DE102016102258A1

DE102016102258A1 - Bauteil, insbesondere für eine Tragstruktur in einem Kraftfahrzeug und Verfahren zu dessen Aufbau

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Publication number: DE102016102258A1
Application number: DE102016102258.6A
Authority: DE
Inventors: Philipp Kellner; Philipp Knothe; Sebastian Steinrücken; Frank Kunert
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2016-02-10
Filing date: 2016-02-10
Publication date: 2017-08-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bauteil, insbesondere für eine Tragstruktur in einem Kraftfahrzeug, bestehend aus mindestens einem Metallblech-Grundkörper (1), mindestens einem Metallblech-Stabilisierungskörper (2) und mindestens einer diesen Metallblechen (1, 2) zugeordneten Kunststoffverstärkung (5), wobei der Metallblech-Stabilisierungskörper (2) fest verbunden ist in zumindest einem am Metallblech-Grundkörper (1) unmittelbar anliegenden Bereich und von diesem Bereich abstehende Bereiche (3, 4) aufweist, die von der Kunststoffverstärkung (5) umschließbar sind, sowie Verfahren zum Aufbau eines Verbund-Bauteils.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil, insbesondere ein Bauteil für eine Tragstruktur in einem Kraftfahrzeug. Dieses Bauteil besteht aus mindestens einem Metallblech-Grundkörper, mindestens einem Metallblech-Stabilisierungskörper und mindestens einer diesen Metallblechen zugeordneten Kunststoffverstärkung. Ferner betrifft die Erfindung Verfahren zum Aufbau des erfinderischen Verbund-Bauteils.
Aus dem Serien-Kraftfahrzeugbau sind Verbundbauteile bekannt, die aus relativ dünnwandigen Metallblechen und aus an diese angespritzte bzw. angefügte Kunststoffbauteile bestehen. Mit solchen Bauteilen soll – insbesondere in Tragstrukturen von Fahrzeugen – Gewicht gespart werden bei gleichzeitigem Erhalt der Festigkeit bzw. der Stabilität z.B. gegen Knick- bzw. Torsionskräfte.
Aus dem Stand der Technik sind derartige Verbundbauteile bereits bekannt. So zeigt und beschreibt z.B. die DE 101 52 649 A1 ein Trägerbauteil für eine Tragstruktur in einem Kraftfahrzeug mit einem schalenförmigen Metallgrundkörper, in dem Verstärkungsrippen aus angespritztem Kunststoff angeordnet sind. Der aus mehreren Schichten bestehende Grundkörper ist mit Ausnehmungen versehen, in die der Kunststoff als die Schichten verbindendes Element eingespritzt wird.
Aus der DE 10 2010 014 538 A1 ist ein Träger zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug z.B. als Instrumenten-Träger bekannt, bei dem ein Trägerteil aus metallischem Werkstoff mit einem Kunststoffteil zu einem Hybridbauteil ergänzt wird, um über das Kunststoffteil den so gebildeten Hybridträger an einem tragenden Teil des Kraftfahrzeugs besser befestigen zu können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein insbesondere in Bezug auf Crashfestigkeit höchst belastbares Bauteil mit gegenüber konventioneller Bauweise deutlich geringerem Gewicht kostengünstig und großserientauglich zur Verfügung zu stellen, mit dem die ständig steigenden Anforderungen erfüllbar bzw. zu übertreffen sind.
Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, dass das Verbundbauteil aus einem Metallblech-Grundkörper mit dem ein Stabilisierungskörper aus Metallblech fest übereinander anliegende Bereiche verbunden ist und bei dem vom Metallblech-Stabilisierungskörper abstehende Bereiche sowie freie Bereiche des Metallblech-Grundkörpers von einer Kunststoffverstärkung bedeckt bzw. versteift sind.
Bei einer solchen Konstruktion werden die relativ dünnwandigen Metallbleche zum einen durch Zusammenfügen bei geringem Gewicht bei entsprechender Konturierung für höhere Belastungen tauglich und es erfolgt eine zusätzliche Stabilisierung durch die aufgebrachte bzw. die Metallteile teilweise umschließende Kunststoffverstärkung.
Ein solches Verbundbauteil ist insbesondere für die hohen Belastungen, denen z.B. eine A-Säule bei einem Kraftfahrzeug, insbesondere die A-Säule eines Cabrios oder eines Roadsters geeignet. Aufgrund der Profilgestaltung und des mehrschichtigen Aufbaus sowie der inneren Auskleidung bzw. Versteifung mit Kunststoff hält ein solches Bauteil höheren Belastungen stand als z.B. Bauteile, die lediglich in mehrteiliger Schalenbauweise aus z.B. hochfesten Stählen bestehen. Gleichzeitig weist die Konstruktion nach der Erfindung ein geringeres Gewicht auf.
In vorteilhafter Weitergestaltung des Gegenstandes der Erfindung wird der Metallblech-Grundkörper mit dem Metallblech-Stabilisierungskörper vorzugsweise mittels Schweißen, Kleben und/oder mechanisches Fügen verbunden.
Vorteilhaft ist es ferner, wenn die Kunststoffverstärkung auf den Metallblech-Grundkörper und den Metallblech-Stabilisierungskörper aufgespritzt ist, wobei der Metallblech-Stabilisierungskörper in einem nicht am Metallblech-Grundkörper anliegenden Bereich mit der Kunststoffverstärkung umspritzt ist.
In die abstehenden Bereiche des Metallblech-Stabilisierungskörpers können von der Kunststoffverstärkung durchdringbare Perforierungen zur Erzeugung eines Formschluss zwischen Kunststoffverstärkung und Metallblech-Stabilisierungskörper eingebracht sein.
Ein nach der Erfindung aufgebautes Bauteil wird üblicherweise in seinem Querschnitt als ganzes oder zu einem großen Teil geschlossenes Profilteil ausgeführt sein. Dementsprechend ist es zweckmäßig, den dadurch gebildeten Innenraum des Profils mit der Kunststoffverstärkung im Wesentlichen auszufüllen. Um die Stabilität weiter zu erhöhen, kann diese Kunststoffverstärkung mit Versteifungsstrukturen ausgebildet sein. Diese Versteifungsstrukturen können vorzugsweise den Profilverlauf des Metallblech-Stabilisierungsteils im Wesentlichen folgend ausgeformt sein. Zweckmäßig ist es, diese Versteifungsstrukturen als den Profilquerschnitt stabilisierende Versteifungsrippen auszuformen.
Die Kunststoffverstärkung kann in ihren an den Metallblechen anliegenden Bereichen stoffschlüssig auf die Metallbleche aufgebracht sein.
Besonders zweckmäßig ist, für die Kunststoffverstärkung ein Thermoplast, vorzugsweise Polyamid, Polypropylen oder Polyphthalamide (PPA) zu verwenden. Die Kunststoffverstärkung kann ganz oder teilweise – z.B. lediglich die Versteifungsstrukturen bzw. Versteifungsrippen – partikel- und/oder faserverstärkt ausgeführt sein. Dafür bieten sich insbesondere Glas-, Aramid- und/oder Kohlenstofffasern an. Die Fasern können als Kurzfasern, Langfasern, Endlosfasern ausgeführt sein. Ebenso ist es denkbar – z.B. abhängig von den aufzunehmenden Belastungen – Partikel- und/oder Faserkombinationen für die Kunststoffverstärkung zu verwenden.
Eine besonders bevorzugte Ausführung zum Gegenstand der Erfindung bei entsprechend hohen Belastungen ergibt sich dadurch, dass der Verbund aus Metallblech-Grundteil und Metallblech-Stabilisierungskörper durch die Anfügung eines Organoblechs (= endlosfaserverstärkter thermoplastischer Faserverbundwerkstoff) zusätzlich stabilisiert wird, wobei das Organoblech der Kontur des Metallblech-Stabilisierungskörpers im Wesentlichen entsprechend ausgeführt ist und mit diesem vorzugsweise stoffschlüssig verbunden ist.
Die Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zum Aufbau eines Bauteils in Hybrid-Struktur, insbesondere eines Bauteils für eine Tragstruktur in einem Kraftfahrzeug aus mindestens einem Metallblech-Grundkörper, mindestens einem Metallblech-Stabilisierungskörper mit mindestens einer diesen Metallblechen zugeordneten Kunststoffverstärkung, das durch die folgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:

– Formen des Metallblech-Grundkörpers;
– Formen des Metallblech-Stabilisierungskörpers;
– Verbinden der Metallbleche durch Schweißen, Kleben und/oder mechanisches Fügen;
– Einlegen des Metallblech-Verbunds in eine Kunststoff-Spritzgussmaschine;
– Einspritzen der Kunststoffverstärkung auf oder um die vorgesehenen Bereiche und/oder in die Perforierungen im Metallblech-Stabilisierungskörper bzw. am Metallblechverbund.

Die Erfindung betrifft ferner ein alternatives Verfahren zum Aufbau eines Hybrid-Bauteils, bei dem ein mit Endlosfasern verstärktes thermoplastisches Faser-Kunststoff-Verbund-Halbzeug (= Organoblech) erwärmt und im erwärmten Zustand in eine Spritzgussmaschine eingelegt und darin umgeformt an den Metallblechverbund angefügt und mit der Kunststoffverstärkung be- bzw. umspritzt wird.
Die Erfindung betrifft weiter ein drittes alternatives Verfahren zum Aufbau eines Hybrid-Bauteils, bei dem eine kurz- oder langfaserverstärkte thermoplastische Pressmasse in einer Presse mit den Metallblech-Verbundteilen verbunden bzw. umschlossen wird.
Schließlich betrifft die Erfindung eine weitere Variante eines Verfahrens zum Aufbau eines Hybrid-Bauteils, bei dem ein mit Endlosfasern verstärktes thermoplastisches Faser-Kunststoff-Verbund-Halbzeug in einer Presse mit einer kurz- oder langfaserverstärkten thermoplastischen Pressmasse zusammengebracht und mit der Metallblech-Struktur verbunden wird.
Soweit das Verbund-Bauteil als Profil nicht ohnehin rundumlaufend geschlossen bzw. weitgehend geschlossen aufgebaut ist, können die offenen, z.B. die inneren Bereiche einer A-Säule eines Kraftfahrzeugs durch ein Schließblech abgeschlossen werden. Dieses Schließblech kann aber ohne weiteres auch integrierter Bestandteil der Verbund-Struktur nach der Erfindung sein.
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in den Figuren der Zeichnung gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung hiermit zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in den 1–8 schematisch im Querschnitt unterschiedliche Ausführungsbeispiele eines Verbund-Bauteils nach der Erfindung.
Für gleiche Bauteile in den Figuren der Zeichnungen werden zum besseren Verständnis der Erfindungsmerkmale jeweils die gleichen Bezugszeichen verwendet.
In 1 ist mit 1 ein entsprechend seiner konstruktiven Anforderungen umgeformter Metallblech-Grundkörper eines Verbund-Bauteils, z.B. für die A-Säule eines Kraftfahrzeugs bezeichnet (Zeichnungsdarstellung: Querschnitt durch das Profil). Mit dem Metallblech-Grundkörper 1 ist ein Metallblech-Stabilisierungskörper 2 verbunden, der insbesondere an den Stellen, in denen die Verbund-Konstruktion hohen Belastungen ausgesetzt werden kann, dem Konturenverlauf des Metallblech-Grundkörpers 1 entsprechend geformt ist. In den aneinander anliegenden Bereichen von Grundkörper 1 und Stabilisierungskörper 2 sind die beiden relativ dünnen Metallbleche vorzugsweise fest miteinander verbunden. Diese Verbindung kann durch Schweißen, Kleben und/oder auch mechanisches Fügen erzeugt werden. Der Stabilisierungskörper 2 weist vom Grundkörper 1 abstehende Bereiche 3 und 4 auf, die in den Innenraum des durch den Grundkörper gebildeten Profils hineinragen.
Dieser Innenraum ist im Wesentlichen mit einer Kunststoffverstärkung 5 ausgefüllt (eingespritzt). Diese Kunststoffverstärkung 5 kann aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen, z.B. aus Polyamid, Polypropylen oder Polyphthalamide (PPA). Vorzugsweise weist die Kunststoffverstärkung 5 zusätzlich Verstärkungsstrukturen 6.1, 6.2 und 6.3 auf. Dabei kann der thermoplastische Kunststoff mittels Partikeln oder Fasern verstärkt sein. Als Faserwerkstoff zur Verstärkung kommt Glas, Baslat, Aramid oder Kohlenstoff in Betracht. Diese Fasern können als Partikel, Kurzfasern, Langfasern, Endlosfasern und/oder in einer Kombination daraus Anwendung finden.
Die Verstärkungsstruktur 6.1, 6.2 – = rippenförmige Anordnung der Kunststoffverstärkung – ist als Teil der Kunststoffverstärkung 5 dem Profilverlauf der Metallblech-Körper 1 bzw. folgend ausgeführt. Die abstehenden Bereiche 3 bzw. 4 des Metallblech-Stabilisierungskörpers 2 sind dabei von der stabilisierenden Kunststoffverstärkung 6.1 bzw. 6.2 umschlossen. Die Versteifungsstruktur 6.3 in der Kunststoffverstärkung 5 ist als rippenartiges Gebilde (Versteifungsrippe) ausgeformt; sie dient in erster Linie zur Versteifung des Profilquerschnitts.
Um zusätzlich zu der stoffschlüssigen Verbindung zwischen den Metallblech-Körpern 1 und 2 und der Kunststoffverstärkungen 5, 6.1, 6.2 und 6.3 eine weitere Stabilisierung der Verbindung erreichen zu können, können in den Metallblech-Stabilisierungskörper 2 (siehe 2) in den abstehenden Bereichen 3 bzw. 4 Perforierungen 7 bzw. 8 eingebracht werden, die beim Einspritzen der Kunststoffverstärkung 5 bzw. 6.1, 6.2 und 6.3 vom Kunststoff durchdrungen bzw. ausgefüllt werden und somit einen Formschluss zwischen Metallblech-Stabilisierungskörper 2 und der Kunststoffverstärkungen 5, 6.1, 6.2 und 6.3 herstellen.
Die 3 und 4 zeigen bei im Wesentlichen übereinstimmend aufgebauten Grundprofil wie in den 1 und 2 einen alternativen Aufbau hinsichtlich der Verstärkungsstruktur des Profils: Ein Metallblech-Grundkörper 1 ist wiederum mit einem Metallblech-Stabilisierungskörper 2 durch Schweißen, Kleben und/oder mechanisches Fügen fest aneinander anliegend verbunden. Zur zusätzlichen Stabilisierung wird in das Profil ein Organoblech 9 – angepasst an den Konturenverlauf der Bleche 1 bzw. 2 – eingebracht. Der Prozess der Einbringung des Organoblechs 9 in die Profilstruktur wird im Folgenden im Zusammenhang mit den Verfahren zum Aufbau eines erfinderischen Bauteils beschrieben.
Im Übrigen entspricht das Bauteil nach Ausführungsbeispiel nach 3 im Aufbau dem anhand der 1 und 2 beschriebenen.
Das Bauteil nach 4 entspricht wiederum im Wesentlichen in seinem Aufbau dem zuvor beschriebenen Aufbau eines Bauteils nach 3. Zur zusätzlichen Stabilisierung wird wiederum ein Organoblech, das in seiner Kontur der Kontur dem Metallblech-Stabilisierungskörper 2 entsprechend gestaltet ist, an den Verbund aus Metallblech-Grundkörper 1 und Metallblech-Stabilisierungskörper 2 angepasst befestigt. Zusätzlich sind wie beim Ausführungsbeispiel nach 2 in den Stabilisierungskörper 2 Perforierungen 7 und 8 eingebracht, über die eine formschlüssige Verbindung zwischen Stabilisierungskörper 2 und Kunststoffverstärkung 5 bzw. 6.1, 6.2 durch das Einspritzen von Kunststoff in die Perforierung 7 bzw. 8 erreicht wird. Die Perforierungen 7 bzw. 8 können kongruent auch im Organoblech 9 angebracht sein, so dass sowohl zwischen Stabilisierungskörper 2 und dem Organoblech sowie der Kunststoffverstärkung 5 bzw. 6.1, 6.2 eine formschlüssige Verbindung entsteht (im Ausführungsbeispiel nur dargestellt bei der Perforierung 7).
Die Ausführungsbeispiele in den 5 und 6 entsprechen im Hinblick auf den Aufbau des Verbund-Bauteils den Ausführungsbeispielen, die anhand der 1 und 2 gezeigt und vorstehend beschrieben worden sind. Zusätzlich ist hier dargestellt, wie das Verbund-Bauteil nach der Erfindung im Querschnitt zu einer A-Säule eines Kraftfahrzeugs komplettiert werden kann. Dazu wird außenseitig auf das Bauteil nach 1 als Verkleidung ein Außenhautblech 10 befestigt, z.B. durch Aufkleben o.ä. Auf der dem Passagierraum zugewandten Innenseite wird ein Schließblech 11 aufgebracht und ebenfalls durch z.B. Kleben befestigt. Ansonsten entspricht der Aufbau dem Aufbau des Verbund-Bauteils, wie es in 2 vorstehend im Einzelnen beschrieben worden ist.
Die 7 bzw. 8 zeigen entsprechend die vorstehend anhand der 3 und 4 beschriebenen Ausführungen eines Verbundbauteils nach der Erfindung. Wie anhand der 5 und 6 beschrieben, ist dabei das dem Grundaufbau des Bauteils entsprechende Ausführungsbeispiel nach 3 und 4 durch das Aufbringen von Außenhautblech 10 und Schließblech 11 zu einer Komplettkonstruktion einer A-Säule eines Kraftfahrzeugs vervollständigt.
Zur seriellen Herstellung des Verbund-Bauteils nach der Erfindung sind verschiedene Verfahren denkbar. Nach dem Formen der Metallblech-Grundkörper 1 bzw. des Metallblech-Stabilisierungskörpers 2 können diese durch Schweißen, Kleben und/oder auch durch mechanisches Fügen bleibend zusammengebracht werden.
Zweckmäßig kann es sein, zumindest die Bereiche der Metallbleche 1 bzw. 2 für das Aufbringen der Kunststoffverstärkung 5 vor oder auch nach deren Verbinden in bekannter Weise mit einem Primer und/oder einem Haftvermittler vorzubehandeln. Anschließend kann dieser Metallblech-Verbund 1, 2 in ein entsprechendes Werkzeug einer Kunststoff-Spritzgussmaschine eingelegt werden und es erfolgt das Einspritzen der Kunststoffverstärkung 5 bzw. 6.1, 6.2, 6.3 auf bzw. um die vorgesehenen Bereiche (insbesondere Bereiche 3 und 4) und/oder in die Perforierungen 7 bzw. 8 im Stabilisierungskörper 2 bzw. im Organoblech 9.
Das Verfahren zur Herstellung von Verbund-Bauteilen nach den 3, 4, 7 und 8 kann wie folgt ablaufen:

– Erwärmung eines Faser-Kunststoff-Verbundhalbzeugs (Organoblech 9) aus einem Thermoplast, verstärkt mit Endlosfasern;
– Einlegen des erwärmten Organoblechs 9 in das Werkzeug einer Spritzgussmaschine;
– Schließen der Spritzgussmaschine bzw. des Werkzeugs mit gleichzeitigem Umformen des erwärmten Organoblechs 9 in den Konturenverlauf des Metallblech-Verbunds 1, 2;
– Einspritzen der Kunststoffverstärkung 5 in den durch den Metallblech-Verbund 1, 2 gebildeten Innenraum des Profils und in die vorgesehenen Perforierungen 7, 8 im Stabilisierungskörper 2 bzw. im Organoblech 9.

Eine Variante dieses Verfahrens zum Aufbau eines Verbund-Bauteils ergibt sich dadurch, dass anstelle des Kunststoffspritzgusses eine Pressmasse aus thermoplastischem Kunststoff, verstärkt mit Kurz- oder Langfasern in die Presse bzw. in das Werkzeug der Presse eingelegt wird und daraus unter Druck die Kunststoffverstärkung 5, ggf. auch mit der Verstärkungsstruktur 6.1, 6.2, 6.3 gebildet wird.
Der Aufbau einer Verbundstruktur, die neben dem Metallblech-Grundkörper 1 und dem Metallblech-Stabilisierungskörper 2 sowohl ein Organoblech 9 als auch eine Kunststoffverstärkung 5 und die Verstärkungsstruktur 6.1, 6.2 und 6.3 aufweist, kann in einem kombinierten Verfahrensablauf wie folgt erzeugt werden:

– Erwärmen eines Organoblechs 9 und Einlegen in das Werkzeug einer Presse;
– Extrudieren einer Pressmasse aus thermoplastischem Kunststoff, kurz- und/oder langfaserverstärkt, und Einlegen der Pressmasse in die Presse;
– Schließen der Presse bzw. des Presswerkzeugs mit gleichzeitigem Umformen des Organoblechs 9 und dessen Anpassung an die Innenstruktur des Metallblech-Verbunds 1, 2 und gleichzeitigem Urformen der Kunststoffstruktur 5, 6.1, 6.2, 6.3 aus der thermoplastischen Pressmasse.

Mit einem Aufbau eines Verbund-Bauteils nach der Erfindung nach einem der vorstehend beschriebenen Verfahren ist neben einer deutlichen Gewichtsreduktion gegenüber konventionellen Bauweisen von Bauteilen in Tragstrukturen in einem Kraftfahrzeug eine sehr kostengünstige Herstellung, die auch für den Großserieneinsatz tauglich ist, erreichbar. Gleichzeitig wird mit dieser Verbund-Konstruktion eine hohe Belastbarkeit erreicht. Die hohen und ständig steigenden Anforderungen an die Crash-Resistenz, wie sie z.B. in den Vorschriften des Insurance Institute for Highway Safety oder auch im US New Car Assessment Program aufgestellt sind, können mit einem solchen Verbund erfüllt und übertroffen werden – auch z.B. bei Cabrios bzw. Roadstern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10152649 A1 [0003]
DE 102010014538 A1 [0004]

Claims

Bauteil, insbesondere für eine Tragstruktur in einem Kraftfahrzeug, bestehend aus mindestens einem Metallblech-Grundkörper (1), mindestens einem Metallblech-Stabilisierungskörper (2) und mindestens einer diesen Metallblechen (1, 2) zugeordneten Kunststoffverstärkung (5), dadurch gekennzeichnet, dass der Metallblech-Stabilisierungskörper (2) fest verbunden ist in zumindest einem am Metallblech-Grundkörper (1) unmittelbar anliegendem Bereich und von diesem Bereich abstehende Bereiche (3, 4) aufweist, die von der Kunststoffverstärkung (5) umschließbar sind.
Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallblech-Grundkörper (1) mit dem Metallblech-Stabilisierungskörper (2) mittels Schweißen, Kleben und/oder mechanisches Fügen verbunden ist.
Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffverstärkung (5) an Bereiche von Metallblech-Grundkörper (1) und Metallblech-Stabilisierungskörper (2) aufgespritzt oder aufgepresst und die abstehenden Bereiche (3, 4) des Metallblech-Stabilisierungskörpers (2) mit der Kunststoffverstärkung (5) umspritzt oder umpresst sind.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffverstärkung (5) die nicht anliegenden Bereiche (3, 4) zwischen Metallblech-Grundkörper (1) und Metallblech-Stabilisierungskörper (2) im Wesentlichen ausfüllt.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die abstehenden Bereiche (3, 4) des Metallblech-Stabilisierungskörpers (2) von der Kunststoffverstärkung (5) durchdringbare Perforierungen (7, 8) eingebracht sind.
Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffverstärkung (5) Versteifungsstrukturen (6.1, 6.2, 6.3) aufweist.
Bauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsstrukturen (6.1, 6.2) dem Profilverlauf des Metallblech-Stabilisierungskörpers (2) im Wesentlichen folgend ausgeformt sind.
Bauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsstrukturen (6.3) als den Profilquerschnitt des Bauteil-Verbunds stabilisierende Versteifungsrippen (6.3) ausgeformt sind.
Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffverstärkung (5, 6.1, 6.2, 6.3) in ihren an den Metallblechen (1, 2) anliegenden Bereichen stoffschlüssig mit den Metallblechen (1, 2) verbunden ist.
Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffverstärkung (5, 6.1, 6.2, 6.3) ein Thermoplast, vorzugsweise Polyamid, Polypropylen oder Polyphthalamide (PPA) ist.
Bauteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffverstärkung (5, 6.1, 6.2, 6.3) partikel- und/oder faserverstärkt ist.
Bauteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Partikel und/oder Fasern Glas- und/oder Aramid und/oder Basalt- und/oder Kohlenstoff-Fasern verwendbar sind.
Bauteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffverstärkung (5, 6.1, 6.2, 6.3) mit Kurzfasern, Langfasern, Endlosfasern und/oder einer Kombination daraus verstärkt ist.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Verbund aus Metallblech-Grundkörper (1) und Metallblech-Stabilisierungskörper (2) ein Organoblech (9) anfügbar ist.
Verfahren zum Aufbau eines Bauteils in Verbundstruktur, insbesondere eines Bauteils für eine Tragstruktur in einem Kraftfahrzeug, aus mindestens einem Metallblech-Grundkörper (1), mindestens einem Metallblech-Stabilisierungskörper (2) mit mindestens einer diesen Metallblechen (1, 2) zugeordneten Kunststoffverstärkung (5, 6.1, 6.2, 6.3) gekennzeichnet durch mindestens folgende Verfahrensschritte: – Formen des Metallblech-Grundkörpers (1); – Formen des Metallblech-Stabilisierungskörpers (2); – Verbinden der Metallbleche (1, 2) durch Schweißen, Kleben und/oder mechanisches Fügen; – Einlegen des Metallblech-Verbunds (1, 2) in eine Kunststoff-Spritzgussmaschine; – Einspritzen der Kunststoffverstärkung (5) auch auf bzw. um die vorgesehenen Bereiche (3, 4) und/oder in die Perforierungen (7, 8) im Metallblech-Stabilisierungskörper (2) am Metallblech-Verbund (1, 2).
Verfahren zum Aufbau eines Bauteils in Verbundstruktur, insbesondere eines Bauteils für eine Tragstruktur in einem Kraftfahrzeug, aus mindestens einem Metallblech-Grundkörper (1), mindestens einem Metallblech-Stabilisierungskörper (2) mit mindestens einer diesen Metallblechen (1, 2) zugeordneten Kunststoffverstärkung (5, 6.1, 6.2, 6.3) gekennzeichnet durch mindestens folgende Verfahrensschritte: – Formen des Metallblech-Grundkörpers (1); – Formen des Metallblech-Stabilisierungskörpers (2); – Verbinden der Metallbleche (1, 2) durch Schweißen, Kleben und/oder mechanisches Fügen; – Einlegen des Metallblech-Verbunds (1, 2) in eine Kunststoff-Spritzgussmaschine; – Erwärmen eines Faser-Kunststoff-Verbund-Halbzeugs aus thermoplastischem Kunststoff, verstärkt mit Endlosfasern – Organoblech (9) – und Einlegen in die Spritzgussmaschine; – Umformen des Organoblechs (9) und gleichzeitiges oder unmittelbar folgendes Einspritzen und Urformen der Kunststoffverstärkung (5) auch auf bzw. um die vorgesehenen Bereiche (3, 4) und/oder in die Perforierungen (7, 8) im Metallblech-Stabilisierungskörper (2) sowie im Organoblech (9).
Verfahren zum Aufbau eines Bauteils in Verbundstruktur, insbesondere eines Bauteils für eine Tragstruktur in einem Kraftfahrzeug, aus mindestens einem Metallblech-Grundkörper (1), mindestens einem Metallblech-Stabilisierungskörper (2) mit mindestens einer diesen Metallblechen (1, 2) zugeordneten Kunststoffverstärkung (5, 6.1, 6.2, 6.3) gekennzeichnet durch mindestens folgende Verfahrensschritte: – Formen des Metallblech-Grundkörpers (1); – Formen des Metallblech-Stabilisierungskörpers (2); – Verbinden der Metallbleche (1, 2) durch Schweißen, Kleben und/oder mechanisches Fügen; – Einlegen des Metallblech-Verbunds (1, 2) in eine Presse; – Extrudieren einer Pressmasse aus in thermoplastischem Kunststoff eingebetteten Kurz- oder Langfasern; – Einlegen der Pressmasse zu dem Metallblech-Verbund (1, 2) in die Presse; – Urformen der Kunststoffverstärkung (5) aus thermoplastischer Pressmasse und Aufbringen auch auf die vorgesehenen Bereiche (3, 4) und/oder in die Perforierungen (7, 8) in den Metallblech-Stabilisierungskörper (2).
Verfahren zum Aufbau eines Bauteils in Verbundstruktur, insbesondere eines Bauteils für eine Tragstruktur in einem Kraftfahrzeug, aus mindestens einem Metallblech-Grundkörper (1), mindestens einem Metallblech-Stabilisierungskörper (2) mit mindestens einer diesen Metallblechen (1, 2) zugeordneten Kunststoffverstärkung (5, 6.1, 6.2, 6.3) gekennzeichnet durch mindestens folgende Verfahrensschritte: – Formen des Metallblech-Grundkörpers (1); – Formen des Metallblech-Stabilisierungskörpers (2); – Verbinden der Metallbleche (1, 2) durch Schweißen, Kleben und/oder mechanisches Fügen; – Einlegen des Metallblech-Verbunds (1, 2) in eine Presse; – Erwärmen eines Organoblechs (9) und dessen Einlegen zu dem Metallblech-Verbund (1, 2) in einer Presse; – Extrudieren einer Thermoplast-Pressmasse, kurz- oder langfaserverstärkt; – Einlegen der thermoplastischen Pressmasse zu dem Metallblech-Verbund (1, 2) und dem Organoblech (9); – gleichzeitiges Umformen des Organoblechs (9) und Urformen der Kunststoffstruktur (Kunststoffverstärkung (5, 6.1, 6.2, 6.3) aus der thermoplastischen Pressmasse mit Anbringen auch an die vorgesehenen Bereiche (3, 4) und/oder in die Perforierungen (7, 8) am Bauteilverbund.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16–18, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Anlagebereiche der Metallbleche (1, 2) zur Kunststoffverstärkung (5) vor oder nach deren Verbinden mit einem Primer und/oder einem Haftvermittler vorbehandelt sind.
Bauteil aus einem Verbund von Metallblechen (1, 2) und einer Kunststoffverstärkung (5, 6.1, 6.2, 6.3, 9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–15 und Verfahren zum Aufbau eines solchen Verbund-Bauteils nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16–19, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil in einer Tragstruktur in einem Kraftfahrzeug anwendbar ist.