DE19500790A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoff/Metallverbundkörpern - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoff/Metallverbundkörpern

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoff/Metallverbundkörpern durch eine Kombination von Metallfügetechnik und konventionellen Spritzgießverfahren in der Kavität eines modifizierten Spritz­ gießwerkzeuges.
Bei der konventionellen Technik zur Herstellung von Kunststoff/Metallverbund­ körpern, im folgenden auch als Hybridstruktur bezeichnet, werden insbesondere bei großflächigen Teilen (z. B. Autotürrahmen) tiefgezogene und gestanzte Bleche aus einem Stück vorgelegt, die durch Spritzguß oder Kleben mit thermopla­ stischem Kunststoff verbunden werden. Nachteilig ist dieser Technik, daß insbesondere bei ausgestanzten Rahmenteilen vergleichsweise viel Blechabfall anfällt, der wieder aufgearbeitet werden muß. Eine Möglichkeit, dieses Problem zu umgehen, besteht darin, solche Rahmenblechteile aus genieteten oder geschweißten Einzelblechen zusammen zu stellen, welche anschließend mit Kunststoff ange­ spritzt werden.
Das Fügen bzw. Schweißen von Blechteilen ist bekannt z. B. aus den Schriften DE 39 16 817 A1, DE 37 10 929 und DE 37 01 895.
Das Anspritzen von Blechteilen mit Kunststoff ist ebenfalls grundsätzlich bekannt. Beispielsweise erwähnt seien hierzu die Schriften DE 36 11 224 C2 und DE 38 39 855 A1, die entsprechende Verbundkörper offenbaren.
Es erweist sich jedoch als nachteilig, die bekannten Füge- bzw. Nietverfahren mit dem Spritzguß zu verbinden, da das Fügen vor allem entsprechend der oben genannten Verfahren aufwendiger zusätzlicher Maschinen bedarf, z. B. im Vergleich zu einer Stanzvorrichtung für ein einfaches Rahmenblech. Zudem sind die Vorgaben für die Toleranz der Maßhaltigkeit der gefügten Blechteile vergleichsweise kritisch, insbesondere bei der nachfolgenden Einlage der Teile in das Spritzgießwerkzeug.
Es bestand die Aufgabe ein Verfahren zu finden, daß den Einsatz von Einzelblechen zur einfachen, insbesondere kostengünstigen Herstellung von Kunststoff/Metallverbundkörpern, insbesondere von Rahmenteilen ermöglicht, ohne die genannten Nachteile aufzuweisen und insbesondere eine gute Kraftschlüssigkeit der Einzelbleche untereinander zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoff/Metallverbundkörpern mit einer Kombination von Metallfüge­ technik und konventionellem Spritzgußverfahren in der Kavität eines modifizierten Spritzgießwerkzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Schritt einzelne zu verbindende Bleche oder Blechprofile in das Spritzgußwerkzeug eingelegt und mit Hilfe eines Preßstempels formschlüssig durch Verpressen oder Fügen miteinander verbunden werden und anschließend durch Anspritzen mit Kunststoff von Durchbrüchen im Bereich der Füge- bzw. Verpressungsstelle und/oder anderen übereinanderliegenden Durchbrüchen der Einzelbleche miteinander und mit dem gebildeten Kunststoffteil verbunden werden. Durch das Einlegen und Fügen der Einzelbleche im Spritzgießwerkzeug wird die aufwendige toleranzbehaftete Vorfertigung des konventionellen Niet- oder Fügeverfahren in einem gesonderten Arbeitsgang überflüssig. Auf entsprechende aufwendige Fügemaschinen kann daher verzichtet werden. Die Blechteile erhalten ihre laterale Fixierung durch das Verpressen der Teile. Die im Spritzgießprozeß geformten Stellen an den Durch­ brüchen fixieren die Bleche aufeinander und bilden gleichzeitig Stütz- und Haltepunkte für das Kunststoffteil des Verbundkörpers. Durch die Verwendung weniger Einzelbleche wird im Verhältnis zu konventionellen, aus großflächigem Material gestanzten Blechen, z. B. bei Rahmenblechen, der Blechabfall drastisch reduziert.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann durchgeführt werden mit allen grund­ sätzlich bekannten thermoplastischen Kunststoffen bzw. Kunststoffmischungen, insbesondere mit Polycarbonat, Polyamid, Polyestern, ABS, Polypropylen. Zur Verbesserung der Haftung zwischen den Blechen einerseits und dem Kunststoff andererseits können die Bleche in an sich bekannter Weise vorbehandelt sein, z. B. mit einer Schicht zur Haftvermittlung oder einem Kleber.
Die Maßhaltigkeit der gefügten Einzelbleche kann dadurch gesteigert werden, daß die Bleche an gezielten Durchbrüchen über Zapfen, die in der Form des Spritz­ gießwerkzeugs angebracht sind, in ihrer Lage vor oder während des Fügens/Ver­ pressens und/oder des Spritzgießens fixiert werden.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, daß in der Kavität eines Spritzgießwerkzeuges eine oder mehrere Füge- bzw. Preßstempel gegebe­ nenfalls mit entsprechendem Unterstempel an den Stellen angebracht sind, an denen die Einzelbleche durch Fügen miteinander verbunden werden sollen und die zum Anspritzen der Form, insbesondere der Fügestellen/Durchbrüche der Bleche mit thermoplastischen Kunststoffen aus der Kavität des Spritzgießwerkzeuges zurückgezogen werden können.
Als zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Einzelbleche kommen solche aus z. B. Stahl oder Aluminium in Frage insbesondere solche mit einer Dicke von 0,5 bis 0,9 mm.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren beispielhaft näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 Das Schema einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit eingelegten Einzel­ blechen.
Fig. 2 Die laterale Verbindung der Einzelbleche durch Fügen.
Fig. 3 Die gefüllte Spritzgußform mit zurückgezogenem Fügestempel.
Beispiel
Eine konventionelle Spritzgußform 1 wurde dadurch variiert, daß an verschiedenen Stellen "Clinch"- bzw. Fügestempel 2 in der Gußteilwand 3 eingezogen sind. Die Gußform 1 wird mit den Einzelblechen 4, 5 belegt, so daß die Durchbrüche 6, 9 in den Blechen 4 bzw. 5 übereinander zu liegen kommen und im Bereich der Fügestellen 7 sitzen (siehe Fig. 1). Entsprechend Fig. 2 wird der Oberstempel 2 auf die Durchbrüche 6, 9 der Bleche gedrückt und die Bleche 4, 5 miteinander verpreßt. Der Oberstempel 2 wird zurückgezogen und die Spritzgußform wird anschließend mit thermoplastischem Kunststoff 8 gefüllt, der die Fügestelle 7 umfließt (siehe Fig. 3).
Es bildet sich eine feste Verbindung zwischen den Einzelblechen, die auch gleich­ zeitig als Stützpunkt für den Verbund zwischen Blech und Kunststoffteil dienen kann.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung von Kunststoff/Metallverbundkörpern mit einer Kombination von Metallfügen bzw. -verpressen von wenigstens zwei Ein­ zelblechen und Spritzgießen eines thermoplastischen Kunststoffes, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Schritt einzelne zu verbindende Bleche in das Spritzgießwerkzeug eingelegt und formschlüssig durch Fügen oder Verpressen miteinander verbunden werden und in einem zweiten Schritt durch Anspritzen mit thermoplastischem Kunststoff von Durchbrüchen im Bereich der Füge- bzw. Verpressungsstelle und/oder von anderen über­ einanderliegenden Durchbrüchen der Einzelbleche miteinander und mit dem in der restlichen Kavität des Spritzgießwerkzeuges gebildeten Kunststoff­ teiles verbunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelbleche an bestimmten Durchbrüchen über Zapfen in der Form des Spritzgießwerk­ zeuges in ihrer Lage im Werkzeug während des Fügens und/oder des Spritzgießens fixiert werden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastischer Kunststoff Polycarbonat, Polyamid, Polyester, Polystyrol, ABS, Polybutylenterephtalat oder Polypropylen eingesetzt werden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche vor dem Anspritzen mit Kunststoff mit einem Haftvermittler oder Kleber vorbehandelt sind.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kavität (10) eines Spritzgießwerk­ zeuges (1) ein oder mehrere Füge- bzw. Preßstempel (2), gegebenenfalls mit jeweiligen Unterstempel (11) an Stellen angebracht sind, an denen die Einzelbleche (4, 5) miteinander verpreßt werden und welche zum Anspritzen der Form (9) mit thermoplastischem Kunststoff aus der Kavität (10) des Spritzgießwerkzeuges zurückgezogen werden können.
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