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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, insbesondere eines Karosserie- bzw. Schalenbauteils, mit mindestens einem Funktionsabschnitt, wie z. B. ein Verbindungselement, für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, sowie ein Bauteil mit mindestens einem am Bauteil angeordneten Funktionsabschnitt für ein Fahrzeug, wobei das Bauteil mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt ist.
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Zum Bereitstellen von Funktionsbereichen oder zum Verstärken einer Bauteilstruktur und/oder Schützen bzw. Abdichten einer Grundkörperoberfläche können Bauteile Funktionsabschnitte aufweisen. Ein Funktionsabschnitt weist beispielsweise ein Verbindungselement auf, das über einen Teil des Funktionsabschnitts mit einem Bauteil verbunden ist und über welches das Bauteil mit einem Objekt bzw. einem zweiten Bauteil verbindbar ist, z. B. durch Einführen des Verbindungselements in eine Ausnehmung des Objekts bzw. zweiten Bauteils oder Paaren des Verbindungselements mit einem am Objekt bzw. zweiten Bauteil angeordneten zweiten Verbindungselements. Ferner können Funktionsabschnitte auch ausgebildet sein, einen Bereich oder eine komplette Oberfläche eines Bauteils abzudecken, um diese vor äußeren Einflüssen, wie z. B. einem Umgebungsfluid, Temperatur oder Reibung, zu schützen. Zusätzlich oder alternativ können Funktionsabschnitte am Grundkörper des Bauteils, insbesondere an der Grundkörperoberfläche, angeordnet werden, um die Struktur des Bauteils zu verstärken. An Bauteilen angebrachte Funktionsabschnitte sind insbesondere im Leichtbau von großer Bedeutung, da die Bauteile oftmals einen gewichts- bzw. materialreduzierten Grundkörper aufweisen, der z. B. eine oder mehrere Schwachstellen aufweist, die bei mechanischer oder chemischer Beanspruchung zum Versagen des Bauteils führen können. Zur Vermeidung eines solchen Versagens, wie z. B. durch Bruch und/oder Abrasion, werden daher Funktionsabschnitte zur Verstärkung des gewichtsreduzierten Bauteils an diesem angeordnet.
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Es gibt eine Vielzahl bekannter Verfahren, Funktionsabschnitte an Bauteilen zu befestigen, wie z. B. durch Kleben, Einschrauben, Verschrauben, Vernieten, Clipsen, Aufstecken oder Aufschieben. Diese Verfahren haben allesamt den Nachteil, dass oftmals nur eine unzureichende Anbindung des Funktionsabschnitts am Bauteil erzielbar ist. Überdies können die Bauteile nach der Anbindung der Funktionsabschnitte Bereiche mit Kerbwirkungen aufweisen, die das Bauteil schwächen. Ferner ist eine geometrische Ausbildung des Funktionsabschnitts aufgrund einer geometrischen Ausbildung des Bauteils stark begrenzt, damit eine Montierbarkeit des Funktionsabschnitts am Bauteil gewährleistet ist. Schließlich sind insbesondere relativ große Funktionsabschnitte mit komplexen Geometrien oftmals nicht oder nur mit erheblichem Aufwand montierbar. Hierdurch entstehen hohe Montagekosten. Überdies werden zur Herstellung der Funktionsabschnitte spezifische Werkzeuge benötigt, wodurch die Produktionskosten weiter gesteigert werden.
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Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einem Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit mindestens einem Funktionsabschnitt für ein Fahrzeug sowie einem Bauteil mit mindestens einem Funktionsabschnitt zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit einem Funktionsabschnitt für ein Fahrzeug zu schaffen, mittels dessen auf eine einfache sowie kostengünstige Art und Weise ein Bauteil mit einem Funktionsabschnitt, insbesondere einem Funktionsabschnitt mit einer komplexen Geometrie, herstellbar ist, wobei der Funktionsabschnitt eine verbesserte Anbindung an einen Grundkörper des Bauteils aufweist und eine Schwächung der Bauteilstruktur vorzugsweise verringert wird. Überdies ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Bauteil mit einem Funktionsabschnitt zu schaffen, wobei der Funktionsabschnitt eine verbesserte Anbindung an dem Grundkörper des Bauteils aufweist und ein derart komplexe Form aufweisen kann, dass dieser vom Grundkörper des Bauteils nicht demontierbar bzw. an einen Grundkörper eines Bauteils ohne Funktionsabschnitt nicht montierbar ist.
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Voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit mindestens einem Funktionsabschnitt für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Bauteil mit mindestens einem Funktionsabschnitt für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen gemäß Anspruch 15. 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 Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit mindestens einem Funktionsabschnitt für ein Fahrzeug beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Bauteil mit mindestens einem Funktionsabschnitt und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit mindestens einem Funktionsabschnitt für ein Fahrzeug. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:
- – Bereitstellen eines Grundkörpers eines Bauteils eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei der Grundkörper einen Aufnahmebereich aufweist, an dem der Funktionsabschnitt erzeugbar ist; und
- – Erzeugen des Funktionsabschnitts am Aufnahmebereich mittels eines generativen Verfahrens.
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Das Bauteil ist ein Bauteil für ein Fahrzeug, wie z. B. ein Kraftfahrzeug, Wasserfahrzeug, Luftfahrzeug oder dergleichen. Vorzugsweise ist das Bauteil als Karosseriebauteil oder Schalenbauteil ausgebildet. Der Grundkörper des Bauteils weist als Bauteilwerkstoff beispielsweise Stahl, Aluminium, kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK), glasfaserverstärkten Kunststoff (GFK), aramidfaserverstärkten Kunststoff (AFK) oder dergleichen auf oder ist aus einem dieser Werkstoffe gebildet bzw. im Wesentlichen gebildet. Der Grundkörper ist ein Teilbereich des Bauteils, der zusammen mit dem mindestens einen Funktionsabschnitt das Bauteil bildet.
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Ein Funktionsabschnitt ist im Sinne der Erfindung ein Abschnitt, der bei einem Bauteil mindestens eine technische Funktion bereitstellt und/oder verbessert. Es kann vorgesehen sein, dass der Funktionsabschnitt derart erzeugt wird, bei mehreren bereitzustellenden technischen Funktionen möglichst viele, vorzugsweise sämtliche, von einem einteilig ausgebildeten Funktionsabschnitt bereitzustellen. Dies hat den Vorteil, dass somit eine Anbindung des Funktionsabschnitts am Grundkörper des Bauteils verbesserbar ist. Alternativ sind mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auch mehrere voneinander getrennte Funktionsabschnitte an einem Grundkörper eines Bauteils erzeugbar.
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Bereitstellen eines Verbindunganschlusses zum Verbinden des Bauteils mit einem zweiten Bauteil, Verstärken einer Struktur bzw. eines Strukturbereichs sowie Schützen eines Bereichs des Bauteils sind technische Funktionen, die von einem Funktionsabschnitt bereitstellbar sind. Dabei kann ein Funktionsabschnitt ausgebildet sein, eine oder mehrere dieser technischen Funktionen bereitzustellen.
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Ein Aufnahmebereich ist ein Bereich, beispielsweise Teilbereich, des Grundkörpers des Bauteils, an dem der Funktionsabschnitt mittels eines generativen Verfahrens erzeugbar ist. Der Aufnahmebereich weist hierfür vorzugsweise eine Form und/oder Oberflächenbeschaffenheit auf, die ein Erzeugen des Funktionsabschnitts und/oder eine Anbindung des erzeugten Funktionsabschnitts am Aufnahmebereich verbessert. Eine relativ raue bzw. poröse Oberfläche kann beispielsweise ein Verkrallen des erzeugten Funktionsabschnitts am Grundkörper des Bauteils verbessern. Vorzugsweise ist der Aufnahmebereich für eine Vorrichtung zur generativen Erzeugung des Funktionsabschnitts frei von außen zugänglich, so dass das Erzeugen des Funktionsabschnitts nicht durch geometrische Elemente des Grundkörpers des Bauteils blockiert wird. Der Funktionsabschnitt wird erfindungsgemäß an dem Aufnahmebereich erzeugt. Dabei ist bevorzugt, dass zumindest ein Teilbereich des Funktionsabschnitts in mindestens einer Vertiefung des Aufnahmebereichs erzeugt wird.
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Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Funktionsabschnitt mittels eines generativen Verfahrens erzeugt wird. Ein generatives Verfahren ist ein Verfahren bei dem durch Materialauftrag, insbesondere durch schichtweisen Materialauftrag, ein Objekt erzeugt wird. Mittels eines generativen Verfahrens ist eine geometrische Ausbildung des Funktionsabschnitts nahezu beliebig gestaltbar, so dass der Funktionsabschnitt optimal an den Grundkörper des Bauteils anpassbar ist. Ferner sind bei generativen Verfahren eine Vielzahl unterschiedlicher Funktionsabschnitte mit unterschiedlichen Funktionsabschnittswerkstoffen herstellbar, so dass ein Funktionsabschnittswerkstoffen optimal auf einen Bauteilwerkstoff des Grundkörpers abstimmbar ist, um eine möglichst uneingeschränkte bestimmungsgemäße Funktion des Funktionsabschnitts zu gewährleisten.
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Der Funktionsabschnittswerkstoff kann beispielsweise dem Bauteilwerkstoff entsprechen und beispielsweise Stahl, Aluminium, kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK), glasfaserverstärkten Kunststoff (GFK), aramidfaserverstärkten Kunststoff (AFK) oder dergleichen aufweisen oder aus einem dieser Werkstoffe gebildet sein. Alternativ ist der Funktionsabschnittswerkstoff vom Bauteilwerkstoff verschieden. Es kann vorgesehen sein, dass der Funktionsabschnitt mit einem gradierenden Funktionsabschnittswerkstoff erzeugt wird, so dass ein dem Grundkörper des Bauteils zugewandter Teilbereich des Funktionsabschnitts einen Funktionsabschnittswerkstoff aufweist, der dem Bauteilwerkstoff entspricht oder im Wesentlichen entspricht und ein dem Grundkörper des Bauteils abgewandter Teilbereich des Funktionsabschnitts einen Funktionsabschnittswerkstoff aufweist, der von dem Bauteilwerkstoff im Wesentlichen verschieden ist. Dabei kann der Funktionsabschnitt ausgebildet sein, dass sich der Funktionsabschnittswerkstoff über dessen Erstreckung vorzugsweise kontinuierlich verändert.
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Durch das Erzeugen des Funktionsabschnitts am Aufnahmebereich wird vorzugsweise eine form- und/oder stoffschlüssige Verbindung von Funktionsabschnitt und Aufnahmebereich ausgebildet. Eine formschlüssige Verbindung ist ausbildbar, indem zumindest ein Teil des Funktionsabschnitts derart in dem Aufnahmebereich erzeugt wird, dass ein Entfernen des Funktionsabschnitts vom Grundkörper des Bauteils formschlüssig blockiert wird. Eine stoffschlüssige Verbindung ist z. B. ausbildbar, indem beim Erzeugen des Funktionsabschnitts zumindest ein Teilbereich des Bauteils, beispielsweise ein Teilbereich der Grundkörperoberfläche aufgeschmolzen wird und sich ein Funktionsabschnittswerkstoff des Funktionsabschnitts mit einem Bauteilwerkstoff des Bauteils stoffschlüssig verbindet. Dies kann alternativ oder zusätzlich durch Diffusion erfolgen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit mindestens einem Funktionsabschnitt für ein Fahrzeug hat gegenüber herkömmlichen Verfahren den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie kostengünstig Bauteile mit einem oder mehreren Funktionsabschnitten erzeugbar sind, bei denen die Funktionsabschnitte eine verbesserte Anbindung an den Grundkörper des Bauteils aufweisen. Ferner ermöglicht das Verfahren bei der Erzeugung der Funktionsabschnitte eine vergrößerte Gestaltungsfreiheit, insbesondere da der Funktionsabschnitt beim Erzeugen einer Form des Grundkörpers des Bauteils anpassbar ist.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Verfahren vorgesehen sein, dass der Funktionsabschnitt mittels eines 3D-Druckverfahrens, Lasersinterverfahrens, Metallspritzverfahrens, selektiven Laserschmelzverfahrens, Lötverfahrens oder Thixoformingverfahrens erzeugt wird. Mittels dieser Verfahren sind auch sehr komplexe Funktionsabschnitte, die z. B. Durchführungen oder Hinterschneidungen aufweisen, auf dem Grundkörper des Bauteils auf einfache Weise sowie schnell und kostengünstig erzeugbar.
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Vorzugsweise wird in einer den Aufnahmebereich aufweisenden Zone des Bauteils, insbesondere in bzw. auf dem Aufnahmebereich oder zumindest in bzw. auf einem Teilbereich des Aufnahmebereichs, ein Prozesshilfsmittel zum Verbessern einer Anbindung des Funktionsabschnitts mit dem Bauteil aufgebracht. Ein Prozesshilfsmittel ist ein Hilfsmittel, das eine Verbindung zwischen dem Funktionsabschnitt und dem Bauteil verbessert, z. B. als Bindemedium, Katalysator oder Kleber, und/oder eine Beschädigung des Bauteils beim Erzeugen des Funktionsabschnitts, z. B. durch Verbesserung einer Wärmeverteilung oder Wärmeisolation, reduziert. Prozesshilfsmittel haben den Vorteil, dass eine Prozesssicherheit des Verfahrens erhöht und das erzeugte Bauteil mit Funktionsabschnitt verbessert wird.
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Weiter bevorzugt wird ein Prozesshilfsmittel verwendet, das zumindest ein lokales Aufweichen des Grundkörpers des Bauteils bewirkt. Bei einem Kunststoffbauteil aus reinem Kunststoff oder einem Verbundkunststoff, wie z. B. CFK, AFK oder GFK, kann das Prozesshilfsmittel beispielsweise ein spezieller Weichmacher sein, der zumindest eine Grundkörperoberfläche des Bauteils aufweicht und somit eine bessere Anbindung des Funktionsabschnitt an dem Bauteil gewährleistet.
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Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der Funktionsabschnitt zumindest teilweise in einem ersten Formschlussabschnitt des Aufnahmebereichs derart erzeugt wird, dass der Funktionsabschnitt in dem ersten Formschlussabschnitt formschlüssig gehalten ist. Ein Formschlussabschnitt ist im Sinne der Erfindung ein Abschnitt, der eine geometrische Form aufweist, die zum formschlüssigen Blockieren einer Relativbewegung eines an dem Formschlussabschnitt angeordneten Objekts in mindestens zwei orthogonale Richtungen ausgebildet ist, wie z. B. ein Absatz. An einem Absatz auf einer Grundkörperoberfläche werden eine Relativbewegung eines Objekts parallel zur Grundkörperoberfläche über den Absatz hinweg in eine Richtung sowie eine Relativbewegung senkrecht auf die Grundkörperoberfläche blockiert. Vorzugsweise ist der Formschlussabschnitt ausgebildet, derartige Relativbewegungen in weitere Richtungen formschlüssig zu blockieren. Dies ist beispielsweise bei einem Formschlussabschnitt der Fall, der als Ausnehmung, insbesondere mit eckiger oder runder Querschnittsfläche ausgebildet ist. Ein Formschlussabschnitt hat den Vorteil, dass ein seitliches Abgleiten des Funktionsabschnitts quer zur Grundkörperoberfläche formschlüssig verhinderbar ist. Hierdurch wird eine Anbindung des Funktionsabschnitts an das Bauteil verbessert. Der Funktionsabschnitt kann erfindungsgemäß im Wesentlichen bündig, leicht überstehend oder zurückversetzt zur Grundkörperoberfläche im Formschlussabschnitt angeordnet sein. Hierdurch werden eine seitliche Angriffsfläche sowie die Gefahr eines Abbrechens des Funktionsabschnitts auf vorteilhafte Weise reduziert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der Funktionsabschnitt zumindest teilweise in einer Hinterschneidung des ersten Formschlussabschnitts erzeugt wird. Dies ist mittels eines bekannten generativen Verfahrens leicht möglich. Eine Erzeugung zumindest eines Teil des Funktionsabschnitts in einer Hinterschneidung des Formschlussabschnitts hat den Vorteil, dass ein Ablösen des Funktionsabschnitts vom Bauteil formschlüssig blockierbar ist. Demnach ist ein Funktionsabschnitt an dem Formschlussabschnitt erzeugbar, der an dem Formschlussabschnitt nicht mehr demontierbar ist. Somit sind auch Funktionsabschnitte, die nicht an einem Formschlussabschnitt montierbar an diesem erzeugbar. Hierdurch wird eine Gestaltungsvielfalt beim Gestalten von Funktionsabschnitten erheblich vergrößert.
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Vorzugsweise wird zumindest ein Teilbereich des Funktionsabschnitts als Verbindungselement zum Verbinden mit einem Objekt bzw. weiteren Bauteil erzeugt. Der Funktionsabschnitt wird beispielsweise als bolzen- oder schraubenförmiges Verbindungselement erzeugt, so dass beispielsweise ein zweites Bauteil auf das Verbindungselement aufschiebbar bzw. aufschraubbar ist. Alternativ kann der Funktionsabschnitt beispielsweise als clip- oder hakenförmiges Verbindungselement erzeugt werden. Ein derartiges Verbindungselement ist leicht erzeugbar und gut an das Bauteil anbindbar. Auf diese Weise wird das Anbinden weiterer Bauteile bzw. Objekte an dem Bauteil mit einfachen Mitteln verbessert.
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Weiter bevorzugt wird der Funktionsabschnitt als stabförmiges Verbindungselement mit einer runden oder rechteckigen Querschnittsfläche erzeugt. Ein derartiges Verbindungselement ist zum Verbinden von Bauteilen gut geeignet und leicht sowie mit einfachen Mitteln erzeugbar.
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Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Verbindungselement mit mindestens einem zweiten Formschlussabschnitt erzeugt wird, der zum formschlüssigen Verbinden mit einem Objekt bzw. weiteren Bauteil ausgebildet ist. Der zweite Formschlussabschnitt kann beispielsweise als Steckverbindungsabschnitt, z. B. wie bei einem LEGO-Stein, ausgebildet sein. Ein zweiter Formschlussabschnitt hat den Vorteil, dass eine Anbindbarkeit bzw. Fixierbarkeit des Objekts an das Bauteil verbessert wird.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Teilbereich des Funktionsabschnitts als Verstärkungselement erzeugt wird. Ein Verstärkungselement ist ein Element, das zum Verstärken einer Struktur und/oder Oberfläche des Bauteils ausgebildet ist. Ein Verstärkungselement ist insbesondere in der Leichtbautechnik von Vorteil, da das Bauteil gewichtsoptimiert herstellbar ist und an Schwachstellen bzw. besonders stark beanspruchten Bereichen des Bauteils das Verstärkungselement erzeugbar ist. Auf diese Weise sind mit einfachen Mitteln sowie kostengünstig gewichtsoptimierte Bauteile herstellbar, die auch hohen mechanischen und/oder chemischen Belastungen standhalten.
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Vorzugsweise wird das Verstärkungselement zumindest teilweise plattenförmig zum Schützen einer Grundkörperoberfläche des Bauteils erzeugt. Dabei ist bevorzugt, wenn das Verstärkungselement derart erzeugt wird, dass das Verstärkungselement flächig auf der zu schützenden Grundkörperoberfläche aufliegt. Wenn ein Schutz vor Kollisionen mit anderen Objekten erzielt werden soll, kann es ausreichen, dass das Verstärkungselement streifen- oder stabförmig ausgebildet ist. Soll ein Schutz vor einem Fluid, z. B. Wasser, bereitgestellt werden, wird das Verstärkungselement vorzugsweise derart erzeugt, dass es die zu schützende Grundkörperoberfläche komplett abdeckt und die zu schützende Grundkörperoberfläche vorzugsweise vollständig kontaktiert. In diesem Fall entspricht die zu schützende Oberfläche dem Aufnahmebereich. Ein derartiges Verstärkungselement ist mit einfachen Mitteln sowie kostengünstig herstellbar und ist zum Sicherstellen eines zuverlässigen Schutzes der Grundkörperoberfläche gut geeignet.
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Weiter bevorzugt wird das Verstärkungselement zumindest teilweise rippenförmig zum Verstärken einer Bauteilstruktur des Bauteils erzeugt. Rippen haben den Vorteil, dass diese zum gerichteten Verstärken einer Struktur bei geringfügigem Eigengewicht gut geeignet sind. Ferner sind Rippen mittels eines generativen Verfahrens leicht auf dem Bauteil erzeugbar.
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Vorzugsweise wird vor oder während des Erzeugens des Funktionsabschnitts ein Funktionsobjekt auf dem Bauteil angeordnet, wobei der Funktionsabschnitt derart erzeugt wird, dass das Funktionsobjekt mittels des Funktionsabschnitts an dem Bauteil gehalten wird. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass das Funktionsobjekt in einer Durchführung angeordnet wird, die sich durch das Bauteil hindurch erstreckt und das Funktionsobjekt beidseitig von dem Funktionsabschnitt gehalten wird. Ein Funktionsobjekt ist beispielsweise ein RFID-Chip, ein Verstärkungsobjekt oder dergleichen, wobei das Funktionsobjekt insbesondere plattenförmig bzw. platt ausgebildet ist. Ein Verstärkungsobjekt ist zum Verstärken der Struktur und/oder einer Oberfläche des Bauteils ausgebildet und wird im Gegensatz zum Verstärkungselement nicht direkt an das Bauteil angebunden, sondern über den Funktionsabschnitt. Ein Anbinden eines Funktionsobjekts an das Bauteil mittels des Funktionsabschnitts hat den Vorteil, dass das Funktionsobjekt mit einfachen Mitteln sowie kostengünstig an dem Bauteil anordenbar sowie fixierbar ist.
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Ebenfalls bevorzugt wird der Funktionsabschnitt derart erzeugt, dass das Funktionsobjekt vom Funktionsabschnitt abgedeckt wird. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass das Funktionsobjekt in einer Durchführung angeordnet wird, die sich durch das Bauteil hindurch erstreckt und das Funktionsobjekt beidseitig von dem Funktionsabschnitt abgedeckt wird. Dies hat den Vorteil, dass das Funktionsobjekt vom Funktionsabschnitt gegen äußere Einflüsse, wie z. B. mechanische oder chemische Belastungen, geschützt wird.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Bauteil, insbesondere ein Karosserie- oder Schalenbauteil, für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einem an einem Grundkörper des Bauteils angeordneten Funktionsabschnitt, wobei das Bauteil mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt ist. Bei dem Bauteil mit Funktionsabschnitt ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit mindestens einem Funktionsabschnitt gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Bauteils für ein Fahrzeug mit mindestens einem Funktionsabschnitt sowie ein mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestelltes Bauteil mit mindestens einem Funktionsabschnitt werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
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1 in einer Seitenansicht ein Bauteil mit einer ersten Variante eines Funktionsabschnitts;
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2 in einer Seitenansicht ein Bauteil mit einer zweiten Variante eines Funktionsabschnitts;
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3 in einer Draufsicht ein Bauteil mit einer dritten Variante eines Funktionsabschnitts;
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4 in einer Draufsicht ein Bauteil mit zwei Funktionsobjekten vor Erzeugung eines Funktionsabschnitts;
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5 in einer Draufsicht das Bauteil aus 4 nach Erzeugung einer vierten und fünften Variante des Funktionsabschnitts; und
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6 in einer Seitenansicht ein Bauteil mit einer sechsten Variante eines Funktionsabschnitts.
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Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 6 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein Bauteil 1 mit einer ersten Variante eines Funktionsabschnitts 2 in einer Seitenansicht schematisch dargestellt. Das Bauteil 1 weist einen Grundkörper 1a mit einer Grundkörperoberfläche 1b auf, in der ein als Formschlussabschnitt 4 ausgebildeter Aufnahmebereich 3 angeordnet ist. Der Formschlussabschnitt 4 weist eine Hinterschneidung 5 auf. Ein Abschnitt des Funktionsabschnitts 2 füllt den Formschlussabschnitt 4 derart aus, dass der Funktionsabschnitt 2 formschlüssig am Grundkörper 1a des Bauteils 1 gehalten ist. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn ein Bauteilwerkstoff und ein Funktionsabschnittswerkstoff voneinander verschieden bzw. schlecht miteinander verbindbar sind. Der Funktionsabschnitt 2 ist als Verbindungselement 6 ausgebildet und erstreckt sich senkrecht zur Grundkörperoberfläche 1b. Der Funktionsabschnitt 2 weist beispielsweise eine runde oder eckige, insbesondere quadratische Grundfläche auf. Diese erste Variante dient lediglich der Veranschaulichung. Es kann auch vorgesehen sein, dass kein Formschlussabschnitt 4 bzw. kein Formschlussabschnitt 4 mit Hinterschneidung 5 vorgesehen ist.
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In 2 ist ein Bauteil 1 mit einer zweiten Variante eines Funktionsabschnitts 2 in einer Seitenansicht schematisch dargestellt. Das Bauteil 1 weist einen Grundkörper 1a mit einer Grundkörperoberfläche 1b auf. Der Aufnahmebereich 3 weist in dieser Darstellung keinen Formschlussabschnitt 4 auf, obwohl ein solcher Formschlussabschnitt 4 erfindungsgemäß mit oder ohne Hinterschneidung 5 auch bei der zweiten Variante vorgesehen sein kann. Der Funktionsabschnitt 2 ist als Verbindungselement 6 ausgebildet, das sich senkrecht zur Grundkörperoberfläche 1b erstreckt. Ein dem Grundkörper 1a des Bauteils 1 abgewandtes Ende des Funktionsabschnitts 2 ist als zweiter Formschlussabschnitt 7 ausgebildet. Auf den Funktionsabschnitt 2 ist somit ein in dieser Abbildung nicht gezeigtes Objekt aufsteckbar, das den zweiten Formschlussabschnitt 7 hintergreift, z. B. mittels eines elastischen Haltemittels. Somit ist das Objekt mit dem Bauteil 1 lösbar verbindbar.
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In 3 ist ein Bauteil 1 mit einer dritten Variante eines Funktionsabschnitts 2 in einer Draufsicht schematisch dargestellt. Das Bauteil 1 weist einen Grundkörper 1a mit einer Grundkörperoberfläche 1b auf. Der Funktionsabschnitt 2 ist als Verstärkungselement 8 ausgebildet, wobei das Verstärkungselement 8 einteilig aus mehreren miteinander verbundenen, streifenförmigen Verstärkungseinheiten besteht und an dem Aufnahmebereich 3 der Grundkörperoberfläche 1b angeordnet ist. Die Verstärkungseinheiten können auch balkenförmig oder plattenförmig ausgebildet sein. Alternativ können auch mehrere Verstärkungselemente 8 vorgesehen sein, die nicht einteilig miteinander ausgebildet sind. Mittels des Funktionsabschnitts 2 ist eine Bauteilstruktur des Bauteils 1 verstärkbar oder das Bauteil 1 vor äußeren Einflüssen, wie z. B. einer Kollision mit einem Objekt, schätzbar.
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In 4 ist ein Bauteil 1 mit zwei Funktionsobjekten 9 vor Erzeugung eines Funktionsabschnitts 2 in einer Draufsicht schematisch dargestellt. Das Bauteil 1 weist einen Grundkörper 1a mit einer Grundkörperoberfläche 1b auf. Die Funktionsobjekte 9 sind beispielsweise lose auf der Grundkörperoberfläche 1b abgelegt oder an dieser, insbesondere provisorisch, fixiert, z. B. über eine Klebverbindung. Die Aufnahmebereiche 3 sind in dieser Darstellung zur besseren Übersicht gekennzeichnet.
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In 5 ist das Bauteil 1 mit zwei Funktionsobjekten 9 aus 4 nach Erzeugung einer vierten sowie fünften Variante des Funktionsabschnitts 2 in einer Draufsicht schematisch dargestellt. Das Bauteil 1 weist einen Grundkörper 1a mit einer Grundkörperoberfläche 1b auf. Das in dieser Darstellung linke Funktionsobjekt 9 wurde von einer vierten Variante eines Funktionsabschnitts 2 vollständig abgedeckt und somit an dem Aufnahmebereich 3 des Grundkörpers 1a des Bauteils 1 fixiert. Dieses linke Funktionsobjekt 9 ist somit vor äußeren Einflüssen, wie z. B. Fluiden, durch den Funktionsabschnitt 2 geschützt. Die linke Variante ist von Vorteil, wenn Beeinträchtigungen durch Umwelteinflüsse zu erwarten sind und eine Gewichts- bzw. Materialeinsparung nicht im Vordergrund steht. Das in dieser Darstellung rechte Funktionsobjekt 9 wurde von zwei Funktionsabschnitten 2 gemäß einer fünften Variante eines Funktionsabschnitts 2 am Aufnahmebereich 3 des Bauteils 1 fixiert. Dabei ist das rechte Funktionsobjekt 9 nur teilweise von den Funktionsabschnitten 2 bedeckt, so dass ein Teilbereich des Funktionsobjekts 9 weiterhin äußeren Einflüssen ausgesetzt ist. Die rechte Variante ist von Vorteil, wenn kaum Beeinträchtigungen durch Umwelteinflüsse zu erwarten sind und Gewicht bzw. material eingespart werden muss.
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In 6 ist ein Bauteil 1 mit einer sechsten Variante eines Funktionsabschnitts 2 in einer Seitenansicht schematisch dargestellt. Das Bauteil 1 weist einen Grundkörper 1a mit einer Grundkörperoberfläche 1b auf. Der Grundkörper 1a des Bauteils 1 weist eine Durchführung 10 auf, die sich durch das Bauteil 1 hindurch erstreckt. Innerhalb der Durchführung 10 ist das Funktionsobjekt 9 derart angeordnet, dass dieses nicht aus dem Grundkörper 1a hervorsteht. Das Funktionsobjekt 9 ist beidseitig von einem als Verstärkungselement 8 ausgebildetem Funktionsabschnitt 2 gemäß der sechsen Variante des erfindungsgemäßen Funktionsabschnitts 2 umgeben, wobei die Funktionsabschnitte 2 in diesem Beispiel bündig mit der Grundkörperoberfläche 1b abschließen. Somit ist die Durchführung 10 beidseitig von Funktionsabschnitten 2 verschlossen und das Funktionsobjekt 9 von allen Seiten vor äußeren Einflüssen geschützt.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die oben beschriebenen Varianten der Funktionsabschnitte 2 beim Erzeugen des Funktionsabschnitts 2 gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren miteinander kombiniert werden. Es ist beispielsweise bevorzugt, dass ein Funktionsabschnitt 2, der ein Verbindungselement 6 aufweist auch ein Verstärkungselement 8 aufweist. Somit ist eine Anbindung des Verbindungselements 6 am Bauteil 1 verbesserbar. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn große mechanische Belastungen auf das Verbindungselement 6 wirken, um ein Risiko eines Abbrechens bzw. Abreißens des Verbindungselements 6 bzw. einer Beschädigung des Bauteils 1 zu reduzieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bauteil
- 1a
- Grundkörper
- 1b
- Grundkörperoberfläche
- 2
- Funktionsabschnitt
- 3
- Aufnahmebereich
- 4
- erster Formschlussabschnitt
- 5
- Hinterschneidung
- 6
- Verbindungselement
- 7
- zweiter Formschlussabschnitt
- 8
- Verstärkungselement
- 9
- Funktionsobjekt
- 10
- Durchführung
