DE19503579A1 - Kunststoff-Formkörper mit einer Lochverstärkung und Herstellverfahren hierfür - Google Patents

Kunststoff-Formkörper mit einer Lochverstärkung und Herstellverfahren hierfür

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Lochverstärkung in der Wand eines faserverstärkten ther­ moplastischen Kunststoff-Formkörpers. Dieser kann dabei ein Schichtverbundkörper mit einer Verstärkungsschicht aus einem Flachgestrick sein, wie er beispielsweise in der Patentanmeldung P 44 23 739.1 beschrieben ist. Unter anderem auch für die in dieser Patentanmeldung beschrie­ benen Anwendungsfälle kann es erforderlich sein, Löcher in der Wand des Formkörpers, die der Aufnahme bzw. Ver­ bindung mit anderen Bauteilen dienen, zu verstärken, da die Wand des Formkörpers selbst nicht ausreichend dick genug ist, um die im jeweiligen Anwendungsfall eingelei­ teten Kräfte sicher aufnehmen zu können.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine besonders vorteilhafte Lochverstärkung bzw. ein besonders vorteilhaftes Her­ stellverfahren für eine Lochverstärkung in der Wand eines faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff-Formkörpers aufzuzeigen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß in das Loch des Formkörpers beidseitig in ihrer Form angepaßte Buch­ sen eingesetzt werden, die jeweils einen Bund aufweisen, der auf der Formkörper-Wand aufliegt, wenn die Buchsen mit ihrem im Loch liegenden Ende aneinanderstoßen, und daß anschließend die kurzfaserverstärkten thermoplasti­ schen Buchsen sowohl miteinander als auch mit dem Form­ körper verschweißt werden. Vorteilhafte Aus- und Weiter­ bildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
Näher erläutert wird die Erfindung anhand der Prin­ zipskizze eines bevorzugten Ausführungsbeispieles. Die einzige Schnittdarstellung zeigt einen Schritt bei der Herstellung der Lochverstärkung eines Kunststoff-Formkör­ pers.
Gezeigt ist ein Abschnitt aus der Wand 1 eines sonst nicht näher dargestellten Kunststoff-Formkörpers, der im einfachsten Fall eine ebene Platte, in anderen Ausfüh­ rungsformen jedoch auch eine irgendwie geartete Struktur darstellen kann. In der Wand 1 des aus einem faserver­ stärkten thermoplastischen Kunststoff geformten Formkör­ pers befindet sich ein Loch 2, das der Aufnahme eines nicht gezeigten Bolzens dient und aufgrund der vom Bolzen auf den Kunststoff-Formkörper übertragenen Kräfte einer Lochverstärkung bedarf. Diese Lochverstärkung besteht aus zwei in ihrer Form angepaßten Buchsen 3, die jeweils an einem Ende einen Bund 4 aufweisen.
Der Außendurchmesser der bevorzugt kreiszylindrischen Buchsen 3 ist auf den Innendurchmesser des bevorzugt kreisförmigen Loches 2 abgestimmt. Die Länge der beiden Buchsen 3 ist derart bemessen, daß die Buchsen 3 mit ihrem im Loch 2 liegenden Ende aneinanderstoßen, wenn jede Buchse 3 mit ihrem Bund 4 auf der Wand 1 des Form­ körpers aufliegt, wobei wie ersichtlich die Buchsen 3 beidseitig der Wand 1 in das Loch 2 eingesetzt wurden, so daß der Bund 4 jeder Buchse 3 außerhalb des Loches 2 zum Liegen kommt.
Bei den Buchsen 3 handelt es sich um vorgeformte Bauele­ mente aus kurzfaserverstärkten thermoplastischen Werk­ stoffen. Beispielsweise kann für die Buchsen 3 ebenso wie für den Kunststoff-Formkörper ein glasfaserverstärktes Polyamid (PA 6 oder PA 12) zum Einsatz kommen. Dabei ist es aufgrund des Einsatzes eines thermoplastischen Werk­ stoffes möglich, die Buchsen 3 sowohl miteinander als auch mit der Wand 1 des Formkörpers besonders einfach zu verbinden.
Anschließend an das Einsetzen der Buchsen 3 in das Loch 2 werden die Buchsen 3 nämlich sowohl miteinander als auch mit der Formkörper-Wand 1 verschweißt, um eine optimale mechanische Festigkeit und Stabilität zu erzielen. Mit­ einander verschweißt werden die Buchsen 3 dabei in ihrem sich innerhalb des Loches 2 berührenden Endbereich, wäh­ rend die Verschweißung mit der Wand 1 insbesondere im Auflagebereich des Bundes 4, aber auch im Wandbereich des Loches 2 erfolgt. Dabei können verschiedene Kunststoff-Schweißtechniken zum Einsatz kommen, wie beispielsweise Ultraschallschweißen oder Vibrationsschweißen (insbesondere orbital, d. h. in zwei Richtungen), wobei bevorzugt an den Buchsen 3 (im Bereich des Bundes 4 und/oder an der Buchsenwand) ein geringfügiger Material­ überschuß vorzusehen ist, um eine ausreichende Menge thermoplastisches Fügematerial bereitzustellen. Es ist jedoch auch die Anwendung des Hochfrequenzschweißens mög­ lich, wie dies in der - Prinzipskizze dargestellt ist. Hierzu werden wie bekannt einander entgegengerichtete Elektrodenstempel 5 auf die freien Oberflächen der mit­ einander zu verschweißenden Werkstücke, hier der Buchsen 3, pressend einwirkend aufgelegt, wobei an die Elektro­ denstempel 5 ein elektrisches Hochfrequenzfeld - hier schematisch unter der Bezugsziffer 6 dargestellt - ange­ legt wird. Dieses elektrische Hochfrequenzfeld verursacht ein örtliches Erweichen bzw. Anschmelzen des thermo­ plastischen Kunststoffes, wodurch die gewünschte Verbin­ dung zwischen den sich unter Druck berührenden Teilen hergestellt wird. Und dabei zu verhindern, daß das Mate­ rial des Bundes 4 in seitlicher Richtung entweichen kann, sind die Bunde 4 der Buchsen 3 während des Schweißvorgan­ ges von einem umgebenden Ring 7, der beispielsweise aus Teflon (PTFE) bestehen kann, stabilisiert. In einer be­ vorzugten Ausführungsform kann sich der Ring 7 unter Zwi­ schenschaltung von Federelementen 9 am zugeordneten Elek­ trodenstempel 5 abstützen, wie dies in der oberen Hälfte der einzigen Figur dargestellt ist.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel weist jede Buchse 3 bereits beim Einsetzen und Verschweißen eine durchgehende Bohrung 8 auf, in einer alternativen Ausführungsform kön­ nen jedoch die Buchsen 3 zunächst Vollkörper darstellen und nach erfolgtem Schweißen aufgebohrt werden, so daß erst dann die Bohrung 8 zur Aufnahme des eingangs erwähn­ ten Bolzens erzeugt wird.
Selbstverständlich sind weitere Abweichungen vom gezeig­ ten Ausführungsbeispiel möglich, ohne den Inhalt der Pa­ tentansprüche zu verlassen, wobei ausdrücklich auch Schutz beansprucht wird für einen Kunststoff-Formkörper, der nach dem geschilderten Verfahren hergestellt wurde.

Claims (6)

1. Verfahren zum Herstellen einer Lochverstärkung in der Wand (1) eines faserverstärkten thermoplasti­ schen Kunststoff-Formkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß in das Loch (2) des Formkörpers beidseitig in ihrer Form angepaßte Buch­ sen (3) eingesetzt werden, die jeweils einen Bund (4) aufweisen, der auf der Formkörper-Wand (1) auf­ liegt, wenn die Buchsen (3) mit ihrem im Loch (2) liegenden Ende aneinanderstoßen, und daß an­ schließend die kurzfaserverstärkten thermoplasti­ schen Buchsen (3) sowohl miteinander als auch mit dem Formkörper verschweißt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschweißung durch Hochfrequenzschweißen erfolgt, wobei die Bunde (4) der Buchsen (3) jeweils von einem umgebenden Ring (7) stabilisiert sind.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der umgebende Ring unter Zwischenschaltung zumindest eines Federelementes (9) am Hochfrequenz-Schweißwerkzeug (Elektrodenstempel 5) abgestützt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschweißung durch Ultraschallschweißen oder Vibrationsschweißen er­ folgt.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zunächst als Voll­ körper ausgebildeten Buchsen (3) anschließend aufge­ bohrt werden.
6. Kunststoff-Formkörper mit einer Lochverstärkung, hergestellt nach dem Verfahren nach einem der An­ sprüche 1 bis 5.
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