DE4203460A1 - Verfahren zum herstellen eines traegerartigen bauteils mit einem leichtstoffkern - Google Patents
Verfahren zum herstellen eines traegerartigen bauteils mit einem leichtstoffkernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs.
Betrachtet man den bevorzugten Einsatzfall der Erfindung, näm
lich zum Herstellen eines kinetische Energie absorbierenden
Trägers für ein Kraftfahrzeug, so besteht dieser aus einem me
tallenen Hohlkörper, der durch Schweißoperationen aus mehreren
Profilteilen, beispielsweise einem U-Profil und einem Deckel
profil, zusammengesetzt ist. Aus der gattungsbildenden DE-OS
22 22 557, B 62 D 29/04, ist es bekannt, zwecks Erzielung einer
kontrollierten Aufnahme von kinetischer Energie durch Falten
beulen einen als Schaumstoffkörper ausgebildeten Leichtstoff
kern nach dem Aufschäumvorgang in den Hohlkörper einzusetzen.
Nicht gesagt ist jedoch, wie dieser Leichtstoffkern mit dem
Hohlkörper kraftübertragend verbunden wird. Auch ist dieses be
kannte Verfahren offensichtlich auf Bauteile beschränkt, deren
Form das Einschieben des vorgefertigten Leichtbaukerns von ei
nem offenen Ende des Hohlkörpers her ermöglicht, da dieser of
fenbar bereits vor dem Einsetzen des Kerns fertiggestellt ist.
Würde man nämlich den Hohlkörper erst nach dem Einsetzen des
Leichtstoffkerns durch Verschweißen der einzelnen Profilteile
miteinander zusammensetzen, so bestünde infolge der beim
Schweißen erfolgenden Wärmezufuhr die Gefahr der Beschädigung
des Kerns.
Die letztgenannte Schwierigkeit würde auch bei dem Verfahren
nach der DE-OS 27 47 721, B 62 D 29/04, bestehen, bei dem das
Schaummaterial in einen bereits im Hohlkörper befindlichen Beu
tel aus Kunststoff eingebracht wird, der Klebeverbindungen mit
dem Hohlträger herstellen soll. Hinzu kommt, daß dieses Verfah
ren insbesondere bei längeren Hohlkörpern kompliziert ist, da
dann zusätzliche Maßnahmen (Druckluftfüllung) zum Aufspreizen
des Beutels beim Einbringen des Schaummaterials getroffen wer
den müssen.
Die EP 02 47 239 A2, B 62 D 29/04, schließlich beschreibt ein
Verfahren zur Herstellung eines lackierbaren Leichtbauteils,
insbesondere für die Fahrzeugindustrie, bei dem zunächst ein
Blech mit einer vernetzten Schicht eines Polyester-, Epoxyd-
oder Polyurethanlacks versehen, danach das Blech in die endgül
tige Form gebracht und Lagen aus mit Wärme härtbarem Duroplast
vorprodukt getränkten Fasermatten eingelegt werden; anschlie
ßend werden die Lagen unter Erwärmung in dem geformten Blech
teil gepreßt, wobei die Duroplastvorprodukte in Duroplaste um
gewandelt und ausgehärtet werden. Da die gewählten Lacke gute
Hafteigenschaften sowohl zum Blech als auch zu den getränkten
Fasermatten besitzen, wird ein guter Halt dieser Lagen in dem
Blechteil erzielt. Nicht berücksichtigt werden auch hier jedoch
Schwierigkeiten, die sich dann ergeben können, wenn ein Hohl
körper aus mehreren Profilteilen durch Verbindungsoperationen
zusammengesetzt werden soll, die mit einer Wärmezufuhr einher
gehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes
Verfahren zu schaffen, d. h. ein solches, mit dem ein zwecks
Erhöhung der Biegesteifigkeit und/oder der Faltenbeulkraft beim
Crash mit einem Leichtstoffkern versehener, durch Schweißopera
tionen zusammengesetzter Hohlträger geschaffen wird, bei dem
einerseits Beschädigungen des Kerns beim Zusammensetzen des
Hohlträgers vermieden und andererseits möglichst ohne zusätzli
che Herstellschritte für eine kraftübertragende Verbindung zwi
schen Leichtstoffkern und Hohlträger gesorgt wird.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kenn
zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs.
Bei der Erfindung wird der Leichtstoffkern, beispielsweise ein
Polyurethan- oder Aluminium-Hartschaum, also zunächst mit einem
Mantel aus dem durch Wärmezufuhr aufschäumbaren Material (Pop
corneffekt) versehen und in den noch nicht geschlossenen Hohl
körper eingelegt. Da durch entsprechende Formgebung von Kern
und/oder Hohlkörper die Positionierung des Kerns im Hohlkörper
nur durch örtliche Vorsprünge oder dergleichen erfolgt, ist die
Wärmeübertragung auf den Kern bei den zum Schließen des Hohl
körpers erforderlichen Verbindungsoperation (Schweißen) mini
mal, so daß das Kernmaterial nicht beeinträchtigt wird. Zum an
deren dienen die durch die nur örtlichen Berührungen zwischen
Kern und Hohlkörper bestehenden freien Zwischenräume zwischen
beiden dazu, bei der danach erfolgenden Tauchlackierung des
Bauteils heißen Lack auch auf den Mantel des Kerns gelangen zu
lassen, so daß dadurch das Aufschäumen des Mantels und in des
sen Folge die kraftschlüssigen Verbindungen zwischen Kern und
Hohlkörper bewirkt werden. Da die Tauchlackierung zum Korro
sionsschutz des Hohlkörpers ohnehin erfolgt, erfordert das Auf
schäumen des Materials des Kernmantels also keinen zusätzlichen
Verfahrensschritt mit Energiezufuhr.
Für den Mantel lassen sich verschiedene Materialien verwenden.
Geeignet ist als Ausgang ein Gemisch von Kapseln, die unter
schiedliche Komponenten eines Polyurethanmaterials enthalten,
die in Mischung bei Wärmezufuhr aufschäumen und härten. Die
Kapselwände bestehen aus einem nicht temperaturresistenten Ma
terial. Geeignet ist auch Blähglimmer.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird
im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert, deren Figuren
Querschnitte durch einen im Fahrzeugbau einsetzbaren Träger
zeigen, der in Längsrichtung des Fahrzeugs verläuft und bei ei
nem Crash kinetische Energie in Verformungsarbeit durch Fal
tenbeulen umsetzen soll.
Fig. 1 zeigt die Verhältnisse während des Herstellverfahrens
nach dem Einsetzen des mit dem aufschäumbaren Mantel 1 versehe
nen Leichtstoffkerns 2 in den allgemein mit 3 bezeichneten,
hier aus Eisenwerkstoff bestehenden Hohlkörper, der aus dem
U-Profil 4 und dem Deckblech 5 durch Verschweißen der Flansch
bereiche 6 und 7 zusammengesetzt ist. An von den Flanschberei
chen 6 und 7 und damit den Schweißstellen entfernten Bereichen
sind die beiden Profilteile 4 und 5 mit Sicken 8 bzw. 9 zur
Bildung von Vorsprüngen versehen, die zur Positionierung des
Kerns 2 vor dem Aufschäumen des Materials des Mantels 1 dienen.
Durch diese nur örtlichen, von den Schweißstellen und damit den
Orten der Wärmezufuhr entfernten Berührungen zwischen Hohlkör
per 3 und Kernmantel 1 wird erreicht, daß das Material des Man
tels 1 und verständlicherweise auch des Leichtstoffkerns 2 bei
der Durchführung der Schweißoperation zum Schließen des Hohl
körpers 3 nicht beeinflußt wird. Außerdem ergeben sich zwischen
dem Kern und den Innenwänden des Hohlkörpers 3 freie Zwischen
räume 10, die eine Art Wärmeisolation herstellen.
Nach der Durchführung der Schweißoperationen in den Flanschbe
reichen 6 und 7 wird das Bauteil in der in Fig. 1 gezeigten
Konfiguration einer Tauchlackierung unterzogen, bei der heißer
Lack auch in die Zwischenräume 10 eindringt und Wärme in das
Material des Kernmantels 1 überträgt. Das bedeutet, daß dieses
Material aufschäumt und der Mantel 1 nunmehr die Zwischenräume
10 erfüllt. Auch zwischen dem Kern 2 und den Sicken bzw. Vor
sprüngen 8 und 9 im Hohlkörper 3 liegt eine dünnere Schicht aus
dem Mantelmaterial vor.
Mit der Erfindung ist demgemäß ein gattungsgemäßes Verfahren
geschaffen, das mit einfachen Mitteln Beschädigungen des
Leichtbaukerns beim Zusammenfügen des - demgemäß auch mit kom
plizierter Form herstellbaren - Hohlkörpers vermeidet und eine
kraftübertragende Verbindung zwischen Kern und Hohlkörper si
cherstellt.
Claims (1)
- Verfahren zum Herstellen eines Bauteils nach Art eines Trägers, das in einem metallenen Hohlkörper, der durch mit Wärmezufuhr erfolgende Verbindungsoperationen aus Profilteilen zusammenge setzt ist, einen Leichtstoffkern zur Festigkeitserhöhung ent hält, dadurch gekennzeichnet, daß der Leichtstoffkern (2) mit einem Mantel aus durch Wärmezufuhr aufschäumbarem Material ver sehen und in den Hohlkörper (3) eingesetzt wird, wobei am Kern (2) und/oder am Hohlkörper (3) vorgesehene örtliche Vorsprünge (8, 9) zwischen beiden freie Zwischenräume (10) sicherstellen, daß dann die Verbindungsoperation unter Ausnutzung der freien Zwischenräume (10) zur thermischen Isolierung sowie eine mit Wärmezufuhr erfolgende Tauchlackierung vorgenommen werden, die das Aufschäumen des Materials des Mantels (1) und dadurch das Ausfüllen der Zwischenräume (10) bewirkt.
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