DE102023116573A1

DE102023116573A1 - Metall- harz-verbundgegenstand und verfahren und vorrichtung zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE102023116573A1
Application number: DE102023116573.9A
Authority: DE
Inventors: Shu Sekiguchi; Kenichi Watanabe; Hiroko KASHIMA
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2022-07-01
Filing date: 2023-06-23
Publication date: 2024-01-04
Also published as: US20240001642A1; JP2024006406A; CN117324502A

Abstract

Ein Metall-Harz-Verbundgegenstand (1) umfasst: ein Metallblech (10), das mindestens einen geschnittenen und aufgerichteten Abschnitt (11) umfasst, der ein ausgeschnittenes Loch (12) und einen geschnittenen und aufgerichteten Teil (13) umfasst; und ein Harzmaterial (20), das nur auf einer Oberflächenseite des Metallblechs (10) angeordnet ist, wobei das Harzmaterial (20) unter Einbetten des geschnittenen und aufgerichteten Abschnitts (11) ausgehärtet worden ist, wobei das Harzmaterial (20) mit dem Metallblech (10) integriert ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Metall-Harz-Verbundgegenstand und ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Herstellung.
Stand der Technik
Ein Verfahren zur Herstellung eines Metall-Harz-Verbundgegenstands durch Formpressen eines Metallblechs und eines wärmeaushärtenden Harzmaterials ist bekannt (vgl. z.B. die Patentdokumente 1 bis 3).
Bei dem Metall-Harz-Verbundgegenstand ist es erforderlich, das Metallblech und das Harzmaterial mit einer hohen Verbindungsfestigkeit zu verbinden. In den Patentdokumenten 1 bis 3 werden das Metallblech und das Harzmaterial durch Bereitstellen eines Durchgangslochs in einem Metallblech, Bewirken des Fließens eines Harzmaterials in das Durchgangsloch, Anordnen des Metallblechs zwischen den Harzmaterialien und Wärmeaushärten des Harzmaterials integriert. Demgemäß wird eine hohe Verbindungsfestigkeit zwischen dem Metallblech und dem Harzmaterial sichergestellt.
Dokumentenliste
Patentdokumente

Patentdokument 1: WO 2014/142189
Patentdokument 2: JP 2016-97531 A
Patentdokument 3: JP 2016-87924 A

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Wenn das Metallblech zwischen den Harzmaterialien angeordnet wird, nimmt die Dicke des Metallblechs aufgrund der Beschränkung der Querschnittsabmessung ab und die Steifigkeit des Metall-Harz-Verbundgegenstands kann abnehmen. Darüber hinaus kann, wenn das Harzmaterial an beiden Oberflächen des Metallblechs haftet, die Struktur im Hinblick auf das Verbinden mit anderen Elementen, die erforderliche Abmessungsgenauigkeit und dergleichen kompliziert werden und die Handhabung ist gegebenenfalls nicht einfach und es kann eine mangelnde Vielseitigkeit vorliegen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen sowohl einer hohen Verbindungsfestigkeit als auch einer hohen Steifigkeit mit einer einfachen Struktur in einem Metall-Harz-Verbundgegenstand und eines Verfahrens und einer Vorrichtung zu dessen Herstellung.
Lösung des Problems
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt einen Metall-Harz-Verbundgegenstand bereit, umfassend: ein Metallblech, das mindestens einen geschnittenen bzw. durchbrochenen und aufgerichteten Abschnitt umfasst, der ein ausgeschnittenes Loch bzw. Durchbruchsloch und einen geschnittenen bzw. durchbrochenen und aufgerichteten Teil umfasst; und ein Harzmaterial, das nur auf einer Oberflächenseite des Metallblechs angeordnet ist, wobei das Harzmaterial unter Einbetten des geschnittenen und aufgerichteten Abschnitts ausgehärtet worden ist, wobei das Harzmaterial mit dem Metallblech integriert ist.
Gemäß diesem Aufbau ist es, da der mindestens eine geschnittene und aufgerichtete Abschnitt in dem Harzmaterial eingebettet ist, weniger wahrscheinlich, dass das Harzmaterial von dem Metallblech abgelöst wird, und eine hohe Verbindungsfestigkeit bezüglich der Integration kann sichergestellt werden. Darüber hinaus kann, da das Harzmaterial nur auf einer Oberflächenseite des Metallblechs angeordnet ist, die Anzahl von Schichten des Harzmaterials verglichen mit dem Fall, bei dem das Harzmaterial auf beiden Oberflächenseiten angeordnet ist, von zwei auf eine vermindert werden. Daher kann nicht nur die Struktur vereinfacht werden, sondern auch die Dicke des Harzmaterials kann vermindert werden. Daher kann verhindert werden, dass die Dicke des Metallblechs aufgrund der Beschränkung der Querschnittsabmessung gering wird, und eine hohe Steifigkeit des Metall-Harz-Verbundgegenstands kann sichergestellt werden. Daher können bei dem Metall-Harz-Verbundgegenstand sowohl eine hohe Verbindungsfestigkeit als auch eine hohe Steifigkeit des Metall-Harz-Verbundgegenstands mit einer einfachen Struktur erreicht werden. Dabei bedeutet „das Harzmaterial ist nur auf einer Oberflächenseite des Metallblechs angeordnet“, dass das Harzmaterial nur auf einer Oberfläche des Metallblechs und innerhalb des ausgeschnittenen Lochs angeordnet ist und nicht auf der anderen Oberfläche angeordnet ist. Es sollte beachtet werden, dass das Harzmaterial in einem Ausmaß geringfügig (beispielsweise etwa mehrere Zehn bis mehrere Hundert µm Dicke) auf der anderen Oberfläche angeordnet sein kann, so dass die Verbindungsfestigkeit nicht beeinträchtigt wird, da es für das Harzmaterial schwierig sein kann, beim Formen in der Praxis überhaupt nicht auf die andere Oberfläche auszutreten.
Der geschnittene und aufgerichtete Teil kann durch den Kantenabschnitt des ausgeschnittenen Lochs, der durch Durchstechen aufgerichtet worden ist, ausgebildet sein.
Gemäß diesem Aufbau kann der geschnittene und aufgerichtete Teil durch Durchstechen gebildet werden, das eine sehr einfache Bearbeitung darstellt.
Der geschnittene und aufgerichtete Teil kann eine kegelige Form aufweisen.
Gemäß diesem Aufbau ist es weniger wahrscheinlich, dass sich das Harzmaterial, das in die kegelige Form eintritt, ablöst, und eine höhere Verbindungsfestigkeit kann bereitgestellt werden, da der geschnittene und aufgerichtete Teil eine kegelige Form aufweist.
Das ausgeschnittene Loch kann eine vieleckige Form oder eine elliptische Form aufweisen.
Gemäß diesem Aufbau kann verhindert werden, dass sich das Harzmaterial auf einer Oberfläche des Metallblechs dreht und sich von dem Metallblech ablöst.
Das ausgeschnittene Loch kann eine vieleckige Form aufweisen und der geschnittene und aufgerichtete Teil kann eine vieleckige Form mit einer Form aufweisen, die zu einer Form des ausgeschnittenen Lochs komplementär ist, und kann ein Basisende, das mit einer Seite eines Kantenabschnitts des ausgeschnittenen Lochs verbunden ist, und ein distales Ende aufweisen, das ein freies Ende gegenüber dem Basisende ist.
Gemäß diesem Aufbau wird ein starker Zug gegen die Scherkraft in der Richtung von dem distalen Ende zu dem Basisende des geschnittenen und aufgerichteten Teils ausgeübt, so dass sich das Harzmaterial nicht ablöst. Daher kann die Verbindungsfestigkeit gegen die Scherkraft in der Richtung selektiv erhöht werden. Da darüber hinaus das ausgeschnittene Loch und der geschnittene und aufgerichtete Teil komplementäre Formen aufweisen, kann der mindestens eine geschnittene und aufgerichtete Abschnitt nur durch Einbringen eines Schnitts in das Metallblech und Aufrichten des geschnittenen Abschnitts gebildet werden. Daher ist es nicht erforderlich, das Metallblech bei der Bildung des mindestens einen geschnittenen und aufgerichteten Abschnitts vollständig zu schneiden. Daher fällt nicht nur kein abgeschnittenes Endmaterial an, sondern auch eine Verminderung der Steifigkeit kann in einem bestimmten Ausmaß verhindert werden.
Das ausgeschnittene Loch kann eine vieleckige Form mit zwei gegenüberliegenden Seiten aufweisen und der geschnittene und aufgerichtete Teil kann eine vieleckige Form mit einer Form aufweisen, die zu einer Form des ausgeschnittenen Lochs komplementär ist, und kann zwei Basisenden, die mit zwei gegenüberliegenden Seiten eines Kantenabschnitts des ausgeschnittenen Lochs verbunden sind, und einen zentralen Abschnitt aufweisen, der von den zwei Basisenden aufgerichtet ist.
Gemäß diesem Aufbau ist eine Tunnelstruktur auf einer Oberfläche des Metallblechs durch den geschnittenen und aufgerichteten Teil ausgebildet. Daher ist es weniger wahrscheinlich, dass sich das Harzmaterial, das in die Tunnelstruktur eintritt, ablöst und eine höhere Verbindungsfestigkeit kann bereitgestellt werden.
Der mindestens eine geschnittene und aufgerichtete Abschnitt kann eine Mehrzahl von geschnittenen und aufgerichteten Abschnitten umfassen.
Gemäß diesem Aufbau kann eine höhere Verbindungsfestigkeit sichergestellt werden, da die Mehrzahl von geschnittenen und aufgerichteten Abschnitten in dem Harzmaterial eingebettet ist. Darüber hinaus kann verhindert werden, dass sich das Harzmaterial auf einer Oberfläche des Metallblechs dreht.
Das Metallblech kann senkrecht zu einer Längsrichtung im Querschnitt eine Hutform aufweisen und der mindestens eine geschnittene und aufgerichtete Abschnitt kann auf einer flachen Oberfläche des Metallblechs bereitgestellt sein.
Gemäß diesem Aufbau ist das hutförmige Metallblech sehr vielseitig und nützlich. Da der mindestens eine geschnittene und aufgerichtete Abschnitt auf der flachen Oberfläche bereitgestellt ist, kann darüber hinaus der mindestens eine geschnittene und aufgerichtete Abschnitt einfach gebildet werden.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Metall-Harz-Verbundgegenstands durch Formpressen eines Metallblechs und eines Harzmaterials bereit, wobei das Verfahren umfasst: Bilden mindestens eines geschnittenen und aufgerichteten Abschnitts, der ein ausgeschnittenes Loch und einen geschnittenen und aufgerichteten Teil in dem Metallblech umfasst; Anordnen des Harzmaterials nur auf einer Oberflächenseite des Metallblechs zum Einbetten des mindestens einen geschnittenen und aufgerichteten Abschnitts des Metallblechs in dem Harzmaterial in einem ungehärteten Zustand; und Integrieren des Metallblechs und des Harzmaterials durch Anordnen des Metallblechs und des Harzmaterials zwischen einem oberen Formwerkzeug und einem unteren Formwerkzeug und Aushärten des Harzmaterials.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Herstellung eines Metall-Harz-Verbundgegenstands durch Formpressen eines Metallblechs und eines Harzmaterials bereit, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Bearbeitungsmaschine, die zum Bilden mindestens eines geschnittenen und aufgerichteten Abschnitts, der ein ausgeschnittenes Loch und einen geschnittenen und aufgerichteten Teil umfasst, in dem Metallblech ausgebildet ist; und ein oberes Formwerkzeug und ein unteres Formwerkzeug, die zum Umschließen des Metallblechs und des Harzmaterials und Aushärten des Harzmaterials in einem Zustand, bei dem das Harzmaterial nur auf einer Oberflächenseite des Metallblechs angeordnet ist, derart ausgebildet sind, dass der mindestens eine geschnittene und aufgerichtete Abschnitt des Metallblechs in dem Harzmaterial in einem ungehärteten Zustand eingebettet wird.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung können sowohl eine hohe Verbindungsfestigkeit als auch eine hohe Steifigkeit mit einer einfachen Struktur in einem Metall-Harz-Verbundgegenstand und einem Verfahren und einer Vorrichtung zu dessen Herstellung erhalten werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Metall-Harz-Verbundgegenstands gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 ist eine Querschnittsansicht senkrecht zur Längsrichtung des Metall-Harz-Verbundgegenstands;
3 ist eine Querschnittsansicht, die einen ersten Schritt eines Verfahrens zur Herstellung des Metall-Harz-Verbundgegenstands gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
4 ist eine Querschnittsansicht, die einen zweiten Schritt des Verfahrens zur Herstellung des Metall-Harz-Verbundgegenstands gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
5 ist eine Querschnittsansicht, die einen dritten Schritt des Verfahrens zur Herstellung des Metall-Harz-Verbundgegenstands gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
6 ist eine Querschnittsansicht, die einen vierten Schritt des Verfahrens zur Herstellung des Metall-Harz-Verbundgegenstands gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
7 ist eine Querschnittsansicht, die einen fünften Schritt des Verfahrens zur Herstellung des Metall-Harz-Verbundgegenstands gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
8 ist eine Querschnittsansicht, die einen sechsten Schritt des Verfahrens zur Herstellung des Metall-Harz-Verbundgegenstands gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
9 ist eine Draufsicht, die einen geschnittenen und aufgerichteten Abschnitt in der ersten Ausführungsform zeigt;
10 ist eine Draufsicht, die eine erste Modifizierung des geschnittenen und aufgerichteten Abschnitts in der ersten Ausführungsform zeigt;
11 ist eine Draufsicht, die eine zweite Modifizierung des geschnittenen und aufgerichteten Abschnitts in der ersten Ausführungsform zeigt;
12 ist eine Draufsicht, die eine dritte Modifizierung des geschnittenen und aufgerichteten Abschnitts in der ersten Ausführungsform zeigt;
13 ist eine Draufsicht, die eine vierte Modifizierung des geschnittenen und aufgerichteten Abschnitts in der ersten Ausführungsform zeigt;
14 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Modifizierung des Harzmaterials in der ersten Ausführungsform zeigt;
15 ist eine Querschnittsansicht senkrecht zur Längsrichtung eines Metall-Harz-Verbundgegenstands gemäß einer zweiten Ausführungsform;
16 ist eine Draufsicht, die einen geschnittenen und aufgerichteten Abschnitt in der zweiten Ausführungsform zeigt;
17 ist eine Querschnittsansicht senkrecht zur Längsrichtung eines Metall-Harz-Verbundgegenstands gemäß einer dritten Ausführungsform; und
18 ist eine Draufsicht, die einen geschnittenen und aufgerichteten Abschnitt in der dritten Ausführungsform zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachstehend werden ein Metall-Harz-Verbundgegenstand sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Herstellung als Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
Bezugnehmend auf die 1 und 2 umfasst ein Metall-Harz-Verbundgegenstand 1 gemäß der ersten Ausführungsform ein Metallblech 10 und ein Harzmaterial 20. Der Metall-Harz-Verbundgegenstand 1 weist in einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung eine Hutform auf. Insbesondere wird der Metall-Harz-Verbundgegenstand 1 durch Anbringen des Harzmaterials 20 nur an einer Oberflächenseite (in dem gezeigten Beispiel der oberen Oberflächenseite und der ausgespart geformten inneren Oberflächenseite) des Metallblechs 10 mit einer Hutform gebildet. Die Form des Metall-Harz-Verbundgegenstands 1 ist jedoch nicht auf eine Hutform beschränkt und kann jedwede Form sein.
Der Metall-Harz-Verbundgegenstand 1 umfasst einen unteren Wandabschnitt 2, der sich in der horizontalen Richtung erstreckt, einen Seitenwandabschnitt 3, der von einem Endabschnitt des unteren Wandabschnitts 2 ansteigt, und einen Flanschabschnitt 4, der sich von dem Seitenwandabschnitt 3 auswärts in der horizontalen Richtung erstreckt. Der untere Wandabschnitt 2 ist aus einem Metallblech 10 und einem Harzmaterial 20 hergestellt, der Seitenwandabschnitt 3 ist aus einem Metallblech 10 und einem Harzmaterial 20 hergestellt und der Flanschabschnitt 4 ist nur aus dem Metallblech 10 hergestellt. Das Harzmaterial 20 endet an der Endoberfläche 20a auf halbem Weg durch den Seitenwandabschnitt 3 von dem unteren Wandabschnitt 2 zu dem Flanschabschnitt 4.
Das Metallblech 10 umfasst einen geschnittenen und aufgerichteten Abschnitt 11. Der geschnittene und aufgerichtete Abschnitt 11 umfasst ein ausgeschnittenes Loch 12 und einen geschnittenen und aufgerichteten Teil 13.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der geschnittene und aufgerichtete Abschnitt 11 in jedem Abschnitt des Metallblechs 10 bereitgestellt, der den unteren Wandabschnitt 2, den Seitenwandabschnitt 3 und den Flanschabschnitt 4 bildet. Eine Mehrzahl von (in dem Beispiel in der 1 vier) geschnittenen und aufgerichteten Abschnitten 11 ist in gleichen Abständen in der Längsrichtung auf der flachen Oberfläche des Metallblechs 10, die den Seitenwandabschnitt 3 bildet, bereitgestellt. Das Gleiche gilt für den unteren Wandabschnitt 2 und den Flanschabschnitt 4. Die Anzahl und die Anordnung der geschnittenen und aufgerichteten Abschnitte 11 sind jedoch nicht speziell beschränkt.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der geschnittene und aufgerichtete Teil 13 durch den Kantenabschnitt des ausgeschnittenen Lochs 12 ausgebildet, der durch Durchstechen aufgerichtet worden ist. Beispielsweise weist das ausgeschnittene Loch 12 eine Kreisform auf und der geschnittene und aufgerichtete Teil 13 weist eine kegelige Form auf.
In der vorliegenden Ausführungsform weist der geschnittene und aufgerichtete Teil 13 eine kegelige Form zur Spitze hin auf. Alternativ kann die Richtung der kegeligen Form umgekehrt sein (was als Trompetenform bezeichnet wird). Ferner ist die Form des geschnittenen und aufgerichteten Abschnitts 11 nicht auf das gezeigte Beispiel beschränkt und verschiedene weitere Modifizierungen sind denkbar, wie es nachstehend beschrieben ist.
Bezüglich der Anordnung des Metallblechs 10 und des Harzmaterials 20 ist insbesondere das Harzmaterial 20 auf einer Oberfläche des Metallblechs 10 und innerhalb des ausgeschnittenen Lochs 12 angeordnet und ist nicht auf der unteren Oberfläche angeordnet. Es sollte beachtet werden, dass es beim Formen in der Praxis schwierig sein kann, jedwedes Austreten des Harzmaterials 20 auf die untere Oberfläche zu verhindern. Daher kann das Harzmaterial 20 in einem Ausmaß geringfügig (beispielsweise in einer Dicke von etwa mehreren Zehn bis mehreren Hundert µm) auf der unteren Oberfläche angeordnet sein, so dass die Verbindungsfestigkeit nicht beeinträchtigt wird.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung 50 zur Herstellung eines Metall-Harz-Verbundgegenstands 1 in der vorliegenden Ausführungsform werden unter Bezugnahme auf die 3 bis 7 beschrieben. In den Figuren ist die horizontale Richtung als X-Richtung dargestellt und die vertikale Richtung (Oben-unten-Richtung oder Höhenrichtung) ist als Y-Richtung dargestellt. Darüber hinaus ist dem Metall-Harz-Verbundgegenstand 1 (dem Metallblech 10 und dem Harzmaterial 20) eine Schraffur zugeordnet, um einen Querschnitt anzugeben, jedoch ist für andere Elemente zwecks einer klaren Darstellung eine Schraffur weggelassen.
In der vorliegenden Ausführungsform werden zwei Durchgänge eines Formpressens, eines Bildens des ausgeschnittenen Lochs 12 und eines Durchstechens durchgeführt, während die Schritte 1 bis 6, die in den 3 bis 7 gezeigt sind, nacheinander durchgeführt werden. Insbesondere wird der erste Pressdurchgang in dem ersten und dem zweiten Schritt durchgeführt, die in den 3 und 4 gezeigt sind, die Schneid- und Aufrichtbearbeitung (Durchstechen) wird in dem dritten Schritt durchgeführt, der in der 5 gezeigt ist, und der zweite Pressdurchgang wird in dem vierten bis sechsten Schritt durchgeführt, die in den 6 bis 8 gezeigt sind.
In der vorliegenden Ausführungsform werden der erste und der zweite Pressdurchgang jeweils in verschiedenen Formwerkzeugen 90 und 100 durchgeführt, jedoch können der erste und der zweite Pressdurchgang in dem gleichen Formwerkzeug durchgeführt werden. Darüber hinaus kann der Metall-Harz-Verbundgegenstand 1 einer nach dem anderen hergestellt werden, d.h., der erste Pressdurchgang, die Schneid- und Aufrichtbearbeitung (Durchstechen) und der zweite Pressdurchgang können kontinuierlich durchgeführt werden. Alternativ kann nach dem wiederholten Durchführen des Formens der erforderlichen Anzahl von Metallblechen 10 (des ersten Pressdurchgangs) die Schneid- und Aufrichtbearbeitung (Durchstechen) mit der erforderlichen Anzahl von Metallblechen 10 durchgeführt werden und ferner kann danach ein integriertes Formen der Metallbleche 10 und des Harzmaterials 20 (der zweite Pressdurchgang) wiederholt durchgeführt werden. Wie es nachstehend detailliert beschrieben ist, ist das Letztgenannte im Hinblick auf eine Zeitverkürzung bevorzugt, da Zeit zum Aufbringen des Harzmaterials 20 auf das Metallblech 10 zur Verfügung steht.
Der Aufbau der Vorrichtung 50, welche die vorstehende Reihe von Schritten (vgl. die 3 bis 8) ausführt, wird beschrieben. Die Vorrichtung 50 umfasst Formwerkzeuge 90 und 100, Antriebseinheiten 91 und 101, welche die Formwerkzeuge 90 bzw. 100 antreiben, eine Heizeinheit 102, die das Formwerkzeug 100 erwärmt, und eine Bearbeitungsmaschine 130, die eine Schneid- und Aufrichtbearbeitung (einschließlich ein Durchstechen) mit dem Metallblech 10 durchführt. Es sollte beachtet werden, dass die Antriebseinheiten 91 und 101 und die Heizeinheit 102, die unter Verwendung von bekannten Einheiten erhalten werden können, die ein Formpressen durchführen können, nur in den 3 und 6 als schematisches Diagramm ohne Veranschaulichen von Details gezeigt sind, und deren Darstellung in anderen Figuren weggelassen ist.
Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 wird das Formwerkzeug 90 für den vorstehenden ersten Pressdurchgang verwendet. Das Formwerkzeug 90 dient zum Formpressen des flachen plattenförmigen Metallblechs 10 zu einer Hutform. Das Formwerkzeug 90 umfasst ein oberes Formwerkzeug 92 und ein unteres Formwerkzeug 93, die das Metallblech 10 umgeben. In der vorliegenden Ausführungsform ist das obere Formwerkzeug 92 als Stempel ausgebildet und das untere Formwerkzeug 93 ist als Matrize ausgebildet. Das obere Formwerkzeug 92 ist durch die Antriebseinheit 91 in der vertikalen Richtung bewegbar, d.h., es ist dazu ausgebildet, sich dem unteren Formwerkzeug 93 anzunähern und sich davon zu lösen. Der Antriebsmodus des Formwerkzeugs 90 durch die Antriebseinheit 91 ist jedoch nicht speziell beschränkt und die Antriebseinheit 91 kann mindestens eines des oberen Formwerkzeugs 92 und des unteren Formwerkzeugs 93 in der vertikalen Richtung bewegen.
Das obere Formwerkzeug 92 und das untere Formwerkzeug 93 weisen Formen auf, die zu der Hutform des Metallblechs 10 komplementär sind. Der Abstand zwischen dem oberen Formwerkzeug 92 und dem unteren Formwerkzeug 93 ist an jedwedem Abschnitt mit der Dicke t des Metallblechs 10 identisch.
Unter Bezugnahme auf die 5 wird die Bearbeitungsmaschine 130 für die Schneid- und Aufrichtbearbeitung (einschließlich das Durchstechen) verwendet. Die Bearbeitungsmaschine 130 umfasst eine Lochbildungsmaschine 131, die ein ausgeschnittenes Loch 12 bildet, das ein Durchgangsloch ist, und eine Aufrichtmaschine 132, die einen Kantenabschnitt des ausgeschnittenen Lochs 12, das durch die Lochbildungsmaschine 131 gebildet worden ist, aufrichtet, so dass ein geschnittener und aufgerichteter Teil 13 gebildet wird. In dem gezeigten Beispiel ist ein Zustand gezeigt, bei dem die Lochbildungsmaschine 131 und die Aufrichtmaschine 132 gleichzeitig verwendet werden, jedoch wird in der Praxis eine Bearbeitung durch die Aufrichtmaschine 132 nach dem Abschluss der Bearbeitung durch die Lochbildungsmaschine 131 durchgeführt.
Unter Bezugnahme auf die 6 bis 8 wird das Formwerkzeug 100 für den vorstehenden zweiten Pressdurchgang verwendet. Das Formwerkzeug 100 dient zur Herstellung des Metall-Harz-Verbundgegenstands 1 durch Integrieren des Metallblechs 10 und des Harzmaterials 20 durch Warmformpressen. Das Formwerkzeug 100 umfasst ein oberes Formwerkzeug 110 und ein unteres Formwerkzeug 120, die das Metallblech 10 und das Harzmaterial 20 umgeben. In der vorliegenden Ausführungsform ist das obere Formwerkzeug 110 als Stempel ausgebildet und das untere Formwerkzeug 120 ist als Matrize ausgebildet. Das obere Formwerkzeug 110 ist durch die Antriebseinheit 101 in der vertikalen Richtung bewegbar, d.h., ist dazu ausgebildet, sich dem unteren Formwerkzeug 120 anzunähern und sich davon zu lösen. Der Antriebsmodus des Formwerkzeugs 100 durch die Antriebseinheit 101 ist jedoch nicht speziell beschränkt und die Antriebseinheit 101 kann mindestens eines des oberen Formwerkzeugs 110 und des unteren Formwerkzeugs 120 in der vertikalen Richtung bewegen.
Das obere Formwerkzeug 110 weist eine erste obere Formungsoberfläche 111 zum Formen des unteren Wandabschnitts 2 (vgl. die 1 und 2), eine zweite obere Formungsoberfläche 112 zum Formen des Seitenwandabschnitts 3 (vgl. die 1 und 2) und eine dritte obere Formungsoberfläche 113 zum Formen des Flanschabschnitts 4 (vgl. die 1 und 2) auf. In der vorliegenden Ausführungsform sind die erste obere Formungsoberfläche 111 und die dritte obere Formungsoberfläche 113 als horizontale Ebenen ausgebildet und die zweite obere Formungsoberfläche 112 ist so ausgebildet, dass sie die erste obere Formungsoberfläche 111 und die dritte obere Formungsoberfläche 113 verbindet und bezogen auf die vertikale Richtung geneigt ist.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die zweite obere Formungsoberfläche 112 mit einer Stufe 112a versehen. Die Stufe 112a ist so bereitgestellt, dass sie von der ersten oberen Formungsoberfläche 111 zu der dritten oberen Formungsoberfläche 113 um eine Stufe ansteigt.
Das untere Formwerkzeug 120 weist eine erste untere Formungsoberfläche 121 zum Formen des unteren Wandabschnitts 2 (vgl. die 1 und 2), eine zweite untere Formungsoberfläche 122 zum Formen des Seitenwandabschnitts 3 (vgl. die 1 und 2) und eine dritte untere Formungsoberfläche 123 zum Formen des Flanschabschnitts 4 (vgl. die 1 und 2) auf. In der vorliegenden Ausführungsform sind die erste untere Formungsoberfläche 121 und die dritte untere Formungsoberfläche 123 als horizontale Ebenen ausgebildet und die zweite untere Formungsoberfläche 122 ist so ausgebildet, dass sie die erste untere Formungsoberfläche 121 und die dritte untere Formungsoberfläche 123 verbindet und bezogen auf die vertikale Richtung geneigt ist. Die erste untere Formungsoberfläche 121 ist so angeordnet, dass sie auf die erste obere Formungsoberfläche 111 gerichtet ist, die zweite untere Formungsoberfläche 122 ist so angeordnet, dass sie auf die zweite obere Formungsoberfläche 112 gerichtet ist, und die dritte untere Formungsoberfläche 123 ist so angeordnet, dass sie auf die dritte obere Formungsoberfläche 113 gerichtet ist.
In einem Zustand, bei dem das obere Formwerkzeug 110 und das untere Formwerkzeug 120 geschlossen sind, ist ein Abstand d1 zwischen der ersten oberen Formungsoberfläche 111 und der ersten unteren Formungsoberfläche 121 größer als eine Durchstechhöhe H des geschnittenen und aufgerichteten Abschnitts 11 des Metallblechs 10 (d1 > H). Der Abstand d3 zwischen der dritten oberen Formungsoberfläche 113 und der dritten unteren Formungsoberfläche 123 ist im Wesentlichen mit der Dicke t des Metallblechs 10 identisch (d3 = t). Der Abstand d21 zwischen der zweiten oberen Formungsoberfläche 112 und der zweiten unteren Formungsoberfläche 122 unterhalb der Stufe 112a ist größer als die Durchstechhöhe H des geschnittenen und aufgerichteten Abschnitts 11 des Metallblechs 10 (d21 > H), und der Abstand d22 zwischen der zweiten oberen Formungsoberfläche 112 und der zweiten unteren Formungsoberfläche 122 oberhalb der Stufe 112a ist im Wesentlichen mit der Dicke t des Metallblechs 10 (d22 = t) identisch.
Eine Reihe von Schritten (vgl. die 3 bis 8), die durch die Vorrichtung 50 ausgeführt werden, die den vorstehenden Aufbau aufweist, werden nacheinander beschrieben.
In dem ersten Schritt, der in der 3 gezeigt ist, wird das flache plattenförmige Metallblech 10 vor dem Formen auf dem unteren Formwerkzeug 93 angeordnet. In dem vorliegenden Schritt und dem nächsten Schritt wird das Formen des Metallblechs 10 als Kaltpressen durchgeführt. Das Formen des Metallblechs 10 kann jedoch als Warmpressen durchgeführt werden.
In dem zweiten Schritt, der in der 4 gezeigt ist, wird das obere Formwerkzeug 92 abgesenkt und das Metallblech 10 wird zwischen dem oberen Formwerkzeug 92 und dem unteren Formwerkzeug 93 angeordnet und zu einer Hutform formgepresst (erster Pressdurchgang). Es sollte beachtet werden, dass in dem vorliegenden Schritt das Harzmaterial 20 (vgl. die 6 bis 8) noch nicht eingefüllt ist und nur das Metallblech 10 zwischen dem oberen Formwerkzeug 92 und dem unteren Formwerkzeug 93 angeordnet ist.
In dem dritten Schritt, der in der 5 gezeigt ist, wird das Metallblech 10, das in einer Hutform geformt worden ist, aus dem Formwerkzeug 90 entfernt und die Bearbeitungsmaschine 130 wird eingestellt. In dem vorliegenden Schritt wird die Schneid- und Aufrichtbearbeitung, einschließlich das Durchstechen, durch die Bearbeitungsmaschine 130 durchgeführt. D.h., die Lochbildungsmaschine 131 bildet das ausgeschnittene Loch 12 in dem Metallblech 10 und die Aufrichtmaschine 132 führt mit dem Kantenabschnitt des ausgeschnittenen Lochs 12 ein Durchstechen durch, so dass der geschnittene und aufgerichtete Teil 13 gebildet wird. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Formen aller ausgeschnittenen Löcher 12 und der geschnittenen und aufgerichteten Teile 13 identisch. Die Formen des ausgeschnittenen Lochs 12 und des geschnittenen und aufgerichteten Teils 13 können teilweise verändert werden.
In dem vierten Schritt, der in der 6 gezeigt ist, wird für den zweiten Pressdurchgang ein lagenförmiges Harzmaterial 20 (auch als „Prepreg“ bezeichnet), das zu den erforderlichen Abmessungen zugeschnitten worden ist, auf dem Metallblech 10 angeordnet, das der Schneid- und Aufrichtbearbeitung unterzogen worden ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird das wärmeaushärtende Harzmaterial 20 bei einer hohen Temperatur und einem hohen Druck durch ein Formverfahren ausgehärtet, das als flächenförmige Premix-Pressmasse („sheet molding compound“ (SMC))-Verfahren bekannt ist (vgl. auch den nachstehend beschriebenen fünften Schritt). Darüber hinaus wird in der vorliegenden Ausführungsform als das Harzmaterial 20 ein faserverstärkter Kunststoff (FRP) verwendet, bei dem Verstärkungsfasern, wie z.B. Glasfasern oder Kohlefasern, in ein Harz eingebracht sind. Es sollte beachtet werden, dass in dem vorliegenden Schritt das Harzmaterial 20 noch nicht erwärmt, d.h., nicht ausgehärtet ist. Es sollte beachtet werden, dass das Harzmaterial 20 keine Lagenform aufweisen muss und jedwede Form aufweisen kann.
In dem fünften Schritt, der in der 7 gezeigt ist, wird das obere Formwerkzeug 110 abgesenkt und das Metallblech 10 und das Harzmaterial 20 sind zum Integrieren zwischen dem oberen Formwerkzeug 110 und dem unteren Formwerkzeug 120 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Hohlraum C als Raum unterhalb der Stufe 112a ausgebildet, die durch Anordnen zwischen dem oberen Formwerkzeug 110 und dem unteren Formwerkzeug 120 (insbesondere dem Metallblech 10) gebildet wird. Das Harzmaterial 20 wird in einem Zustand erwärmt, bei dem es in den Hohlraum C gefüllt ist, und ohne Austreten aus dem Hohlraum C ausgehärtet. Dabei liegt das Harzmaterial 20 an der Stufe 112a an der Endoberfläche 20a an und bettet den geschnittenen und aufgerichteten Abschnitt 11 ein.
In dem sechsten Schritt, der in der 8 gezeigt ist, wird das obere Formwerkzeug 110 angehoben. Das Harzmaterial 20 wird an der oberen Oberfläche (einer hutförmigen ausgesparten Oberfläche) des Metallblechs 10 angebracht und der Metall-Harz-Verbundgegenstand 1 wird gebildet. Es sollte beachtet werden, dass das Harzmaterial 20 nicht an der unteren Oberfläche des Metallblechs 10 angebracht wird.
Der geschnittene und aufgerichtete Abschnitt 11 wird unter Bezugnahme auf die 9 bis 13 detailliert beschrieben. In den 9 bis 13 ist nur das Metallblech 10 gezeigt und eine Darstellung des Harzmaterials 20 ist weggelassen.
Der geschnittene und aufgerichtete Abschnitt 11 in der vorliegenden Ausführungsform, die in der 9 gezeigt ist, weist ein ausgeschnittenes Loch 12 und einen zylindrischen geschnittenen und aufgerichteten Teil 13 auf, bei dem ein Kantenabschnitt des ausgeschnittenen Lochs 12 durch Durchstechen aufgerichtet worden ist. Der geschnittene und aufgerichtete Teil 13 weist eine kegelige Form in der Richtung der Spitze auf.
Eine erste Modifizierung des geschnittenen und aufgerichteten Abschnitts 11, die in der 10 gezeigt ist, umfasst ein elliptisches ausgeschnittenes Loch 12 und einen elliptischen, röhrenförmigen geschnittenen und aufgerichteten Teil 13, bei dem ein Kantenabschnitt des ausgeschnittenen Lochs 12 durch Durchstechen aufgerichtet worden ist. Der geschnittene und aufgerichtete Teil 13 weist eine kegelige Form in der Richtung der Spitze auf.
Eine zweite Modifizierung des geschnittenen und aufgerichteten Abschnitts 11, die in der 11 gezeigt ist, umfasst ein viereckiges ausgeschnittenes Loch 12 mit abgerundeten Ecken und einen viereckigen, röhrenförmigen geschnittenen und aufgerichteten Teil 13, bei dem ein Kantenabschnitt des ausgeschnittenen Lochs 12 durch Durchstechen aufgerichtet worden ist. Der geschnittene und aufgerichtete Teil 13 weist eine kegelige Form in der Richtung der Spitze auf.
Eine dritte Modifizierung des geschnittenen und aufgerichteten Abschnitts 11, die in der 12 gezeigt ist, umfasst ein fünfeckiges ausgeschnittenes Loch 12 mit abgerundeten Ecken und einen fünfeckigen, röhrenförmigen geschnittenen und aufgerichteten Teil 13, bei dem ein Kantenabschnitt des ausgeschnittenen Lochs 12 durch Durchstechen aufgerichtet worden ist. Der geschnittene und aufgerichtete Teil 13 weist eine kegelige Form in der Richtung der Spitze auf.
Die 11 und 12 zeigen ausgeschnittene Löcher 12 mit viereckigen und fünfeckigen Formen als Beispiele für vieleckige Formen, jedoch kann das ausgeschnittene Loch 12 jedwede andere vieleckige Form aufweisen, wie z.B. eine dreieckige oder sechseckige Form.
In einer vierten Modifizierung des geschnittenen und aufgerichteten Abschnitts 11, die in der 13 gezeigt ist, sind Aussparungen 13a an vier Ecken des geschnittenen und aufgerichteten Teils 13 der zweiten Modifizierung des geschnittenen und aufgerichteten Abschnitts 11 bereitgestellt, die in der 11 gezeigt ist. D.h., der geschnittene und aufgerichtete Teil 13 ist in vier Teile aufgeteilt.
Darüber hinaus muss unter Bezugnahme auf die 14 die Form des Harzmaterials 20 nicht die gleiche Dicke aufweisen, wie es in der 1 gezeigt ist. D.h., das Harzmaterial 20 kann einen trägerförmigen Abschnitt 21 aufweisen, der wie ein Träger vorragt. In dem gezeigten Beispiel weist der trägerförmige Abschnitt 21 in einer Draufsicht eine Gitterform auf und ragt von dem unteren Wandabschnitt 2 aufwärts und erstreckt sich in der horizontalen Richtung, so dass die Seitenwandabschnitte 3 und 3 verbunden werden. Es sollte beachtet werden, dass das obere Formwerkzeug 110 eine ausgesparte Form aufweist, die zu der Form des trägerförmigen Abschnitts 21 komplementär ist.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform und den vorliegenden Modifizierungen werden die folgende Wirkung und der folgende Effekt erzeugt.
Da der geschnittene und aufgerichtete Abschnitt 11 in dem Harzmaterial 20 eingebettet ist, ist es weniger wahrscheinlich, dass das Harzmaterial 20 von dem Metallblech 10 abgelöst wird und eine hohe Verbindungsfestigkeit bezüglich einer Integration kann sichergestellt werden. Da das Harzmaterial 20 auf nur einer Oberflächenseite des Metallblechs 10 angeordnet ist, kann darüber hinaus die Anzahl von Schichten des Harzmaterials 20 verglichen mit dem Fall, bei dem das Harzmaterial 20 auf beiden Oberflächenseiten angeordnet ist, von zwei auf eins vermindert werden. Daher kann nicht nur die Struktur vereinfacht werden, sondern es kann auch die Dicke des Harzmaterials 20 vermindert werden. Daher kann verhindert werden, dass die Dicke des Metallblechs 10 aufgrund der Beschränkung der Querschnittsabmessung gering wird, und eine hohe Steifigkeit des Metall-Harz-Verbundgegenstands 1 kann sichergestellt werden. Daher können bei dem Metall-Harz-Verbundgegenstand 1 sowohl eine hohe Verbindungsfestigkeit als auch eine hohe Steifigkeit des Metall-Harz-Verbundgegenstands mit einer einfachen Struktur erreicht werden.
Darüber hinaus kann der geschnittene und aufgerichtete Teil 13 durch Durchstechen gebildet werden, das eine sehr einfache Bearbeitung ist.
Da der geschnittene und aufgerichtete Teil 13 eine kegelige Form aufweist, ist es darüber hinaus weniger wahrscheinlich, dass sich das Harzmaterial 20, das in die kegelige Form eintritt, ablöst und es kann eine höhere Verbindungsfestigkeit bereitgestellt werden. Da der geschnittene und aufgerichtete Teil 13 eine geschlossene Querschnittsstruktur aufweist, kann darüber hinaus ein starker Zug gegen eine Kraft in jedwede Scherrichtung (eine Richtung parallel zu einer Oberfläche des Metallblechs 10) ausgeübt werden und eine höhere Verbindungsfestigkeit kann sichergestellt werden.
Darüber hinaus kann durch Einbetten der Mehrzahl von geschnittenen und aufgerichteten Abschnitten 11 in dem Harzmaterial 20 eine höhere Verbindungsfestigkeit sichergestellt werden und es kann verhindert werden, dass sich das Harzmaterial 20 auf einer Oberfläche des Metallblechs 10 dreht. Insbesondere werden bezüglich des Letztgenannten eine entsprechende Wirkung und ein entsprechender Effekt selbst dann erzeugt, wenn das ausgeschnittene Loch 12 in einer vieleckigen Form oder einer elliptischen Form ausgebildet ist.
(Zweite Ausführungsform)
Ein Metall-Harz-Verbundgegenstand 1 sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung 50 zu dessen Herstellung gemäß einer zweiten Ausführungsform werden unter Bezugnahme auf die 15 und 16 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich die Form des geschnittenen und aufgerichteten Abschnitts 11 des Metall-Harz-Verbundgegenstands 1 von derjenigen der ersten Ausführungsform. Der Aufbau ist im Wesentlichen mit dem Aufbau der ersten Ausführungsform identisch, ausgenommen der damit zusammenhängende Aufbau. Daher kann eine Beschreibung der Abschnitte, die in der ersten Ausführungsform gezeigt sind, weggelassen sein.
In der vorliegenden Ausführungsform weist das ausgeschnittene Loch 12 eine vieleckige Form (in dem gezeigten Beispiel eine rechteckige Form) auf. Der geschnittene und aufgerichtete Teil 13 weist eine vieleckige Form (in dem gezeigten Beispiel eine rechteckige Form) mit einer Form auf, die zu der Form des ausgeschnittenen Lochs 12 komplementär ist. Der geschnittene und aufgerichtete Teil 13 weist ein Basisende 13b, das mit einer Seite eines Kantenabschnitts des ausgeschnittenen Lochs 12 verbunden ist, und ein distales Ende 13c auf, das ein freies Ende gegenüber dem Basisende 13b ist.
In der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn der geschnittene und aufgerichtete Abschnitt 11 gebildet wird, ein Schnitt in einer U-Form in dem Metallblech 10 gebildet und das ausgeschnittene Loch 12 und der geschnittene und aufgerichtete Teil 13 werden durch Aufrichten des Abschnitts, wo der Schnitt durchgeführt wurde, gebildet. Daher weist die Bearbeitungsmaschine 130 auch eine entsprechende Struktur auf.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein starker Zug gegen die Scherkraft in der Richtung von dem distalen Ende 13c zu dem Basisende 13b des geschnittenen und aufgerichteten Teils 13 ausgeübt, so dass sich das Harzmaterial 20 nicht ablöst. Daher kann die Verbindungsfestigkeit gegen die Scherkraft in der Richtung selektiv erhöht werden. Da das ausgeschnittene Loch 12 und der geschnittene und aufgerichtete Teil 13 komplementäre Formen aufweisen, kann der geschnittene und aufgerichtete Abschnitt 11 darüber hinaus nur durch Ausführen eines Schnitts in dem Metallblech 10 und Aufrichten des geschnittenen Abschnitts konfiguriert werden. Daher ist es nicht erforderlich, beim Bilden des geschnittenen und aufgerichteten Abschnitts 11 das Metallblech vollständig zu schneiden. Daher fällt nicht nur kein abgeschnittenes Endmaterial an, sondern auch eine Verminderung der Steifigkeit kann in einem gewissen Maß verhindert werden.
(Dritte Ausführungsform)
Ein Metall-Harz-Verbundgegenstand 1 sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung 50 zu dessen Herstellung gemäß einer dritten Ausführungsform werden unter Bezugnahme auf die 17 und 18 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich die Form des geschnittenen und aufgerichteten Abschnitts 11 des Metall-Harz-Verbundgegenstands 1 von derjenigen der ersten Ausführungsform. Der Aufbau ist im Wesentlichen mit dem Aufbau der ersten Ausführungsform identisch, ausgenommen der damit zusammenhängende Aufbau. Daher kann eine Beschreibung der Abschnitte, die in der ersten Ausführungsform gezeigt sind, weggelassen sein.
In der vorliegenden Ausführungsform weist das ausgeschnittene Loch 12 eine vieleckige Form (in dem gezeigten Beispiel eine rechteckige Form) mit zwei gegenüberliegenden Seiten auf. Der geschnittene und aufgerichtete Teil 13 weist eine vieleckige Form (in dem gezeigten Beispiel eine rechteckige Form) mit einer Form auf, die zu der Form des ausgeschnittenen Lochs 12 komplementär ist. Der geschnittene und aufgerichtete Teil 13 weist zwei Basisenden 13d, die mit zwei gegenüberliegenden Seiten eines Kantenabschnitts des ausgeschnittenen Lochs 12 verbunden sind, und einen zentralen Abschnitt 13e auf, der von den zwei Basisenden 13d aufgerichtet ist.
In der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn der geschnittene und aufgerichtete Abschnitt 11 gebildet wird, ein Schnitt in der Form von zwei parallelen Linien in dem Metallblech 10 durchgeführt und das ausgeschnittene Loch 12 und der geschnittene und aufgerichtete Teil 13 werden durch Aufrichten des Abschnitts gebildet, wo der Schnitt ausgeführt worden ist. Daher weist die Bearbeitungsmaschine 130 auch eine entsprechende Struktur auf.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird auf einer Oberfläche des Metallblechs 10 durch den geschnittenen und aufgerichteten Teil 13 eine Tunnelstruktur gebildet. Daher ist es weniger wahrscheinlich, dass sich das Harzmaterial 20, das in die Tunnelstruktur eintritt, ablöst und es kann eine höhere Verbindungsfestigkeit bereitgestellt werden.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung, obwohl spezifische Ausführungsformen und deren Modifizierungen der vorliegenden Erfindung beschrieben sind, nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung mit verschiedenen Modifizierungen implementiert werden. Beispielsweise kann eine geeignete Kombination von Inhalten der einzelnen Ausführungsformen und Modifizierungen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sein.
Darüber hinaus kann als das Harzmaterial 20 ein thermoplastisches Harz, das mit Verstärkungsfasern, wie z.B. Glasfasern oder Kohlefasern, versetzt ist, verwendet werden. In diesem Fall wird das Harzmaterial 20 in einem Zustand in das Formwerkzeug 100 eingebracht, bei dem es erwärmt und erweicht ist. Dann wird der Metall-Harz-Verbundgegenstand 1 durch Abkühlen und Aushärten des Harzmaterials 20 auf dem Metallblech 10 in dem Formwerkzeug 100 hergestellt.
Darüber hinaus kann in dem Metall-Harz-Verbundgegenstand 1 eine Haftmittelschicht zwischen dem Metallblech 10 und dem Harzmaterial 20 bereitgestellt werden bzw. sein. In diesem Fall können durch Bereitstellen der Haftmittelschicht das Metallblech 10 und das Harzmaterials 20 fest integriert geformt werden.
Bezugszeichenliste

1: Metall-Harz-Verbundgegenstand
2: Unterer Wandabschnitt
3: Seitenwandabschnitt
4: Flanschabschnitt
10: Metallblech
11: Geschnittener und aufgerichteter Abschnitt
12: Ausgeschnittenes Loch
13: Geschnittener und aufgerichteter Teil
13a: Aussparung
13b: Basisende
13c: Distales Ende
13d: Basisende
13e: Zentraler Abschnitt
20: Harzmaterial
20a: Endoberfläche
21: Trägerförmiger Abschnitt
50: Vorrichtung
90: Formwerkzeug
91: Antriebseinheit
92: Oberes Formwerkzeug
93: Unteres Formwerkzeug
100: Formwerkzeug
101: Antriebseinheit
102: Heizeinheit
110: Oberes Formwerkzeug
111: Erste obere Formungsoberfläche
112: Zweite obere Formungsoberfläche
112a: Stufe
113: Dritte obere Formungsoberfläche
120: Unteres Formwerkzeug
121: Erste untere Formungsoberfläche
122: Zweite untere Formungsoberfläche
123: Dritte untere Formungsoberfläche
130: Bearbeitungsmaschine
131: Lochbildungsmaschine
132: Aufrichtmaschine
C: Hohlraum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2014/142189 [0003]
JP 2016097531 A [0003]
JP 2016087924 A [0003]

Claims

Metall-Harz-Verbundgegenstand (1), umfassend: ein Metallblech (10), das mindestens einen geschnittenen und aufgerichteten Abschnitt (11) umfasst, der ein ausgeschnittenes Loch (12) und einen geschnittenen und aufgerichteten Teil (13) umfasst; und ein Harzmaterial (20), das nur auf einer Oberflächenseite des Metallblechs (10) angeordnet ist, wobei das Harzmaterial (20) unter Einbetten des geschnittenen und aufgerichteten Abschnitts (11) ausgehärtet worden ist, wobei das Harzmaterial (20) mit dem Metallblech (10) integriert ist.
Metall-Harz-Verbundgegenstand (1) nach Anspruch 1, wobei der geschnittene und aufgerichtete Teil (13) durch einen Kantenabschnitt des ausgeschnittenen Lochs (12) ausgebildet ist, der durch Durchstechen aufgerichtet worden ist.
Metall-Harz-Verbundgegenstand (1) nach Anspruch 2, wobei der geschnittene und aufgerichtete Teil (13) eine kegelige Form aufweist.
Metall-Harz-Verbundgegenstand (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei das ausgeschnittene Loch (12) eine vieleckige Form oder eine elliptische Form aufweist.
Metall-Harz-Verbundgegenstand nach Anspruch 1, wobei das ausgeschnittene Loch (12) eine vieleckige Form aufweist, und wobei der geschnittene und aufgerichtete Teil (13) eine vieleckige Form mit einer Form aufweist, die zu einer Form des ausgeschnittenen Lochs (12) komplementär ist, und ein Basisende (13b), das mit einer Seite eines Kantenabschnitts des ausgeschnittenen Lochs (12) verbunden ist, und ein distales Ende (13c) aufweist, das ein freies Ende gegenüber dem Basisende (13b) ist.
Metall-Harz-Verbundgegenstand (1) nach Anspruch 1, wobei das ausgeschnittene Loch (12) eine vieleckige Form mit zwei gegenüberliegenden Seiten aufweist, und wobei der geschnittene und aufgerichtete Teil (13) eine vieleckige Form mit einer Form aufweist, die zu einer Form des ausgeschnittenen Lochs (12) komplementär ist, und zwei Basisenden (13b), die mit zwei Seiten eines Kantenabschnitts des ausgeschnittenen Lochs (12) verbunden sind, und einen zentralen Abschnitt (13e) aufweist, der von den zwei Basisenden (13b) aufgerichtet ist.
Metall-Harz-Verbundgegenstand (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der mindestens eine geschnittene und aufgerichtete Abschnitt (11) eine Mehrzahl von geschnittenen und aufgerichteten Abschnitten (11) umfasst.
Metall-Harz-Verbundgegenstand (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Metallblech (10) in einem Querschnitt senkrecht zu einer Längsrichtung eine Hutform aufweist, und wobei der mindestens eine geschnittene und aufgerichtete Abschnitt (11) auf einer flachen Oberfläche des Metallblechs (10) bereitgestellt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Metall-Harz-Verbundgegenstands (1) durch Formpressen eines Metallblechs (10) und eines Harzmaterials (20), wobei das Verfahren umfasst: Bilden mindestens eines geschnittenen und aufgerichteten Abschnitts (11), der ein ausgeschnittenes Loch (12) und einen geschnittenen und aufgerichteten Teil (13) in dem Metallblech (10) umfasst; Anordnen des Harzmaterials (20) nur auf einer Oberflächenseite des Metallblechs (10) zum Einbetten des mindestens einen geschnittenen und aufgerichteten Abschnitts (11) des Metallblechs (10) in dem Harzmaterial (20) in einem ungehärteten Zustand; und Integrieren des Metallblechs (10) und des Harzmaterials (20) durch Anordnen des Metallblechs (10) und des Harzmaterials (20) zwischen einem oberen Formwerkzeug (92) und einem unteren Formwerkzeug (93) und Aushärten des Harzmaterials (20).
Vorrichtung (50) zur Herstellung eines Metall-Harz-Verbundgegenstands (1) durch Formpressen eines Metallblechs (10) und eines Harzmaterials (20), wobei die Vorrichtung (50) umfasst: eine Bearbeitungsmaschine (130), die zum Bilden mindestens eines geschnittenen und aufgerichteten Abschnitts (11), der ein ausgeschnittenes Loch (12) und einen geschnittenen und aufgerichteten Teil (13) umfasst, in dem Metallblech (10) ausgebildet ist; und ein oberes Formwerkzeug (92) und ein unteres Formwerkzeug (93), die zum Umschließen des Metallblechs (10) und des Harzmaterials (20) und Aushärten des Harzmaterials (20) in einem Zustand, bei dem das Harzmaterial (20) nur auf einer Oberflächenseite des Metallblechs (10) angeordnet ist, derart ausgebildet sind, dass der mindestens eine geschnittene und aufgerichtete Abschnitt (11) des Metallblechs (10) in dem Harzmaterial (20) in einem ungehärteten Zustand eingebettet wird.