DE19856162A1 - Energieabsorbierendes Strukturelement aus Kunststoff - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein energieabsorbierendes Strukturelement aus Kunststoff, insbesondere für ein energieabsorbierendes Bauteil, insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei die Strukturelemente im energieabsorbierenden Bauteil in Beanspruchungsrichtung im wesentlichen flächendeckend nebeneinander angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß das Strukturelement aus einem Werkstoff besteht, der im wesentlichen ein thermotropes flüssigkristallines Polymer (LCP) oder eine Mischung aus zwei oder mehr thermotropen flüssigkristallinen Polymeren (LCP) enthält, wobei die Wandstärke des Strukturelements kleiner als 1 mm ist. DOLLAR A Die Erfindung betrifft ferner ein energieabsorbierendes Bauteil, welches sich bei einer vorgegebenen Belastung unter Aufnahme von Energie definiert verformt, das aus erfindungsgemäßen Strukturelementen zusammengesetzt ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäßer Strukturelemente und Bauteile im Spritzgießverfahren.

Description

Die Erfindung betrifft ein energieabsorbierendes Strukturelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein energieabsorbierendes Bauteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11 sowie ein Verfahren zur Herstellung des Strukturelements bzw. des Bauteils nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13.

Energieabsorbierende Bauteile oder kurz Energieabsorber sind prinzipiell bekannt. Dabei handelt es sich um Bauteile, die durch ihre Geometrie und Dimensionierung so ausgelegt sind, daß sie sich bei einer vorgegebenen Belastung, z. B. bei einem Aufprall, unter Aufnahme von Energie definiert verformen. Sie bestehen aus energieabsorbierenden Strukturelementen, die in Beanspruchungs­ richtung im wesentlichen flächendeckend nebeneinander angeordnet sind. Konventionelle Energieabsorber bzw. deren Strukturelemente bestehen überwiegend aus Aluminium bzw. Stahl oder Schäumen bzw. Elastomeren sowie Faserverbundwerkstoffen. Ferner sind Waben­ strukturen, sog. "honeycombs" bekannt.

Energieabsorber mit Wabenstrukturen aus mit Kunstharz getränkter Pappe sind aus der Veröffentlichung WO-A-9525646 bekannt. Ein Schutzpolster mit einem deformierbaren Wabenkern aus Polyurethan­ schaum, Harnstoffharzschaum oder mit Kunstharz getränkten Papier­ waben ist aus der DE-AS 12 31 586 bekannt. Ein Schaumstoff- Polsterkörper mit einem in eine Schaumstoffmasse eingeschäumten Wabengitterrost aus mit Kunststoff getränkter Pappe zur Unfall­ schutz-Innenausstattung von Fahrzeugen ist aus der DE-AS 13 00 040 bekannt.

Preßgeformte Energieabsorber aus thermoplastischen Harzen oder thermoplastischen bzw. hitzehärtbaren Elastomeren für Kfz- Stoßfänger sind aus der DE 25 09 265 C2 bekannt. Die US 5,098,124 beschreibt Absorber mit gasgefüllten federbelasteten Zellen.

Aus der DE 41 15 456 A1 ist ferner ein Spritzgießverfahren zur Herstellung von mikrozellulären, elastischen Formkörpern aus Po­ lyurethanschaum bekannt.

Alle bekannten nichtmetallischen Energieabsorber, die aus Struk­ turelementen zusammengesetzt sind, werden also aus Pappe gefer­ tigt oder aus Kunststoffen geschäumt oder preßgeformt. Nachteilig daran ist, daß mit diesen Verfahren keine filigranen Hohlraum- Strukturen bzw. keine Energieabsorber mit komplizierten äußeren Geometrien herstellbar sind. Für die Herstellung derartiger Bau­ teile bietet sich zwar an und für sich das Spritzgußverfahren an. Thermoplastische Kunststoffe, die sich im Spritzgußverfahren ver­ arbeiten lassen, sind für diese Anwendung aber zu zäh. Ihre Fließeigenschaften reichen zur Herstellung der hier gewünschten komplizierten Geometrien nicht aus Wanddicken unter 1 mm sind nicht realisierbar, was zu großen Blocklängen und somit zu rela­ tiv geringer Nutzung derartiger Elemente führt. Tatsächlich wer­ den sie bisher nur vereinzelt im Bereich Kfz-Stoßfänger einge­ setzt. Speziell im Fahrzeuginnenraum, wo Energieabsorber z. B. im Kopfaufschlag-Bereich an sich dringend benötigt werden, verhin­ dert der sehr eingeschränkte Bauraum ihren Einsatz.

Wabenstrukturen sind nur in Blöcken wirtschaftlich herstellbar. Insbesondere in einem Kraftfahrzeug gibt es aber nur wenige Ein­ satzmöglichkeiten für derartige quaderförmige Elemente.

Die bekannten Faserverbundmaterialien, die an sich sehr gute Crasheigenschaften und eine hohe Energieaufnahme haben, lassen sich nur schwer zu Bauteilen für komplexe Belastungsanforderungen verarbeiten. Außerdem gibt es kein kostengünstiges und zuverläs­ siges Verfahren zur Verarbeitung dieser Werkstoffe mit gerichte­ ten bzw. orientierten Fasern für die für die Großserienproduktion typischen hohen Stückzahlen.

Der Erfindung liegt somit die Augabe zugrunde, ein energieabsor­ bierendes Strukturelement bzw. ein daraus zusammengesetztes ener­ gieabsorbierendes Bauteil bereitzustellen, die eine möglichst ho­ he spezifische Energieaufnahme aufweisen und auch bei komplexer Außengeometrie kostengünstig herstellbar sind. Aufgabe der Erfin­ dung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung derartiger Struktur­ elemente und Bauteile.

Die Lösung der Aufgabe besteht in einem energieabsorbierenden Strukturelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einem energie­ absorbierenden Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 11 und/oder einem Verfahren zu deren Herstellung mit den Merkmalen des Anspruchs 13.

Flüssigkristalline Polymere oder LCPs enthalten steife Molekül­ segmente, die sog. Mesogene, die sich in flüssigem Zustand, d. h. in der Lösung oder in der Schmelze, aneinanderreihen und parallel zueinander ausrichten. Dadurch entsteht ein Ordnungszustand, der zwischen der perfekten Ordnung im Kristall und der völligen Un­ ordnung in gewöhnlichen Flüssigkeiten liegt und deshalb als "flüssigkristallin" oder "mesomorph" bezeichnet wird.

Man unterscheidet zwischen Hauptketten- und Seitenketten-LCP. Bei den Hauptketten-LCP befinden sich die starren Mesogene in der Po­ lymerkette. Bei den Seitenketten-LCP sind die Mesogene über eine Verbindungsstruktur an das Polymer angehängt.

Zur Verarbeitung im Spritzgießverfahren sind die thermotropen LCP geeignet, die eine flüssigkristalline Ordnung in der Schmelze zeigen.

Die erfindungsgemäßen Strukturelemente und Bauteile haben den Vorteil, daß sie feinere Strukturen, z. B. dünnere Wandstärken und/oder kleinere Lichträume, aufweisen als solche aus herkömmli­ chen Kunststoffen. Dies liegt daran, daß die Fließfähigkeit und das strukturviskose Verhalten flüssigkristalliner Polymere die Herstellung derart filigraner Strukturen im Spritzgießverfahren erlauben. Damit haben die erfindungsgemäßen Strukturelemente und Bauteile ein geringeres Bauteilgewicht als solche aus herkömmli­ chen Kunststoffen bei gleichzeitig verbesserter Funktion. Bei ei­ nem verringerten Materialeinsatz und einer geringen Blocklänge (z. B. 10%) ist der für die Energieaufnahme entscheidende nutzba­ re Deformationsweg größer. Eine hohe Energieaufnahme (40 kJ/kg und mehr) ist realisierbar.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist einfach und kostengünstig. Es greift auf bekannte Stoffe, nämlich flüssigkristalline Polymere zurück, die ein für die Herstellung filigraner Strukturen im Spritzgießverfahren geeignetes Fließverhalten und strukturvisko­ ses Verhalten zeigen. Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich ferner das Phänomen zunutze, daß die spezielle Morphologie dieser Verbindungsklasse dazu führt, daß sich die Moleküle dieser Ver­ bindungsklasse selbsttätig in einer bestimmten Orientierung aus­ richten. Dies ist besonders ausgeprägt in Längsrichtung der Wan­ dungen der einzelnen Strukturelemente. Da dies im Karosseriebau im allgemeinen gleichzeitig die Beanspruchungsrichtung ist, er­ gibt sich dadurch in dieser Richtung eine hohe Steifigkeit der erfindungsgemäßen Strukturelemente. Aufgrund dieser Eigenverstär­ kung steht bereits zu Beginn einer Deformation bzw. eines Auf­ pralls ein höheres Kraftniveau, also eine höhere spezifische Energieaufnahme, als bei Strukturelementen und Bauteilen aus her kömmlichen Kunststoffen zur Verfügung. Ferner resultiert hieraus im Vergleich zu Strukturelementen und Bauteilen aus herkömmlichen Kunststoffen ein steilerer Anstieg der Kraft-/Verformungskurve, bzw. der Absorptionskennlinie bei stoßartiger Beanspruchung.

Um diese Effekte, insbesondere das richtungsabhängige Kraftni­ veau, maximal zu nutzen, muß eine weitgehende Ausrichtung der Strukturelemente in Kraftrichtung gewährleistet sein. Dies ist mit dem Spritzgießprozeß über geeignete Werkzeugauslegung mit Schiebern, Kernzügen, etc. möglich.

Durch die individuelle Gestaltung der Strukturelemente läßt sich die gewünschte Orientierung der Moleküle einstellen. Die Sprödig­ keit oder Zähigkeit ist in einfacher Weise durch die Materialwahl einstellbar. Die Nacharbeitung, z. B. das Anarbeiten von Trigge­ rungen zur Definierung eines Krafteinleitungspunkts am Struktur­ element kann entfallen. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet eine sehr hohe Formgestaltungsfreiheit und die Ausführung von filigra­ nen Energieabsorbern, z. B. für den Innenraum von Kraftfahrzeugen.

Erfindungsgemäß ist eine Verwendung der erfindungsgemäßen Bautei­ le bei der Abpolsterung der Innenseiten der A-, B- und/oder C- Säulen, des Rückspiegels, des Armaturenbrettes, der Airbagver­ kleidung, der inneren Türverkleidungen (Seitenaufprallschutz), des Dachrahmens, als Aufprallschutz für Knie und Füße und/oder für die oberen, mittigen bzw. unteren Sitzaufprallbereiche im In­ nenraum eines Kraftfahrzeugs bevorzugt.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprü­ chen. Insbesondere sind besonders geringe Wandstärken bzw. Durch­ messer realisierbar, die Größe und Gewicht der Strukturelemente und Bauteile verringern und sie für den Einsatz in engen Räumen geeignet machen. Die feinen Strukturen erlauben eine bessere Aus­ richtung der Mesogene in der Schmelze und somit einen größeren Grad an Eigenverstärkung mit den oben beschriebenen Effekten.

Bevorzugt werden Hauptketten-LCP verwendet, insbesondere solche, die als Füllstoffe Verstärkungsfasern wie Glasfasern enthalten. Dadurch kommt ein zusätzlicher Verstärkungseffekt zustande.

Bezüglich der Geometrie der erfindungsgemäßen Strukturelemente gibt es eine reiche Auswahl an Hohlkörpern mit verschiedenförmi­ gen Querschnitten, aber auch Wellenformen und Trapezformen sind geeignet. Die Auswahl hängt von der im Einzelfall gewünschten An­ wendung ab.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung näher beschrieben.

Als zu verarbeitende flüssigkristalline Polymere (LCP) wurden thermotrope Hauptketten-LCP gewählt. Diese sind thermoplastisch verarbeitbar und zeigen geordnete flüssigkristalline Strukturen in der Schmelze. Wird die flüssigkristalline Polymerschmelze Scher- und Dehnströmungen unterworfen, wie dies bei allen Verfah­ ren zur thermoplastischen Verarbeitung der Fall ist, ordnen sich die starren Moleküle bzw. Molekülteile teilweise zu Fasern und Fibrillen. Diese Ordnung wird beim Abkühlen der Polymerschmelze eingefroren. In die Matrix des Polymers sind dann Faserschichten aus dem gleichen Polymer eingelagert. Daher bezeichnet man diese Polymere auch als "selbstverstärkende" Polymere. Welche Faser­ struktur sich auf diese Weise einstellt, hängt von der Geometrie des Bauteils, insbesondere von der Wanddicke, der Strömungsform und der Fließgeschichte ab, ist also durch Parameter des Verar­ beitungsverfahrens, insbesondere durch Festlegung der Strömungs­ kanäle und Anschnittlagen, steuerbar.

Diese Orientierung der Polymermoleküle führt dazu, daß flüssig­ kristalline Polymere ausgeprägt anisotrope Eigenschaften zeigen.

Generell sind die mechanischen Eigenschaftswerte stark richtungs­ abhängig. Bspw. sind Festigkeit und Steifheit in Orientierungs­ richtung wesentlich höher als quer dazu. Der thermische Ausdeh­ nungskoeffizient und die Schwindung sind senkrecht zur Orientie­ rungsrichtung zum Teil wesentlich höher als parallel dazu. Die Anisotropie kann durch Füllstoffe reduziert werden. Damit steht neben der chemischen Modifikation der Polymere eine zweite Mög­ lichkeit zur Modifikation der Werkstoffeigenschaften zur Verfü­ gung. Auf diese Weise ist eine hohe Modifikationsbreite der Poly­ mereigenschaften möglich.

Für die vorliegende Erfindung ist es besonders vorteilhaft, daß die flüssigkristallinen Polymere einen sehr großen Elastizitäts­ modul sowie eine sehr hohe Zugfestigkeit und Steifheit in Fließ­ richtung aufweisen. In Fließrichtung zeigen sie ferner eine sehr hohe Zähigkeit, insbesondere Kerbschlagzähigkeit. Die Werte neh­ men mit abnehmender Wanddicke sogar zu. Dies liegt daran, daß die Moleküle in dünnen Wänden stärker orientiert sind. Hierauf beruht die erfindungsgemäße Miniaturisierung der Energieabsorber bzw. Wanddickenverringerung der hohlen Strukturelemente.

Ferner besitzen flüssigkristalline Polymere sehr kleine thermi­ sche Ausdehnungskoeffizienten, die sich so einstellen lassen, daß sie mit denjenigen von Metallen, Gläsern oder Keramiken ver­ gleichbar sind. Darüber hinaus zeigen sie eine geringe Schwin­ dung, eine kleine Schmelzwärme, d. h. hohe Erstarrungsgeschwindig­ keit, niedrige Fließviskosität der Schmelze, geringe Wasserauf­ nahme, hohe Chemikalienbeständigkeit und sehr geringe Entflamm­ barkeit selbst ohne flammhemmende Zusätze.

Hauptketten-LCP haben Schmelzetemperaturen von 300°C bis 400°C. Die erfindungsgemäßen Absorber widerstehen daher Temperaturen über 200°C ohne Belastung des Materials.

Flüssigkristalline Polymere können mit den üblichen Werkzeugen und Maschinen bearbeitet und nach den bekannten Methoden getrennt oder gefügt werden. Sie sind mit den für Polyester gebräuchlichen Klebstoffen klebbar und können ultraschallgeschweißt werden. Sie können ferner galvanisch oder durch Besprühen metallisiert wer­ den.

Alle diese Eigenschaften sind für die bevorzugte Anwendung der Erfindung in Kraftfahrzeugen vorteilhaft.

Für das Ausführungsbeispiel wurden die Hauptketten-LCP der Fa. Hoechst vom Typ Vectra mit den Typenbezeichnungen B 130, K 130, L 130 und E 130i gewählt. Alle diese Typen besitzen einen Glasfa­ seranteil von 30%. Glasfasern gehören zu den Füllstoffen, die die ausgeprägte Anisotropie der oben beschriebenen Eigenschaften flüssigkristalliner Polymere mildern.

Als Geometrie der erfindungsgemäßen energieabsorbierenden Elemen­ te wurde ein konisches Rohr gewählt. Der Durchmesser am verjüng­ ten Ende betrug 5 mm. Die Länge betrug einmal 100 mm und einmal 45 mm. Der Gesamtwinkel betrug 3° bis 6°. Auf der Seite mit dem kleinen Durchmesser sollte die Kraft eingeleitet werden. Auf die Triggerung konnte somit verzichtet werden, weil der tragende Querschnitt mit dem Zerstörungsweg zunahm.

Die erfindungsgemäßen Strukturelemente wurden auf einer Spritz­ gießmaschine vom Typ Arburg 270 M Allrounder 350-90 hergestellt. Dabei handelt es sich um eine vollhydraulische programmierbare Maschine mit einer Schneckenlänge von 600 mm, einem Schnecken­ durchmesser von 25 mm, einem Düsendurchmesser von 2 mm und einem Einspritzdruck an der Düse bis 1860 bar.

Die flüssigkristallinen Polymere lagen zunächst als Granulat vor. Das Granulat wurde 4 bis 5 Stunden bei 160°C im Trockenofen ge­ trocknet.

An der Spritzgießmaschine wurde die Plastifiziereinheit auf die für flüssigkristalline Polymere typischen Verarbeitungstemperatu­ ren von 300°C bis 350°C vorgeheizt werden. Die Wandtemperatur des Werkzeugs wurde auf 50°C bis 180°C, vorzugsweise 80°C bis 120°C eingestellt.

Beim Spritzgießen wurde die Schneckendrehzahl so eingestellt, daß eine vollständige Plastifizierung der Masse 1 bis 2 Sekunden vor dem Öffnen des Werkzeugs stattgefunden hatte. Gebräuchliche Werte lagen bei 10 bis 20 m/min. Ein Staudruck beim Plastifizieren war im allgemeinen nicht nötig. Eine Schneckendekompression wurde, falls notwendig, auf ein Minimum beschränkt.

Der Spritzdruck betrug im allgemeinen 300 bis 900 bar, vorzugs­ weise 600 bis 800 bar, wobei mit niedrigeren Werten begonnen wur­ de und der Druck nach und nach erhöht wurde. Der optimale Spritz­ druck im Einzelfall hängt jedoch vom jeweiligen LCP-Typ sowie von der Gestaltung des Formteiles, des Werkzeugs und den Maschinenbe­ dingungen ab.

Die flüssigkristallinen Polymere wurden mit hohen Einspritzge­ schwindigkeiten von 60 bis über 100 ccm/min. vorzugsweise 80 bis 90 ccm/min und somit geringen Einspritzzeiten verarbeitet.

Man erhielt erfindungsgemäße Strukturelemente mit den Wandstärken 0,6 mm und 0,425 mm. Diese Elemente wurden an einer Prüfmaschine vom Typ Zwick 1456 unter quasi statischen Bedingungen auf Ausnut­ zungsgrad, Stauchlänge, absorbierte Energie, gecrashte Masse und spezifische Energieaufnahme bei einer bestimmten Belastung (Crashlast) untersucht, wobei eine kontinuierliche Zerstörung vor der Seite mit dem kleineren Durchmesser her erfolgte. Dazu wurder Kraft-Weg-Diagramme aufgenommen. Daraus wurde die spezifische Energieaufnahme berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 für einen 45 mm langen Konus mit 0,6 mm Wandstärke und in Tabelle 2 für einen ebenso langen Konus mit 0,425 mm Wandstärke darge­ stellt.

Tabelle 1

Energieaufnahme der Energieabsorptionselemente mit der Länge 45 mm und der Wandstärke 0,6 mm

Tabelle 2

Energieaufnahme der Energieabsorptionselemente mit der Länge 45 mm und der Wandstärke 0,425 mm

Generell ergaben sich bei den Energieabsorptionselementen aus dem Material Vectra E 130i die besten Ergebnisse, weil dieses beson­ ders fließfähig ist. Dieses Material zeichnet sich durch eine ge­ ringe Sprödigkeit und eine hohe Zähigkeit aus.

Bei den erfindungsgemäßen Elementen wurde die Energie durch Fal­ tenbeulen sowie durch Materialbrüche verschiedener Größe aufge­ nommen. Die spezifischen Energieaufnahmen lagen zwischen 25 und 40 kJ/kg. Diese Werte liegen oberhalb der Werte von metallischen Elementen und reichen bis an das Niveau von Faserverbundwerkstof­ fen heran.

Die Geometrie der Energieabsorptionselemente beschränkt sich nicht auf die im Ausführungsbeispiel hergestellten und geprüften konischen Röhrchen. Andere Formen, wie Zylinder-, Wellen-, Trapez- oder Zickzackformen sowie andere Querschnitte der Röhrchen wie Dreiecke, Quadrate, Quader, Trapeze, Rauten, Sechsecke u. dgl. sind realisierbar.

Die Anwendungsbereiche der erfindungsgemäßen Elemente im Kfz- Bereich liegen vorzugsweise dort, wo komplexe Strukturen bei ge­ ringem Platzangebot verwirklicht werden sollen. Das sind in er­ ster Linie die Bereiche ABC-Säule, Rückspiegel, Türinnenverklei­ dung (Seitenaufprallschutz), Airbagverkleidung, Knie- und Fußauf­ prallschutz, Armaturenbrett sowie Sitzaufprallbereiche oben, in der Mitte und unten.

In der nachfolgenden Beschreibung werden einige bevorzugte Aus­ führungsbeispiele beschrieben. Dabei zeigen die Zeichnungen:

Fig. 1 einen Crash-Absorber mit zylindrischen Elementen;

Fig. 2 eine Crash-Box;

Fig. 3 einen Energieabsorber mit Wellenstruktur;

Fig. 4 einen Energieabsorber gemäß Fig. 3 mit Stützstegen zwischen den Wellen;

Fig. 5 einen Energieabsorber mit Wabenstruktur; und

Fig. 6 einen Energieabsorber mit zweiseitig konischer Hohlstruktur.

In der Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines insgesamt bezeichneten Crash-Absorbers dargestellt. Dieser Crash-Absorber 1 weist eine Bodenplatte 2 auf, auf welcher eine Vielzahl von zy­ lindrischen Elementen 3 angeordnet sind. Die Elemente 3 sind ent­ weder als separate Elemente 3 hergestellt und werden anschließend mit der Bodenplatte 2, z. B. durch verkleben, verschweißen oder dergleichen verbunden, oder sie werden zusammen mit der Boden­ platte 2 einstückig hergestellt. Die Wanddicke der hohlen Elemen­ te 3 beträgt 0,3 mm bis 1 mm und deren Durchmesser beträgt 5 mm bis 20 mm. Die Anordnung der Elemente 3 auf der Bodenplatte 2 ist sowohl in Längs- als auch in Querrichtung regelmäßig. Sie können jedoch auch versetzt, d. h. auf Lücke angeordnet sein. Die Elemente 3 besitzen alle die gleich Länge.

Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Crash-Box 4, in­ dem zwei Crash-Absorber 1 gemäß Fig. 1 in Richtung des Pfeils 5 ineinandergesteckt werden. Dabei greifen die offenen Seiten der Crash-Absorber 1 ineinander. Die Elemente 3 des einen Crash- Absorbers 1 liegen in den Lücken 6 des anderen Crash-Absorbers 1. Auf diese Weise stützen sich die Elemente 3 bei einem Crash ge­ genseitig ab.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 weisen die Elemente 3 eine Wellenform auf, wobei die Wellen 7 parallel zueinander laufen. Die Achsrichtungen der Wellenberge bzw. -täler verlaufen orthogo­ nal zur Ebene der Bodenplatte 2. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 sind die Wellen 7 über Stützstegen 10 miteinander verbun­ den. Auf diese Weise wird die Steifigkeit quer zur Achsrichtung erhöht. Die Stützstege 10 sind alle in zueinander parallelen Ebe­ nen angeordnet, wodurch das Bauteil wiederum eine Orientierung erfährt.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 weisen die Elemente 3 eine Wabenform auf, wobei die Waben 11 mit ihren Wandungen 12 aneinan­ derliegen. Dies hat den Vorteil, daß aufgrund der geringen Wand­ dicken der Wandungen 12 sehr hohe Orientierungen erzielt werden.

Schließlich zeigt die Fig. 6 einen Energieabsorber 1 mit einer Hohlstruktur, wobei die Hohlräume 13 und 14 eine langgestreckte Form aufweisen und konisch ausgestaltet sind. Die Hohlräume 13 und 14 sind dabei derart ineinandergeschachtelt, daß sie stets auf Lücke liegen. Dies ist möglich, da der Konus der Hohlräume 13 entgegengesetzt verläuft, wie der Konus der Hohlräume 14. Auch dieser Absorber 1 besitzt geringe Wanddicken.

Claims (23)

1. Energieabsorbierendes Strukturelement aus Kunststoff, insbe­ sondere für ein energieabsorbierendes Bauteil, insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei die Strukturelemente im energieab­ sorbierenden Bauteil in Beanspruchungsrichtung im wesentli­ chen flächendeckend nebeneinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Strukturelement aus einem Werkstoff besteht, der im wesentlichen ein thermotropes flüssigkri­ stallines Polymer (LCP) oder eine Mischung aus zwei oder mehr thermotropen flüssigkristallinen Polymeren (LCP) enthält, wo­ bei die Wandstärke des Strukturelements kleiner als 1 mm ist.

2. Strukturelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Werkstoff besteht, der im wesentlichen ein oder mehrere thermotrope Hauptketten-LCP enthält.

3. Strukturelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das oder die LCP ein oder mehrere Füllstoffe enthalten.

4. Strukturelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die LCP als Füllstoff Verstärkungsfasern, insbeson­ dere Glasfasern enthalten.

5. Strukturelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß es sich um einen Hohlkörper han­ delt, dessen Durchmesser kleiner als 5 mm ist.

6. Strukturelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Strukturelements kleiner als 0,5 mm und/oder der Durchmesser des hohlen Struk­ turelements kleiner als 3 mm ist.

7. Strukturelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß es in Form von Waben, Zellen oder Röhrchen oder als Wellen-, Zickzack- oder Trapezverlauf aus­ gebildet ist.

8. Strukturelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um ein Röhrchen handelt, welches im Querschnitt rund, quadratisch, quaderförmig, trapezförmig, rautenförmig oder sechseckig ist.

9. Strukturelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um ein konusförmiges Röhrchen handelt.

10. Strukturelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß es im Spritzgießverfahren herstell­ bar ist.

11. Energieabsorbierendes Bauteil, welches sich bei einer vorge­ gebenen Belastung unter Aufnahme von Energie definiert ver­ formt, wobei das energieabsorbierende Bauteil mit sich in Be­ anspruchungsrichtung erstreckenden Strukturelementen versehen ist, welche innerhalb des Bauteiles im wesentlichen flächen­ deckend nebeneinander angeordnet sind, dadurch gekennzeich­ net, daß es aus Strukturelementen nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zusammengesetzt ist.

12. Bauteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß es im Spritzgießverfahren herstellbar ist.

13. Verfahren zur Herstellung eines energieabsorbierenden Struk­ turelements nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und eines ener­ gieabsorbierenden Bauteils nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um ein Spritzgußver­ fahren handelt, wobei ein Werkstoff verwendet wird, der im wesentlichen ein thermotropes flüssigkristallines Polymer (LCP) oder eine Mischung aus zwei oder mehreren thermotropen flüssigkristallinen Polymeren (LCP) enthält.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Hauptketten-LCP verwendet werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß LCP mit einem oder mehreren Füllstoffen verwendet werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff Verstärkungsfasern, insbesondere Glasfasern verwen­ det werden.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die flüssigkristallinen Polymere vor dem Spritzgießen mindestens etwa 4 Stunden bei etwa 160°C ge­ trocknet werden.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die flüssigkristallinen Polymere bei einer Tem­ peratur von etwa 300 bis 350°C aufgeschmolzen werden.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gießwerkzeug auf eine Wandtemperatur von etwa 50 bis 180°C, vorzugsweise etwa 80 bis 120°C vorgeheizt wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schneckendrehzahl auf etwa 10 bis 20 m/min. vorzugsweise auf etwa 15 m/min eingestellt wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Spritzdruck auf etwa 300 bis 900 bar, vor­ zugsweise etwa 600 bis 800 bar, eingestellt wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einspritzgeschwindigkeit auf etwa 60 bis über 100 ccm/min. vorzugsweise etwa 80 bis 90 ccm/min. einge­ stellt wird.

23. Verwendung eines energieabsorbierenden Bauteils nach einem der Ansprüche 11 bis 12 oder eines durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16 herstellbaren energieabsorbie­ renden Bauteils für die Abpolsterung der Innenseiten der A-, B- und/oder C-Säulen, des Rückspiegels, des Armaturenbrettes, der Airbagverkleidung, der inneren Türverkleidungen (Seitenaufprallschutz), des Dachrahmens, als Aufprallschutz für Knie und Füße und/oder für die oberen, mittigen bzw. un­ teren Sitzaufprallbereiche im Innenraum eines Kraftfahrzeugs.