DE29800005U1 - Bauteil, insbesondere Karosseriebauteil für Kraftfahrzeuge - Google Patents
Bauteil, insbesondere Karosseriebauteil für KraftfahrzeugeInfo
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Description
02.01.1998 VB/HB/Sr-197115
Bauteil, insbesondere Karosseriebauteil für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf ein flächiges Bauteil mit einer sich in der Fläche
erstreckenden Schicht aus porösem metallischem Schaumwerkstoff nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In der DE 196 12 781 C1 ist ein derartiges Bauteil beschrieben, das nach dem
Aufschäumen parallelwandig ausgebildet ist und eine konstante Dicke aufweist.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein derartiges Bauteil dahingehend zu
verbessern, daß seine Verbindungsmöglichkeiten mit anderen Bauteilen und
Strukturelementen, insbesondere einer Fahrzeugkarosserie, verbessert werden.
Die Erfindung löst dieses Problem mit den Merkmalen des Anspruches 1. Hinsichtlich
weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen wird auf die Ansprüche 2 bis 5 verwiesen.
Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung von Verdünnungsbereichen ist die Verbindung
mit anderen Teilen erleichtert. Die Verdünnungsbereiche können bei-
spielsweise als Klebeflächen ausgebildet sein oder Bohrungen aufweisen, so daß
sie von Verbindungsbolzen oder -nieten durchgriffen werden können. Wegen der Verdünnung kann die Länge derartiger Verbindungsmittel verringert werden.
Auch ein Verschweißen ist unter bestimmten Situationen möglich. Bei Ausbildung derartiger Verbindungsflansche zum Vorsehen von Schrauben oder Nieten können
die Verdünnungsbereiche eine runde Flächenform einnehmen, auch eine insgesamt verdünnte Längskante oder anders geartete Form der verdünnten Fläche
im Bauteil ist möglich. Die Deckschichten behalten während des Eindrückens des Verdünnungsbereichs ihre ursprüngliche Dicke bei, lediglich die aufgeschäumte
Zwischenschicht wird verdünnt. Dabei wird ein Teil der Poren eingedrückt, wobei ihre Randbereiche gebrochen werden. Die Stabilität des Bauteils ist durch
das Beibehalten der Dicke der massivmetallischen Deckschichten auch in diesem Bereich nicht gefährdet.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus einem in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung. In der Zeichnung
zeigt:
Fig. 1 das Herstellungsverfahren eines erfindungsgemäßen Bau
teils im schematischen Überblick,
Fig. 2 ein gattungsgemäßes Bauteil, das in eine Vorrichtung zur
Ausbildung eines Verdünnungsbereiches eingelegt ist,
Fig. 3 das erfindungsgemäße Bauteil nach Einprägung des Ver
dünnungsbereiches.
Ein erfindungsgemäßes Bauteil 1 weist eine aufgeschäumte Schicht 2 auf, die ein
Metallpulver und ein Treibmittel umfaßt, die durch einen Mischungsvorgang homogen miteinander vermengt wurden und anschließend unter Druckeinwirkung,
etwa durch axiales Pressen oder durch Strangpressen, zu einem kompakten, aufschäumbaren Halbzeug 2" verdichtet und verfestigt worden ist.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die aufgeschäumte Schicht 2 ober- und unterseitig
mit jeweils einem massivmetallischen Blech 3, 4 versehen, was jedoch
nicht zwingend ist und insbesondere bei Ausbildung eines erfindungsgemäßen Bauteils 1 als Crashelement verzichtbar ist. Es ist weiterhin möglich, eine aufgeschäumte
Schicht 2 mit nur einer massivmetallischen Deckschicht 3 bzw. 4 zu verbinden oder auch Verbünde aus mehreren unterschiedlichen aufgeschäumten
Schichten, eventuell abgetrennt durch massivmetallische Schichten, herzustellen,
etwa um Aufprallelemente zu schaffen, bei denen je nach Aufprallgeschwindigkeit
und damit -energie eine unterschiedliche Anzahl von aufgeschäumten Schichten an der Verformung durch den Aufprall teilnimmt.
Im Ausführungsbeispiel einer doppelseitig mit massivmetallischen Blechen 3
und 4 versehenen aufgeschäumten Schicht 2 ist die Verbindung zwischen der am Ende des Verfahrens aufgeschäumten Schicht 2 und den massivmetallischen
Blechen 3 und 4 unter Druckeinwirkung derart zustandegekommen, daß eine metallische Bindung zwischen den einzelnen Schichten 2', 3', 4' vorder Umformung
und Aufschäumung erreicht worden ist. Dazu bietet sich an, ein Walzplattieren eines Verbundes aus dem aufschäumbaren Halbzeug 2", das nach dem
Strangpressen bzw. axialen Pressen entstanden ist, und den massivmetallischen Blechen 3",4" zwischen zwei Walzen 5 vorzunehmen, so daß ein Verbundwerkstoff
6 mit Sandwichstruktur zweier massivmetallischer Deckschichten 3'
: : SA
und 4' und einer noch nicht aufgeschäumten porösen Zwischenschicht 2' entsteht.
Ein solcher im wesentlichen flächiger metallischer Verbundwerkstoff 6, der in
jedem Fall eine noch aufschäumbare Schicht 2' umfaßt, weist zwischen den metallischen
Blechen 3' und 4' und der aufschäumbaren Schicht 2' metallische Bindungen
auf und steht nun zur weiteren Bearbeitung zur Verfugung. Dieser flächige
Verbundwerkstoff 6 wird zunächst in Stücke geeigneter Größe zerteilt, beispielsweise
mit Hilfe einer Säge.
Ein solcher auf die gewünschten Außenmaße zurechtgeschnittener Verbundwerkstoff
6 wird nun zu einem Formhalbzeug 7 umgeformt, wobei die Umformung sowohl eine kontinuierliche Krümmung des Verbundwerkstoffes 6 bewirken
kann als auch die Ausprägung einzelner Bereiche.
Das Umformen kann durch bekannte übliche Umformmaßnahmen erfolgen, etwa
durch Tiefziehen mit und ohne Niederhalter, wie es im Karosseriebau bekannt ist,
oder durch ein einseitiges Umformverfahren, wie etwa das Fluidzellverfahren.
In jedem Falle wird ein Formhalbzeug 7 erhalten, das entweder planebene oder
gekrümmte Flächenbereiche enthält und eventuell aus diesem ausgeformte Konturen und das zur weiteren Bearbeitung eine aufschäumfähige Lage T umfaßt.
Das Formhalbzeug 7 wird in eine Aufschäumform 9 eingelegt, deren eine Wandung
12 eine Seite 10 des Formhalbzeuges 7 im wesentlichen flächendeckend
abstützt, so daß diese Seite 10 bereits ihre Endkontur aufweisen muß, da eine
weitere Konturgebung durch das Aufschäumen des Formhalbzeuges 7 zu einem Bauteil 1 keine Verformung dieser Seite 10 mehr mit sich bringt.
Die Wandungen 12,13 der Aufschäumform 9 können beispielsweise aus Stahl
oder auch aus Keramik bestehen. In jedem Fall ist wichtig, daß das Bauteil 1 trotz
seines beim Aufschäumen herrschenden Innendruckes keine Verbindung mit den
Wandungen 12,13 der Aufschäumform 9 eingeht. Um hier jegliches Aneinanderhaften
zu unterbinden, können diese Wandungen 12,13 beschichtet sein.
Das nach dem Aufschäumen entstandene Bauteil ist parallelwandig und weist
über seinen gesamten Verlauf eine konstante Dicke auf. Um Anschlußbereiche an andere massive oder ebenfalls geschäumte Bauteile auszubilden, wird in das
Bauteil eine Einprägung 15 mit Hilfe einer Vorrichtung 17 vorgenommen, so daß
im Bereich der Einprägung 15 ein verdünnter Bereich 16 im Bauteil verbleibt.
Dieser Verdünnungsbereich 16 dient als Anschlußflanschbereich an die weiteren
Bauteile. Der Verdünnungsbereich 16 kann sowohl als Klebe- oder Schweißfläche
verwendet werden als auch als Schraub- oder Nietbereich. Der Verdünnungsbereich
16 kann verschiedene Formen einnehmen, beispielsweise in Form eines
längs laufenden Kanals gebildet sein, so daß über seine Länge mehrere Anschlußpunkte
an andere Bauteile realisiert werden können. Die Verdünnung ist dabei größer als 5 % der ursprünglichen Dicke der Schaumschicht, dieses wird dadurch
erreicht, daß während des Pressens der Einprägung 15 ein Teil der Poren zusammengedrückt
wird und dadurch ihre Wandungen zerstört werden. Es bleiben allerdings noch genügend Poren über die Dicke der Schaumschicht auch im Verdünnungsbereich
16 erhalten, um die Stabilität hier nicht zu gefährden. Die Dicke der Deckschichten 3,4 bleibt vollständig erhalten, was ebenfalls zur Stabilitätssicherung
beiträgt. Im Verdünnungsbereich 16 kann das Bauteil 1 auch in eine Aufnahmenut
eingespannt sein. Zur Bewirkung der Einprägung 15 ist eine Vorrichtung
17 vorgesehen, die eine Werkzeugunterlage 18 sowie ein Prägewerkzeug 19
mit einer Preßausformung 20 umfaßt. Die Werkzeugunterlage 18 ist an die
Außenkontur des Bauteils 1 angepaßt, die Einprägung 15 erfolgt dabei nur einseitig.
Alternativ wäre vorstellbar, von beiden Seiten über Preßausformungen 20 Einprägungen
in die Dicke des Bauteils 1 vorzunehmen.
Die Einprägung durch die Vorrichtung 17 wird durch einen entsprechenden Preßdruck
erreicht, mit dem die Preßausformung 20 gegen die Werkzeugunterlage 18
gedrückt wird. Ein solcher Verdünnungsbereich 16 kann insbesondere auch ein
Randkante eines Bauteils 1 darstellen, so daß dieses über seine Ränder an mehreren Stellen oder flächig mit weiteren Bauteilen verbunden werden kann.
Randkante eines Bauteils 1 darstellen, so daß dieses über seine Ränder an mehreren Stellen oder flächig mit weiteren Bauteilen verbunden werden kann.
Claims (5)
1. Flächiges Bauteil (1), insbesondere Karosseriebauteil für Kraftfahrzeuge, mit
einer sich in der Fläche erstreckenden aufgeschäumten Schicht (2) aus porösem metallischem Schaumwerkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß das flächige Bauteil
(1) Verdünnungsbereiche (16) aufweist, in denen seine Dicke durch paralleles
Einwärtsversetzen von äußeren Bauteiloberflächen (21,22) verringert ist.
2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Verdünnungsbereichen
(16) ein Teil der Poren der aufgeschäumten Schicht (2) eingedrückt ist und
deren Wandungen gebrochen sind.
3. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses zumindest
eine einseitig die aufgeschäumte Schicht (2) begrenzende massivmetallische Deckschicht (3;4) aufweist.
4. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verdünnungsbereiche (16) als Anschlußflächen für das Bauteil (1) ausgebildet
sind.
5. Vorrichtung (17) zur Herstellung eines Bauteils nach einem der Ansprüche
bis 4, gekennzeichnet durch eine Werkzeugunterlage (18), die an die Außenkontur
des aufzulegenden Bauteils (1) angepaßt ist sowie durch ein Prägewerkzeug (19), das eine Preßausformung (20) zur Einleitung eines Druckes in das
Bauteil (1) gegen die Werkzeugunterlage (18) aufweist.
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