DE102016107805A1

DE102016107805A1 - Spritzgießmaschine zum Herstellen eines hybriden Bauteils und Spritzgießverfahren

Info

Publication number: DE102016107805A1
Application number: DE102016107805.0A
Authority: DE
Inventors: Markus Kühn; Michael Brand; Thomas Große; Klaus Dröder
Original assignee: Technische Universitaet Braunschweig
Current assignee: Technische Universitaet Braunschweig
Priority date: 2016-04-27
Filing date: 2016-04-27
Publication date: 2017-11-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein hybrides Bauteil (46) mit einem Metallelement (24) aus einem Metall und einem Kunststoffelement (48), das mit dem Metallelement (24) verbunden ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Kunststoffelement (48) benachbart zum Metallelement (24) einen ersten Ausdehnungskoeffizienten (α1) hat und beabstandet vom Metallelement (24) einen zweiten Ausdehnungskoeffizienten (α2) hat, und eine erste Abweichung (Δα1) zwischen dem ersten Ausdehnungskoeffizienten (α1) und einem Metall-Ausdehnungskoeffizienten (Δα,M) des Metalls kleiner ist als eine zweite Abweichung (Δα2) zwischen dem zweiten Ausdehnungskoeffizienten (α2) und dem Metall-Ausdehnungskoeffizienten (Δα,M).

Description

Die Erfindung betrifft ein hybrides Bauteil mit (a) einem Metallelement aus einem Metall und (b) einem Kunststoffelement, das mit dem Metallelement verbunden ist. Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Spritzgießmaschine zum Herstellen eines hybriden Bauteils mit einem Spritzgusswerkzeug, das einen Hohlraum zum Aufnehmen eines anzuspritzenden Metallelements aufweist. Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Spritzgießverfahren zum Herstellen eines hybriden Bauteils mit den Schritten: (a) Einbringen eines Metallelements in ein Spritzgusswerkzeug und (b) Einbringen eines spezifizierten Werkstoffs in das Spritzgusswerkzeug, sodass sich der Werkstoff mit dem Metallelement verbindet und das Bauteil entsteht.
Hybride Bauteile bestehen aus einem Metallelement und einem Kunststoffelement, die beide miteinander verbunden sind. Beispielsweise ist das Kunststoffelement ausgebildet zum mechanischen Verstärken des Metallelements. Oft werden derartige hybride Bauteile im Fahrzeugbau eingesetzt, wobei das Metallelement ein Blech, beispielsweise ein Außenblech, ist, das mittels des Kunststoffelements verstärkt wird. Auf diese Weise wird bei gleicher Festigkeit gegenüber nur aus Metall bestehenden Bauteilen eine Gewichtersparnis erreicht, was vorteilhaft ist. Nachteilig ist, dass Kunststoff und Metall unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben. Erwärmt sich daher das Bauteil, kommt es zu Eigenspannungen. Diese Eigenspannungen können zu einer unerwünschten Deformation des Bauteils führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Eigenschaften von hybriden Bauteilen zu verbessern.
Die Erfindung löst das Problem durch ein gattungsgemäßes hybrides Bauteil, bei dem das Kunststoffelement benachbart zum Metallelement einen ersten Ausdehnungskoeffizienten hat und beabstandet vom Metallelement einen zweiten Ausdehnungskoeffizienten hat, wobei eine erste Abweichung zwischen dem ersten Ausdehnungskoeffizienten und einem Metall-Ausdehnungskoeffizienten des Metalls kleiner ist als eine zweite Abweichung zwischen dem zweiten Ausdehnungskoeffizienten und dem Metall-Ausdehnungskoeffizienten.
Gemäß einem zweiten Aspekt löst die Erfindung das Problem durch eine gattungsgemäße Spritzgießmaschine, die einen Magneten zum Ausbilden eines Magnetfelds im Hohlraum aufweist. Gemäß einem dritten Aspekt löst die Erfindung das Problem durch ein gattungsgemäßes Spritzgießverfahren, bei dem der Werkstoff Kunststoff und ferromagnetische Metallpartikel enthält und die ferromagnetischen Metallpartikel mittels eines Magneten auf das Metallelement zu bewegt werden.
Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass das hybride Bauteil weniger Verzug bei Temperaturänderungen zeigt. Dadurch, dass der Ausdehnungskoeffizient benachbart zum Metallelement weniger stark vom Ausdehnungskoeffizienten des Metallelements abweicht, entstehen an der Grenzschicht zwischen dem Metallelement und dem Kunststoffelement weniger mechanische Spannungen. Etwaige Spannungen werden vielmehr in das Kunststoffteil hineinverlagert, wo sie jedoch deutlich weniger negative Auswirkungen haben.
Vorteilhaft ist zudem, dass das hybride Bauteil sich in seiner Masse und/oder seiner Festigkeit kaum von einem nicht-erfindungsgemäßen Hybridbauteil unterscheidet. Enthält, wie gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, das Kunststoffelement Metallpartikel, wobei ein Anteil an Metallpartikeln benachbart zum Metallelement höher ist als beabstandet vom Metallelement, so führen die Metallelemente zu einer höheren Dichte des Kunststoffelements im Vergleich zu einem Kunststoff ohne Metallpartikel. Die Metallpartikel erhöhen jedoch in der Regel die Festigkeit des Kunststoffs, sodass das Kunststoffelement kleiner ausgeführt werden kann als ein Kunststoffelement ohne Metallpartikel. In der Regel ist ein hybrides Bauteil daher nicht leichter oder schwerer als ein herkömmliches hybrides Bauteil.
Vorteilhaft ist zudem, dass die Fertigungszeit sich kaum verändert. Zwar ist das Spritzgusswerkzeug komplexer aufgebaut und damit aufwendiger herzustellen, beim Spritzgießen handelt es sich jedoch um ein Massenverfahren, sodass der erhöhte Aufwand für die Herstellung des Spritzgusswerkzeugs bezogen auf ein einzelnes hybrides Bauteil kaum ins Gewicht fällt.
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter dem Metallelement ein Objekt verstanden, das überwiegend aus Metall besteht. Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass das Metallelement beispielsweise eine Lackierung und eine sonstige Beschichtung aufweist. Es ist zudem möglich, dass das Metallelement nichtmetallische Bestandteile aufweist, beispielsweise kann das Metallelement bereits ein Kunststoffelement aufweisen, das in einem vorherigen Arbeitsgang hinzugefügt sein kann.
Unter dem Kunststoffelement wird ein Element verstanden, das zumindest überwiegend aus Kunststoff besteht. Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass das Kunststoffelement aus nur einem Kunststoff besteht, möglich ist auch, dass das Kunststoffelement ein Kunststoff-Blend umfasst.
Unter dem Merkmal, dass die Abweichung zwischen dem Ausdehnungskoeffizienten benachbart zum Metallelement kleiner ist als vom Metallelement beabstandet, wird insbesondere verstanden, dass der Ausdehnungskoeffizient einen Gradienten aufweist, wobei der Unterschied zwischen dem Metall-Ausdehnungskoeffizienten einerseits und dem Ausdehnungskoeffizienten des Kunststoffelements andererseits benachbart zum Metallelement besonders klein ist. Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass die Abweichung benachbart zum Metallelement null ist. Der Effekt der Verminderung des Verzugs tritt bereits dann ein, wenn die Abweichung zwischen den beiden Ausdehnungskoeffizienten benachbart zum Metallelement kleiner wird. Unter dem Ausdehnungskoeffizienten wird stets der thermische Ausdehnungskoeffizient verstanden, also die relative Ausdehnung in Abhängigkeit von einer Temperaturänderung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Kunststoffelement ferromagnetische Metallpartikel. Günstig ist es, wenn ein Anteil an Metallpartikeln benachbart zum Metallelement höher ist als beabstandet vom Metallelement. Der Anteil an Metallpartikeln ist zu verstehen als Massenanteil. Vorteilhaft an einem derartigen Bauteil ist, dass es leicht hergestellt werden kann. So ist es möglich, eine Mischung aus Kunststoff und den ferromagnetischen Metallpartikeln in eine Spritzgussform einzuspritzen und dann mittels eines Magneten die Metallpartikel auf das Metallelement hinzuziehen. Auf diese Weise stellt sich automatisch ein Gradient im Anteil an Metallpartikeln und damit ein Gradient im Ausdehnungskoeffizienten des entstehenden Kunststoffelements ein.
Unter einem ferromagnetischen Metallpartikel wird ein Metallpartikel verstanden, das magnetisiert sein kann, das ist aber nicht notwendig. Es ist ausreichend, dass das Metallpartikel von einem Magneten angezogen wird und die magnetische Permeabilität deutlich größer ist als eins. beispielsweise größer als fünfzig.
Besonders günstig ist es, wenn das Metallelement ein Blech ist. Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass das Blech ferromagnetisch ist. Vielmehr ist es auch möglich, dass es sich bei dem Blech um ein nicht-ferromagnetisches Material handelt, beispielsweise Aluminium oder eine Aluminiumlegierung. Eine Blechdicke des Blechs beträgt vorzugsweise höchstens 1 Millimeter, vorzugsweise höchstens 0,5 Millimeter. Günstig ist es, wenn das Bauteil ein offenes Blechprofil ist. Dann bildet das Kunststoffelement vorzugsweise zumindest eine Verstärkungsrippe.
Vorzugsweise ist das Kunststoffelement mit dem Metallelement zumindest auch stoffschlüssig verbunden. In anderen Worten ist es möglich und stellt eine bevorzugte Ausführungsform dar, dass das Kunststoffteil ausschließlich stoffschlüssig mit dem Metallelement verbunden ist. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn zwischen dem Metallelement und dem Kunststoffelement keine formschlüssige Verbindung existiert.
Vorzugsweise haben die Metallpartikel einen Median-Durchmesser, der größer ist als 10 µm, insbesondere größer als 25 µm. Vorzugsweise ist der Median-Durchmesser kleiner als 2000 µm, insbesondere kleiner als 500 µm. Unter diesem Durchmesser wird der aerodynamische Durchmesser bei 23° Celsius und 1013 hPa verstanden.
Vorzugsweise bildet das Kunststoffelement eine Verstärkung des Metallelements. Insbesondere ist das Kunststoffelement so angeordnet, dass es eine Biegesteifigkeit des Metallelements erhöht. Derartige hybride Bauteile werden im Fahrzeugbau eingesetzt und dienen dort der Gewichtseinsparung. Ein unabhängiger Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Automobil mit einem erfindungsgemäßen Hybridbauteil. Beispielsweise ist das Hybridbauteil ein Außenblech.
Das Kunststoffelement umfasst vorzugsweise Polypropylen und/oder Polyamid. Bevorzugt sind die Metallpartikel mit dem Kunststoff als Matrix eingebettet.
Bei einer erfindungsgemäßen Spritzgießmaschine ist es möglich, nicht aber notwendig, dass der Magnet relativ zum Spritzgusswerkzeug bewegbar ist. Günstig ist es, wenn der Magnet fest mit einem Teilwerkzeug des Spritzgusswerkzeugs verbunden ist. Das Spritzgusswerkzeug besteht in der Regel aus zwei Teilwerkzeugen, die zum Ausstoßen des fertigen Bauteils auseinander bewegt werden können. Beispielsweise kann der Magnet, insbesondere ein Elektromagnet, in einem Teilwerkzeug eingelassen sein. Es ist zudem möglich, dass zwei Teilwerkzeuge vorhanden sind, indem jeweils ein Magnet angeordnet ist. In diesem Fall sind die Magneten so angeordnet und/oder kontaktiert, dass sie einander entgegengesetzte Polaritäten zuwenden. In diesem Fall überlagern sich die magnetischen Felder der einzelnen Magnete konstruktiv.
Vorzugsweise ist das Spritzgusswerkzeug zumindest teilweise aus einem nicht-ferromagnetischen Material aufgebaut. Vorzugsweise ist insbesondere ein Teilwerkzeug zumindest teilweise in dem Bereich aus einem nicht-ferromagnetischen Material aufgebaut, in dem ein Magnet angeordnet ist. Beispielsweise kann das Spritzgusswerkzeug an der genannten Stelle aus nicht-ferromagnetischem Stahl, einem nicht-ferromagnetischen Metall, aus Keramik oder aus Kunststoff aufgebaut sein.
Vorzugsweise ist der Magnet im Spritzgusswerkzeug eingegossen. In anderen Worten sind die Zwischenräume zwischen den Magneten und zum Spritzgusswerkzeug beziehungsweise dem Teilwerkzeug mit einem inkompressiblen Material gefüllt. In diesem Fall ist es günstig, wenn der Magnet so angeordnet ist, dass er einen Abstand von weniger als 4 mm, insbesondere weniger als 2 mm, von einer Innenoberfläche des Hohlraums hat. In anderen Worten ist der Magnet in diesem Fall höchstens 4 mm, insbesondere 2 mm vom Werkstoff entfernt, der nach Erkalten das Kunststoffelement bildet. Da die magnetische Feldstärke mit zunehmendem Abstand überproportional stark fällt, ist ein geringer Abstand besonders vorteilhaft. Ein geringer Abstand zwischen den Magneten und der Innenoberfläche des Hohlraums führt jedoch dazu, dass das Spritzgusswerkzeug an dieser Stelle geschwächt ist und sich beim Füllen mit unter hohem Druck stehendem plastifizierten Werkstoff leicht deformieren könnte. Dadurch, dass der Magnet eingegossen ist, kann er die auftretenden Kräfte in einen Stützabschnitt des Spritzgusswerkzeugs ableiten, sodass trotz des vorhandenen Magneten eine hohe Formgenauigkeit des Bauteils erreicht wird.
Günstig ist es, wenn sich der Magnet so im Spritzgusswerkzeug angeordnet ist, dass ein Teil seiner Oberfläche einen Teil der Innenoberfläche des Spritzgusswerkzeug bildet. In diesem Fall wird das Metallelement vorzugsweise benachbart und/oder mit Kontakt zum Magneten in das Spritzgusswerkzeug eingelegt.
Vorzugsweise ist der Magnet so ausgebildet und angeordnet, dass eine magnetische Flussdichte am Übergang zwischen dem Metallelement und dem Kunststoffelement zumindest 0,4 Tesla, insbesondere zumindest 1 Tesla beträgt. Auf diese Weise werden die magnetischen Metallpartikel besonders schnell auf das Metallelement zugezogen. Das Metallelement kann auch als Einleger bezeichnet werden.
Vorzugsweise weist die Spritzgießmaschine eine Steuerung auf, die zum Ansteuern des Magneten mit Magneten verbunden ist und die ausgebildet ist zum automatischen Bestromen des Elektromagneten, wenn plastifizierter Werkstoff in das Spritzgusswerkzeug eingespritzt wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuerung ausgebildet zum Ansteuern des Magneten, sodass dieser das hybride Bauteil entmagnetisiert, bevor das Bauteil aus der Spritzgussform ausgestoßen wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besitz die Spritzgießmaschine einen Auswerfer zum Auswerfen des Bauteils aus dem Spritzgusswerkzeug. Der Auswerfer kann einen Magneten aufweisen, der zum Entmagnetisieren des Bauteils ausgebildet ist und dazu mit einer Ansteuereinheit verbunden ist, die beim Auswerfen des Bauteils einen Wechselstrom abnehmender Amplitude an den Magneten anlegt.
Günstig ist es, wenn ein erfindungsgemäßes Verfahren den Schritt eines Entmagnetisierens des Bauteils aufweist. In der Regel ist es unerwünscht, dass Bauteile magnetisiert sind. Da das Anlegen eines Magnetfeldes bei ferromagnetischen Metallpartikeln zu einer dauerhaften Magnetisierung führt, ist das Entmagnetisieren vorteilhaft, um ein entmagnetisiertes hybrides Bauteil zu erhalten.
Vorzugsweise erfolgt das Entmagnetisieren im Hohlraum des Spritzgusswerkzeugs. Alternativ oder zusätzlich kann das Entmagnetisieren auch außerhalb des Spritzgusswerkzeugs erfolgen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Spritzgießmaschine,
2 einen Verfahrensablauf eines erfindungsgemäßen Spritzgießverfahrens zum Herstellen eines erfindungsgemäßen hybriden Bauteils.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Spritzgießmaschine 10 mit einem Spritzgusswerkzeug 12. Das Spritzgusswerkzeug 12 besitzt ein erstes Teilwerkzeug 14.1 und ein zweites Teilwerkzeug 14.2, die durch einen Antrieb 16 in eine in 1 gezeigte geöffnete Stellung und in eine in den Teilfiguren 2b bis 2c gezeigte geschlossene Stellung gebracht werden können. Vorliegend ist der Antrieb 16 schematisch als hydraulischer Antrieb eingezeichnet, der einen Hydraulikzylinder 18 und eine Hydraulikpumpe 20 aufweist.
Das Spritzgusswerkzeug 12 besitzt einen Hohlraum 22, in den ein anzuspritzendes Metallelement 24, das auch als Einleger bezeichnet werden kann, eingelegt werden kann. Im vorliegendem Fall ist das Metallelement 24 ein Blech, beispielsweise ein Stahl- oder Aluminiumblech.
Das Spritzgusswerkzeug 12 umfasst einen Magneten 26, im vorliegenden Fall als Elektromagnet ausgebildet, und einen spiralförmig gewundenen elektrischen Leiter 28. Der Magnet 26 ist einem Vergussmaterial 30 vergossen. Das Vergussmaterial 30 ist ein elektrischer Isolator und inkompressibel. Beispielsweise ist das Vergussmaterial ein Kunstharz.
Zwischen dem Magneten 26 und dem Hohlraum 22 ist ein Deckabschnitt 32 angeordnet, der eine Dicke d von beispielsweise 3 mm aufweist. Je kleiner die Dicke d ausgebildet ist, desto größer ist das magnetische Feld, das vom Magneten 26 im Hohlraum 22 erzeugt werden kann. Deformiert sich der Deckabschnitt 32 durch einen hohen Druck im Hohlraum 22, so wird die entsprechende Kraft vom Magneten 26 und dem Vergussmaterial 30 aufgenommen und auf ein Stützabschnitt 34 übertragen. Es nimmt die Kraft auf, sodass sich der Deckabschnitt 32 kaum verformt, auch wenn im Hohlraum 22 ein hoher Druck anliegt. Ideal ist es daher, wenn die Dicke d null ist und der Magnet 26 benachbart zum Metallelement 24 angeordnet ist und gegebenenfalls direkt an dem Metallelement 24 anliegt.
Das zweite Teilwerkzeug 14.2 besitzt einen Anguss 36, der mit einem schematisch eingezeichneten Extruder 38 verbunden ist, mittels dem plastifizierter Werkstoff 40 in den Hohlraum 22 eingespritzt werden kann.
1 zeigt zudem einen optional vorhandenen Magneten 30‘, der wie der Magnet 30 mit einer Steuerung 42 zum Ansteuern verbunden ist. Die von den Magneten 30, 30‘ erzeugten Magnetfelder überlagern einander konstruktiv, sodass das Magnetfeld im Bereich des Hohlraums 22 stärker ist als mit nur einem Magneten 30.
2 zeigt in den Teilfiguren 2a, 2b, 2c und 2d schematisch den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Zunächst wird, wie in 2a gezeigt, das Metallelement 24 in den Hohlraum 22 eingelegt. Es ist möglich, dass der Magnet 26 zu diesem Zeitpunkt noch kein Magnetfeld aufgebaut hat.
Im in 2b gezeigten Schritt wurde das Spritzgusswerkzeug 12 geschlossen, in dem die Steuerung 42 die Hydraulikpumpe 20 entsprechend angesteuert hat, sodass das erste Teilwerkzeug 14.1 auf das zweite Teilwerkzeug 14.2 gepresst wurde. In den Anguss 36 wird mittels des Extruders 38 (vgl. 1) der Werkstoff 40 eingepresst. Der Werkstoff 40 kann beispielsweise Polypropylen und/oder Polyamid enthalten oder sein. Der Werkstoff 40 weist zudem Metallpartikel 44.1, 44.2 ... auf, die vorzugsweise aus ferritischem Eisen bestehen. Ein Durchmesser der Eisenpartikel liegt vorzugsweise zwischen 25 µm und 500 µm.
In 2c ist der Zustand gezeigt, in dem der Magnet 26 von der Steuerung 42 (vgl. 1) mit Strom beaufschlagt wurde und sich dadurch ein Magnetfeld B ausgebildet hat. Das Magnetfeld B bewirkt, dass die Metallpartikel 44.i (i = 1, 2, 3 ...) eine Kraft F auf den Magnet 26 zu erfahren. Die ursprünglich gleichförmige Verteilung der Metallpartikel 44.i im Werkstoff 40 geht damit verloren und es bildet sich ein Gradient des Anteils A an Metallpartikeln. Der Anteil an Metallpartikeln ist definiert als A = m₄₄/m₄₀, also als der Quotient aus der Masse der Metallpartikel in einem vorgegebenen Volumen geteilt durch die Gesamtmasse m₄₀ des Werkstoffs in diesem Volumen. Der Anteil A steigt mit abnehmendem Abstand vom Magneten 26.
Nach dem Aushärten des Werkstoffs 40 steuert die Steuerung 42 den Magneten 26 so an, dass er ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, dessen Stärke mit der Zeit abnimmt. Verfahren zum Entmagnetisieren von Bauteilen sind aus dem Stand der Technik bekannt, daher wird das Entmagnetisieren hier nicht weiter beschrieben. Nach dem Entmagnetisieren wird das entstandene hybride Bauteil 46 von einem Auswerfer aus dem Spritzgusswerkzeug 12 ausgestoßen. Aus dem erkalteten Werkstoff 40 (siehe 1) ist so ein Kunststoffelement 48 entstanden, das stoffschlüssig mit dem Metallelement 24 verbunden ist.
2d zeigt schematisch, dass im fertigen Bauteil 46 der Anteil A abhängig ist von einem Abstand x des jeweiligen Punktes vom Magneten 26 in der Spritzgussform 12. Da ein thermischer Ausdehnungskoeffizient α₄₄ der Metallpartikel 44 kleiner ist als der Ausdehnungskoeffizient α_K des Kunststoff-Bestandteils des Werkstoffs 40, ist der Ausdehnungskoeffizient α₄₀ benachbart zum Magneten 26 und damit benachbart zum angespritzten Metallelement 24 kleiner und unterscheidet sich damit weniger von einem Ausdehnungskoeffizienten α₂₄ des Metallelements 24.
Bezugszeichenliste

10: Spritzgießmaschine
12: Spritzgusswerkzeug
14.1: erstes Teilwerkzeug
14.2: zweites Teilwerkzeug
16: Antrieb
18: Hydraulikzylinder
20: Hydraulikpumpe
22: Hohlraum
24: Metallelement
26: Magneten
28: elektrischer Leiter
30: Vergussmaterial
32: Deckabschnitt
34: Stützabschnitt
36: Anguss
38: Extruder
40: Werkstoff
42: Steuerung
44: Metallpartikel
46: Bauteil
48: Kunststoffelement
d: Dicke
B: Magnetfeld
F: Kraft
A: Anteil
Α₄₄: Ausdehnungskoeffizient

Claims

Hybrides Bauteil (46) mit (a) einem Metallelement (24) aus einem Metall und (b) einem Kunststoffelement (48), das mit dem Metallelement (24) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass (c) das Kunststoffelement (48) benachbart zum Metallelement (24) einen ersten Ausdehnungskoeffizienten (α₁) hat und beabstandet vom Metallelement (24) einen zweiten Ausdehnungskoeffizienten (α₂) hat, und (d) eine erste Abweichung (Δα₁) zwischen dem ersten Ausdehnungskoeffizienten (α₁) und einem Metall-Ausdehnungskoeffizienten (Δα_,M) des Metalls kleiner ist als eine zweite Abweichung (Δα₂) zwischen dem zweiten Ausdehnungskoeffizienten (α₂) und dem Metall-Ausdehnungskoeffizienten (Δα_,M).
Bauteil (46) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – das Kunststoffelement (48) ferromagnetische Metallpartikel (44) enthält und – ein Anteil an Metallpartikeln (44) benachbart zum Metallelement (24) höher ist als beabstandet vom Metallelement (24).
Bauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallelement (24) ein Blech ist.
Bauteil (46) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffelement (48) mit dem Metallelement (24) zumindest auch stoffschlüssig verbunden ist.
Bauteil (46) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallpartikel (44) einen Median-Durchmesser zwischen 10 µm, insbesondere 20 µm, und 2000 µm, insbesondere 500 µm, haben.
Bauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffelement (48) eine Verstärkung des Metallelements (24) bildet.
Spritzgießmaschine (10) zum Herstellen eines hybriden Bauteils (46) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit (i) einem Spritzgusswerkzeug (12), das einen Hohlraum (22) zum Aufnehmen eines anzuspritzenden Metallelements (24) aufweist, gekennzeichnet durch (ii) einen Magneten (26) zum Ausbilden eines Magnetfelds (B) im Hohlraum (22).
Spritzgießmaschine (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (26) im Spritzgusswerkzeug (12) angeordnet ist.
Spritzgießverfahren zum Herstellen eines hybriden Bauteils (46), mit den Schritten: (a) Einbringen eines Metallelements (24) in ein Spritzgusswerkzeug (12) und (b) Einbringen eines plastifizierten Werkstoffs in das Spritzgusswerkzeug (12), sodass sich der Werkstoff mit dem Metallelement (24) verbindet und das Bauteil (46) entsteht, dadurch gekennzeichnet, dass (c) der Werkstoff Kunststoff und ferromagnetische Metallpartikel enthält und (d) die ferromagnetischen Metallpartikel mittels eines Magneten (26) auf das Metallelement (24) zu bewegt werden.
Spritzgießverfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch den Schritt: Erzeugen eines magnetischen Felds, das so ausgebildet ist, dass die Metallpartikel auf das Metallelement (24) hin gezogen werden.
Spritzgießverfahren nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch den Schritt: Entmagnetisieren des Bauteils (46).