformationsbauteil angeordnet wird, kann eine Aufnahme zum formschlüssigen Aufnehmen des Deformationsbauteils ausgebildet sein. Das Deformationsbauteil bildet hierbei gewissermaßen einen Teil des Werkzeugteils des Presswerkzeugs aus, an dem es angeordnet ist. Bei geschlossenem Presswerkzeugs werden das Strukturbauteil und das Deformationsbauteil zusammengepresst, wodurch die stoffschlüssige Verbindung zwischen diesen Bauteilen hergestellt wird. Nach Herstellung der gewünschten stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Strukturbauteil und dem Deformationsbauteil können diese Bauteile zum Aushärten aktiv oder passiv in dem Presswerkzeug oder außerhalb des Presswerkzeugs abgekühlt werden.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Strukturbauteil mittels eines Presswerkzeugs aus dem thermoplastischen Halbzeug hergestellt wird, wobei das Deformationsbauteil vor der Herstellung des Strukturbauteils derart an einem Werkzeugteil des geöffneten Presswerkzeugs angeordnet wird, dass das Deformationsbauteil während eines Schließens des Presswerkzeugs in körperlichen Kontakt mit einem Abschnitt des thermoplastischen Halbzeugs kommt und diesen Abschnitt zur Herstellung des Strukturbauteils umformt. Das Deformationsbauteil bildet hierbei gewissermaßen einen Teil des Werkzeugteils des Presswerkzeugs aus, an dem es angeordnet ist, Das Deformationsbauteil nimmt hierdurch unmittelbar an dem zur Herstellung des Strukturbauteils vorgesehenen Umformvorgang teil. Hierbei werden das Strukturbauteil und das Deformationsbauteil vorab innerhalb des Presswerkzeugs, beispielsweise mittels einer Infrarotheizung, auf eine zur Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung geeignete Temperatur erwärmt. Bei geschlossenem Presswerkzeugs werden das Strukturbauteil und das Deformationsbauteil zusammengepresst, wodurch die stoffschlüssige Verbindung zwischen diesen Bauteilen hergestellt wird. Nach Herstellung der gewünschten stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Strukturbauteil und dem Deformationsbauteil können diese Bauteile zum Aushärten aktiv oder passiv in dem Presswerkzeug oder außerhalb des Presswerkzeugs abgekühlt werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden das Strukturbauteil und das Deformationsbauteil mittels eines Presswerkzeugs in den körperlichen Kontakt zueinander gebracht, wobei bei geöffnetem Presswerkzeug das Strukturbauteil an einem Werkzeugbauteil des Presswerkzeugs angeordnet wird, und wobei das Deformationsbauteil durch fortschreitendes Einbringen eines thermoplastischen Werkstoffs über ein weiteres Werkzeugteil des Presswerkzeugs in wenigstens eine an dem geschlossenen Presswerkzeug ausgebildete Kavität ausgebildet wird. Der in die Kavität eingebrachte thermoplastische Werkstoff kann innerhalb der Kavität aufschäumen. Durch das fortschreitende Einbringen, insbesondere Einspritzen, des thermoplastischen Werkstoffs über ein weiteres Werkzeugteil des Presswerkzeugs in wenigstens eine an dem geschlossenen Presswerkzeug ausgebildete Kavität wird das Deformationsbauteil durch ein derartiges Hinterspritzen des Strukturbauteils hergestellt bzw. an das Strukturbauteil angespritzt. Mit dieser Ausgestaltung ist eine Erhöhung von funktionalen Gestaltungsmöglichkeiten bei der Ausbildung des Deformationsbauteils, des Strukturbauteils und einer daraus gebildeten Baugruppe verbunden. Bei geschlossenem Presswerkzeugs werden das Strukturbauteil und das Deformationsbauteil zusammengepresst, wodurch die stoffschlüssige Verbindung zwischen diesen Bauteilen hergestellt wird. Hierbei werden das Strukturbauteil und das Deformationsbauteil vorab innerhalb des Presswerkzeugs, beispielsweise mittels einer Infrarotheizung, auf eine zur Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung geeignete Temperatur erwärmt. Nach Herstellung des Deformationsbauteils und der gewünschten stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Strukturbauteil und dem Deformationsbauteil können diese Bauteile zum Aushärten aktiv oder passiv in dem Presswerkzeug oder außerhalb des Presswerkzeugs abgekühlt werden.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das Strukturbauteil mittels eines Presswerkzeugs aus dem thermoplastischen Halbzeug hergestellt wird, wobei das Deformationsbauteil durch fortschreitendes Einbringen eines thermoplastischen Werkstoffs über ein Werkzeugteil des Presswerkzeugs in wenigstens eine an dem geschlossenen Presswerkzeug ausgebildete Kavität derart ausgebildet wird, dass das ausgebildete Deformationsbauteil in dem körperlichen Kontakt mit dem Strukturbauteil steht. Der in die Kavität eingebrachte thermoplastische Werkstoff kann innerhalb der Kavität aufschäumen. Durch das fortschreitende Einbringen, insbesondere Einspritzen, des thermoplastischen Werkstoffs über ein weiteres Werkzeugteil des Presswerkzeugs nach der Herstellung des Strukturbauteils in wenigstens eine an dem geschlossenen Presswerkzeug ausgebildete Kavität wird das Deformationsbauteil durch ein Hinterspritzen des Strukturbauteils hergestellt bzw. an das Strukturbauteil angespritzt. Mit dieser Ausgestaltung ist eine Erhöhung von funktionalen Gestaltungsmöglichkeiten bei der Ausbildung des Deformationsbauteils, des Strukturbauteils und einer daraus gebildeten Baugruppe verbunden. Bei geschlossenem Presswerkzeugs werden das Strukturbauteil und das Deformationsbauteil zusammengepresst, wodurch die stoffschlüssige Verbindung zwischen diesen Bauteilen hergestellt wird. Hierbei werden das Strukturbauteil und das Deformationsbauteil vorab innerhalb des Presswerkzeugs, beispielsweise mittels einer Infrarotheizung, auf eine zur Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung geeignete Temperatur erwärmt. Nach Herstellung des Deformationsbauteils und der gewünschten stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Strukturbauteil und dem Deformationsbauteil können diese Bauteile zum Aushärten aktiv oder passiv in dem Presswerkzeug oder außerhalb des Presswerkzeugs abgekühlt werden.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Strukturbauteil mittels eines Presswerkzeugs aus dem thermoplastischen Halbzeug und durch Ausbildung des Deformationsbauteils durch fortschreitendes Einbringen eines thermoplastischen Werkstoffs während der Herstellung des Strukturbauteils über ein Werkzeugteil des Presswerkzeugs in wenigstens eine an dem geschlossenen Presswerkzeug ausgebildete Kavität hergestellt wird, wobei der thermoplastische Werkstoff derart in die Kavität eingebracht wird, dass ein Teil des in die Kavität eingebrachten thermoplastischen Werkstoffs in körperlichen Kontakt mit einem Abschnitt des thermoplastischen Halbzeugs kommt und diesen Abschnitt zur Herstellung des Strukturbauteils umformt. Hierbei wird die Herstellung des Strukturbauteils unmittelbar mit der Herstellung des Deformationsbauteils kombiniert. Bei geschlossenem Presswerkzeugs werden das Strukturbauteil und das Deformationsbauteil zusammengepresst, wodurch die stoffschlüssige Verbindung zwischen diesen Bauteilen hergestellt wird. Hierbei werden das Strukturbauteil und das Deformationsbauteil vorab innerhalb des Presswerkzeugs, beispielsweise mittels einer Infrarotheizung, auf eine zur Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung geeignete Temperatur erwärmt. Nach Herstellung des Deformationsbauteils, des Strukturbauteils und der gewünschten stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Strukturbauteil und dem Deformationsbauteil können diese Bauteile zum Aushärten aktiv oder passiv in dem Presswerkzeug oder außerhalb des Presswerkzeugs abgekühlt werden.
  • Vorteilhafterweise wird als thermoplastisches Halbzeug ein Organoblech verwendet. Alternativ können andersartig ausgebildete Faser-Matrix-Halbzeuge mit einer thermoplastischen Kunststoffmatrix eingesetzt werden.
  • Es wird des Weiteren als vorteilhaft erachtet, wenn als thermoplastischer Werkstoff ein schaumförmiger thermoplastischer Werkstoff verwendet wird. Hierdurch lässt sich an dem Strukturbauteil ein aus einem Crashschaum gebildetes Deformationsbauteil anordnen.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass das Deformationsbauteil derart hergestellt wird, dass es eine Wabenstruktur und/oder eine Rippenstruktur aufweist. Hierdurch lässt sich ein sehr formstabiles Deformationsbauteil an dem Strukturbauteil anordnen.
  • Weiter erfindungsgemäß wird eine Baugruppe für ein Fahrzeug vorgeschlagen, aufweisend wenigstens ein Strukturbauteil, insbesondere einen Seitenrahmen, und wenigstens ein mit dem Strukturbauteil verbundenes Deformationsbauteil, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil aus einem thermoplastischen Halbzeug und das Deformationsbauteil aus einem thermoplastischen Werkstoff gebildet ist, wobei das Strukturbauteil unmittelbar stoffschlüssig mit dem Deformationsbauteil verbunden ist.
  • Die Baugruppe ist vorzugsweise nach dem Verfahren gemäß einer der vorgenannten Ausgestaltungen oder einer beliebigen Kombination derselben ausgebildet. Mit dieser Baugruppe sind die oben mit Bezug auf das Verfahren genannten Vorteile entsprechend verbunden. An dem Strukturbauteil können auch zwei oder mehrere Deformationsbauteile entsprechend angeordnet sein.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Deformationsbauteil schaumartig ausgebildet. Das Deformationsbauteil kann beispielsweise durch einen Crashschaum gebildet sein.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Deformationsbauteil eine Wabenstruktur und/oder eine Rippenstruktur auf. Hierdurch wird dem Deformationsbauteil eine hohe Formstabilität verliehen.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass an dem Strukturbauteil auf einander gegenüberliegenden Seiten jeweils ein Deformationsbauteil angeordnet ist, wobei das Strukturbauteil mit beiden Deformationsbauteilen unmittelbar stoffschlüssig verbunden ist, wobei das an einer Seite des Strukturbauteils angeordnete Deformationsbauteil schaumartig oder mit einer Rippenstruktur ausgebildet ist und das auf der gegenüberliegenden Seite des Strukturbauteils angeordnete Deformationsbauteil eine Wabenstruktur aufweist. Diese Baugruppe kann derart an einem Fahrzeug verbaut werden, dass das schaumartig ausgebildete Deformationsbauteil an der der Umgebung zugewandten Seite des Strukturbauteils und das Deformationsbauteil mit der Wabenstruktur an der dem Fahrzeuginneren zugewandten Seite des Strukturbauteils angeordnet ist.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Schnittdarstellung einer an einem Fahrzeug angeordneten herkömmlichen Baugruppe,
  • 2 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels für eine an einem Fahrzeug angeordnete erfindungsgemäße Baugruppe,
  • 3 eine schematische und perspektivische Darstellung der in 2 gezeigten Baugruppe,
  • 4 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 4a eine schematische Darstellung eines weiteren beispielhaften Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 5 eine schematische Darstellung eines weiteren beispielhaften Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 6 eine schematische Darstellung weiteren eines beispielhaften Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 7 eine schematische Darstellung weiteren eines beispielhaften Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 8 eine schematische Darstellung weiteren eines beispielhaften Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 9 eine schematische Darstellung weiteren eines beispielhaften Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 10 eine schematische Darstellung weiteren eines beispielhaften Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 11 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Verfahren, und
  • 12 eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Baugruppe.
  • 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer an einem Fahrzeug 1 angeordneten herkömmlichen Baugruppe 2. Die Baugruppe 2 umfasst ein aus einem thermoplastischen Werkstoff gebildetes Deformationsbauteil 3 mit einer Wabenstruktur, ein Deformationsbauteil 4 aus einem thermoplastischen Crashschaum und einen Seitenrahmen 5 aus einem duroplastischen Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff. Die Deformationsbauteile 3 und 5 sind mit dem Seitenrahmen 5 verklebt.
  • 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels für eine an einem Fahrzeug 1 angeordnete erfindungsgemäße Baugruppe 6. Die Baugruppe 6 umfasst ein Strukturbauteil 7 in Form eines Seitenrahmens, ein mit dem Strukturbauteil 7 verbundenes, schaumartig ausgebildetes Deformationsbauteil 8 und ein mit dem Strukturbauteil 7 verbundenes, eine Wabenstruktur aufweisendes Deformationsbauteil 9, wobei die Deformationsbauteile 8 und 9 auf einander gegenüberliegenden Seiten des Strukturbauteils 7 angeordnet sind. Das Strukturbauteil 7 ist aus einem thermoplastischen Halbzeug in Form eines Organoblechs ausgebildet. Die Deformationsbauteile 8 und 9 sind jeweils aus einem thermoplastischen Werkstoff gebildet. Das Strukturbauteil 7 ist unmittelbar stoffschlüssig mit den De-formationsbauteilen 8 und 9 verbunden.
  • 3 zeigt eine schematische und perspektivische Darstellung der in 2 gezeigten Baugruppe 6. Es ist die Wabenstruktur des Deformationsbauteils 9 zu erkennen.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum stoffschlüssigen Verbinden eines Strukturbauteils 7 in Form eines Seitenrahmens eines Fahrzeugs mit einem schaumartig ausgebildeten Deformationsbauteil 8 des Fahrzeugs. Nach diesem Verfahren wird das Strukturbauteil 7 aus einem nicht gezeigten thermoplastischen Halbzeug und das Deformationsbauteil 8 aus einem thermoplastischen Werkstoff hergestellt. Das Strukturbauteil 7 und das Deformationsbauteil 8 werden in einem zumindest teilweise flüssigen Zustand in einen körperlichen Kontakt zueinander gebracht. Gemäß dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel werden das Strukturbauteil 7 und das Deformationsbauteil 8 mittels eines Presswerkzeugs 10 in den körperlichen Kontakt zueinander gebracht, wie es auf der rechten Seite von 4 gezeigt ist. Hierzu wird bei geöffnetem Presswerkzeug 10 das Strukturbauteil 7 an einem Werkzeugbauteil 11 des Presswerkzeugs 10 und das Deformationsbauteil 8 an einem weiteren Werkzeugteil 12 des Presswerkzeugs 10 angeordnet, wie es auf der linken Seite von 4 gezeigt ist. Durch ein Schließen des Presswerkzeugs 10 gemäß dem Pfeil 13 werden das Strukturbauteil 7 und das Deformationsbauteil 8 stoffschlüssig miteinander verbunden. Hierzu sind das Strukturbauteil 7 und das Deformationsbauteil 8 erwärmt worden.
  • 4a zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren beispielhaften Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Dieses Verfahren unterscheidet sich von dem in 4 gezeigten Verfahren lediglich dadurch, dass das Deformationsbauteil 8 nicht schaumartig, sondern mit einer Rippenstruktur 22 ausgebildet ist.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren beispielhaften Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum stoffschlüssigen Verbinden eines Strukturbauteils 7 in Form eines Seitenrahmens eines Fahrzeugs mit einem eine Wabenstruktur aufweisenden Deformationsbauteil 9 des Fahrzeugs. Nach diesem Verfahren wird das Strukturbauteil 7 aus einem thermoplastischen Halbzeug 14 und das Deformationsbauteil 9 aus einem thermoplastischen Werkstoff hergestellt. Das Strukturbauteil 7 und das Deformationsbauteil 9 werden in einem zumindest teilweise flüssigen Zustand in einen körperlichen Kontakt zueinander gebracht. Das Strukturbauteil 7 wird mittels eines Presswerkzeugs 10 aus dem thermoplastischen Halbzeug 14 hergestellt, wobei das Deformationsbauteil 9 vor der Herstellung des Strukturbauteils 7, wie in 5 links gezeigt, derart an einem Werkzeugteil 11 des geöffneten Presswerkzeugs 10 angeordnet wird, dass das Deformationsbauteil 9 bei geschlossenem Presswerkzeug 10 in dem körperlichen Kontakt mit dem Strukturbauteil 7 steht, wie es im rechten Teil von 5 gezeigt ist.
  • 6 zeigt eine schematische Darstellung weiteren eines beispielhaften Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum stoffschlüssigen Verbinden eines Strukturbauteils 7 in Form eines Seitenrahmens eines Fahrzeugs mit einem schaumartig ausgebildeten Deformationsbauteil 8 des Fahrzeugs. Nach diesem Verfahren wird das Strukturbauteil 7 aus einem thermoplastischen Halbzeug 14 und das Deformationsbauteil 8 aus einem thermoplastischen Werkstoff hergestellt. Das Strukturbauteil 7 und das Deformationsbauteil 8 werden in einem zumindest teilweise flüssigen Zustand in einen körperlichen Kontakt zueinander gebracht. Das Strukturbauteil 7 wird mittels eines Presswerkzeugs 10 aus dem thermoplastischen Halbzeug 14 hergestellt, wobei das Deformationsbauteil 8 vor der Herstellung des Strukturbauteils 7, wie in 6 links gezeigt, derart an einem Werkzeugteil 12 des geöffneten Presswerkzeugs 10 angeordnet wird, dass das Deformationsbauteil 8 während eines Schließens des Presswerkzeugs 10 entsprechend dem Pfeil 13 in körperlichen Kontakt mit einem Abschnitt des thermoplastischen Halbzeugs 14 kommt und diesen Abschnitt zur Herstellung des Strukturbauteils 7 umformt, wie es im rechten Teil von 6 gezeigt ist.
  • 7 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren beispielhaften Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum stoffschlüssigen Verbinden eines Strukturbauteils 7 in Form eines Seitenrahmens eines Fahrzeugs mit einem schaumartig ausgebildeten Deformationsbauteil 8 des Fahrzeugs. Nach diesem Verfahren wird das Strukturbauteil 7 aus einem nicht gezeigten thermoplastischen Halbzeug und das Deformationsbauteil 8 aus einem thermoplastischen Werkstoff hergestellt. Das Strukturbauteil 7 und das Deformationsbauteil 8 werden in einem zumindest teilweise flüssigen Zustand in einen körperlichen Kontakt zueinander gebracht. Das Strukturbauteil 7 und das Deformationsbauteil 8 werden mittels eines Presswerkzeugs 10 in den körperlichen Kontakt zueinander gebracht werden, wie es in rechts in 7 gezeigt ist. Bei geöffnetem Presswerkzeug 10 wird das Strukturbauteil 7 an einem Werkzeugbauteil 11 des Presswerkzeugs 10 angeordnet, wie es links in 7 dargestellt ist. Das Deformationsbauteil 8 wird durch fortschreitendes Einbringen eines thermoplastischen Werkstoffs über einen an einem weiteren Werkzeugteil 12 des Presswerkzeugs 10 ausgebildeten Kanal 15 in eine an dem geschlossenen Presswerkzeug 10 ausgebildete Kavität 16 ausgebildet, wie es in 7 von links nach rechts in drei aufeinanderfolgenden Schritten gezeigt ist. Das Deformationsbauteil 8 kann auch eine Rippenstruktur 22 aufweisen, die während des fortschreitenden Einbringens des thermoplastischen Werkstoffs in die Kavität 16 ausgebildet wird. Die Ausführungsbeispiele der 5 und 7 können auch miteinander kombiniert werden.
  • 8 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren beispielhaften Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum stoffschlüssigen Verbinden eines Strukturbauteils 7 in Form eines Seitenrahmens eines Fahrzeugs mit einem eine Wabenstruktur aufweisenden Deformationsbauteil 9 des Fahrzeugs. Nach diesem Verfahren wird das Strukturbauteil 7 aus einem thermoplastischen Halbzeug 14 und das Deformationsbauteil 9 aus einem thermoplastischen Werkstoff hergestellt. Das Strukturbauteil 7 und das Deformationsbauteil 9 werden in einem zumindest teilweise flüssigen Zustand in einen körperlichen Kontakt zueinander gebracht. Das Strukturbauteil 7 wird mittels eines Presswerkzeugs 10 aus dem thermoplastischen Halbzeug 14 hergestellt, was im Übergang von dem in 8 links dargestellten Schritt zu dem in 8 in der Mitte gezeigten Schritt erfolgt. Das Deformationsbauteil 9 wird durch fortschreitendes Einbringen eines thermoplastischen Werkstoffs über einen an einem Werkzeugteil 11 des Presswerkzeugs 10 ausgebildeten Kanal 17 in eine an dem geschlossenen Presswerkzeug 10 ausgebildete Kavität 18 derart ausgebildet, dass das ausgebildete Deformationsbauteil 9 in dem körperlichen Kontakt mit dem Strukturbauteil 7 steht, wie es in dem in 8 rechts gezeigten Schritt dargestellt ist.
  • 9 zeigt eine schematische Darstellung weiteren eines beispielhaften Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum stoffschlüssigen Verbinden eines Strukturbauteils 7 in Form eines Seitenrahmens eines Fahrzeugs mit einem schaumartig ausgebildeten Deformationsbauteil 8 des Fahrzeugs. Nach diesem Verfahren wird das Strukturbauteil 7 aus einem thermoplastischen Halbzeug 14 und das Deformationsbauteil 8 aus einem thermoplastischen Werkstoff hergestellt. Das Strukturbauteil 7 und das Deformationsbauteil 8 werden in einem zumindest teilweise flüssigen Zustand in einen körperlichen Kontakt zueinander gebracht. Das Strukturbauteil 7 wird mittels eines Presswerkzeugs 10 aus dem thermoplastischen Halbzeug 14 und durch ein Ausbilden des Deformationsbauteils 8 durch fortschreitendes Einbringen eines thermoplastischen Werkstoffs während der Herstellung des Strukturbauteils 7 über einen an einem Werkzeugteil 12 des Presswerkzeugs 10 ausgebildeten Kanal 15 hergestellt wird, indem der thermoplastische Werkstoff derart in wenigstens eine an dem geschlossenen Presswerkzeug 10 ausgebildete Kavität 16 eingebracht wird, dass ein Teil des in die Kavität eingebrachten thermoplastischen Werkstoffs in körperlichen Kontakt mit einem Abschnitt des thermoplastischen Halbzeugs 14 kommt und diesen Abschnitt zur Herstellung des Strukturbauteils 7 umformt, was im Übergang von dem in 9 in der Mitte dargestellten Schritt zu dem in 9 rechts gezeigten Schritt erfolgt.
  • 10 zeigt eine schematische Darstellung weiteren eines beispielhaften Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum stoffschlüssigen Verbinden eines Strukturbauteils 7 in Form eines Seitenrahmens eines Fahrzeugs mit einem mit einer Rippenstruktur 22 ausgebildeten Deformationsbauteil 8 des Fahrzeugs und einem eine Wabenstruktur 23 aufweisenden Deformationsbauteil 9. Nach diesem Verfahren wird das Strukturbauteil 7 aus einem thermoplastischen Halbzeug 14 und die Deformationsbauteile 8 und 9 aus einem thermoplastischen Werkstoff hergestellt. Das Strukturbauteil 7 und die Deformationsbauteile 8 und 9 werden in einem zumindest teilweise flüssigen Zustand in einen körperlichen Kontakt zueinander gebracht. Das Strukturbauteil 7 wird mittels eines Presswerkzeugs 10 aus dem thermoplastischen Halbzeug 14 hergestellt. Anschließend wird das Deformationsbauteil 8 durch fortschreitendes Einbringen eines thermoplastischen Werkstoffs über einen an einem Werkzeugteil 12 des Presswerkzeugs 10 ausgebildeten Kanal 15 ausgebildet, indem der thermoplastische Werkstoff in eine an dem geschlossenen Presswerkzeug 10 ausgebildete, mit einer zur Erzeugung der Rippenstruktur 22 des Deformationsbauteils 8 eingerichteten Struktur 24 versehene Kavität 16 eingebracht wird, was im Übergang von dem in 10 in der Mitte dargestellten Schritt zu dem in 10 rechts gezeigten Schritt erfolgt. Simultan wird das Deformationsbauteil 9 durch fortschreitendes Einbringen eines thermoplastischen Werkstoffs über einen an einem Werkzeugteil 11 des Presswerkzeugs 10 ausgebildeten Kanal 17 hergestellt, indem der thermoplastische Werkstoff in eine an dem geschlossenen Presswerkzeug 10 ausgebildete, mit einer zur Erzeugung der Wabenstruktur 23 des Deformationsbauteils 9 eingerichteten Struktur 25 versehene Kavität 18 eingebracht wird, was ebenfalls im Übergang von dem in 10 in der Mitte dargestellten Schritt zu dem in 10 rechts gezeigten Schritt erfolgt.
  • 11 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden eines Strukturbauteils 7 in Form eines Seitenrahmens eines Fahrzeugs mit wenigstens einem Deformationsbauteil 8 des Fahrzeugs, wie es beispielsweise in den 7 und 9 dargestellt ist. Mit dem in 10 links dargestellten Viereck 19 ist das Einbringen des thermoplastischen Werkstoffs in eine Kavität 16 des geschlossenen Presswerkzeugs 10 gekennzeichnet. Mit dem in 10 rechts dargestellten Viereck 20 ist das Umformen des thermoplastischen Halbzeugs 14 zur Herstellung des Strukturbauteils 7 gekennzeichnet. Die Vierecke 19 und 20 überschneiden sich in einem mittleren Bereich 21, wodurch die Integration der Herstellung des Deformationsbauteils 8 in die Herstellung des Strukturbauteils 7 angedeutet sein soll. Es ist eine Kombination der vorbeschriebenen Verfahrensvarianten und eine Integration von weiteren Prozessschritten, beispielsweise einer Aufheizung der stoffschlüssig miteinander zu verbindenden Bauteile mittels einer Aufheizstation, möglich.
  • 12 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für erfindungsgemäße Baugruppe 6. Die Baugruppe 6 umfasst ein Strukturbauteil 7 in Form eines Seitenrahmens, ein mit dem Strukturbauteil 7 verbundenes, schaumartig oder mit einer nicht gezeigten Rippenstruktur ausgebildetes Deformationsbauteil 8 und ein mit dem Strukturbauteil 7 verbundenes, eine Wabenstruktur 23 aufweisendes Deformationsbauteil 9, wobei die Deformationsbauteile 8 und 9 auf einander gegenüberliegenden Seiten des Strukturbauteils 7 angeordnet sind. Das Strukturbauteil 7 ist aus einem thermoplastischen Halbzeug in Form eines Organoblechs ausgebildet. Die Deformationsbauteile 8 und 9 sind jeweils aus einem thermoplastischen Werkstoff gebildet. Das Strukturbauteil 7 ist unmittelbar stoffschlüssig mit den Deformationsbauteilen 8 und 9 verbunden. Die Baugruppe 6 umfasst ferner ein Seitenrahmenbauteil 26, welches mit dem Strukturbauteil 7 verbunden ist, nachdem die Deformationsbauteile 8 und 9 an dem Strukturbauteil 7 angeordnet worden sind.
  • In den thermoplastischen Werkstoff und/oder das Strukturbauteil 7 können zusätzlich metallische Einlegeteile zur Realisierung einer Verbindungstechnik und/oder Verstärkungseinlegeteile, wie beispielsweise metallische oder faserverstärkte Werkstoffe, zur Erhöhung von mechanischen Eigenschaften eingebracht werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fahrzeug
    2
    Baugruppe
    3
    Deformationsbauteil
    4
    Deformationsbauteil
    5
    Seitenrahmen
    6
    Baugruppe
    7
    Strukturbauteil
    8
    Deformationsbauteil
    9
    Deformationsbauteil
    10
    Presswerkzeug
    11
    Werkzeugteil
    12
    Werkzeugteil
    13
    Pfeil
    14
    Halbzeug
    15
    Kanal
    16
    Kavität
    17
    Kanal
    18
    Kavität
    19
    Viereck
    20
    Viereck
    21
    Bereich
    22
    Rippenstruktur
    23
    Wabenstruktur
    24
    Struktur
    25
    Struktur
    26
    Seitenrahmenbauteil

Claims (15)

  1. Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden eines Strukturbauteils (7), insbesondere eines Seitenrahmens, eines Fahrzeugs (1) mit wenigstens einem Deformationsbauteil (8, 9) des Fahrzeugs (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil (7) aus einem thermoplastischen Halbzeug (14) und das Deformationsbauteil (8, 9) aus einem thermoplastischen Werkstoff hergestellt wird, wobei das Strukturbauteil (7) und das Deformationsbauteil (8, 9) in einem zumindest teilweise flüssigen Zustand in einen körperlichen Kontakt zueinander gebracht werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil (7) und das Deformationsbauteil (8, 9) mittels eines Presswerkzeugs (10) in den körperlichen Kontakt zueinander gebracht werden, wobei bei geöffnetem Presswerkzeug (10) das Strukturbauteil (7) an einem Werkzeugbauteil (11, 12) des Presswerkzeugs (10) und das Deformationsbauteil (8, 9) an einem weiteren Werkzeugteil (11, 12) des Presswerkzeugs (10) angeordnet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil (7) mittels eines Presswerkzeugs (10) aus dem thermoplastischen Halbzeug (14) hergestellt wird, wobei das Deformationsbauteil (8, 9) vor der Herstellung des Strukturbauteils (7) derart an einem Werkzeugteil (11, 12) des geöffneten Presswerkzeugs (10) angeordnet wird, dass das Deformationsbauteil (8, 9) bei geschlossenem Presswerkzeug (10) in dem körperlichen Kontakt mit dem Strukturbauteil (7) steht.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil (7) mittels eines Presswerkzeugs (10) aus dem thermoplastischen Halbzeug (14) hergestellt wird, wobei das Deformationsbauteil (8, 9) vor der Herstellung des Strukturbauteils (7) derart an einem Werkzeugteil (11, 12) des geöffneten Presswerkzeugs (10) angeordnet wird, dass das Deformationsbauteil (8, 9) während eines Schließens des Presswerkzeugs (10) in körperlichen Kontakt mit einem Abschnitt des thermoplastischen Halbzeugs (14) kommt und diesen Abschnitt zur Herstellung des Strukturbauteils (7) umformt.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil (7) und das Deformationsbauteil (8, 9) mittels eines Presswerkzeugs in den körperlichen Kontakt zueinander gebracht werden, wobei bei geöffnetem Presswerkzeug (10) das Strukturbauteil (7) an einem Werkzeugbauteil (11, 12) des Presswerkzeugs (10) angeordnet wird, und wobei das Deformationsbauteil (8, 9) durch fortschreitendes Einbringen eines thermoplastischen Werkstoffs über ein weiteres Werkzeugteil (11, 12) des Presswerkzeugs (10) in wenigstens eine an dem geschlossenen Presswerkzeug (10) ausgebildete Kavität (16, 18) ausgebildet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil (7) mittels eines Presswerkzeugs (10) aus dem thermoplastischen Halbzeug (14) hergestellt wird, wobei das Deformationsbauteil (8, 9) durch fortschreitendes Einbringen eines thermoplastischen Werkstoffs über ein Werkzeugteil (11, 12) des Presswerkzeugs (10) in wenigstens eine an dem geschlossenen Presswerkzeug (10) ausgebildete Kavität (16, 18) derart ausgebildet wird, dass das ausgebildete Deformationsbauteil (8, 9) in dem körperlichen Kontakt mit dem Strukturbauteil (7) steht.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil (7) mittels eines Presswerkzeugs (10) aus dem thermoplastischen Halbzeug (14) und durch Ausbildung des Deformationsbauteils (8, 9) durch fortschreitendes Einbringen eines thermoplastischen Werkstoffs während der Herstellung des Strukturbauteils (7) über ein Werkzeugteil (11, 12) des Presswerkzeugs (10) in wenigstens eine an dem geschlossenen Presswerkzeug (10) ausgebildete Kavität (16, 18) hergestellt wird, wobei der thermoplastische Werkstoff derart in die Kavität (16, 18) eingebracht wird, dass ein Teil des in die Kavität (16, 18) eingebrachten thermoplastischen Werkstoffs in körperlichen Kontakt mit einem Abschnitt des thermoplastischen Halbzeugs (14) kommt und diesen Abschnitt zur Herstellung des Strukturbauteils (7) umformt.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil (7) mittels eines Presswerkzeugs (10) aus einem thermoplastischen Halbzeug (14) hergestellt wird, wobei das Deformationsbauteil (8) durch fortschreitendes Einbringen eines thermoplastischen Werkstoffs über einen an einem Werkzeugteil (12) des Presswerkzeugs (10) ausgebildeten Kanal (15) in eine an dem geschlossenen Presswerkzeug (10) ausgebildete Kavität (16) ausgebildet wird, und wobei simultan das Deformationsbauteil (9) durch fortschreitendes Einbringen eines thermoplastischen Werkstoffs über einen an einem Werkzeugteil (11) des Presswerkzeugs (10) ausgebildeten Kanal (17) in eine an dem geschlossenen Presswerkzeug 10 ausgebildete Kavität 18 ausgebildet wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als thermoplastisches Halbzeug (14) ein Organoblech verwendet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als thermoplastischer Werkstoff ein schaumförmiger thermoplastischer Werkstoff verwendet wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationsbauteil (9) derart hergestellt wird, dass es eine Wabenstruktur (23) und/oder eine Rippenstruktur (22) aufweist.
  12. Baugruppe (6) für ein Fahrzeug (1), aufweisend wenigstens ein Strukturbauteil (7), insbesondere einen Seitenrahmen, und wenigstens ein mit dem Strukturbauteil (7) verbundenes Deformationsbauteil (8, 9), dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil (7) aus einem thermoplastischen Halbzeug (14) und das Deformationsbauteil (8, 9) aus einem thermoplastischen Werkstoff gebildet ist, wobei das Strukturbauteil (7) unmittelbar stoffschlüssig mit dem Deformationsbauteil (8, 9) verbunden ist.
  13. Baugruppe (6) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationsbauteil (8) schaumartig ausgebildet ist.
  14. Baugruppe (6) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationsbauteil (9) eine Wabenstruktur (23) und/oder eine Rippenstruktur (22) aufweist.
  15. Baugruppe (6) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Strukturbauteil (7) auf einander gegenüberliegenden Seiten jeweils ein Deformationsbauteil (8, 9) angeordnet ist, wobei das Strukturbauteil (7) mit beiden Deformationsbauteilen (8, 9) unmittelbar stoffschlüssig verbunden ist, wobei das an einer Seite des Strukturbauteils (7) angeordnete Deformationsbauteil (8) schaumartig oder mit einer Rippenstruktur (22) ausgebildet ist und das auf der gegenüberliegenden Seite des Strukturbauteils (7) angeordnete Deformationsbauteil (9) eine Wabenstruktur (23) aufweist.
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