DE2752455A1

DE2752455A1 - Leichtbau-verbundwerkstoff

Info

Publication number: DE2752455A1
Application number: DE19772752455
Authority: DE
Inventors: Rudolf Andres; Reinhold Heim
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1977-11-24
Filing date: 1977-11-24
Publication date: 1979-05-31

Description

Leichtabu-Berbundwerlstoff
Die Erfindklung betrifft einen Leichtbau-Verbundwerkstoff mit in einen Gurndwerkstoff fest eingelagerten staubfeine bis sandfeinen Hohlkugeln.
Energieprobleme zwingen zum Beichtbau in Fraftfahrzeugen.
Durch Wahl entsprechend leihcter Werkstoffe und durch extreme Kanddickenreduzierung und gewichtsreduzierende Formgestaltung von Kraftfahrzeugteilen sind die Grenzen der Gewichtsreduzierung, di e mi t diesen Wegen er 3 cl har sind heute schen weitgehend erreicht.
Aufgabe der Erdinskunglist es. einen im kraftfahrzeugbau verwendbaren leichtbau-Verbundwerkstoff anzugeben, der weitere Gewichtsreduzierungen erlaubt, ohne die vielfältigen Bauteilfunktionen zu beeinträchtigen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Zwar kennt man Leichtbau-Verhundwerkstoffe mit eingelagerten Mikrohohlkugeln, man liat derartige leichtfülistoffe jedoch lediglich bei kalt zu verarbeitenden Grundwerkstoffen angewandt, die lediglich fiir Sonderaufgaben geeignet sind, die jedoch keine fiir dcii Kraftfahrzeugbau geeigneten Werkstoffe darstellen. I)urch die Erfindung wird der Schritt gewagt, die Leichtfülolstoffe auch fiir warm zu verarbeitende Grundwerkstoffe anzuwenden, die geeignete Werkstoffe im Automobilbau darstellen. Bei nie(lrigeren Verarbeitungstemperaturen, wic z. n. bei Thermoplasten oder Gummi oder thermisch aushäutharen Ktinststoffen, könnten die Mikrohohlkugeln aus Duroplast bestehen. Bei höheren Vcrerbeitungstemperaturen, insbesendere bei leichtmetallen, wird man Glashohlkugeln $verwenden, deren Temperaturbeständigkeit wenigstens bis 700 °C reicht.
Der Leichtbau-Verbundwerkstoff kann auf Aluminium/Glas-Basis auf einige Guß- oder Spritzgußteile im Motorenbau angewandt werden, so können z. B. die Ansaugrohre, das Vergasergehäuse, der Zylinderkopf, die Zylinderkopfhaube, der Motorblock, die Ölwanne und viele andere Teile aus einem Verbundwerkstoff gcmäß der erdindung hergestellt werden, Zwar müssen anfgrung einer mäßigen Festigkeitseinbuße durch die Leichtfüllstoffzugabe die ISandclicken der Bauteile in Maßen gegenüber einer Massivkonstruktion herkömmlicher Art erhöht werden, insgesamt ergeben sich jedoch aufgrund der drastischen Reduzierung des spezifischen Gewichtes des Leichtauwerkstoffes beträchtliche Gewichtseinsparungen. Da der Leichtfüllstoff außerdem hilliger ist als ein entsprechendes Volumell an massivem verarbeitetem Werkstoff, sind auch preiseinsparungen erzielbar. Überdies können die Rohstoffe sparsamer eingesetzt werden. Eine weitere anwenduingsmöglichkeit eines Aluminium/Glas-Verbundwerkstoffes der zugrunde liegenden Art besteht darin, Karosseriebleche aus ihm zu bilden. Zwar miissen die solcherart gebildeten Bleche stärker als hisher übliche karosseriebleche ausgeführt sein, insgesamt ergibt sich jedoch gegenüber bisherigen Konstruktionen eine spürbare Gewichtsverminderung. Außerdem kann durch einen solchen Verbundwerkstoff das leidige Korrosionsproblem gelöst werden. I)urch die vergrößerte Wandstärke des Karosseriebleches Wird eine Vihrations- und Dröhnneigung des Bleches verhindert Lurch die in großer Zahl eingelagerten Mikrohohlkugeln wird im übrigen das Dämpfungsverhalten eines sichen Verbundwerkstoffes gegenüber Massivwerkstoffen erhöht, so daß Schwingungen und Vibrationen stärker abgebaut werden.
Ein weiteres sehr vielfdltiges Anwendungsgehiet im Kraftfahrzeughau besteht heim Innenausbau von Fahrgastzellen und den dafür benütigten Einzelteilen: Auskleidungs- und Verkleidungsteile, Handschubkasten,m Armstützen, Abdeckungen Handgriffe, Verschalungsteilm Bedienungshbel, Luftleitdüsen, Folsterschaumteile, Fußmatten und vieles andere mehr. Durch Beimischen von Mikrohohlkugein zu l'olyurethanschaum crhält man einen extrem leichten Schaum, der für Fahrzeuge den Vorteil zeigt, daß sich polsterteile durch lJelastung weniger setzen - Kunststoff fließt unter Last. Durch die versteifende Wirkung wird eine hessere Abstützung der Insassen auf den lalirzeugsitzen ermöglicht. Der solcherart hergestellte Schaum ist leichter und billiger im Vergleich zu herkömmlichen Polsterschäumen. Bei Anwendung auf Schaumteile für die Innenverkleidung von Wandungsteilen der Fahrgastzelle wird gegenüber bisherigen Schäumen eine bessere Isolierwirkung des l:ahrzeugirnienraumes erzielt. dies gilt insbesondere auch für eine Anwendung der leichtfüllstoffe auf spritzbare Unterbodenschutzmasse, die im wesentlichen aus Polyvinylchlorid besteht. Durch die Beimischung von Mikrohohlkugeln wird der unterberbodenschutz abriebfester, besser isolierend gegen Auspuffwärme, steiler - cr ergibt dadurch eine steifere und somit schwingungsgünstigere Bodengruppe - , leichter und billiger.
Anhand der beigeffigten Zeichnungen ist der Aufbau des leichtbau-Verbundwerkstoffes gemäß der Erfindung nachfolgend noch kurz erläutert; dabei zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Wandung aus einem leichtbau-Verbundwerkstoff.
Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus einem solchen Querschnitt gemaß Fig. 1 u n d Fig. 3 einen entsprechenden stark vergrößerten Ausschnitt aus einem Schaum- Verbundwerkstoff gemäß der Erfindung.
Bei dem in kig. 1 dargestellten kandungsquerschnitt kann es sich beispielsteise um ein vergrößrt dargestes Stüel eines karessertebl@@@@ an einem Verbundwerkstoff gemäß der Erfindklung, oder um ein Teil einen @uf@tückes handeln.
Der mikroskopisch vergrößerte ausschnitt gemäß Fig 2 zeigt, daß in großet @ahl @@ rel @l 11 ugeln 1 in einen Grundwerkstoff 2 eingelagert sind. je nach Art des Grundwerkstoffes 2 können die Alibrohohlkugeln 1 aus Kunststoff oder aus Glas bestehen. Wie der neben dem Ausschnitt dargestellte streckenabschnitt von boum Länge andeutet, beträgt der Durchmesser der eingelagerten Hohlkugeln etwa 20 bis 60 um; es können auch noch größere Mikrohlhlkugeln bis zu 150 um Durchmesser zugelassen werden, Der Grundwerkstoff kann aluminium, thermoplajstischer Kunststoff thermisch aushärbarer kunststoff, ein Duriplast oder Gummi sein. Es kann sich dabei auch um einen verschäumbaren Grundstoff handln, in den die Mikrohohlkugeln eingelagert werden, wie Fig. 3 zeigt, auch dort sind Mikrhohlkugln 1 in einen Grundwerkstoff 2' eingelagert, der jedoch seinerseits große Gasblaseneinschlüsse 3 enthält und in dieser Weise eine Schaumstruktur bildet, Bei einem seichera@t aufgebauten Schaum sind zwar die zwischen den Gashohlräumen 3 verbleihenden Querschnitte größer als bei herkömmlichen schaumstoffen, wodurch ein entsprechender Schaumkörper formstabiler wird, durch die Einlagerung der Mikrohohlkugeln in den Grundwerkstoff 2' ist der schaumkörper jedoch insgesamt leichter als gegenüber herkömmlichen schaumkörpern.

Claims

Ansprüche S oLcichthau-Verbundwerkstoff mit in einen Grundwerkstoff fest eingelagerten staub feinen his sand feinen liohlkugeln, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß als Grundwerkstoff ein bei der Formgebung des Vcrbundwerkstoffes in die gewünschte Werkstückform unter Tcmperatureinfluß gieß- oder spritzharer Werkstoff und als Material für die Ilohikugeln ein entsprechend temperaturbeständiger Werkstoff insbesondere Glas vcrwendet wird.
2. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, d a d u r c Ii g e k e n n z e i c h n e t , daß als Grundwerkstoff ein walz- oder knetfähiges oder ein gießfähiges Aluminium verwendet wird.
3. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Grundwerkstoff ein thermoplastischer Kun~ststoff verwendet wird.
4. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k c n n z e i c h n e t , daß als Grundwerkstoff Cummi verwendet wird.
5. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, d a d u r c h g c k e n n z e i c h n e t , daß als Grundwerkstoff ein Duroplast verwendet wird.
(3. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Grundwerkstoff ein Schaumstoff verwendet wird.
7. Anwendung eines Verbundwerkstoffes nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z c i c h n e t , daß aus dem walz- und tiefziehfähigen Vcrhundwerkstoff Karosserieteilc für Fahrzeuge hergestellt werden.
8. Anwendung eines Verbundwerkstoffes nach Anspruch 2, d a d u r c h g c k e n n z e i c h n c t , daß aus dein gießfähigen Verbundwerkstoff Motorteile hergestellt werden.
9. Anwendung eines Verbundwerkstoffes nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Oberflchenschutz- und Antidröhnmassen für Fahrzeugkarosserien aus ihm bestehen.
lo. Anwendung eines Verbundwerkstoffes nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k c n n z e i c h n c t , daß Polster nnd Innenausbauteile in Kraftfahrzeugen wenigstens teilweise aus ihm bestehen.
11. Anwendung eines Verbundwerkstoffes nach Anspruch . oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e ic h n e t , daß Fahrzeugteilc aus ihm hergestellt sind.