DE102021209983A1

DE102021209983A1 - Strukturbauteil, Fahrzeug und Verfahren zum Herstellen eines Strukturbauteils

Info

Publication number: DE102021209983A1
Application number: DE102021209983.1A
Authority: DE
Inventors: Thomas Wolf; Anna-Carin Föhner; Pascale Felke
Original assignee: ElringKlinger AG
Current assignee: ElringKlinger AG
Priority date: 2021-09-09
Filing date: 2021-09-09
Publication date: 2023-03-09
Also published as: WO2023036650A1; CN117916142A

Abstract

Um ein Strukturbauteil (100) für ein Fahrzeug (102), insbesondere eine Spritzwand (104) für ein Straßenfahrzeug, beispielsweise für einen Personenkraftwagen (106), bereitzustellen, welches einfach und kostengünstig herstellbar ist und vorzugsweise zugleich Anforderungen an Gewichtsersparnis und strukturelle Integrität erfüllt, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Strukturbauteil (100), insbesondere die Spritzwand (104), Folgendes umfasst:einen Grundkörper (108), welcher einen oder mehrere geschäumte Abschnitte (124) und einen oder mehrere kompakte Abschnitte (130) umfasst, wobei das Strukturbauteil (100) vorzugsweise ferner ein oder mehrere Abdeckelemente (126) umfasst, welche den Grundkörper (108) in einem oder mehreren geschäumten Abschnitten (124) und/oder in einem oder mehreren kompakten Abschnitten (130) abdecken.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Strukturbauteil für ein Fahrzeug, insbesondere eine Spritzwand für ein Straßenfahrzeug, beispielsweise für einen Personenkraftwagen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Strukturbauteil für ein Fahrzeug, insbesondere eine Spritzwand für ein Straßenfahrzeug, beispielsweise für einen Personenkraftwagen, bereitzustellen, welches einfach und kostengünstig herstellbar ist und vorzugsweise zugleich Anforderungen an Gewichtsersparnis und strukturelle Integrität erfüllt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Strukturbauteil für ein Fahrzeug, insbesondere eine Spritzwand für ein Straßenfahrzeug, beispielsweise für einen Personenkraftwagen, mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
Das Strukturbauteil, insbesondere die Spritzwand, umfasst vorzugsweise Folgendes:

einen Grundkörper, welcher einen oder mehrere geschäumte Abschnitte und einen oder mehrere kompakte Abschnitte umfasst, wobei das Strukturbauteil vorzugsweise ferner ein oder mehrere Abdeckelemente umfasst, welche den Grundkörper in einem oder mehreren geschäumten Abschnitten und/oder in einem oder mehreren kompakten Abschnitten abdecken.

Der Begriff „insbesondere“ wird im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche vorzugsweise zur Beschreibung fakultativer Merkmale verwendet.
Das Strukturbauteil, insbesondere die Spritzwand, ist vorzugsweise dazu ausgebildet, eine Fahrgastzelle eines Fahrzeugs, insbesondere einen Innenraum eines Straßenfahrzeugs, beispielsweise eines Personenkraftwagens, von einem außerhalb der Fahrgastzelle, insbesondere außerhalb des Innenraums, angeordneten Raum zu trennen.
Der Strukturbauteil umfasst vorzugsweise eine erste Seite und eine der ersten Seite abgewandte zweite Seite.
Beispielsweise ist es denkbar, dass die erste Seite des Strukturbauteils in einem Einbauzustand desselben einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs, insbesondere einem Innenraum eines Straßenfahrzeugs, beispielsweise eines Personenkraftwagens, zugewandt ist.
Das Fahrzeug ist insbesondere ein Straßenfahrzeug. Beispielsweise ist das Fahrzeug ein Personenkraftwagen. Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass das Fahrzeug ein Lastkraftwagen ist.
Das Strukturbauteil ist vorzugsweise ein Flächenbauteil.
Eine maximale Breite und/oder eine maximale Höhe des Strukturbauteils sind vorzugsweise mindestens um den Faktor zwei größer als eine maximale Dicke des Strukturbauteils, beispielsweise mindestens um den Faktor von vier.
Eine maximale Breite des Strukturbauteils ist vorzugsweise mindestens um den Faktor zwei größer als eine maximale Höhe des Strukturbauteils.
Das Strukturbauteil ist insbesondere ein Sandwichbauteil.
Günstig kann es sein, wenn das Strukturbauteil lastpfadgerecht ausgebildet ist, wobei Abdeckelemente, insbesondere Verstärkungselemente, des Strukturbauteils vorzugsweise an Abschnitten mit einer erhöhten Belastung angeordnet sind.
Günstig kann es sein, wenn eine lastpfadgerechte Ausgestaltung des Strukturbauteils durch lokal unterschiedliche Materialstärken und/oder durch einen lokal unterschiedlichen Schäumgrad und/oder eine lokal unterschiedliche Schäumrate erreicht werden.
Vorzugsweise weist das Strukturbauteil einen reduzierten Materialbedarf sowie ein erhöhtes Leichtbaupotential auf, wobei Herstellkosten des Strukturbauteils vorzugsweise minimiert werden können.
Das Strukturbauteil ist vorzugsweise im Wesentlichen gasdicht ausgebildet.
Vorzugsweise ist das Strukturbauteil werkzeugfallend hergestellt.
Insbesondere sind dabei zur Herstellung des Strukturbauteils nach dem Entformen des Strukturbauteils aus einem Formgebungswerkzeug keine weiteren Schritte erforderlich.
Der Grundkörper des Strukturbauteils ist insbesondere in einem sogenannten „one-shot“-Verfahren hergestellt, wobei vorzugsweise sämtliche Abschnitte des Grundkörpers aus demselben Kunststoffmaterial gebildet sind.
Die verschiedenen Abschnitte des Grundkörpers weisen vorzugsweise eine chemisch identische Zusammensetzung auf und/oder sind durch dieselbe Strukturformel und/oder Summenformel chemisch charakterisierbar.
Die verschiedenen Abschnitte des Grundkörpers können physikalisch verschiedene Eigenschaften aufweisen.
Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass der Grundkörper des Strukturbauteils ein spritzgießbares Kunststoffmaterial umfasst oder aus diesem gebildet ist.
Das spritzgießbare Kunststoffmaterial ist beispielsweise ein thermoplastisches Kunststoffmaterial.
Beispielsweise ist es denkbar, dass das spritzgießbare Kunststoffmaterial ein faserverstärktes Kunststoffmaterial ist.
Das spritzgießbare Kunststoffmaterial umfasst vorzugsweise Verstärkungsfasern.
Die Verstärkungsfasern sind beispielsweise Glasfasern und/oder Aramidfasern.
Die Verstärkungsfasern des faserverstärkten Kunststoffmaterials sind vorzugsweise Kurzfasern und/oder Langfasern.
Unter Kurzfasern werden im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche vorzugsweise Verstärkungsfasern mit einer Länge von höchstens ungefähr 10 mm verstanden.
Unter Langfasern werden im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche vorzugsweise Verstärkungsfasern mit einer Länge im Bereich von mindestens ungefähr 10 mm bis ungefähr 50 mm verstanden.
Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass das spritzgießbare Kunststoffmaterial ein schäumbares Kunststoffmaterial ist.
Das schäumbare Kunststoffmaterial ist insbesondere ein Material, welches physikalisch und/oder chemisch schäumt.
Beim physikalischen Schäumen wird beispielsweise ein Druckgas, beispielsweise Kohlenstoffdioxid (CO2) oder Stickstoff (N2), in eine Schnecke eines Formgebungswerkzeugs, insbesondere eines Spritzgusswerkzeugs, eingebracht.
Beim chemischen Schäumen umfasst das spritzgießbare Kunststoffmaterial beispielsweise ein chemisches Treibmittel.
Das spritzgießbare Kunststoffmaterial, beispielsweise das schäumbare Kunststoffmaterial, umfasst vorzugsweise ein thermoplastisches Kunststoffmaterial, vorzugsweise ein Polyolefin, beispielsweise Polypropylen, und/oder ein Polyamid.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das schäumbare Kunststoffmaterial ein Material ist, welches durch Druckreduktion oder durch Freigeben eines Raumes in einer Kavität eines Formgebungswerkzeugs aufschäumt. Eine Druckreduktion wird insbesondere durch Vergrößern der Kavität in dem Formgebungswerkzeug erzeugt.
Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass der Grundkörper des Strukturbauteils in einem jeweiligen geschäumten Abschnitt einen geschäumten Kernbereich umfasst, welcher an einer oder zwischen zwei insbesondere kompakten Deckschichten angeordnet ist.
In dem geschäumten Kernbereich eines geschäumten Abschnitts des Grundkörpers des Strukturbauteils ist das spritzgießbare Kunststoffmaterial des Grundkörpers, insbesondere das schäumbare Kunststoffmaterial, vorzugsweise zumindest teilweise geschäumt.
In einer kompakten Deckschicht eines geschäumten Abschnitts des Grundkörpers des Strukturbauteils ist das spritzgießbare Kunststoffmaterial des Grundkörpers, insbesondere das schäumbare Kunststoffmaterial, vorzugsweise nicht oder nur geringfügig geschäumt.
Eine jeweilige kompakte Deckschicht eines geschäumten Abschnitts bildet vorzugsweise eine Hautschicht, welche den geschäumten Kernbereich des geschäumten Abschnitts zu einer Oberfläche des Grundkörpers hin insbesondere vollständig abdeckt.
Eine jeweilige kompakte Deckschicht eines geschäumten Abschnitts ist vorzugsweise durch Aushärten und/oder Vernetzen des spritzgießbaren Kunststoffmaterials, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, des Grundkörpers des Strukturbauteils vor dem Aufschäumen des spritzgießbaren Kunststoffmaterials, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, das heißt vor dem Herstellen des geschäumten Kernbereichs des geschäumten Abschnitts, hergestellt.
Vorzugsweise wird dabei nach dem Einspritzen des spritzgießbaren Kunststoffmaterials, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, in eine Kavität eines Formgebungswerkzeugs eine Warte- oder Haltezeit eingehalten, bevor das spritzgießbare Kunststoffmaterial, insbesondere das schäumbare Kunststoffmaterial, geschäumt und/oder expandiert wird.
Eine Dicke der kompakten Deckschichten verschiedener geschäumter Abschnitte kann vorzugsweise variieren.
Günstig kann es jedoch sein, wenn die beiden kompakten Deckschichten desselben geschäumten Abschnitts jeweils ungefähr dieselbe Dicke aufweisen.
Alternativ dazu ist es denkbar, dass die beiden kompakten Deckschichten desselben geschäumten Abschnitts jeweils eine voneinander verschiedene Dicke aufweisen.
Unterschiedliche Dicken der kompakten Deckschichten der geschäumten Abschnitte des Grundkörpers des Strukturbauteils sind beispielsweise durch eine unterschiedlich starke Vernetzung, das heißt voneinander verschiedene Vernetzungsgrade, beziehungsweise ein unterschiedlich schnelles Aushärten des spritzgießbaren Kunststoffmaterials, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, des Grundkörpers des Strukturbauteils vor dem Aufschäumen des spritzgießbaren Kunststoffmaterials, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, das heißt vor dem Herstellen des geschäumten Kernbereichs des geschäumten Abschnitts, hergestellt.
Beispielsweise kann eine Warte- oder Haltezeit nach dem Einspritzen des spritzgießbaren Kunststoffmaterials, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, in verschiedenen geschäumten Abschnitten variiert werden, so dass die kompakten Deckschichten der verschiedenen geschäumten Abschnitte jeweils eine voneinander verschiedene Dicke aufweisen.
Alternativ oder ergänzend dazu sind unterschiedliche Dicken der kompakten Deckschichten der geschäumten Abschnitte des Grundkörpers des Strukturbauteils beispielsweise durch zeitlich oder örtlich voneinander unabhängig ansteuerbare Werkzeugteile eines Formgebungswerkzeugs, beispielsweise Werkzeughälften und/oder Schieberelemente eines Formgebungswerkzeugs, hergestellt.
Durch Variieren der Warte- oder Haltezeit ist vorzugsweise eine Dicke der kompakten Deckschichten des einen oder der mehreren geschäumten Abschnitte beeinflussbar.
Günstig kann es ferner sein, wenn eine Einstellung einer Dicke der kompakten Deckschichten des einen oder der mehreren geschäumten Abschnitte durch aktives Temperieren einer eine Kavität begrenzenden Werkzeugwandung eines Formgebungswerkzeugs erfolgt.
Insbesondere ist es dabei denkbar, dass eine Dicke der kompakten Deckschichten des einen oder der mehreren geschäumten Abschnitte durch aktives Temperieren beeinflussbar ist.
Ein Schäumgrad und/oder eine Schäumrate des spritzgießbaren Kunststoffmaterials des Grundkörpers, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, ist in dem geschäumten Kernbereich eines geschäumten Abschnitts des Grundkörpers des Strukturbauteils vorzugsweise um einen Faktor von mindestens ungefähr 1,2, vorzugsweise von mindestens ungefähr 2, beispielsweise von mindestens ungefähr 5, größer als in einer kompakten Deckschicht des jeweiligen geschäumten Abschnitts.
Unter einer Schäumrate wird im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche insbesondere ein Grad einer Volumenzunahme beim Aufschäumen des spritzgießbaren Kunststoffmaterials des Grundkörpers, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, nach dem Einspritzen desselben in eine Kavität eines Formgebungswerkzeugs verstanden.
Ein Schäumgrad und/oder eine Schäumrate des spritzgießbaren Kunststoffmaterials des Grundkörpers, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, ist in dem geschäumten Kernbereich eines geschäumten Abschnitts des Grundkörpers des Strukturbauteils vorzugsweise um einen Faktor von mindestens ungefähr 1,2, vorzugsweise von mindestens ungefähr 2, beispielsweise von mindestens ungefähr 5, größer als in einem kompakten Abschnitt des Grundkörpers des Strukturbauteils.
In einem jeweiligen kompakten Abschnitt des Grundkörpers des Strukturbauteils beträgt ein Gasanteil, bezogen auf ein Gesamtvolumen des jeweiligen kompakten Abschnitts, vorzugsweise höchstens ungefähr 10 Vol.-%, beispielsweise höchstens ungefähr 5 Vol.-%, vorzugsweise höchstens ungefähr 2 Vol.-%.
Eine Dichte des Grundkörpers ist in dem geschäumten Kernbereich eines geschäumten Abschnitts vorzugsweise um einen Faktor von mindestens ungefähr 1,2, vorzugsweise mindestens ungefähr 2, beispielsweise mindestens ungefähr 5, kleiner als in einer kompakten Deckschicht des jeweiligen geschäumten Abschnitts.
In einem geschäumten Kernbereich eines geschäumten Abschnitts des Grundkörpers des Strukturbauteils beträgt ein Gasanteil, bezogen auf ein Gesamtvolumen des jeweiligen geschäumten Abschnitts, vorzugsweise mindestens ungefähr 10 Vol.-%, beispielsweise mindestens ungefähr 20 Vol.-%, vorzugsweise mindestens ungefähr 40 Vol.-%.
Günstig kann es ferner sein, wenn eine Dichte des Grundkörpers in dem geschäumten Kernbereich eines geschäumten Abschnitts um einen Faktor von mindestens ungefähr 1,2, vorzugsweise mindestens ungefähr 2, beispielsweise mindestens ungefähr 5, kleiner ist als in einem kompakten Abschnitt.
Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass

a) zwei kompakte Deckschichten eines geschäumten Abschnitts des Grundkörpers des Strukturbauteils einen Abstand im Bereich von ungefähr 2 mm bis ungefähr 50 mm, beispielsweise von ungefähr 3 mm bis ungefähr 20 mm, vorzugsweise von ungefähr 3 mm bis ungefähr 8 mm, zueinander aufweisen; und/oder
b) ein geschäumter Kernbereich eines geschäumten Abschnitts des Grundkörpers des Strukturbauteils eine Höhe im Bereich von ungefähr 2 mm bis ungefähr 50 mm, beispielsweise von ungefähr 3 mm bis ungefähr 20 mm, vorzugsweise von ungefähr 3 mm bis ungefähr 8 mm, aufweist.

Ein Abstand der zwei kompakten Deckschichten eines jeweiligen geschäumten Abschnitts des Grundkörpers des Strukturbauteils entspricht vorzugsweise einer Höhe eines geschäumten Kernbereichs des jeweiligen geschäumten Abschnitts.
Vorzugsweise kann das Strukturbauteil durch eine Vergrößerung eines Abstands der zwei kompakten Deckschichten eines geschäumten Abschnitts des Grundkörpers des Strukturbauteils zueinander und/oder durch eine Vergrößerung einer Höhe eines geschäumten Kernbereichs des geschäumten Abschnitts besonders steif ausgestaltet werden.
Vorzugsweise können durch eine Vergrößerung eines Abstands der zwei kompakten Deckschichten eines geschäumten Abschnitts des Grundkörpers des Strukturbauteils zueinander und/oder durch eine Vergrößerung einer Höhe eines geschäumten Kernbereichs des geschäumten Abschnitts auch Geräusch- und/oder Wärmedämmeigenschaften des Strukturbauteils verbessert werden.
Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass eine jeweilige kompakte Deckschicht eines geschäumten Abschnitts des Grundkörpers des Strukturbauteils eine Dicke von mindestens ungefähr 0,2 mm, beispielsweise von mindestens ungefähr 0,5 mm, vorzugsweise von mindestens ungefähr 1 mm, aufweist.
Vorzugsweise kann durch eine derartige Mindestdicke der kompakten Deckschichten des einen oder der mehreren geschäumten Abschnitte des Grundkörpers des Strukturbauteils erreicht werden, dass der Grundkörper des Strukturbauteils im Bereich eines geschäumten Abschnitts des Grundkörpers im Wesentlichen gasdicht ausgebildet ist.
Vorzugsweise ist der Grundkörper in einem jeweiligen kompakten Abschnitt ebenfalls gasdicht ausgebildet, so dass der Grundkörper des Strukturbauteils vorzugsweise insgesamt gasdicht ausgebildet werden kann.
Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass der Grundkörper des Strukturbauteils mehrere geschäumte Abschnitte umfasst, wobei eine Schäumrate des spritzgießbaren Kunststoffmaterials des Grundkörpers, insbesondere eines schäumbaren Kunststoffmaterials, in den geschäumten Kernbereichen der mehreren geschäumten Abschnitte voneinander verschieden ist.
Geschäumte Kernbereiche verschiedener geschäumter Abschnitte des Grundkörpers des Strukturbauteils sind insbesondere unterschiedlich stark geschäumt.
Vorzugsweise weist der Grundkörper des Strukturbauteils in den geschäumten Kernbereichen der mehreren geschäumten Abschnitte eine voneinander verschiedene Dichte auf.
Eine Dichte des Grundkörpers ist in geschäumten Kernbereichen verschiedener geschäumter Abschnitte vorzugsweise voneinander verschieden.
Beispielsweise ist es denkbar, dass ein geschäumter Kernbereich eines ersten geschäumten Abschnitts des Grundkörpers des Strukturbauteils stärker geschäumt ist als ein geschäumter Kernbereich eines zweiten geschäumten Abschnitts des Grundkörpers des Strukturbauteils.
Beispielsweise ist es denkbar, dass eine voneinander verschiedene Schäumrate und/oder Dichte in den geschäumten Kernbereichen der mehreren geschäumten Abschnitte durch eine zeitlich entkoppelte Bewegung von Schieberelementen eines Formgebungswerkzeugs erreicht wird.
Alternativ oder ergänzend dazu ist es denkbar, dass ein Aufschäumen des spritzgießbaren Kunststoffmaterials des Grundkörpers, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, in einem Hub erfolgt, wobei verschiedene Schieberelemente insbesondere voneinander verschiedene Hubstrecken aufweisen können.
Beispielsweise kann eine Hubstrecke eines ersten Schieberelements größer sein als eine Hubstrecke eines zweiten Schieberelements.
Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass ein oder mehrere Abdeckelemente des Strukturbauteils jeweils Verstärkungselemente sind, welche den Grundkörper des Strukturbauteils in einem oder mehreren geschäumten Abschnitten und/oder in einem oder mehreren kompakten Abschnitten verstärken.
Ein oder mehrere Abdeckelemente, insbesondere ein oder mehrere Verstärkungselemente, können beispielsweise ein Organoblech umfassen oder als solches ausgebildet sein.
Ein Organoblech umfasst vorzugsweise ein Fasermaterial und ein Matrixmaterial, in welches das Fasermaterial eingebettet ist.
Das Matrixmaterial ist insbesondere ein Kunststoffmaterial, beispielsweise ein thermoplastisches Kunststoffmaterial.
Günstig kann es sein, wenn ein als Organoblech ausgebildetes Abdeckelement, insbesondere Verstärkungselement, stoffschlüssig mit dem Grundkörper des Strukturbauteils verbunden ist.
Günstig kann es dabei sein, wenn das Matrixmaterial des Organoblechs dem spritzgießbaren, insbesondere schäumbaren, Kunststoffmaterial des Grundkörpers des Strukturbauteils entspricht.
Ein jeweiliges Abdeckelement, insbesondere ein jeweiliges Verstärkungselement, des Strukturbauteils kann beispielsweise eine Materialstärke im Bereich von ungefähr 0,2 mm bis ungefähr 2 mm aufweisen, beispielsweise eine Materialstärke von ungefähr 0,5 mm.
Unter einer „Materialstärke“ eines Abdeckelements, insbesondere eines Verstärkungselements, eines Kernbereichs eines geschäumten Abschnitts, einer kompakten Deckschicht eines geschäumten Abschnitts und eines kompakten Abschnitts wird im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche insbesondere eine in einer Dickenrichtung genommene durchschnittliche Materialstärke verstanden.
Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass ein oder mehrere Abdeckelemente, insbesondere ein oder mehrere Verstärkungselemente, des Strukturbauteils stoffschlüssig mit dem Grundkörper verbunden sind, insbesondere durch Herstellen des Grundkörpers in einem Spritzprozess.
Der Grundkörper des Strukturbauteils ist insbesondere an ein oder mehrere Abdeckelemente, insbesondere an ein oder mehrere Verstärkungselemente, des Strukturbauteils angespritzt.
Vorzugsweise kann somit auf Prozessschritte verzichtet werden, welche dem Spritzprozess zur Herstellung des Grundkörpers nachgelagert sind und welche dazu dienen, den Grundkörper stoffschlüssig mit einem oder mehreren Abdeckelementen, insbesondere einem oder mehreren Verstärkungselementen, zu verbinden.
Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass das eine oder die mehreren Abdeckelemente, insbesondere ein oder mehrere Verstärkungselemente, des Strukturbauteils eines oder mehrere der folgenden umfassen oder durch eines oder mehrere der folgenden gebildet sind:

- ein Faserverbundmaterial, welches beispielsweise ein Fasergewebe, ein Fasergestrick, ein Fasergewirke und/oder ein Faservlies umfasst;
- ein Fasermaterial, beispielsweise ein Fasergewebe, ein Fasergestrick, ein Fasergewirke und/oder ein Faservlies;
- ein Furniermaterial;
- ein Folienmaterial;
- ein metallisches Material, beispielsweise ein metallisches Blech, ein metallisches Gewebe, ein metallisches Gestrick und/oder ein metallisches Gewirke.

Beispielsweise ist es denkbar, dass Fasern eines Faserverbundmaterials beim Herstellen des Grundkörpers mit dem spritzgießbaren Kunststoffmaterial des Grundkörpers getränkt werden, so dass dieses vorzugsweise ein Matrixmaterial bildet, in welches das Faserverbundmaterial eingebettet ist.
Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass das Strukturbauteil ein oder mehrere Funktionselemente, insbesondere ein oder mehrere Hülsenelemente, umfasst, wobei der Grundkörper des Strukturbauteils vorzugsweise an das eine oder die mehreren Funktionselemente, insbesondere an das eine oder die mehreren Hülsenelemente, angespritzt ist.
Das Strukturbauteil ist mittels eines oder mehrerer Funktionselemente vorzugsweise funktionalisierbar, so dass beispielsweise ein oder mehrere Verbindungselemente an dem Strukturbauteil festlegbar sind und/oder dass ein oder mehrere Verbindungselemente durch ein Funktionselement, insbesondere durch ein Hülsenelement, hindurchführbar sind.
Das Strukturbauteil ist vorzugsweise mittels eines oder mehrerer Verbindungselemente, beispielsweise mittels eines oder mehrerer Schraubelemente, welche beispielsweise jeweils durch ein Hülsenelement hindurchführbar sind, an einer tragenden Struktur eines Fahrzeugs, insbesondere eines Straßenfahrzeugs, festlegbar.
Ein Hülsenelement des Strukturbauteils umfasst beispielsweise ein metallisches Material oder ist aus diesem gebildet, beispielsweise Aluminium und/oder Stahl.
Ein jeweiliges Hülsenelement des Strukturbauteils weist in einer parallel zu einer Längsachse des Hülsenelements verlaufenden Richtung vorzugsweise eine Höhe auf, welche gleich groß oder kleiner ist als eine Materialstärke des Strukturbauteils in einem Bereich, welcher das Hülsenelement unmittelbar umgibt.
Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass das spritzgießbare Kunststoffmaterial, insbesondere das schäumbare Kunststoffmaterial, des Grundkörpers des Strukturbauteils in einem Bereich, welcher ein Funktionselement, insbesondere ein Hülsenelement, unmittelbar umgibt, kompakt ausgebildet ist.
Funktionselemente, insbesondere Hülsenelemente, des Strukturbauteils sind vorzugsweise in einem kompakten Abschnitt des Grundkörpers des Strukturbauteils angeordnet.
Ein kompakter Abschnitt des Grundkörpers des Strukturbauteils bildet vorzugsweise einen umlaufenden Randabschnitt des Grundkörpers des Strukturbauteils.
Beispielsweise ist es denkbar, dass Funktionselemente, insbesondere Hülsenelemente, des Strukturbauteils in einem Randabschnitt des Grundkörpers des Strukturbauteils angeordnet sind, welcher vorzugsweise ringförmig geschlossen ist und als kompakter Abschnitt ausgebildet ist.
Das spritzgießbare Kunststoffmaterial, insbesondere das schäumbare Kunststoffmaterial, des Grundkörpers des Strukturbauteils ist in dem Bereich, welcher ein Funktionselement, insbesondere ein Hülsenelement, unmittelbar umgibt, vorzugsweise nicht oder nur geringfügig geschäumt.
Vorzugsweise lassen sich Funktionselemente, insbesondere Hülsenelemente, somit auch in einem geschäumten Abschnitt des Grundkörpers des Strukturbauteils anordnen.
Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass das Strukturbauteil eines oder mehrere der folgenden umfasst:

- einen Montageabschnitt, welcher zur Festlegung eines oder mehrerer Pedale, beispielsweise eines Bremspedals, eines Fahrzeugs, insbesondere eines Straßenfahrzeugs, beispielsweise eines Personenkraftwagens, festgelegt ist;
- einen Hindurchführungsabschnitt, durch welchen eine Lenksäule eines Fahrzeugs, insbesondere eines Straßenfahrzeugs, beispielsweise eines Personenkraftwagens, hindurchführbar ist.

Das Strukturbauteil ist vorzugsweise dazu ausgebildet, beim Bremsen auf ein Bremspedal eines Fahrzeugs wirkende Kräfte abzuleiten.
Vorzugsweise ist eine Verformung des Strukturbauteils aufgrund der beim Bremsen auf ein Bremspedal eines Fahrzeugs wirkenden Kräfte minimal.
Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass das Strukturbauteil ein Dichtelement umfasst, welches an den Grundkörper des Strukturbauteils angespritzt ist.
Der Grundkörper des Strukturbauteils bleibt zum Anspritzen des Dichtelements vorzugsweise formgebunden und/oder wird noch nicht aus einem Formgebungswerkzeug entformt.
Das Dichtelement wird insbesondere in einem Zwei-Komponenten-Spritzprozess an den Grundkörper des Strukturbauteils angespritzt.
Das Dichtelement umfasst vorzugsweise ein Kunststoffmaterial, beispielsweise ein Elastomermaterial.
Das Kunststoffmaterial des Dichtelements ist beispielsweise ein thermoplastisches Elastomermaterial (TPE).
Alternativ dazu ist es denkbar, dass das Dichtelement Polyurethan umfasst oder aus diesem gebildet ist und beispielsweise mittels eines Schaum-Dispenser-Vorrichtung, welche beispielsweise robotergeführt ist, auf den bereits entformten Grundkörper aufgebracht wird.
Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass der Grundkörper des Strukturbauteils ein oder mehrere Versteifungselemente, beispielsweise Versteifungsrippen, umfasst, wobei spritzgießbares und/oder schäumbares Kunststoffmaterial des Grundkörpers des Strukturbauteils in den einen oder den mehreren Versteifungselementen, insbesondere den Versteifungsrippen, des Grundkörpers des Strukturbauteils vorzugsweise kompakt und/oder nicht geschäumt ist.
Ein Schäumgrad und/oder eine Schäumrate des spritzgießbaren Kunststoffmaterials des Grundkörpers, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, entspricht in einem Versteifungselement, beispielsweise in einer Versteifungsrippe, vorzugsweise im Wesentlichen einem Schäumgrad und/oder einer Schäumrate in einem kompakten Abschnitt des Grundkörpers.
Versteifungselemente, beispielsweise Versteifungsrippen, grenzen vorzugsweise jeweils an einen kompakten Abschnitt des Grundkörpers an und weisen insbesondere eine im Wesentlichen identischen Schäumgrad und/oder eine im Wesentlichen identische Schäumrate wie dieser an die Versteifungselemente angrenzende kompakte Abschnitt des Grundkörpers auf.
Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass der Grundkörper des Strukturbauteils einen geschäumten und nachkomprimierten Abschnitt umfasst, wobei der geschäumte und nachkomprimierte Abschnitt vorzugsweise einen geschäumten Kernbereich umfasst, welcher an einer oder zwischen zwei insbesondere kompakten Deckschichten angeordnet ist, wobei der geschäumte Kernbereich vorzugsweise einen nachkomprimierten Bereich umfasst.
Eine kompakte Deckschicht eines geschäumten und nachkomprimierten Abschnitts ist vorzugsweise im Wesentlichen identisch zu einer kompakten Deckschicht eines geschäumten Abschnitts ausgebildet.
Insbesondere weist eine kompakte Deckschicht eines geschäumten und nachkomprimierten Abschnitts im Wesentlichen dieselben Materialeigenschaften wie eine kompakte Deckschicht eines geschäumten Abschnitts auf.
In dem nachkomprimierten Bereich des geschäumten Kernbereichs eines geschäumten und nachkomprimierten Abschnitts weist der Grundkörper des Strukturbauteils vorzugsweise eine Dichte auf, welche größer ist als eine Dichte des Grundkörpers in dem geschäumten Kernbereich des geschäumten und nachkomprimierten Abschnitts außerhalb des nachkomprimierten Bereichs.
Eine Dichte des Grundkörpers in dem nachkomprimierten Bereich kann beispielsweise im Wesentlichen einer Dichte des Grundkörpers in einer kompakten Deckschicht des geschäumten und nachkomprimierten Abschnitts entsprechen.
Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass das Strukturbauteil Folgendes umfasst:

- einen ersten geschäumten Abschnitt;
- einen zweiten geschäumten Abschnitt;
- einen kompakten Abschnitt; und
- zwei Verstärkungselemente,

Günstig kann es sein, wenn die kompakten Deckschichten des ersten geschäumten Abschnitts eine geringere Dicke aufweisen als die kompakten Deckschichten des zweiten geschäumten Abschnitts.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug, insbesondere ein Straßenfahrzeug, beispielsweise einen Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, wobei das Fahrzeug ein erfindungsgemäßes Strukturbauteil umfasst.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug, insbesondere ein Verfahren zum Herstellen einer Spritzwand für ein Straßenfahrzeug.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug, insbesondere ein Verfahren zum Herstellen einer Spritzwand für ein Straßenfahrzeug, beispielsweise für einen Personenkraftwagen, bereitzustellen, mittels welchem das Strukturbauteil, insbesondere die Spritzwand, einfach und kostengünstig herstellbar ist, wobei das Strukturbauteil, insbesondere die Spritzwand, vorzugsweise zugleich Anforderungen an Gewichtsersparnis und strukturelle Integrität erfüllt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Herstellen eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 19 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug, insbesondere zum Herstellen einer Spritzwand für ein Straßenfahrzeug, beispielsweise für einen Personenkraftwagen, eignet sich vorzugsweise zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Strukturbauteils für ein Fahrzeug, insbesondere einer Spritzwand für ein Straßenfahrzeug, beispielsweise für einen Personenkraftwagen.
Das Verfahren umfasst vorzugsweise die folgenden Schritte:

- Bereitstellen eines Abdeckelements, insbesondere eines Verstärkungselements;
- Einbringen eines oder mehrerer Abdeckelemente, insbesondere eines oder mehrerer Verstärkungselemente, in eine Kavität eines Formgebungswerkzeugs;
- Einspritzen eines schäumbaren Kunststoffmaterials in die Kavität des Formgebungswerkzeugs;
- Aufschäumen des schäumbaren Kunststoffmaterials.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug, insbesondere zum Herstellen einer Spritzwand für ein Straßenfahrzeug, beispielsweise für einen Personenkraftwagen, weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Strukturbauteil für ein Fahrzeug, insbesondere der Spritzwand für ein Straßenfahrzeug, beispielsweise für einen Personenkraftwagen, beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
Ferner weist das erfindungsgemäße Strukturbauteil für ein Fahrzeug, insbesondere die Spritzwand für ein Straßenfahrzeug, beispielsweise für einen Personenkraftwagen, vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug, insbesondere zum Herstellen einer Spritzwand für ein Straßenfahrzeug, beispielsweise für einen Personenkraftwagen, beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
Das schäumbare Kunststoffmaterial wird vorzugsweise nur abschnittsweise geschäumt.
Vorzugsweise werden die oben angegebenen Verfahrensschritte in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt.
Nach dem Aufschäumen des schäumbaren Kunststoffmaterials härtet dieses vorzugsweise aus, so dass das schäumbare Kunststoffmaterial einen Grundkörper des Strukturbauteils bildet.
Günstig kann es sein, wenn das eine oder die mehreren Abdeckelemente vor dem Einspritzen des schäumbaren Kunststoffmaterials in die Kavität des Formgebungswerkzeugs, insbesondere vor dem Einbringen des einen oder der mehreren Abdeckelemente in die Kavität des Formgebungswerkzeugs, erwärmt werden.
Das Formgebungswerkzeug ist insbesondere ein Tauchkantenwerkzeug und/oder Schieberwerkzeug.
Vorzugsweise wird das schäumbare Kunststoffmaterial abschnittsweise unterschiedlich stark geschäumt.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens zum Herstellen eines Strukturbauteils ist vorgesehen, dass vor dem Aufschäumen des schäumbaren Kunststoffmaterials eine Warte- oder Haltezeit eingehalten wird.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens zum Herstellen eines Strukturbauteils ist vorgesehen, dass einzelne Schieberelemente eines Formgebungswerkzeugs zum Aufschäumen des schäumbaren Kunststoffmaterials über voneinander verschiedene Hubstrecken bewegt werden.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens zum Herstellen eines Strukturbauteils ist vorgesehen, dass das schäumbare Kunststoffmaterial nach dem Aufschäumen desselben zumindest abschnittsweise nachkomprimiert wird.
Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
In den Zeichnungen zeigen:

1 eine schematische perspektivische Darstellung einer ersten Seite einer Ausführungsform eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug;
2 eine schematische Draufsicht auf die erste Seite der Ausführungsform eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug aus 1;
3 eine schematische perspektivische Darstellung einer zweiten Seite der Ausführungsform eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug aus 1;
4 eine schematische perspektivische Darstellung eines Dichtelements der Ausführungsform eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug auf 1;
5 eine schematische Draufsicht auf eine erste Seite einer weiteren Ausführungsform eines Strukturbauteils;
6 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Strukturbauteil für ein Fahrzeug gemäß der in den 1 und 5 dargestellten Ausführungsformen eines Strukturbauteils in einem kompakten Abschnitt eines Grundkörpers des Strukturbauteils;
7 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Strukturbauteil für ein Fahrzeug gemäß der in den 1 und 5 dargestellten Ausführungsformen eines Strukturbauteils in einem geschäumten Abschnitt eines Grundkörpers des Strukturbauteils;
8 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Strukturbauteil für ein Fahrzeug gemäß der in den 1 und 5 dargestellten Ausführungsformen eines Strukturbauteils in einem geschäumten Abschnitt eines Grundkörpers des Strukturbauteils, wobei der Grundkörper in dem geschäumten Abschnitt beidseitig mit einem Abdeckelement abgedeckt ist;
9 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Strukturbauteil für ein Fahrzeug gemäß der in den 1 und 5 dargestellten Ausführungsformen eines Strukturbauteils in einem geschäumten Abschnitt eines Grundkörpers des Strukturbauteils, wobei der Grundkörper in dem geschäumten Abschnitt einseitig mit einem Abdeckelement abgedeckt ist;
10 eine schematische Schnittdarstellung durch die in 5 dargestellte Ausführungsform eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug in einem kompakten Abschnitt eines Grundkörpers des Strukturbauteils, wobei der Grundkörper in dem kompakten Abschnitt beidseitig mit einem Abdeckelement abgedeckt ist;
11 eine schematische Schnittdarstellung durch die in 5 dargestellte Ausführungsform eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug in einem kompakten Abschnitt eines Grundkörpers des Strukturbauteils, wobei der Grundkörper in dem kompakten Abschnitt einseitig mit einem Abdeckelement abgedeckt ist;
12 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug in einem geschäumten und nachkomprimierten Abschnitt eines Grundkörpers des Strukturbauteils, wobei der Grundkörper in dem geschäumten und nachkomprimierten Abschnitt beidseitig mit einem Abdeckelement abgedeckt ist; und
13 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug in einem geschäumten und nachkomprimierten Abschnitt eines Grundkörpers des Strukturbauteils.

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Eine in den 1 bis 4 schematisch dargestellte und als Ganzes mit 100 bezeichnete Ausführungsform eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug 102, insbesondere einer Spritzwand 104 für einen Personenkraftwagen 106, umfasst vorzugsweise einen Grundkörper 108.
Das Strukturbauteil 100, insbesondere die Spritzwand 104, ist vorzugsweise dazu ausgebildet, eine zeichnerisch nicht dargestellte Fahrgastzelle eines Fahrzeugs 102, insbesondere einen zeichnerisch nicht dargestellten Innenraum eines Personenkraftwagens 106, von einem außerhalb der Fahrgastzelle, insbesondere außerhalb des Innenraums, angeordneten Raum zu trennen.
Der Strukturbauteil 100 umfasst vorzugsweise eine erste Seite 110 und eine der ersten Seite 110 abgewandte zweite Seite 112.
Beispielsweise ist es denkbar, dass die erste Seite 110 des Strukturbauteils 100 in einem Einbauzustand des Strukturbauteils 100 einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs 102, insbesondere einem Innenraum eines Personenkraftwagens, zugewandt ist.
Das Strukturbauteil 100 ist vorzugsweise im Wesentlichen gasdicht ausgebildet.
Günstig kann es sein, wenn das Strukturbauteil 100 ein Flächenbauteil ist.
Das Strukturbauteil 100 ist insbesondere ein Sandwichbauteil 113.
Eine maximale Breite 114 und/oder eine maximale Höhe 116 des Strukturbauteils sind vorzugsweise mindestens um den Faktor zwei größer als eine maximale Dicke des Strukturbauteils 100, beispielsweise mindestens um den Faktor von vier.
Die maximale Breite 114 des Strukturbauteils 100 ist vorzugsweise mindestens um den Faktor zwei größer als die maximale Höhe 116 des Strukturbauteils 100.
Das Strukturbauteil 100 umfasst vorzugsweise einen Montageabschnitt 118, welcher zur Festlegung eines oder mehrerer zeichnerisch nicht dargestellter Pedale, beispielsweise eines Bremspedals, eines Fahrzeugs 102, insbesondere eines Personenkraftwagens 106, festgelegt ist.
Günstig kann es sein, wenn das Strukturbauteil 100 ferner einen Hindurchführungsabschnitt 120 umfasst, durch welchen eine zeichnerisch nicht dargestellte Lenksäule eines Fahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, hindurchführbar ist.
Das Strukturbauteil 100 ist vorzugsweise dazu ausgebildet, beim Bremsen auf ein Bremspedal eines Fahrzeugs 102, insbesondere eines Personenkraftwagens 106, wirkende Kräfte abzuleiten.
Vorzugsweise ist eine Verformung des Strukturbauteils 100 aufgrund der beim Bremsen auf ein Bremspedal eines Fahrzeugs 102, insbesondere eines Personenkraftwagens 106, wirkenden Kräfte minimal.
Der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 umfasst vorzugsweise ein spritzgießbares Kunststoffmaterial 122 oder ist aus diesem gebildet.
Der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 ist vorzugsweise ein Spritzgussbauteil.
Das spritzgießbare Kunststoffmaterial 122 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 ist beispielsweise ein thermoplastisches Kunststoffmaterial.
Beispielsweise ist es denkbar, dass das spritzgießbare Kunststoffmaterial 122 ein faserverstärktes Kunststoffmaterial ist.
Das spritzgießbare Kunststoffmaterial 122 umfasst dabei insbesondere Verstärkungsfasern .
Die Verstärkungsfasern sind beispielsweise Glasfasern und/oder Aramidfasern.
Die Verstärkungsfasern des faserverstärkten Kunststoffmaterials sind vorzugsweise Kurzfasern und/oder Langfasern.
Das spritzgießbare Kunststoffmaterial 122 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 ist vorzugsweise ein schäumbares Kunststoffmaterial.
Das schäumbare Kunststoffmaterial ist insbesondere ein Material, welches physikalisch und/oder chemisch schäumt.
Beim physikalischen Schäumen wird beispielsweise ein Druckgas, beispielsweise Kohlenstoffdioxid (CO2) oder Stickstoff (N2), in eine Schnecke eines Formgebungswerkzeugs, insbesondere eines Spritzgusswerkzeugs, eingebracht.
Beim chemischen Schäumen umfasst das spritzgießbare Kunststoffmaterial 122 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 beispielsweise ein chemisches Treibmittel, mittels welchem das spritzgießbare Kunststoffmaterial 122 vorzugsweise schäumbar ist.
Das spritzgießbare Kunststoffmaterial 122 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100, beispielsweise das schäumbare Material, umfasst vorzugsweise ein thermoplastisches Kunststoffmaterial, vorzugsweise ein Polyolefin, beispielsweise Polypropylen, und/oder ein Polyamid.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das schäumbare Material ein Material ist, welches durch Druckreduktion oder durch Freigeben eines Raumes in einer Kavität eines Formgebungswerkzeugs aufschäumt. Die Druckreduktion wird insbesondere durch Vergrößern der Kavität in dem Formgebungswerkzeug erzeugt.
Der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 umfasst vorzugsweise zwei geschäumte Abschnitte 124, insbesondere einen ersten geschäumten Abschnitt 124a und einen zweiten geschäumten Abschnitt 124b (vergl. 3).
Der Grundkörper 108 der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform eines Strukturbauteils 100 umfasst vorzugsweise ferner ein Abdeckelement 126, insbesondere ein oder mehrere, beispielsweise zwei, Verstärkungselemente 128.
Die Abdeckelemente 126, insbesondere die Verstärkungselemente 128, sind in 3 lediglich schematisch mittels eines Pfeils dargestellt.
Die zwei Verstärkungselemente 128 decken vorzugsweise eine Oberfläche des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 in dem ersten geschäumten Abschnitt 124a ab, insbesondere vollständig.
Günstig kann es sein, wenn der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 einen kompakten Abschnitt 130 umfasst, welcher in 6 in einer Schnittdarstellung dargestellt ist.
Der kompakte Abschnitt 130 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 bildet vorzugsweise einen umlaufenden und/oder ringförmig geschlossenen Randabschnitt 132 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100, welcher den ersten geschäumten Abschnitt 124a und den zweiten geschäumten Abschnitt 124b in einer Umfangsrichtung umgibt.
Die verschiedenen Abschnitte 124, 130 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils weisen vorzugsweise eine chemisch identische Zusammensetzung auf und/oder sind durch dieselbe Strukturformel und/oder Summenformel chemisch charakterisierbar.
Die verschiedenen Abschnitte 124, 130 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 können jedoch physikalisch verschiedene Eigenschaften aufweisen.
Der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 umfasst in den beiden geschäumten Abschnitten 124 vorzugsweise jeweils einen geschäumten Kernbereich 134, welcher zwischen zwei insbesondere kompakten Deckschichten 136 angeordnet ist.
Die geschäumten Abschnitte 124, welche einen zwischen zwei kompakten Deckschichten 136 angeordneten geschäumten Kernbereich 134 umfassen, sind beispielsweise in den 7 und 8 dargestellt.
In dem geschäumten Kernbereich 134 der geschäumten Abschnitte 124 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 ist das spritzgießbare Kunststoffmaterial 122 des Grundkörpers, insbesondere das schäumbare Kunststoffmaterial, vorzugsweise zumindest teilweise geschäumt.
In einer kompakten Deckschicht 136 der geschäumten Abschnitte 124 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 ist das spritzgießbare Kunststoffmaterial 122 des Grundkörpers 108, insbesondere das schäumbare Kunststoffmaterial, vorzugsweise nicht oder nur geringfügig geschäumt.
Die kompakten Deckschichten 136 der geschäumten Abschnitte 124 bilden vorzugsweise jeweils eine Hautschicht 138, welche den geschäumten Kernbereich 134 des jeweiligen geschäumten Abschnitts 124 zu einer Oberfläche des Grundkörpers 108 hin insbesondere vollständig abdeckt.
Die kompakten Deckschichten 136 der geschäumten Abschnitte 124 sind vorzugsweise durch Aushärten und/oder Vernetzen des spritzgießbaren Kunststoffmaterials 122, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 vor dem Aufschäumen des spritzgießbaren Kunststoffmaterials, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, das heißt vor dem Herstellen des geschäumten Kernbereichs 134 der geschäumten Abschnitte 124, hergestellt.
Vorzugsweise wird dabei nach dem Einspritzen des spritzgießbaren Kunststoffmaterials 122, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, in eine Kavität eines zeichnerisch nicht dargestellten Formgebungswerkzeugs eine Warte- oder Haltezeit eingehalten, bevor das spritzgießbare Kunststoffmaterial 122, insbesondere das schäumbare Kunststoffmaterial, geschäumt und/oder expandiert wird.
Vorzugsweise ist ein Schäumgrad und/oder eine Schäumrate des spritzgießbaren Kunststoffmaterials 122 des Grundkörpers 108, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, in dem geschäumten Kernbereich 134 der geschäumten Abschnitte 124 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 um einen Faktor von mindestens ungefähr 1,2, vorzugsweise von mindestens ungefähr 2, beispielsweise von mindestens ungefähr 5, größer als in den kompakten Deckschichten 136 der geschäumten Abschnitte 124.
Ein Schäumgrad und/oder eine Schäumrate des spritzgießbaren Kunststoffmaterials 122 des Grundkörpers 108, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, ist in dem geschäumten Kernbereich 134 der geschäumten Abschnitte 124 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 vorzugsweise um einen Faktor von mindestens ungefähr 1,2, vorzugsweise von mindestens ungefähr 2, beispielsweise von mindestens ungefähr 5, größer als in dem kompakten Abschnitt 130 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100.
Eine Dichte des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 ist in den geschäumten Kernbereichen der geschäumten Abschnitte 124 vorzugsweise um einen Faktor von mindestens ungefähr 1,2, vorzugsweise mindestens ungefähr 2, beispielsweise mindestens ungefähr 5, größer als in den kompakten Deckschichten 136 der geschäumten Abschnitte 124.
Eine Dichte des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 ist in den geschäumten Kernbereichen 134 der geschäumten Abschnitte 124 vorzugsweise um einen Faktor von mindestens ungefähr 1,2, vorzugsweise mindestens ungefähr 2, beispielsweise mindestens ungefähr 5, größer ist als in dem kompakten Abschnitt 130.
In dem kompakten Abschnitt 130 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 beträgt ein Gasanteil, bezogen auf ein Gesamtvolumen des kompakten Abschnitts 130, vorzugsweise höchstens ungefähr 10 Vol.-%, beispielsweise höchstens ungefähr 5 Vol.-%, vorzugsweise höchstens ungefähr 2 Vol.-%.
In den geschäumten Kernbereichen 134 der geschäumten Abschnitte 124 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 beträgt ein Gasanteil, bezogen auf ein Gesamtvolumen des jeweiligen geschäumten Abschnitts 124, vorzugsweise mindestens ungefähr 10 Vol.-%, beispielsweise mindestens ungefähr 20 Vol.-%, vorzugsweise mindestens ungefähr 40 Vol.-%.
Die beiden kompakten Deckschichten 136 desselben geschäumten Abschnitts 124 weisen vorzugsweise jeweils ungefähr dieselbe Dicke 140 auf.
Eine Dicke 140 der kompakten Deckschichten 136 verschiedener geschäumter Abschnitte 124 kann variieren.
Beispielsweise kann eine Dicke 140 der kompakten Deckschichten 136 in dem ersten geschäumten Abschnitt 124a aufgrund der Abdeckelemente 126, insbesondere der Verstärkungselemente 128, welche eine Oberfläche des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 in dem ersten geschäumten Abschnitt 124a vorzugsweise abdecken, insbesondere kleiner sein als eine Dicke 140 der kompakten Deckschichten 136 in dem zweiten geschäumten Abschnitt 124b.
Die kompakten Deckschichten 136 der geschäumten Abschnitte 124 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 weisen vorzugsweise eine Dicke 140 von mindestens ungefähr 0,2 mm, beispielsweise von mindestens ungefähr 0,5 mm, vorzugsweise von mindestens ungefähr 1 mm, auf.
Vorzugsweise kann durch eine derartige Mindestdicke der kompakten Deckschichten 136 der geschäumten Abschnitte 124 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 erreicht werden, dass der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 im Bereich eines geschäumten Abschnitts 124 des Grundkörpers 108 im Wesentlichen gasdicht ausgebildet ist.
Der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 ist in dem kompakten Abschnitt 130 vorzugsweise ebenfalls gasdicht ausgebildet, so dass der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 vorzugsweise insgesamt gasdicht ausgebildet werden kann.
Günstig kann es sein, wenn die zwei kompakten Deckschichten 136 eines jeweiligen geschäumten Abschnitts 124 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 einen Abstand 142 im Bereich von ungefähr 2 mm bis ungefähr 50 mm, beispielsweise von ungefähr 3 mm bis ungefähr 20 mm, vorzugsweise von ungefähr 3 mm bis ungefähr 8 mm, zueinander aufweisen.
Günstig kann es ferner sein, wenn ein geschäumter Kernbereich 134 eines jeweiligen geschäumten Abschnitts 124 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 eine Höhe 144 im Bereich von ungefähr 2 mm bis ungefähr 50 mm, beispielsweise von ungefähr 3 mm bis ungefähr 20 mm, vorzugsweise von ungefähr 3 mm bis ungefähr 8 mm, aufweist.
Der Abstand 142 der zwei kompakten Deckschichten 136 eines jeweiligen geschäumten Abschnitts 124 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 entspricht vorzugsweise der Höhe 144 des geschäumten Kernbereichs 134 des jeweiligen geschäumten Abschnitts 124.
Vorzugsweise kann das Strukturbauteil 100 durch eine Vergrößerung des Abstands 142 der zwei kompakten Deckschichten 136 der geschäumten Abschnitte 124 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 zueinander und/oder durch eine Vergrößerung der Höhe 144 des geschäumten Kernbereichs 134 der geschäumten Abschnitte 124 besonders steif ausgestaltet werden.
Vorzugsweise können durch eine Vergrößerung des Abstands 142 der zwei kompakten Deckschichten 136 der geschäumten Abschnitte 124 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 zueinander und/oder durch eine Vergrößerung der Höhe 144 des geschäumten Kernbereichs 134 der geschäumten Abschnitte 124 auch Geräusch- und/oder Wärmedämmeigenschaften des Strukturbauteils 100 verbessert werden.
Günstig kann es sein, wenn eine Schäumrate des spritzgießbaren Kunststoffmaterials 122 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, in den geschäumten Kernbereichen 134 der des ersten geschäumten Abschnitts 124a und des zweiten geschäumten Abschnitts 124b verschieden ist.
Die geschäumten Kernbereiche 134 des ersten geschäumten Abschnitts 124a und des zweiten geschäumten Abschnitts 124b sind vorzugsweise unterschiedlich stark geschäumt.
Der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 weist in den geschäumten Kernbereichen 134 des ersten geschäumten Abschnitts 124a und des zweiten geschäumten Abschnitts 124b insbesondere eine voneinander verschiedene Dichte auf.
Beispielsweise ist es denkbar, dass der geschäumte Kernbereich 134 des ersten geschäumten Abschnitts 124a des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 stärker geschäumt ist als der geschäumte Kernbereich 134 des zweiten geschäumten Abschnitts 124b des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100.
Dabei ist es insbesondere denkbar, dass eine voneinander verschiedene Schäumrate und/oder Dichte in den geschäumten Kernbereichen 134 der geschäumten Abschnitte durch eine zeitlich entkoppelte Bewegung von Schieberelementen eines zeichnerisch nicht dargestellten Formgebungswerkzeugs erreicht wird.
Alternativ oder ergänzend dazu ist es denkbar, dass ein Aufschäumen des spritzgießbaren Kunststoffmaterials 122 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, in einem Hub erfolgt, wobei verschiedene Schieberelemente insbesondere voneinander verschiedene Hubstrecken aufweisen können.
Beispielsweise kann eine Hubstrecke eines ersten Schieberelements größer sein als eine Hubstrecke eines zweiten Schieberelements.
Vorzugsweise verstärken die Verstärkungselemente 128 den Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100.
Die Abdeckelemente 126, insbesondere die Verstärkungselemente 128, können beispielsweise ein Organoblech 146 umfassen oder als solches ausgebildet sein.
Ein Organoblech 146 umfasst vorzugsweise ein Fasermaterial und ein Matrixmaterial, in welches das Fasermaterial eingebettet ist.
Das Matrixmaterial ist insbesondere ein Kunststoffmaterial, beispielsweise ein thermoplastisches Kunststoffmaterial.
Günstig kann es sein, wenn ein als Organoblech 146 ausgebildetes Abdeckelement 126, insbesondere Verstärkungselement 128, stoffschlüssig mit dem Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 verbunden ist.
Günstig kann es dabei sein, wenn das Matrixmaterial des Organoblechs 146 dem spritzgießbaren, insbesondere schäumbaren, Kunststoffmaterial 122 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 entspricht.
Die Abdeckelemente 126, insbesondere die Verstärkungselemente 128, sind insbesondere durch Herstellen des Grundkörpers 108 in einem Spritzprozess stoffschlüssig mit dem Grundkörper 108 verbunden.
Der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 ist vorzugsweise an die Abdeckelemente 126, insbesondere an die Verstärkungselemente 128, des Strukturbauteils 100 angespritzt.
Vorzugsweise kann somit auf Prozessschritte verzichtet werden, welche dem Spritzprozess zur Herstellung des Grundkörpers 108 nachgelagert sind und welche dazu dienen, den Grundkörper 108 stoffschlüssig mit den Abdeckelementen 126, insbesondere den Verstärkungselementen 128, zu verbinden.
Ein jeweiliges Abdeckelement 126, insbesondere ein jeweiliges Verstärkungselement 128, des Strukturbauteils 100 kann beispielsweise eine Materialstärke 148 im Bereich von ungefähr 0,2 mm bis ungefähr 2 mm aufweisen, beispielsweise eine Materialstärke 148 von ungefähr 0,5 mm.
Die Abdeckelemente 126, insbesondere die Verstärkungselemente 128, des Strukturbauteils 100 umfassen vorzugsweise ein Faserverbundmaterial, welches beispielsweise ein Fasergewebe, ein Fasergestrick, ein Fasergewirke und/oder ein Faservlies umfasst.
Günstig kann es sein, wenn Fasern des Faserverbundmaterials beim Herstellen des Grundkörpers 108 mit dem spritzgießbaren Kunststoffmaterial des Grundkörpers 108 getränkt werden, so dass dieses vorzugsweise ein Matrixmaterial bildet, in welches das Faserverbundmaterial eingebettet ist.
Um das Strukturbauteil 100 an einer tragenden Struktur eines Fahrzeugs 102, insbesondere eines Personenkraftwagens 106, festlegen zu können, kann vorgesehen sein, dass das Strukturbauteil mehrere Funktionselemente 150, insbesondere mehrere Hülsenelemente 152, umfasst (vergl. 1).
Aus Übersichtlichkeitsgründen sind in 1 lediglich einzelne Funktionselemente 150 beziehungsweise Hülsenelemente 152 mit einem Bezugszeichen gekennzeichnet.
Der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 ist vorzugsweise an die Funktionselemente 150, insbesondere an die Hülsenelemente 152, angespritzt.
Das Strukturbauteil 100 ist mittels der Funktionselemente 150 vorzugsweise funktionalisierbar, so dass beispielsweise zeichnerisch nicht dargestellte Verbindungselemente an dem Strukturbauteil 100 festlegbar sind und/oder dass zeichnerisch nicht dargestellte Verbindungselemente durch ein Funktionselement 150, insbesondere durch ein Hülsenelement 150, hindurchführbar sind.
Die Hülsenelemente 152 des Strukturbauteils 100 umfassen beispielsweise ein metallisches Material oder sind aus diesem gebildet, beispielsweise Aluminium.
Ein jeweiliges Hülsenelement 152 des Strukturbauteils 100 weist in einer parallel zu einer Längsachse des Hülsenelements 152 verlaufenden Richtung vorzugsweise eine Höhe auf, welche gleich groß oder kleiner ist als eine Materialstärke des Strukturbauteils 100 in einem Bereich, welcher das Hülsenelement 152 unmittelbar umgibt.
Günstig kann es sein, wenn das spritzgießbare Kunststoffmaterial 122, insbesondere das schäumbare Kunststoffmaterial, des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 in einem Bereich, welcher ein jeweiliges Funktionselement 150, insbesondere ein jeweiliges Hülsenelement 152, unmittelbar umgibt, kompakt ausgebildet ist.
Vorzugsweise sind die Funktionselemente 150, insbesondere die Hülsenelemente 152, des Strukturbauteils 100 in dem kompakten Abschnitt 130 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 angeordnet, insbesondere in dem Randabschnitt 132.
Dadurch, dass das spritzgießbare Kunststoffmaterial 122, insbesondere das schäumbare Kunststoffmaterial, des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 in dem Bereich, welcher ein Funktionselement 150, insbesondere ein Hülsenelement 152, unmittelbar umgibt, vorzugsweise nicht oder nur geringfügig geschäumt ist, lassen sich Funktionselemente 150, insbesondere Hülsenelemente 152, vorzugsweise auch in einem geschäumten Abschnitt 124 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 anordnen.
Günstig kann es sein, wenn der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 mehrere Versteifungselemente 154, beispielsweise Versteifungsrippen 156, umfasst, wobei das spritzgießbare Kunststoffmaterial 122 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 in den Versteifungselementen 154, insbesondere den Versteifungsrippen 156, des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 vorzugsweise kompakt und/oder nicht geschäumt ist.
Ein Schäumgrad und/oder eine Schäumrate des spritzgießbaren Kunststoffmaterials 122 des Grundkörpers 108, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, entspricht in den Versteifungselementen 154, insbesondere in den Versteifungsrippen 156, vorzugsweise im Wesentlichen einem Schäumgrad und/oder einer Schäumrate in dem kompakten Abschnitt 130 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100.
4 zeigt ein Dichtelement 158 des Strukturbauteils 100, welches an den Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 angespritzt ist (vergl. beispielsweise 3).
Der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 bleibt zum Anspritzen des Dichtelements 158 vorzugsweise formgebunden und/oder wird noch nicht aus einem Formgebungswerkzeug entformt.
Das Dichtelement 158 wird insbesondere in einem Zwei-Komponenten-Spritzprozess an den Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 angespritzt.
Das Dichtelement 158 umfasst vorzugsweise ein Kunststoffmaterial, beispielsweise ein Elastomermaterial.
Das Kunststoffmaterial des Dichtelements 158 ist beispielsweise ein thermoplastisches Elastomermaterial (TPE).
Das Strukturbauteil 100 ist vorzugsweise werkzeugfallend hergestellt.
Insbesondere sind dabei zur Herstellung des Strukturbauteils 100 nach dem Entformen des Strukturbauteils 100 aus einem Formgebungswerkzeug keine weiteren Schritte erforderlich.
Der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 ist insbesondere in einem sogenannten „one-shot“-Verfahren hergestellt, wobei vorzugsweise sämtliche Abschnitte des Grundkörpers 108 aus demselben Kunststoffmaterial gebildet sind.
Eine in 5 dargestellte Ausführungsform eines Strukturbauteils 100 für ein Fahrzeug 102, insbesondere einer Spritzwand 104 für einen Personenkraftwagen 106, unterscheidet sich von der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform eines Strukturbauteils 100 für ein Fahrzeug 102, insbesondere einer Spritzwand 104 für einen Personenkraftwagen 106, im Wesentlichen dadurch, dass Abdeckelemente 126, insbesondere Verstärkungselemente 128, den Grundkörper 108 des Strukturbauteils in einigen Abschnitten nur auf einer Seite abdecken.
Der in 5 dargestellte geschäumte Abschnitt 124b1 entspricht im Wesentlichen dem zweiten geschäumten Abschnitt 124b des Grundkörpers 108 der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform eines Strukturbauteils 100.
Der in 5 dargestellte geschäumte Abschnitt 124a1 entspricht im Wesentlichen dem ersten geschäumten Abschnitt 124a des Grundkörpers 108 der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform eines Strukturbauteils 100.
In dem geschäumten Abschnitt 124b2 weisen die kompakten Deckschichten 136 vorzugsweise eine Dicke 140 auf, welche von einer Dicke der kompakten Deckschichten 136 in dem geschäumten Abschnitt 124b1 verschieden ist.
Unterschiedliche Dicken 140 der kompakten Deckschichten 136 der geschäumten Abschnitte 124 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 sind beispielsweise durch eine unterschiedlich starke Vernetzung, das heißt voneinander verschiedene Vernetzungsgrade, beziehungsweise ein unterschiedlich schnelles Aushärten des spritzgießbaren Kunststoffmaterials 122, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 vor dem Aufschäumen des spritzgießbaren Kunststoffmaterials 122, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, das heißt vor dem Herstellen der geschäumten Kernbereiche 134 der geschäumten Abschnitte 124, hergestellt.
Beispielsweise kann eine Warte- oder Haltezeit nach dem Einspritzen des spritzgießbaren Kunststoffmaterials 122, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, in verschiedenen geschäumten Abschnitten 124 variiert werden, so dass die kompakten Deckschichten 136 der verschiedenen geschäumten Abschnitte 124 jeweils eine voneinander verschiedene Dicke 140 aufweisen.
Alternativ oder ergänzend dazu sind unterschiedliche Dicken 140 der kompakten Deckschichten 136 der geschäumten Abschnitte 124 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 beispielsweise durch zeitlich oder örtlich voneinander unabhängig ansteuerbare Werkzeugteile eines Formgebungswerkzeugs, beispielsweise Werkzeughälften und/oder Schieberelemente eines Formgebungswerkzeugs, hergestellt.
Durch Variieren der Warte- oder Haltezeit ist vorzugsweise die Dicke 140 der kompakten Deckschichten 136 der geschäumten Abschnitte 124 beeinflussbar.
Günstig kann es ferner sein, wenn eine Einstellung einer Dicke 140 der kompakten Deckschichten 136 der geschäumten Abschnitte 124 durch aktives Temperieren einer eine Kavität begrenzenden Werkzeugwandung eines Formgebungswerkzeugs erfolgt.
Insbesondere ist es dabei denkbar, dass eine Dicke 140 der kompakten Deckschichten 136 der geschäumten Abschnitte 124 durch aktives Temperieren beeinflussbar ist.
Im Unterschied zu der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform eines Strukturbauteils 100 kann der geschäumte Abschnitt 124a2 lediglich auf einer Seite des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 mit einem Abdeckelement, insbesondere einem Verstärkungselement 126 abgedeckt sein (vergl. 9).
Darüber hinaus ist es denkbar, dass der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 auch in dem kompakten Abschnitt 130, insbesondere in dem Randabschnitt 132, teilweise mit einem Abdeckelement 126 beziehungsweise mit einem Verstärkungselement 128 abgedeckt ist, beispielsweise zweiseitig (vergl. 10) oder einseitig (vergl. 11).
Im Übrigen stimmt die in 5 dargestellte Ausführungsform eines Strukturbauteils 100 für ein Fahrzeug 102, insbesondere einer Spritzwand 104 für einen Personenkraftwagen 106, hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform eines Strukturbauteils 100 für ein Fahrzeug 102, insbesondere einer Spritzwand 104 für einen Personenkraftwagen 106, überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung diesbezüglich Bezug genommen werden kann.
Eine in 12 dargestellte Ausführungsform eines Strukturbauteils 100 für ein Fahrzeug 102, insbesondere einer Spritzwand 104 für einen Personenkraftwagen 106, unterscheidet sich von der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform eines Strukturbauteils 100 für ein Fahrzeug 102, insbesondere einer Spritzwand 104 für einen Personenkraftwagen 106, im Wesentlichen dadurch, dass der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 einen geschäumten und nachkomprimierten Abschnitt 160 umfasst.
Der geschäumte und nachkomprimierte Abschnitt 160 umfasst vorzugsweise einen geschäumten Kernbereich 134, welcher zwischen zwei kompakten Deckschichten 136 angeordnet ist, wobei der geschäumte Kernbereich 134 vorzugsweise einen nachkomprimierten Bereich 162 umfasst.
Die kompakten Deckschichten 136 des geschäumten und nachkomprimierten Abschnitts 160 sind vorzugsweise im Wesentlichen identisch zu den kompakten Deckschichten 136 eines geschäumten Abschnitts 124 ausgebildet.
Insbesondere weisen die kompakten Deckschichten 136 des geschäumten und nachkomprimierten Abschnitts 160 im Wesentlichen dieselben Materialeigenschaften wie die kompakten Deckschichten 136 eines geschäumten Abschnitts 124 auf.
In dem nachkomprimierten Bereich 162 des geschäumten Kernbereichs 134 des geschäumten und nachkomprimierten Abschnitts 160 weist der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 vorzugsweise eine Dichte auf, welche größer ist als eine Dichte des Grundkörpers 108 in dem geschäumten Kernbereich 134 des geschäumten und nachkomprimierten Abschnitts 160 außerhalb des nachkomprimierten Bereichs 162.
Eine Dichte des Grundkörpers 108 in dem nachkomprimierten Bereich 162 kann beispielsweise im Wesentlichen einer Dichte des Grundkörpers 108 in einer kompakten Deckschicht 136 des geschäumten und nachkomprimierten Abschnitts 160 entsprechen.
Im Übrigen stimmt die in 12 dargestellte Ausführungsform eines Strukturbauteils 100 für ein Fahrzeug 102, insbesondere einer Spritzwand 104 für einen Personenkraftwagen 106, hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform eines Strukturbauteils 100 für ein Fahrzeug 102, insbesondere einer Spritzwand 104 für einen Personenkraftwagen 106, überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung diesbezüglich Bezug genommen werden kann.
Eine in 13 dargestellte Ausführungsform eines Strukturbauteils 100 für ein Fahrzeug 102, insbesondere einer Spritzwand 104 für einen Personenkraftwagen 106, unterscheidet sich von der in 12 dargestellten Ausführungsform eines Strukturbauteils 100 für ein Fahrzeug 102, insbesondere einer Spritzwand 104 für einen Personenkraftwagen 106, im Wesentlichen dadurch, dass der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 in dem geschäumten und nachkomprimierten Abschnitts 160 nicht mittels eines Abdeckelements 126, insbesondere eines Verstärkungselements 128, abgedeckt ist.
Im Übrigen stimmt die in 13 dargestellte Ausführungsform eines Strukturbauteils 100 für ein Fahrzeug 102, insbesondere einer Spritzwand 104 für einen Personenkraftwagen 106, hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in 12 dargestellten Ausführungsform eines Strukturbauteils 100 für ein Fahrzeug 102, insbesondere einer Spritzwand 104 für einen Personenkraftwagen 106, überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung diesbezüglich Bezug genommen werden kann.
Insgesamt kann ein Strukturbauteil 100 für ein Fahrzeug 102, insbesondere eine Spritzwand 104 für einen Personenkraftwagen 106, bereitgestellt werden, welches einfach und kostengünstig herstellbar ist und vorzugsweise zugleich Anforderungen an Gewichtsersparnis und strukturelle Integrität erfüllt.
Günstig kann es sein, wenn das Strukturbauteil 100 lastpfadgerecht ausgebildet ist, wobei die Abdeckelemente 126, insbesondere die Verstärkungselemente 128, des Strukturbauteils 100 vorzugsweise an Abschnitten mit einer erhöhten Belastung angeordnet sind.
Günstig kann es sein, wenn eine lastpfadgerechte Ausgestaltung des Strukturbauteils 100 durch lokal unterschiedliche Materialstärken und/oder durch einen lokal unterschiedlichen Schäumgrad und/oder eine lokal unterschiedliche Schäumrate erreicht werden.
Vorzugsweise weist das Strukturbauteil 100 einen reduzierten Materialbedarf sowie ein erhöhtes Leichtbaupotential auf, wobei Herstellkosten des Strukturbauteils 100 vorzugsweise minimiert werden können.

Claims

Strukturbauteil (100) für ein Fahrzeug (102), insbesondere Spritzwand (104) für ein Straßenfahrzeug, beispielsweise für einen Personenkraftwagen (106), wobei das Strukturbauteil (100) Folgendes umfasst: einen Grundkörper (108), welcher einen oder mehrere geschäumte Abschnitte (124) und einen oder mehrere kompakte Abschnitte (130) umfasst, wobei das Strukturbauteil (100) vorzugsweise ferner ein oder mehrere Abdeckelemente (126) umfasst, welche den Grundkörper (108) in einem oder mehreren geschäumten Abschnitten (124) und/oder in einem oder mehreren kompakten Abschnitten (130) abdecken.
Strukturbauteil (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (108) des Strukturbauteils (100) ein spritzgießbares Kunststoffmaterial (122) umfasst oder aus diesem gebildet ist.
Strukturbauteil (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das spritzgießbare Kunststoffmaterial (122) ein schäumbares Kunststoffmaterial ist.
Strukturbauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (108) des Strukturbauteils (100) in einem jeweiligen geschäumten Abschnitt (124) einen geschäumten Kernbereich (134) umfasst, welcher an einer insbesondere kompakten Deckschicht (136) oder zwischen zwei insbesondere kompakten Deckschichten (136) angeordnet ist.
Strukturbauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass a) zwei kompakte Deckschichten (136) eines geschäumten Abschnitts (124) des Grundkörpers (108) des Strukturbauteils (100) einen Abstand (142) im Bereich von ungefähr 2 mm bis ungefähr 50 mm, beispielsweise von ungefähr 3 mm bis ungefähr 20 mm, vorzugsweise von ungefähr 3 mm bis ungefähr 8 mm, zueinander aufweisen; und/oder b) ein geschäumter Kernbereich (134) eines geschäumten Abschnitts (124) des Grundkörpers (108) des Strukturbauteils (100) eine Höhe (144) im Bereich von ungefähr 2 mm bis ungefähr 50 mm, beispielsweise von ungefähr 3 mm bis ungefähr 20 mm, vorzugsweise von ungefähr 3 mm bis ungefähr 8 mm, aufweist.
Strukturbauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine jeweilige kompakte Deckschicht (136) eines geschäumten Abschnitts (124) des Grundkörpers (108) des Strukturbauteils (100) eine Dicke (140) von mindestens ungefähr 0,2 mm, beispielsweise von mindestens ungefähr 0,5 mm, vorzugsweise von mindestens ungefähr 1 mm, aufweist.
Strukturbauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (108) des Strukturbauteils (100) mehrere geschäumte Abschnitte (124) umfasst, wobei eine Schäumrate des spritzgießbaren Kunststoffmaterials (122) des Grundkörpers (108), insbesondere eines schäumbaren Kunststoffmaterials, in den geschäumten Kernbereichen (134) der mehreren geschäumten Abschnitte (124) voneinander verschieden ist.
Strukturbauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Abdeckelemente (126) des Strukturbauteils (100) jeweils Verstärkungselemente (128) sind, welche den Grundkörper (108) des Strukturbauteils (100) in einem oder mehreren geschäumten Abschnitten (124) und/oder in einem oder mehreren kompakten Abschnitten (130) verstärken.
Strukturbauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Abdeckelemente (126), insbesondere ein oder mehrere Verstärkungselemente (128), des Strukturbauteils (100) stoffschlüssig mit dem Grundkörper (108) verbunden sind, insbesondere durch Herstellen des Grundkörpers (108) in einem Spritzprozess.
Strukturbauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das eine oder die mehreren Abdeckelemente (126), insbesondere ein oder mehrere Verstärkungselemente (128), des Strukturbauteils (100) eines oder mehrere der folgenden umfassen oder durch eines oder mehrere der folgenden gebildet sind: - ein Faserverbundmaterial, welches beispielsweise ein Fasergewebe, ein Fasergestrick, ein Fasergewirke und/oder ein Faservlies umfasst; - ein Fasermaterial, beispielsweise ein Fasergewebe, ein Fasergestrick, ein Fasergewirke und/oder ein Faservlies; - ein Furniermaterial; - ein Folienmaterial; - ein metallisches Material, beispielsweise ein metallisches Blech, ein metallisches Gewebe, ein metallisches Gestrick und/oder ein metallisches Gewirke.
Strukturbauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil (100) ein oder mehrere Funktionselemente (150), insbesondere ein oder mehrere Hülsenelemente (152), umfasst, wobei der Grundkörper (108) des Strukturbauteils (100) vorzugsweise an das eine oder die mehreren Funktionselemente (150), insbesondere an das eine oder die mehreren Hülsenelemente (152), angespritzt ist.
Strukturbauteil (100) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das spritzgießbare Kunststoffmaterial (122), insbesondere das schäumbare Kunststoffmaterial, des Grundkörpers (108) des Strukturbauteils (100) in einem Bereich, welcher ein Funktionselement (150), insbesondere ein Hülsenelement (152), unmittelbar umgibt, kompakt ausgebildet ist.
Strukturbauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil (100) eines oder mehrere der folgenden umfasst: - einen Montageabschnitt (118), welcher zur Festlegung eines oder mehrerer Pedale, beispielsweise eines Bremspedals, eines Fahrzeugs (102), insbesondere eines Straßenfahrzeugs, beispielsweise eines Personenkraftwagens (106), festgelegt ist; - einen Hindurchführungsabschnitt (120), durch welchen eine Lenksäule eines Fahrzeugs (102), insbesondere eines Straßenfahrzeugs, beispielsweise eines Personenkraftwagens (106), hindurchführbar ist.
Strukturbauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil (100) ein Dichtelement (158) umfasst, welches an den Grundkörper (108) des Strukturbauteils (100) angespritzt ist.
Strukturbauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (108) des Strukturbauteils (100) ein oder mehrere Versteifungselemente (154), beispielsweise Versteifungsrippen (156), umfasst, wobei spritzgießbares und/oder schäumbares Kunststoffmaterial (122) des Grundkörpers (108) des Strukturbauteils (100) in den einen oder den mehreren Versteifungselementen (154), insbesondere den Versteifungsrippen (156), des Grundkörpers (108) des Strukturbauteils (100) vorzugsweise kompakt und/oder nicht geschäumt ist.
Strukturbauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (108) des Strukturbauteils einen geschäumten und nachkomprimierten Abschnitt (160) umfasst, wobei der geschäumte und nachkomprimierte Abschnitt (160) vorzugsweise einen geschäumten Kernbereich (134) umfasst, welcher zwischen zwei insbesondere kompakten Deckschichten (136) angeordnet ist, wobei der geschäumte Kernbereich (134) vorzugsweise einen nachkomprimierten Bereich (162) umfasst.
Strukturbauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil Folgendes umfasst: - einen ersten geschäumten Abschnitt (124a); - einen zweiten geschäumten Abschnitt (124b); - einen kompakten Abschnitt (130); und - zwei Verstärkungselemente (128), wobei die zwei Verstärkungselemente (128) eine Oberfläche des Grundkörpers (108) des Strukturbauteils (100) in dem ersten geschäumten Abschnitt (124a) abdecken, insbesondere vollständig, wobei der Grundkörper (108) des Strukturbauteils (100) in dem ersten geschäumten Abschnitt (124a) eine Dichte aufweist, welche geringer ist als eine Dichte des Grundkörpers (108) in dem zweiten geschäumten Abschnitt (124b), und wobei der kompakte Abschnitt (130) einen umlaufenden Randabschnitt (132) des Grundkörpers (108) des Strukturbauteils (100) bildet, welcher den ersten geschäumten Abschnitt (124a) und den zweiten geschäumten Abschnitt (124b) umgibt.
Fahrzeug (102), insbesondere Straßenfahrzeug, beispielsweise Personenkraftwagen (106), wobei das Fahrzeug (102) ein Strukturbauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 umfasst.
Verfahren zum Herstellen eines Strukturbauteils (100), insbesondere eines Strukturbauteils (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Bereitstellen eines Abdeckelements (126), insbesondere eines Verstärkungselements (128); - Einbringen eines oder mehrerer Abdeckelemente (126), insbesondere eines oder mehrerer Verstärkungselemente (128), in eine Kavität eines Formgebungswerkzeugs; - Einspritzen eines schäumbaren Kunststoffmaterials in die Kavität des Formgebungswerkzeugs; - Aufschäumen des schäumbaren Kunststoffmaterials.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufschäumen des schäumbaren Kunststoffmaterials eine Warte- oder Haltezeit eingehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Schieberelemente eines Formgebungswerkzeugs zum Aufschäumen des schäumbaren Kunststoffmaterials über voneinander verschiedene Hubstrecken bewegt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das schäumbare Kunststoffmaterial nach dem Aufschäumen desselben zumindest abschnittsweise nachkomprimiert wird.