DE102018207839A1

DE102018207839A1 - Injection molding process for producing a composite component

Info

Publication number: DE102018207839A1
Application number: DE102018207839.4A
Authority: DE
Inventors: Volker Gaßmann; Tim Kühn
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2018-05-18
Filing date: 2018-05-18
Publication date: 2019-11-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Spritzgießverfahren zur Herstellung eines Verbundbauteiles, welches einen Kunststoffkörper (2) und ein fest mit diesem verbundenes formstabiles Hohlprofil (3) zur Verstärkung umfasst. Hierbei wird das in eine die geometrische Form des Kunststoffkörpers (2) zumindest teilweise abbildende Kavität (5) eines Spritzgießwerkzeuges (8) eingelegte und mit einem inkompressiblen Füllmaterial (4) gefüllte formstabile Hohlprofil (3) nach Schließen des Spritzgießwerkzeuges (8) mit einer die Kavität (5) ausfüllenden Spritzgussmasse zumindest abschnittsweise umspritzt. Das in dem Hohlprofil (3) dichtend eingeschlossene inkompressible Füllmaterial (4) verhindert eine Verformung des Hohlprofils (3) durch einen Spritzgießdruck in der Kavität (5) und wird nach dem Öffnen des Spritzgießwerkzeuges (8) aus dem mit dem Kunststoffkörper (2) fest verbundenen Hohlprofil (3) entfernt.The invention relates to an injection molding process for the production of a composite component, which comprises a plastic body (2) and a rigidly connected to this dimensionally stable hollow profile (3) for reinforcement. Here, in a the geometric shape of the plastic body (2) at least partially imaging cavity (5) of an injection mold (8) inserted and filled with an incompressible filler (4) dimensionally stable hollow profile (3) after closing the injection mold (8) with a the Cavity (5) filling injection molding compound at least partially encapsulated. The in the hollow profile (3) sealed incompressible filling material (4) prevents deformation of the hollow profile (3) by a Spritzgießdruck in the cavity (5) and after opening of the injection mold (8) from the with the plastic body (2) connected hollow profile (3) removed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Spritzgießverfahren zur Herstellung eines Verbundbauteiles, welches einen Kunststoffkörper und ein fest mit diesem verbundenes formstabiles Hohlprofil zur Verstärkung umfasst.The invention relates to an injection molding method for producing a composite component, which comprises a plastic body and a rigidly connected to this dimensionally stable hollow profile for reinforcement.

Insbesondere im Automobil- bzw. Fahrzeugbau haben steigende Anforderungen an Kunststoffbauteile hinsichtlich der Festigkeiten und Steifigkeiten und hinsichtlich der Aufnahme von mechanischen Belastungen, insbesondere der Energieaufnahme bei schlagartiger Belastung, dazu geführt, die Kunststoffbauteile mit einem Einleger aus einem formstabilen Material, beispielsweise einem Blech aus Stahl oder einem Streifen aus einem hochverstärkten Kunststoff, auszustatten. Zur Herstellung derartiger Verbundbauteile werden die Einleger in eine Kavität eines Spritzgießwerkzeuges eingelegt und anschließend mit einer aus Kunststoff bestehenden Spritzgussmasse umspritzt. Zur Verbesserung der mechanischen Belastbarkeit der Verbundbauteile ist bereits darüber nachgedacht worden, statt der Bleche bzw. Streifen Hohlprofile als Einleger zur verwenden. Ein Hohlprofil weist gegenüber einem Blech oder Streifen eine bessere mechanische Belastbarkeit auf. Es hat sich jedoch gezeigt, dass der Spritzgießdruck in dem Spritzgießwerkzeug bzw. in der Kavität, welcher bei etwa 400 bis 600 bar liegt, dafür sorgt, dass die Hohlprofile während des Spritzgießens deformiert werden bzw. kollabieren. Verbundbauteile mit einem deformierten oder kollabierten Hohlprofil weisen nicht die gewünschten mechanischen Eigenschaften auf und werden als Ausschussteile aus dem Herstellungsprozess ausgeschleust.Increasing demands on plastic components with regard to the strengths and stiffnesses and with regard to the absorption of mechanical loads, in particular the energy absorption in the event of sudden loading, have led to the plastic components with an insert of a dimensionally stable material, for example a steel sheet or a strip of highly reinforced plastic. To produce such composite components, the inserts are inserted into a cavity of an injection mold and then encapsulated with an injection molding compound made of plastic. To improve the mechanical strength of the composite components has already been considered, instead of the sheets or strips use hollow profiles as depositors. A hollow profile has over a sheet or strip a better mechanical strength. However, it has been shown that the injection molding pressure in the injection mold or in the cavity, which is about 400 to 600 bar, ensures that the hollow profiles are deformed or collapsed during injection molding. Composite components with a deformed or collapsed hollow profile do not have the desired mechanical properties and are discharged as rejects from the manufacturing process.

Die DE 10 2007 027 755 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffbauteiles mit integrierten Verstärkungsfasern, bei welchem eine Schicht von flexiblen Verstärkungsfasern um einen Hohlkern gewickelt und in eine Kavität eines RTM-Werkzeuges eingelegt wird. Anschließend wird ein System aus Epoxid-Harz und Härter unter einem Druck von bis zu 80 bar in das Werkzeug injiziert. Der Hohlkern bildet als Negativform die innere Kontur des Kunststoffbauteiles ab.The DE 10 2007 027 755 A1 describes a method for producing a plastic component with integrated reinforcing fibers, in which a layer of flexible reinforcing fibers is wound around a hollow core and inserted into a cavity of an RTM tool. Subsequently, a system of epoxy resin and hardener is injected into the mold under a pressure of up to 80 bar. The hollow core forms as a negative mold, the inner contour of the plastic component.

Die DE 10 2014 019 724 A1 und die DE 10 2014 004 158 A1 beschreiben jeweils ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturelementes, welches aus einem Funktionselement aus Kunststoff, insbesondere einem Zahnrad und einem fest mit diesem verbundenen Hohlprofil aus einem Faser-Kunststoff-Verbund besteht. Das Hohlprofil dient jedoch nicht der Verstärkung bzw. der Verbesserung der mechanischen Belastbarkeit des Funktionselementes bzw. des Strukturelementes, sondern bildet eine Welle bzw. einen Träger für das als Zahnrad ausgebildete Funktionselement. Beim Herstellungsprozess wird das Hohlprofil zunächst partiell erwärmt und anschließend in einer Kavität eines Spritzgießwerkzeuges angeordnet. Durch das Einspritzen des Kunststoffes in die Kavität wird das Hohlprofil durch den vorherrschenden Spritzgießdruck im zuvor erwärmten Bereich gezielt deformiert, um einen Hinterschnitt für das Funktionselement aus Kunststoff zu erzeugen. Hierdurch sind das Funktionselement und das Hohlprofil durch Formschluss fest miteinander verbunden.The DE 10 2014 019 724 A1 and the DE 10 2014 004 158 A1 describe in each case a method for producing a structural element, which consists of a functional element made of plastic, in particular a gear and a hollow profile of a fiber-plastic composite firmly connected to this. However, the hollow profile does not serve to reinforce or improve the mechanical strength of the functional element or the structural element, but forms a shaft or a support for the functional element designed as a gear. During the manufacturing process, the hollow profile is first partially heated and then arranged in a cavity of an injection mold. By injecting the plastic into the cavity, the hollow profile is selectively deformed by the prevailing injection molding pressure in the previously heated region in order to produce an undercut for the functional element made of plastic. As a result, the functional element and the hollow profile are firmly connected by positive locking.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Spritzgießverfahren zur Verfügung zu stellen, welches eine Herstellung eines aus einem Kunststoffkörper und einem fest mit diesem verbundenen Hohlprofil bestehenden Verbundbauteiles ohne Kollabieren oder Deformieren des umspritzten Hohlprofils ermöglicht.Against this background, the invention has for its object to provide an injection molding available, which allows a production of a plastic body and a permanently connected to this hollow profile composite component without collapsing or deforming the overmolded hollow profile.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Spritzgießverfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved with an injection molding according to the features of claim 1. The dependent claims relate to particularly expedient developments of the invention.

Erfindungsgemäß ist ein Spritzgießverfahren zur Herstellung eines Verbundbauteiles, welches einen Kunststoffkörper und ein fest mit diesem verbundenes formstabiles Hohlprofil zur Verstärkung umfasst, vorgesehen, bei welchem das in eine die geometrische Form des Kunststoffkörpers zumindest teilweise abbildende Kavität eines Spritzgießwerkzeuges eingelegte und mit einem inkompressiblen Füllmaterial gefüllte formstabile Hohlprofil nach Schließen des Spritzgießwerkzeuges mit einer die Kavität ausfüllenden Spritzgussmasse, zumindest abschnittsweise umspritzt wird, wobei durch das in dem Hohlprofil dichtend eingeschlossene inkompressible Füllmaterial eine Verformung des Hohlprofils durch einen Spritzgießdruck in der Kavität verhindert wird und wobei das Füllmaterial nach dem Öffnen des Spritzgießwerkzeuges aus dem mit dem Kunststoffkörper fest verbundenen Hohlprofil entfernt wird. Durch das im Hohlprofil eingeschlossene inkompressible Füllmaterial wird ein Kollabieren bzw. ein Deformieren des zur Verstärkung des Kunststoffkörpers bzw. des Verbundbauteiles vorgesehenen Hohlprofils in Folge des im Spritzgusswerkzeug herrschenden Spritzgießdruckes von etwa 400 bis 600 bar wirksam verhindert. Hierdurch können die mechanischen Eigenschaften bzw. die mechanische Belastbarkeit des Verbundbauteiles wesentlich verbessert werden. Dabei werden insbesondere die Festigkeit, die Steifigkeit und die Fähigkeit zur Energieaufnahme bei schlagartiger Belastung optimiert. Durch das Entfernen des Füllmaterials aus dem Hohlprofil erfolgt eine Gewichtsreduzierung, sodass das Verbundbauteil auch die gestiegenen Anforderungen im Fahrzeugbau im Hinblick auf den Leichtbau erfüllt. Durch die Verstärkung bzw. Versteifung des Verbundbauteiles mittels des Hohlprofils ist es außerdem möglich, die Abmessungen des Kunststoffkörpers und dadurch auch die Abmessungen des Verbundbauteiles zu reduzieren. Die in die Kavität eingespritzte Spritzgussmasse verbindet sich mit dem Hohlprofil vorzugsweise stoff- und/oder formschlüsssig. Das Hohlprofil kann umfangsseitig umlaufend und über seine gesamte Längserstreckung oder nur über einen Teilabschnitt in Längserstreckung von dem Material des Kunststoffkörpers umspritzt sein. Denkbar ist jedoch auch, dass das Hohlprofil umfangsseitig nicht umlaufend, sondern nur bereichsweise mit der Spritzgussmasse des Kunststoffkörpers umspritzt ist. Das Hohlprofil kann eine beliebige Querschnittsfläche bzw. -form, beispielsweise rund oder eckig, aufweisen. Die Querschnittsfläche des Hohlprofils kann sich in Längsrichtung verändern oder gleich bleiben. Vorzugsweise ist das Hohlprofil hinsichtlich seiner Querschnittsform und -fläche jedoch an die geometrische Form des Kunststoffkörpers bzw. des Verbundbauteiles bzw. an die Anforderungen an die mechanische Belastbarkeit des Verbundbauteiles angepasst.According to the invention, an injection molding process for producing a composite component, which comprises a plastic body and a dimensionally stable hollow profile fixedly connected thereto for reinforcement, is provided, in which the dimensionally stable material is inserted into a cavity of an injection molding tool which at least partially depicts the geometric shape of the plastic body and is filled with an incompressible filler material Hollow profile after closing the injection mold with a cavity filling injection molding compound, at least partially encapsulated, being prevented by the sealed in the hollow profile incompressible filler deformation of the hollow profile by a Spritzgießdruck in the cavity and wherein the filler after opening the injection mold from the is removed with the plastic body firmly connected hollow profile. Due to the incompressible filling material enclosed in the hollow profile, a collapse or deformation of the hollow profile provided for reinforcing the plastic body or the composite component is effectively prevented as a result of the injection molding pressure of about 400 to 600 bar prevailing in the injection molding tool. As a result, the mechanical properties and the mechanical strength of the composite component can be significantly improved. In particular, the strength, the rigidity and the ability to absorb energy in case of sudden load are optimized. By removing the filling material from the hollow profile is carried out a weight reduction, so that the composite component meets the increased requirements in vehicle construction in terms of lightweight construction. By reinforcing or stiffening of the composite component by means of the hollow profile, it is also possible to reduce the dimensions of the plastic body and thereby also the dimensions of the composite component. The injected into the cavity injection molding compound connects to the hollow profile preferably material and / or positive fit. The hollow profile may be peripherally encircling and over its entire longitudinal extension or only over a partial section in longitudinal extension of the material of the plastic body to be encapsulated. It is also conceivable, however, that the hollow profile is circumferentially not encircling, but only partially coated with the injection molding compound of the plastic body. The hollow profile may have any cross-sectional area or shape, for example, round or angular. The cross-sectional area of the hollow profile may vary longitudinally or remain the same. With regard to its cross-sectional shape and area, however, the hollow profile is preferably adapted to the geometric shape of the plastic body or of the composite component or to the requirements of the mechanical strength of the composite component.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des vorliegenden Spritzgießverfahrens wird auch dadurch erreicht, dass das Hohlprofil vor dem Einlegen in die Kavität des Spritzgießwerkzeuges mit dem Füllmaterial befüllt und dichtend verschlossen wird. Hierbei wird das Füllmaterial beispielsweise durch eine im Hohlprofil vorgesehene Durchbrechung, Öffnung oder Bohrung in den Hohlraum eingebracht, wobei die Durchbrechung nachfolgend dichtend verschlossen wird, um ein Austreten des Füllmaterials beim Einlegen in das Werkzeug und während des Spritzgießens zu verhindern. Durch die vorgeschaltete Befüllung und Abdichtung des Hohlprofils wird eine Reduzierung der Taktzeit bzw. der Wartezeit zwischen den aufeinanderfolgenden Spritzgießvorgängen erreicht, da das bereits gefüllte Hohlprofil unmittelbar nach der Entnahme des zuvor hergestellten Verbundbauteiles in die Kavität eingelegt werden kann. Zur definierten Anordnung des gefüllten Hohlprofils sind in der Kavität bzw. in dem Spritzgießwerkzeug ein oder mehrere Fixierelemente vorgesehen, welche das Hohlprofil in einer definierten Position und Lage in der Kavität des Spritzgießwerkzeuges fixieren. Die Durchbrechung kann beispielsweise durch einen Stopfen, einen Deckel oder durch eine Umformung des Hohlprofilmaterials verschlossen werden.An advantageous embodiment of the present injection molding is also achieved in that the hollow profile is filled before insertion into the cavity of the injection mold with the filler and sealingly closed. In this case, the filler material is introduced, for example, provided by an opening provided in the hollow profile, opening or bore in the cavity, wherein the opening is subsequently sealed to prevent leakage of the filler material when inserted into the tool and during injection molding. Due to the upstream filling and sealing of the hollow profile, a reduction of the cycle time or the waiting time between the successive injection molding operations is achieved since the already filled hollow profile can be inserted into the cavity immediately after removal of the composite component previously prepared. For the defined arrangement of the filled hollow profile one or more fixing elements are provided in the cavity or in the injection mold, which fix the hollow profile in a defined position and position in the cavity of the injection mold. The opening can be closed for example by a plug, a lid or by a deformation of the hollow profile material.

Eine alternative Ausgestaltung des Verfahrens wird auch dadurch erreicht, dass das Hohlprofil durch in dem Spritzgießwerkzeug angeordnete Verschlusselemente dichtend verschlossen wird. Hierbei wird der Hohlkörper nicht vor dem Einlegen, sondern durch das Einlegen in die Kavität des Spritzgießwerkzeuges dichtend verschlossen. Die Verschlusselemente dienen gleichzeitig der Fixierung des Hohlprofils in einer definierten Lage und Position in der Kavität.An alternative embodiment of the method is also achieved in that the hollow profile is sealingly closed by arranged in the injection molding closure elements. Here, the hollow body is not sealed before insertion, but by inserting into the cavity of the injection mold. The closure elements simultaneously serve to fix the hollow profile in a defined position and position in the cavity.

Es erweist sich als besonders vorteilhaft, dass ein fließfähiges oder rieselfähiges Füllmaterial verwendet wird. Hierdurch wird einerseits die Befüllung des Hohlprofils und andererseits das Entfernen des Füllmaterials nach dem Umspritzen des Hohlprofils erleichtert. In diesem Fall erweist es sich als besonders zweckmäßig, dass als Füllmaterial eine Flüssigkeit oder Sand verwendet wird. Durch die Verwendung einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser oder Sand, wird ein inkompressibles Medium zur Verfügung gestellt, welches hinsichtlich der Kosten und der Handhabung besonders vorteilhaft ist.It proves to be particularly advantageous that a flowable or free-flowing filler material is used. As a result, on the one hand, the filling of the hollow profile and on the other hand, the removal of the filling material after encapsulation of the hollow profile is facilitated. In this case, it proves to be particularly useful that a liquid or sand is used as filling material. By using a liquid, in particular water or sand, an incompressible medium is provided, which is particularly advantageous in terms of cost and handling.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal besteht darin, dass nach dem Öffnen des Spritzgießwerkzeuges zumindest eine Durchbrechung in das fest mit dem Kunststoffkörper verbundene Hohlprofil eingebracht wird, wobei das Füllmaterial durch die Durchbrechung aus dem Hohlprofil entfernt wird. Die Durchbrechung kann als Bohrung ausgebildet und mittels eines herkömmlichen Bohrwerkzeuges oder mittels Laserstrahlung in das Hohlprofil eingebracht werden. Denkbar ist auch, dass die Durchbrechung durch ein Aufschneiden des Hohlprofils erzeugt wird oder dass die durch einen Stopfen oder Deckel verschlossene Durchbrechung zur Befüllung des Hohlprofils mit dem Füllmaterial durch Entfernen des Deckels oder Stopfens geöffnet wird. Durch die Durchbrechung kann das Füllmaterial dann insbesondere schwerkraftbedingt aus dem Hohlprofil abfließen bzw. herausrieseln. Durch das Einbringen mehrerer Durchbrechungen kann das Entfernen des Füllmaterials beschleunigt werden.Another feature of the invention is that after opening the injection mold at least one opening is introduced into the solid profile connected to the plastic body hollow profile, wherein the filling material is removed through the opening from the hollow profile. The opening can be formed as a bore and introduced by means of a conventional drilling tool or by means of laser radiation in the hollow profile. It is also conceivable that the opening is produced by cutting open the hollow profile or that the closed by a plug or lid opening for filling the hollow profile with the filler material by removing the lid or plug is opened. Through the opening, the filling material can then flow out of the hollow profile or trickle out, in particular due to gravity. By introducing a plurality of openings, the removal of the filling material can be accelerated.

In einer Weiterbildung des vorliegenden Verfahrens ist vorgesehen, dass nach dem Öffnen des Spritzgießwerkzeuges zumindest zwei Durchbrechungen in das Hohlprofil eingebracht werden und nachfolgend ein Spülfluid durch eine erste Durchbrechung in das Hohlprofil eingeleitet und durch eine zweite Durchbrechung aus dem Hohlprofil abgeleitet wird. Hierdurch wird eine rückstandsfreie Entfernung des beispielsweise als Sand ausgebildeten Füllmaterials aus dem Hohlprofil sichergestellt, sodass ein Austreten von Sand während einer nachfolgenden Montage des Verbundbauteiles ausgeschlossen werden kann. Das Füllmaterial wird aus dem Holprofil ausgewaschen. Eventuell festsitzendes Füllmaterial im Hohlprofil kann durch eine Erhöhung des Spülfluiddruckes gelöst und entfernt werden.In one embodiment of the present method, it is provided that after opening the injection mold at least two openings are introduced into the hollow profile and subsequently introduced a flushing fluid through a first opening in the hollow profile and is derived by a second opening from the hollow profile. As a result, a residue-free removal of, for example, formed as a sand filling material is ensured from the hollow profile, so that leakage of sand during subsequent assembly of the composite component can be excluded. The filling material is washed out of the hollow profile. Possibly tight filling material in the hollow profile can be solved and removed by increasing the flushing fluid pressure.

Es erweist sich als zweckmäßig, dass ein Hohlprofil aus einem metallischen Werkstoff oder aus einem Kunststoff verwendet wird. Als metallischer Werkstoff kommt beispielsweise Aluminium oder Stahl in Betracht. Als Kunststoff ist ein faserverstärkter thermoplastischer Kunststoff oder ein hochverstärkter Kunststoff denkbar. Die genannten Materialien für das Hohlprofil führen aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften zu einer verbesserten Performance des Verbundbauteiles.It proves to be expedient that a hollow profile made of a metallic material or a plastic is used. As a metallic material, for example, aluminum or steel is considered. As a plastic fiber-reinforced thermoplastic or a highly reinforced plastic is conceivable. The materials mentioned for the hollow profile lead due to their mechanical properties to an improved performance of the composite component.

Eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Hohlprofil und dem Kunststoffkörper wird dadurch erreicht bzw. sichergestellt, dass ein Hohlprofil mit einer zumindest eine Erhebung und/oder Vertiefung aufweisenden Außenfläche verwendet wird. Die Erhebungen und Vertiefungen können beispielsweise als Sicken oder Nuten ausgebildet sein und bilden einen Hinterschnitt für die in die Kavität eingebrachte und den Kunststoffkörper bildende ausgehärtete Spritzgussmasse.A positive connection between the hollow profile and the plastic body is achieved or ensured that a hollow profile is used with an at least one elevation and / or recess having outer surface. The elevations and depressions may be formed, for example, as beads or grooves and form an undercut for the introduced into the cavity and the plastic body forming hardened injection molding compound.

Dadurch, dass als Spritzgussmasse derselbe Kunststoff wie für das Hohlprofil verwendet wird, bildet sich eine prozesssichere stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Hohlprofil und dem Kunststoffkörper aus. Hierbei wird die Oberfläche des Hohlprofils durch die eingespritzte heiße Spritzgussmasse angeschmolzen und verbindet sich beim Aushärten und Abkühlen stoffschlüssig mit der den Kunststoffkörper bildenden Spritzgussmasse.Due to the fact that the same plastic as the hollow profile is used as the injection-molding compound, a process-reliable cohesive connection is formed between the hollow profile and the plastic body. Here, the surface of the hollow profile is melted by the injected hot injection molding compound and combines during curing and cooling cohesively with the plastic body forming injection molding compound.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäße Verbundbauteiles;
2 eine Prinzipdarstellung eines Spritzgießwerkzeuges zur Herstellung des Verbundbauteiles beim Öffnen des Spritzgießwerkzeuges;
3 eine Prinzipdarstellung des auf das Hohlprofil einwirkenden Spritzgießdruckes;
4 das aus dem Spritzgießwerkzeug entnommenen Verbundbauteil in einer Schnittdarstellung gemäß Linie A-A in 1.

The invention allows numerous embodiments. To further clarify its basic principle, one of them is shown in the drawing and will be described below. This shows in

1 a perspective view of a composite component according to the invention;
2 a schematic diagram of an injection mold for the production of the composite component when opening the injection mold;
3 a schematic representation of the force acting on the hollow profile injection molding;
4 the composite component taken from the injection mold in a sectional view along the line AA in 1 ,

Anhand der 1 bis 4 wird nachfolgend das erfindungsgemäße Spritzgießverfahren zur Herstellung eines Verbundbauteiles 1 näher erläutert. Wie in 1 abgebildet, umfasst das hergestellte Verbundbauteil 1 einen Kunststoffkörper 2 aus einem thermoplastischen Kunststoff und ein fest mit dem Kunststoffkörper 2 verbundenes formstabiles Hohlprofil 3 aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff. Das Hohlprofil 3 dient der Verstärkung bzw. Based on 1 to 4 Below is the injection molding of the invention for producing a composite component 1 explained in more detail. As in 1 shown, includes the composite component produced 1 a plastic body 2 made of a thermoplastic material and a fixed to the plastic body 2 connected dimensionally stable hollow profile 3 made of a fiber-reinforced thermoplastic. The hollow profile 3 serves the reinforcement or

Versteifung des Kunststoffkörpers 2 bzw. des Verbundbauteiles 1 und verbessert die mechanische Belastbarkeit, insbesondere die Festigkeit und Steifigkeit sowie die Fähigkeit zur Energieaufnahme bei schlagartiger Belastung. Das Verbundbauteil 1 ist vorzugsweise als Fahrzeugbauteil ausgebildet und kann beispielsweise einen umlaufenden Rahmen einer Kunststoff-Heckklappe bilden.Stiffening of the plastic body 2 or the composite component 1 and improves the mechanical strength, in particular the strength and rigidity and the ability to absorb energy under sudden load. The composite component 1 is preferably formed as a vehicle component and may for example form a peripheral frame of a plastic tailgate.

Zur Herstellung des Verbundbauteiles 1 wird zunächst ein mit einem inkompressiblen fließfähigen Füllmaterial 4 befülltes Hohlprofil 3 in eine Kavität 5 eines aus einer unteren Formhälfte 6 und einer oberen Formhälfte 7 bestehenden und in 2 abgebildeten Spritzgießwerkzeuges 8 angeordnet. Nach der Anordnung des Hohlprofils 3 in der Kavität 5 des geöffneten Spritzgießwerkzeuges 8 wird dieses durch eine Relativbewegung zwischen der oberen Formhälfte 7 und der unteren Formhälfte 6 geschlossen. Anschließend wird die aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehende, plastifizierte und heiße Spritzgussmasse in die Kavität 5 eingespritzt, welche die geometrische Form des Kunststoffkörpers 2 abbildet. Durch das Einspritzen der Spritzgussmasse entsteht in der Kavität 5 ein hoher Spritzgießdruck, welcher auf das dort angeordnete und fixierte Hohlprofil 3 einwirkt. In 3 ist der auf das Hohlprofil 3 einwirkende Druck durch mehrere Richtungspfeile angedeutet. Dabei ist durch die fett dargestellten Richtungspfeile der Spritzgießdruck und durch die dünn dargestellten Richtungspfeile der Druck durch die Anlage des Hohlprofils 3 an der Wandfläche 9 der oberen Formhälfte 7 dargestellt. Das im Hohlprofil 3 befindliche inkompressible Füllmaterial 4, beispielsweise eine Flüssigkeit oder Sand, verhindert ein Kollabieren bzw. eine Deformation des Hohlprofils 3 durch den in der Kavität 5 vorherrschenden und auf das Hohlprofil 3 wirkenden Spritzgießdruck. Nach der vollständigen Füllung der Kavität 5 mit der Spritzgussmasse bildet sich durch Abkühlen und Aushärten der Spritzgussmasse der Kunststoffkörper 2 aus, welcher sich dabei durch Stoffschluss und/oder Formschluss fest mit dem formstabilen Hohlprofil 3 verbindet. Anschließend wird, wie in 2 dargestellt, das Spritzgießwerkzeug 8 durch eine Relativbewegung zwischen der oberen Formhälfte 7 und der unteren Formhälfte 6 geöffnet und das Verbundbauteil 1 aus der Kavität 5 entformt.For the production of the composite component 1 First, a flowable with an incompressible filler material 4 filled hollow profile 3 in a cavity 5 one from a lower mold half 6 and an upper mold half 7 existing and in 2 pictured injection mold 8th arranged. After the arrangement of the hollow profile 3 in the cavity 5 of the opened injection mold 8th this is due to a relative movement between the upper mold half 7 and the lower half of the mold 6 closed. Subsequently, the consisting of a thermoplastic plasticized and hot injection molding compound in the cavity 5 injected, showing the geometric shape of the plastic body 2 maps. By injecting the injection molding compound is formed in the cavity 5 a high injection pressure, which on the there arranged and fixed hollow profile 3 acts. In 3 is the on the hollow profile 3 acting pressure indicated by several directional arrows. In this case, by the directional arrows shown in bold the injection molding pressure and by the directional arrows shown thinly the pressure through the system of the hollow profile 3 on the wall surface 9 the upper half of the mold 7 shown. The in the hollow profile 3 located incompressible filling material 4 , For example, a liquid or sand, prevents collapse or deformation of the hollow profile 3 through the in the cavity 5 prevalent and on the hollow profile 3 acting injection molding. After complete filling of the cavity 5 With the injection molding compound, the plastic body is formed by cooling and curing the injection molding compound 2 made, which thereby fixed by material bond and / or positive connection with the dimensionally stable hollow profile 3 combines. Subsequently, as in 2 shown, the injection mold 8th by a relative movement between the upper mold half 7 and the lower half of the mold 6 opened and the composite component 1 from the cavity 5 removed from the mold.

4 zeigt das aus dem Spritzgießwerkzeug 8 entnommenen Verbundbauteil 1 in einer Schnittdarstellung gemäß Linie A-A in 1, wobei sich das Füllmaterial 4 noch in dem fest mit dem Kunststoffkörper 2 verbundenen formstabile Hohlprofil 3 befindet. Zur Entfernung des Füllmaterials 4 aus dem Hohlprofil 3 wird in dieses eine Durchbrechung 10, beispielsweise eine Öffnung oder Bohrung eingebracht, aus welcher das fließfähige Füllmaterial 4 vorzugsweise schwerkraftbedingt abfließen kann. In 1 ist die Durchbrechung 10 in einem stirnseitigen Endabschnitt 11 des Hohlprofils 3 angeordnet. Selbstverständlich kann die Durchbrechung 10 auch an anderen Bereichen des Hohlprofils 3 angeordnet sein bzw. eingebracht werden. 4 shows that from the injection mold 8th removed composite component 1 in a sectional view according to line AA in 1 , wherein the filler material 4 still in the firm with the plastic body 2 connected dimensionally stable hollow profile 3 located. For removing the filling material 4 from the hollow profile 3 gets into this one opening 10 , For example, introduced an opening or bore, from which the flowable filler material 4 preferably can flow off due to gravity. In 1 is the breakthrough 10 in a front end section 11 of the hollow profile 3 arranged. Of course, the breakthrough 10 also on other areas of the hollow profile 3 be arranged or introduced.

Insbesondere für den Fall, dass als Füllmaterial Sand verwendet wird, kann es von Vorteil sein, neben der in 1 dargestellten ersten Durchbrechung 10 eine weitere in den Figuren nicht dargestellte zweite Durchbrechung 10 in das Hohlprofil 3 einzubringen, beispielsweise in einem dem Endabschnitt 11 mit der ersten Durchbrechung 10 gegenüberliegenden stirnseitigen zweiten Endabschnitt 12 des Hohlprofils 3. Hierdurch ist es möglich, ein Spülfluid durch die erste Durchbrechung 10 in das Hohlprofil 3 einzuleiten und durch die zweite Durchbrechung 10 aus dem Hohlprofil 3 abzuleiten. Durch das insbesondere als Flüssigkeit ausgebildete Spülfluid, beispielsweise Wasser, kann das Füllmaterial 4 dann vollständig aus dem Hohlprofil 3 ausgewaschen werden.In particular, in the case that sand is used as filling material, it may be advantageous, in addition to the in 1 illustrated first opening 10 another in the figures not illustrated second opening 10 in the hollow profile 3 bring in, for example, in an end portion 11 with the first opening 10 opposite end-side second end portion 12 of the hollow profile 3 , This makes it possible, a flushing fluid through the first opening 10 in the hollow profile 3 to initiate and through the second opening 10 from the hollow profile 3 derive. By means of the flushing fluid, for example water, which is designed in particular as a liquid, the filling material can 4 then completely out of the hollow profile 3 be washed out.

Für eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Kunststoffkörper 2 und dem Hohlprofil 3 ist es von Vorteil, wenn eine Außenfläche 13 des Hohlprofils 3 eine oder mehrere Erhebungen oder Vertiefungen aufweist, welche einen Hinterschnitt für den Kunststoffkörper 2 bilden.For a positive connection between the plastic body 2 and the hollow profile 3 it is beneficial if an outer surface 13 of the hollow profile 3 Has one or more elevations or depressions, which an undercut for the plastic body 2 form.

Eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Kunststoffkörper 2 und dem Hohlprofil 3 wird dadurch begünstigt, dass die den Kunststoffkörper 2 bildende Spritzgussmasse aus demselben Kunststoff besteht wie das Hohlprofil 3.A cohesive connection between the plastic body 2 and the hollow profile 3 is favored by the fact that the plastic body 2 forming injection molding compound consists of the same plastic as the hollow profile 3 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Verbundbauteilcomposite component
22: KunststoffkörperPlastic body
33: Hohlprofilhollow profile
44: Füllmaterialfilling material
55: Kavität cavity
66: untere Formhälftelower mold half
77: obere Formhälfteupper mold half
88th: Spritzgießwerkzeuginjection mold
99: Wandfläche obere FormhälfteWall surface upper mold half
1010: Durchbrechung perforation
1111: Endabschnittend
1212: Endabschnittend
1313: Außenfläche outer surface

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102007027755 A1 [0003]
DE 102014019724 A1 [0004]
DE 102014004158 A1 [0004]

Claims

Injection molding process for producing a composite component (1) which comprises a plastic body (2) and a dimensionally stable hollow profile (3) fixedly connected thereto for reinforcement, in which the cavity (5) at least partially imaging the geometric shape of the plastic body (2) an injection-molded mold (8) and filled with an incompressible filling material (4) filled dimensionally stable hollow profile (3) after closing the injection mold (8) with a cavity (5) filling injection molding compound is at least partially encapsulated, whereby in the hollow profile (3) sealingly enclosed incompressible filling material (4) deformation of the hollow profile (3) by a Spritzgießdruck in the cavity (5) is prevented and wherein the filling material (4) after opening of the injection mold (8) from the fixedly connected to the plastic body (2) Hollow profile (3) is removed.

Injection molding after Claim 1 , characterized in that the hollow profile (3) before insertion into the cavity (5) of the injection mold (8) with the filling material (4) is filled and sealed.

Injection molding according to the Claims 1 or 2 , characterized in that the hollow profile (3) is sealed by sealing elements arranged in the injection mold (8).

Injection molding method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a flowable filling material (4) is used.

Injection molding method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a liquid or sand is used as filling material (4).

Injection molding according to at least one of the preceding claims, characterized in that after opening of the injection mold (8) at least one opening (10) in the fixedly connected to the plastic body (2) hollow profile (3) is introduced, wherein the filler material (4) the opening (10) is removed from the hollow profile (3).

Injection molding method according to at least one of the preceding claims, characterized in that after opening of the injection mold (8) at least two openings (10) are introduced into the hollow profile (3) and subsequently a flushing fluid through a first opening (10) in the hollow profile (3 ) is introduced and through a second opening (10) from the hollow profile (3) is derived.

Injection molding according to at least one of the preceding claims, characterized in that a hollow profile (3) made of a metallic material or a plastic is used.

Injection molding according to at least one of the preceding claims, characterized in that a hollow profile (3) with an at least one elevation and / or depression having outer surface (13) is used.

Injection molding according to at least one of the preceding claims, characterized in that the same plastic as for the hollow profile (3) is used as the injection molding compound.