EP1395423A1 - Verbundbauteil und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Verbundbauteil und verfahren zu dessen herstellung

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EP1395423A1
EP1395423A1 EP01984887A EP01984887A EP1395423A1 EP 1395423 A1 EP1395423 A1 EP 1395423A1 EP 01984887 A EP01984887 A EP 01984887A EP 01984887 A EP01984887 A EP 01984887A EP 1395423 A1 EP1395423 A1 EP 1395423A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
plastic structure
metal
plastic
shaped
component
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01984887A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan Schnell
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31678—Of metal

Definitions

  • the invention relates to a composite component and to a method for its production, in particular to a plastic / metal connection having a positive and non-positive connection, which is formed on plastic / metal composite components, and a joining method.
  • EP-A 0 370 342 relates to a lightweight component.
  • This has a bowl-shaped base body, the interior of which has reinforcing ribs which are firmly connected to the base body.
  • the reinforcing ribs are made of injection-molded plastic, their connection to the base body being made at discrete connection points via openings in the base body, through which the plastic extends - and beyond the surfaces of the openings.
  • This process is very complex and prone to wear. It requires a lot of effort in terms of tool maintenance. A high proportion of rejects can often not be avoided.
  • a new, mostly complicated injection molding tool is required for each new model variant or change, which makes the process even more expensive. Series production is therefore often associated with unpredictable risks.
  • a composite component as described, for example, in the as yet unpublished German patent application with the file number 100 14 332.6, it can be produced which comprises a hollow profile base body.
  • the hollow profile base body has a hollow profile cross section, which is manufactured using the IHU process. can be put.
  • At least one plastic element is firmly connected to the hollow profile base body.
  • the plastic element is injection molded onto the hollow profile base body and its connection to the hollow profile base body takes place at discrete connection points, by partially or completely encasing the hollow profile base body at the connection points with the injection molded plastic for the plastic element.
  • Plastic-metal composite components manufactured in accordance with the method briefly outlined above which are also referred to as hybrids or hybrid components, are used in a corresponding design in motor vehicles.
  • the hybrid components have a shell-shaped base body or a hollow profile made of metal and a plastic structure firmly connected to it.
  • the metallic base body gives the composite component the basic rigidity and strength.
  • the plastic structure serves on the one hand to further increase the rigidity and strength, on the other hand to integrate functions in the sense of system and module formation, and also to reduce weight.
  • Particularly suitable applications for hybrid components in automobile construction are, for example, the front end supports or front end modules, instrument panel modules or instrument panel supports, door function supports or door modules and similar components for tailgates or rear doors.
  • the invention has for its object to provide a hybrid component using an economically available joining process, which is characterized by increased rigidity and strength at a comparable weight and is readily suitable for series production.
  • this object is achieved by a method for producing a composite component from a metal component and a plastic structure, the metal component, which has at least one surface with at least one punched edge, and the plastic structure being inserted into joining tools, and the joining tools are moved together so that the punched edge is pressed into the plastic structure in a positive and non-positive manner under pressure.
  • he joint can be achieved by pressing the plastic structure and metal component together to achieve a permanent positive and non-positive connection.
  • the joining machines can be equipped with one or more tools which match the contours of the components of the hybrid components to be joined, i.e. H. of the composite components, are precisely adapted, the joining force being introduced in an optimal manner in such a way that the metallic body rests on the tool on the one tool side and the opposite plastic body on the connection points or in their immediate vicinity on the other tool side.
  • the joining can be accomplished by moving the joining tools both quickly and slowly.
  • an elevation in the form of a stamped collar in the metallic base body can be braced or clawed in the wall of the plastic component, so that a positive and non-positive connection is created.
  • the joining process can lead to deformation of the punched edge or punched collar when penetrating into the plastic body.
  • the shape of the projection deformed by the joining operation can be influenced, on the one hand, by the angle of attack and the height of the undeformed projection on the metallic component, and, on the other hand, by the design of the joining tool.
  • both conventional plastic structures e.g. Ambient temperature
  • freshly injected, tool-falling parts which are still at an elevated temperature and are therefore still relatively soft
  • subsequently tempered plastic structures i.e. those that increased to a shortly before joining
  • Hybrid components obtained in this way have advantages over their known constructions with the same weight with regard to their rigidity or strength.
  • the metal component also called metallic body or metallic base body, has at least one surface that has a punched edge.
  • This punched edge can already be taken into account directly in the manufacture of the metal component or can be attached subsequently. It is a Attachment, protrusion or elevation that is suitable for penetrating the plastic structure when pressure is applied.
  • the end of the punched edge is accordingly preferably angular, that is to say it can be rectangular, triangular or trapezoidal in cross-section, for example.
  • Suitable punched edges can be obtained by subsequently attaching them to the metal surface using known methods such as soldering or welding. In addition, such punched edges can already be taken into account when manufacturing the metal structure. Stamped edges are preferably obtained by incorporating openings in the surface of the metal component using stamping or deep-drawing processes. Depending on the choice of punching tool, a wide variety of perforation forms are possible, which are distinguished by the fact that they have an essentially vertical punching edge which delimits the opening from the metal surface. A substantially vertical position of the punched edge, regardless of whether it is formed as an opening or made separately or in one piece, in the sense of the present invention is intended to mean that the punched edge is in relation to the
  • Metal surface of the metal component preferably occupies an angle of attack of 60 to 120 °, in particular of 70 to 110 °.
  • the punched edge can be modeled in the form of a straight or wavy or angular line or in the form of a rectangle, square, triangle, oval, circle or any other geometrical figure.
  • any other conceivable shape is possible as long as it allows the metal component and plastic structure to be pressed together.
  • Two or more punched edges with the same or different shapes can also be attached to a metal surface.
  • the thickness of the punched edge can be freely selected in large areas, as long as the plastic structure is not destroyed during the pressing process or a composite component is created.
  • the thickness of the punched edge is generally in the range from 0.2 to 2 mm, thicknesses in the range from 0.4 to 1.2 mm are preferred.
  • the height of the punched edge is generally sufficient if it corresponds to the thickness of the plastic structure at the point to be connected. However, a permanent connection can also be achieved at lower heights, for example with a height in the region of half the thickness of the plastic structure at the point to be joined.
  • the metal component also called metallic body or metal body, can be made of any metal or alloy. It has to have a strength under the joining conditions that is sufficient to ensure a permanent and form-fitting to be able to form a conclusive connection with the plastic structure.
  • the wall thickness of the plastic structure is preferably at least 1 mm, preferably 2 to 8 mm. If plastic structures of this wall thickness are joined to metal bodies in accordance with the method proposed according to the invention, the punch-collar-shaped elevations of the metal body penetrate into the plastic structure, so that a permanent, positive and non-positive connection is obtained.
  • the openings in the metallic bodies are preferably circular. However, they can also be oval or rectangular with rounded corners. In an advantageous manner, the openings at the edge areas can be made with raised-configured configured punch collars, which are driven out of the metal sheet and bent upwards.
  • the openings in the metallic bodies are preferably formed in their edge regions as collar-shaped elevations.
  • Collar-shaped elevations offer the advantage that they have a circumferential edge, which can be designed with sharp edges in particular in order to achieve an improved entry into the plastic.
  • the breakthroughs in the metallic base body can be achieved, for example, by punching out, with the edge regions of the breakthroughs being deformed automatically during the punching. In addition to punching out, the deformations can be formed in the metal base body by deep-drawing the metal body.
  • the height of the elevations on the metal body may exceed the wall thickness of the plastic structure. It is therefore preferable to use punched edges whose heights exceed the thickness of the plastic structure at the connection point by 2 to 40, preferably by 5 to 25 and particularly preferably by 10 to 20%. Since pressure is built up and maintained during the joining process from the rear side of the metal component as well as the plastic structure by means of generally deformation-stable tool walls made of metal, the protruding punched edges deform after penetration of the plastic structure on the opposing press plate, whereby a shape and A more forceful connection with the plastic structure is created.
  • the punch-collar-shaped elevations can also be in one Be height, which is below or at the same level of the wall thickness of the plastic structure, which is to be joined with a metal body. In this case, too, a positive and non-positive connection is created by the pressing together.
  • the deformations can be provided at an angle of attack in the plane of the openings in the metallic body, so that they protrude almost perpendicular to the plane of the metallic body.
  • the shape of the connection point created during the joining operation can be significantly influenced by the choice of the angle of attack of the projections with respect to the plane of the metallic workpiece in which the openings and thus the deformations are generated.
  • the deformation contour of the punch-collar-like elevation can be widened or narrowed in the middle or at the top.
  • the diameter range of the openings made in the metallic component is in the range from 2 to 50, in particular from 2 to 12 mm.
  • the peripheral edge of the deformations delimiting the openings is preferably angular, in particular sharp-edged, in order to allow the peripheral edge to enter the plastic structure when the component parts to be joined and forming a composite component meet.
  • the suitable contour of the deformation of the deformation in the area of the joint between the metallic body and the plastic element can be influenced by the suitable choice of the angle of attack of the elevations configured in the manner of a punched collar on the metallic body.
  • the deformation contour that occurs between the metallic component and the plastic structure in the area of the joint of the two component components can be influenced by the configuration of the contact surface of the corresponding upper joining tool that acts on the projection if the punching edge is greater than the thickness of the plastic structure at the joint.
  • two or more plastic structures are joined to a composite component in one operation by being pressed together with a metal component which has at least one punched edge, as described above.
  • plastic structures lie one above the other at the joint without play, so that a non-positive and positive connection is possible.
  • the height of the punched edge is to be set in such a way that the end of the punched edge penetrates the plastic structure or the adjacent plastic structure and at least penetrates into the outer plastic structure adjacent to the joining tool wall or penetrates it while deforming the punched edge.
  • a stiffening ribbing can also be injection molded onto the plastic structure, which is connected to a metallic component to form a hybrid component according to the method according to the invention.
  • the plastic structure has at least one dome-shaped elevation which is open at the top and the base area of which can form a joining surface for interaction with the punched edge of the metal component.
  • a joining tool can move into the dome-shaped, upwardly open elevations, which at the bottom of the open, dome-shaped elevations applies the pressing force required to form a permanent positive and non-positive connection between the plastic structure and the metal body when the joining surfaces meet, so that the punched collar-shaped elevations of the metal body penetrates into the plastic of the bottom surface of the dome-shaped elevations.
  • the plastic structure has two or more dome-shaped elevations which are open at the top, at least two of which are connected to one another by a stiffening plastic rib, the underside of which can also rest on the metal component.
  • the dome-shaped elevations represent particularly preferably intersection points of rib-shaped plastic structures.
  • the open, dome-shaped elevations can moreover not only be used or sprayed on at the crossing points of a rib stiffening the plastic structure, but also on the stiffening ribs between the crossing points, so that several joints are formed at which the plastic structure and the metal body form together. and non-positive can be connected.
  • the plastic structures can of course also be connected to the metal component at further joints in the inventive or conventional manner.
  • the plastic ribs of the ribs stiffening the plastic structure preferably have on their upper edge, i.e. in the area of the highest loads, a wall lying flat lying essentially perpendicular to this ribbing. On the one hand, this reduces the maximum stresses in the loaded plastic and, on the other hand, prevents the ribbing from buckling or buckling under load.
  • the plastic structure can be designed such that, in addition to the plastic ribs at the upper end of the ribs or domes, it has a closed surface in the manner of a cover, which is provided with openings or passages only at the upper ends of the domes. In combination with a U-shaped metal body, this creates a quasi-closed hollow profile.
  • the edge areas of the lid and metal body are also in the inventive or conventional manner, e.g. by means of subsequent injection molding, connected to one another.
  • Composite components can also be produced in a sandwich construction in such a way that they consist of a plastic structure arranged in the center or in the core and two connected, preferably flat metal sheets on the outside.
  • the plastic structure serving as a spacer has the domes described above for the formation of the joints, one part of the domes being open at the top and having a bottom surface on the lower end face and the other part of the domes being constructed in exactly the opposite sense, i.e. is open at the bottom and has a floor surface at the top.
  • the adjacent metal sheets have openings at the points of the plastic structure at which the domes are open, as a result of which the joining tool can dip into the domes and have access to the joining locations.
  • the connections between the plastic structure and the metal sheet are produced analogously to the procedure described above in the base of the domes.
  • FIG. 1 shows a metal base body and the plastic structure in the area of the connection point before joining
  • FIG. 2 shows a metal base body and the plastic structure in the area of the connection point after joining in a positive and non-positive connection by widening the raised collar-like elevation in the middle and narrowing it at the upper end,
  • FIG. 3 shows a metal base body and the plastic structure in the area of the connection point after joining with a positive and non-positive connection by narrowing the punched collar in the middle and widening it at the upper end,
  • FIG. 4 shows a detail of the upper half of the joining tool with a special circumferential annular groove in an enlarged view
  • FIGS. 6 and 6.1 a dome-shaped elevation in perspective view and in cross section
  • FIGS. 7 and 7.1 show a U-shaped metal body with an injection-molded, ribbed plastic insert with dome-shaped elevations at the crossing points of the rib structure
  • FIGS. 8 and 8.1 a U-shaped metal body with injection-molded, ribbed plastic insert and dome-shaped elevations in the middle between the crossing points of the rib structure
  • Figures 9 and 9.1 a U-shaped metal body with ribbed, injection molded plastic insert, which is designed as a lid and according to the Join together with the metal body forms a closed hollow profile and
  • Figures 10 and 10.1 a composite body in sandwich construction, 5 consisting of an upper and a lower
  • Sheet metal and an injection molded plastic structure with side walls and dome-shaped elevations.
  • the pressing tools of a 1, the joining operation noble forming tool in the extended state are shown.
  • the two opposing joining tools, the upper joining tool 11 and the lower joining tool 13 have mutually facing impact surfaces 12 and 14, respectively.
  • the two parts of the composite component to be joined together, namely the plastic structure 1 and the metallic component 4 are located between the striking surfaces 12 and 20 14 of the upper joining tool 11 and the lower joining tool 13 that have been moved apart.
  • the metal body or the metal sheet 4 can be provided with circularly configured openings 6 in the course of stamping or deep drawing.
  • the circularly configured apertures 6 are preferably in the diameter range of 2 to 12 mm in the metal component 4 carried out, wherein for generating DER ou the method referred to the same can be used.
  • the breakthrough 6 is essentially
  • the circumferential edge 8 which arises at the upper end 9 of the deformed region 7 configured in the manner of a punched collar is preferably formed with sharp edges in order to prevent the deformation 7 from penetrating on the underside
  • suitable presses or punching and / or deep-drawing machines or similar hydraulically acting joining machines can be used for sheet metal processing or sheet metal forming.
  • These are usually equipped with one or more tools 11 and 13, which are precisely adapted to the contour of the components 1 and 4 to be connected to one another.
  • the joining force when assembling the above-mentioned components depends on the fact that both the metallic base body 4 on one side and the plastic structure 1 arranged opposite it on the other side at the connection points, that is to say the joining points or in their respective immediate surroundings corresponding tool contact surface 12 or 14.
  • any metal or metal alloy can be used for the metal component, provided that it is hard enough in the solid state to be able to be punched into the plastic structure.
  • a metal component made of non-galvanized or galvanized steel, aluminum or magnesium is usually used.
  • the metal component can also be coated with a commercially available lacquer layer for reasons of corrosion protection or for optical reasons. Such corrosion protection or paint coatings and their attachment are known to the person skilled in the art.
  • plastic structures Injection molded or deep-drawn molded parts, including foils and semi-finished products (sheets, tubes, plates, rods, etc.) are suitable as plastic structures.
  • the plastic structures are usually constructed from thermoplastic semi-crystalline or amorphous polymers, but can also be formed from thermosets or mixtures of these polymer classes.
  • thermoplastic polymers are suitable as thermoplastic polymers. Suitable thermoplastic polymers are described, for example, in Kunststoff-Taschenbuch, ed. Saechtling, 25th edition, Hanser-Verlag, Kunststoff, 1992, in particular chap. 4 and references cited therein, and described in the Kunststoff-Handbuch, ed. G. Becker and D. Braun, Volumes 1 - 11, Hanser-Verlag, 1966 - 1996.
  • polyoxy alkylenes such as polyoxymethylene, eg Ultraform ® (BASF AG), polycarbonates (PC), polyesters such as polybutylene terephthalate (PBT), for example Ultradur ® (BASF AG), or polyethylene terephthalate (PET), poly olefins such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP), poly (meth) acrylates, such as PMMA, polyamides such as nylon-6 or nylon-66, (for example Ultramid ® 'BASF AG), vinyl aromatic
  • Co polymers such as polystyrene, syndiotactic polystyrene, impact-modified polystyrene such as HIPS, or ASA- (e.g. Luran ® S; BASF AG), ABS- (e.g. Terluran ® ; BASF AG), SAN- (e.g.
  • polyarylene ethers such as polyphenylene ether (PPE), polyphenylene sulfides, polysulfones, polyether sulfones, polyurethanes, polylactides, halogen-containing polymers, imide-group-containing polymers, cellulose esters, silicone polymers and thermo- plastic elastomers.
  • PPE polyphenylene ether
  • polyphenylene sulfides polysulfones
  • polyether sulfones polyurethanes
  • polylactides polyphenylene ether
  • halogen-containing polymers imide-group-containing polymers
  • cellulose esters cellulose esters
  • silicone polymers thermo- plastic elastomers
  • thermoplastics can also be used as materials for the plastic structures. These mixtures can be single-phase or multi-phase polymer blends.
  • the plastic structures can also contain conventional additives and processing aids.
  • Suitable additives and processing aids are e.g. Lubricants or mold release agents, rubbers, antioxidants, light stabilizers, antistatic agents, flame retardants or fibrous and powdery fillers or reinforcing agents as well as other additives or mixtures thereof.
  • fibrous or powdered fillers and reinforcing materials are carbon or glass fibers in the form of glass fabrics, glass mats or glass silk rovings, cut glass and glass balls.
  • Glass fibers are particularly preferred.
  • the glass fibers used can be made of E, A or C glass and are preferably with a size, e.g. based on epoxy resin, silane, aminosilane or polyurethane and an adhesion promoter based on functionalized silanes. Glass fibers can be incorporated both in the form of short glass fibers and in the form of endless strings (rowings).
  • Suitable particulate fillers are e.g. Carbon black, graphite, amorphous silica, whiskers, aluminum oxide fibers, magnesium carbonate (chalk), powdered quartz, mica, mica, bentonite, talc, feldspar or in particular calcium silicates such as wollastonite and kaolin.
  • plastic structures can also contain colorants or pigments.
  • the aforementioned additives, processing aids and / or colorants are preferably mixed and discharged in an extruder or another mixing device at temperatures of 100 to 320 ° C. while melting the thermoplastic polymer.
  • the use of an extruder is particularly preferred, in particular a co-rotating, closely intermeshing two. screw extruder. Methods for producing the plastic molding compositions are well known to the person skilled in the art.
  • Plastic structures including semifinished products of all kinds can be produced from the molding compositions thus obtained, for example by injection molding or deep-drawing.
  • 1 also shows the wall thickness 1.1 of the plastic structure 1 between the top 2 and bottom 3 as well as the height of the raised collar-like elevations 7 on the metallic base body 4.
  • Preferred values 5 for the wall thickness 1.1 of the plastic body are between 2 and 8 mm.
  • FIG. 2 shows a metal base body and the plastic structure in the area of the connection point after joining in a positive and non-positive connection by widening the punched collar-like elevation in the middle and narrowing the punched collar-like elevation at the upper end.
  • the punched collar-like elevation 7 tightens or claws in the plastic wall 1, which creates a permanent, positive and non-positive connection.
  • the shape of the punched collar-like elevation 7 deformed by the joining operation can be determined, on the one hand, by the angle of attack of the undeformed projection 7 and
  • a metal base body and the plastic structure in the area of the connection point after joining with a positive and non-positive connection are obtained by narrowing the punch-collar-like elevation in the middle and widening the same at the upper end.
  • the punched collar-like elevation 7 in the metal base body 4 has undergone a geometry opposite to the deformation contour 17 in FIG.
  • the height 7.1 of the punch-collar-like elevation 7 protruding beyond the wall thickness 1.1 of the plastic structure 1 means that after the impact surface 12 of the upper joining tool 11 strikes, clawing or complete penetration and thus a positive connection between the plastic structure 1 and the metallic body 4 is reached.
  • the extent of the widening or narrowing of the punch-collar-like elevation 7 according to FIGS. 2 and 3 is determined by the size of the difference between the height 7.1 of the punch-collar-like edges and the wall thickness 1.1 of the plastic wall. This provides another parameter for influencing the strength of the connection.
  • FIG. 4 shows a detail of the upper half of the joining tool with a specially configured contact surface 12.
  • a recess in the shape of an annular groove 23, which is symmetrical with respect to the center line 10 can be made in the contact surface 12 of the upper joining tool 11 in the contact surface 12 of the upper joining tool 11.
  • protrusions of the metallic stamped collar 7 are formed in the area of the upper side 2 of the plastic component 1, which protrudes over the upper side 2 of the plastic structure 1, i. H. do not lie in this and are shaped and pressed flat by the shape of the annular groove 23.
  • FIG. 5 shows a joining tool 11, the contact surface 12 of which is provided with an annular groove-shaped recess 22 in accordance with the manner shown in FIG.
  • FIG. 6 shows a dome-shaped elevation of the injection molded plastic structure in a perspective view and in cross section.
  • a dome-shaped elevation 30 is embedded in the intersection 27 of a plastic structure 25 provided with ribbing 29. This is provided with an open end 30.1 into which the joining tool moves. At the end facing the bowl-shaped metal body 24, the dome-shaped elevation 30 is provided with a bottom surface 30.2. The wall thickness of the dome-shaped elevation, on the bottom 30.2 of which a joint 34 is created, is identified by reference symbol 30.3.
  • the representation according to FIG. 6.1 shows a plastic structure 1 which is designed with a wall thickness 1.1. This is penetrated by the collar end 9 of a punch-collar-like elevation 7, which is formed symmetrically to a center line 10 on the metal body 4. The height of the punch-collar-like elevation 7 is below the wall thickness 1.1 of the plastic structure, so that the collar end 9 does not protrude from the side opposite the metal body 4.
  • a shell-like configured metal body emerges from the representation according to FIGS. 7 and 7.1, which is provided with an injection-molded, stiffening plastic insert which contains dome-shaped elevations at the crossing points of the ribbing.
  • the insert plastic body 25, which serves to stiffen the shell-shaped metal structure 24, is penetrated by individual dome-shaped elevations 30 running in the vertical direction.
  • the dome-shaped elevations 30 are essentially designed as hollow cylinders, which have an opening 30.1 at the top for the insertion of a joining tool, i.e. For example, have a stamp and are provided with a bottom surface 30.2 at their opposite end facing the metallic body 4.
  • the floor surfaces 30.2 are available when joining the formation of the connections 34 (joints) according to FIGS. 1 to 6.
  • the wall thickness 30.3 of the hollow cylinders designed as dome-shaped elevations 30 is preferably in the region of the wall thickness of the plastic structure 1 or 24.
  • the plastic body 25 is provided with support tongues 26 on its sides, and stiffening ribs intersect at intersection points 27 of the injection-molded plastic body 25.
  • a joining area 28 is formed, which is formed by a joining connection which can be produced according to FIGS. In the case of components joined in this way, it can also be said that they are clawed. If this is done simultaneously at several points (see Figure 7.1), at all the joining areas designated with reference numerals 28 and 34, the composite component shaped and joined in this way has enormous rigidity and high precision with regard to the dimensions of the two components to be fixed to one another.
  • each of the plastic ribs of the plastic structure 24 is provided with stiffening surfaces 16 in the area where it is heavily loaded.
  • the stiffening surfaces 16 are additionally molded on, arranged perpendicular to the ribs 29 walls. On the one hand, these prevent the occurrence of inadmissibly high maximum stresses in the loaded plastic body and, on the other hand, counteract the buckling and buckling of the ribs 29.
  • the plastic ribs in the regions 29.1 facing the sole and the corners of the U-metal sheet are withdrawn or recessed. This type of design of the plastic rib structure follows the principle of arranging material where high stresses occur under load and omitting where the stresses occurring are low.
  • a U-shaped metal body with a ribbed plastic insert emerges from the illustration according to FIGS. 8 and 8.1, individual dome-shaped elevations being provided in the middle between the rib crossing points, which are preferably designed as hollow cylinders.
  • the dome-shaped elevations 30 on the injection-molded plastic structure 25 according to the illustrations in FIGS. 8 and 8.1 are not arranged in the crossing points 27 of the plastic structure 25, but rather in the course of the diagonally running ribs in the area between two crossing points, be it in the middle of the plastic structure 25 or a crossing point on the wall of the plastic structure 25.
  • the ribs 29 are provided on their upper side with stiffening surfaces 16 which cause the ribbing to buckle or buckle 29 effectively prevent the plastic structure 25 in the event of loading.
  • joints 34 can be formed in plastic structure 25 and shell-shaped metal body 24, so that the strength of a hybrid component manufactured in this way can be increased considerably.
  • dome-shaped elevations 30 can result at the intersection points of the ribbing 29 in relation to the shell-shaped metal body 24.
  • Support tongues 26 are also injection molded in the area of the supports in the plastic structures 25 according to FIGS. 8 and 8.1. These lie on the U-shaped profiled side surfaces of the shell-like metallic body 24 and are joined with it by the cold-forming process in accordance with the method outlined above.
  • FIGS. 9 and 9.1 show a U-shaped metal body with a ribbed plastic insert which, in simple terms, is designed as a cover and, after joining, forms a closed hollow profile together with the metal body.
  • Such profiles are characterized by increased torsional rigidity.
  • a shell-shaped metal body 24 and a plastic plate structure 31 ribbed on the rear side are connected to one another.
  • a cross-rib structure 29 is provided on the back of the cover surface 31.1 to stiffen the cover surface 31.1.
  • each dome-shaped elevation or spacer 30 or 33 as shown in FIG. 9 is a joint 34 with the shell-shaped metal body 24 according to FIGS. 1-6.
  • the ribbed 25 plastic plate structure 31 is provided on its upper side in the area of the dome-shaped elevations 30 or spacers 33 with openings 30.1 into which a joining tool is inserted.
  • the joining tool which passes through the hollow cylinders of the dome-shaped elevations 30 or spacers 33 up to their bottom surface 30.2, 30 applies the joining forces required for joining the shell-shaped metal body 24 with the ribbed plate structure 31.
  • the assembled composite component consisting of a ribbed plate-shaped plastic structure 31 and the U-shaped profiled shell-shaped metal profile 24, is shown in more detail in the assembly drawing 9.1.
  • cylindrically configured dome-shaped elevations 30 or spacers 33 form the joining point 34 to which the cylindrical region, ie the spacer 33 between ribbed plate structure 31 and bowl-shaped metal body 24 connects.
  • FIGS. 10 and 10.1 An embodiment variant of a composite component, which corresponds to a sandwich construction, emerges from the representation according to FIGS. 10 and 10.1. Such profiles are characterized by high bending rigidity.
  • the metallic flat bodies 35 and 40 are in the area, at which they rest on the openings 30.1 of dome-shaped elevations 30 of the plastic structure 37, provided with openings so that the joining tool can move into the hollow cylindrical dome-shaped elevations 30 of the plastic structure 37.
  • the metallic flat bodies 35 and 40 which act as the cover or the bottom of a composite component, are provided with recesses 42 in the region of the openings 44 in the side walls 43 of the injection-molded component 37.
  • the recesses 42 are designed in the upper side 35 or the lower side 40 of the metallic surfaces such that the accesses to the mutually opposite recesses 44 in the side walls 43 of the injection molded plastic component 37 are open on the upper side.
  • dome-shaped elevations 30 made centrally on the injection-molded component 37, in addition to the height of the side walls 43, the distance between the upper metallic surface 35 and the lower metallic surface 40 is fixed on the composite component according to FIG. 10.1.
  • the connections described above in accordance with FIGS. 1-6 are created at the joints 34, by means of which the basic rigidity and strength of the composite component is achieved.
  • the metallic base body 4 gives the composite component designed according to the various design variants the basic rigidity and strength.
  • the plastic structure which can be designed according to the design variants on which the preceding examples are based, serves on the one hand for further Increase in rigidity and strength and on the other hand the functional integration in the sense of a system or module formation.
  • the composite components described can be used in a variety of ways, for example as components or component components in automobile, aircraft or shipbuilding or in the production of household or electrical appliances, the so-called white or brown goods.
  • Applications in automotive engineering are e.g. Front end modules, front end supports, seat shells, seat structures, instrument panels, door function supports, door function modules, tailgates or side doors.
  • support frames for copiers, television sets, washing machines or dishwashers, refrigerators and sewing machines can be considered.
  • the composite components presented have the advantage over the known hybrid components produced differently in accordance with EP 0 370 342 B1 that the plastic structure can be designed largely free of restrictions since the plastic structure according to the present invention can be manufactured in a separate production step.
  • the plastic structure according to EP 0 370 342 B1 is injection molded onto the metallic, shell-shaped base body, as a result of which the degrees of freedom with regard to the demolding of the injection molded plastic structure are significantly reduced.
  • the plastic structure according to the invention can be designed more load-bearing than those from the prior art. This advantage is expressed in the composite component obtained by higher rigidity or strength with a comparable component weight.
  • Another advantage is that, since there are no additional processing steps, for example gluing steps, short cycle times can be achieved in series production. Furthermore, no additional components or components are required for joining the plastic structure and metal component.
  • the method according to the invention is overall less sensitive to deviations in the positioning of the punched edge and the plastic structure. In the method according to EP 0 370 342 B1, a much higher positional accuracy must be maintained in order to achieve functional composite components.
  • the joining method according to the invention also does not require any aftertreatment.
  • any plastic structure can be used, regardless of the manufacturing process, whereby fiber-reinforced plastics are equally suitable.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteiles aus einer Kunststoffstruktur (1, 25, 31, 37) und einem Metallkörper (4, 25, 35, 40) durch Zusammenfahren von Fügewerkzeugen (11, 13). Es erfolgt das Fügen von Kunststoffstruktur (1, 25, 31, 37) und Metallkörper (4, 24, 35, 40) durch beim Zusammenfahren von Auftreffflächen (12, 14) der Fügewerkzeuge (11, 13) erfolgendem Eindringen von Stanzrändern in die Kunststoffstruktur (1, 25, 31, 37) derart, dass eine dauerhafte, form- und kraftschlüssige Verbindung (34) entsteht. Die erhaltenen Verbundbauteile zeichnen sich durch hohe Steifigkeit und Festigkeit bei geringem Gewicht aus.

Description

Verbundbauteil und Verfahren zu dessen Herstellung
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verbundbauteil sowie auf ein Verfahren zu dessen Herstellung, insbesondere auf eine Form- und Kraftschluss aufweisende Kunststoff/Metallverbindung, die an Kunststoff/Metall-Verbundbauteilen ausgebildet wird, sowie ein Fügeverfahren.
EP-A 0 370 342 bezieht sich auf ein Leichtbauteil. Dieses weist einen schalenförmigen Grundkörper auf, dessen Innenraum Verstärkungsrippen aufweist, welche mit dem Grundkörper fest verbunden sind. Die Verstärkungsrippen bestehen aus angespritztem Kunststoff, wobei deren Verbindung mit dem Grundkörper an diskreten Verbindungsstellen über Durchbrüche im Grundkörper erfolgt, durch welche der Kunststoff hindurch - und über die Flächen der Durchbrüche hinausreicht. Dieses Verfahren ist sehr komplex und ver- schleißanfällig. Es erfordert einen hohen Einsatz in Bezug auf die Werkzeuginstandhaltung. Ein hoher Anteil an Ausschussware lässt sich häufig nicht vermeiden. Außerdem benötigt man für jede neue Modellvariante bzw. -änderung ein neues, zumeist kompliziertes Spritzgusswerkzeug, was das Verfahren nochmals verteuert. Eine Serienfertigung ist daher häufig mit unwägbaren Risiken behaftet.
In der noch unveröffentlichten europäischen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 00119476.0 werden weitere Metall/Kunststoff-Ver- bindungstechniken beschrieben. Diese sollen zu einem geringeren Anteil an Produktausschuss führen. Beispielsweise wird das partielle oder vollflächige Verkleben von Metall und Kunststoff in den Kontaktbereichen, das nachträgliche Ausbilden von Kunststoff- nieten mittels Aufschmelzens in den Durchbrüchen des Metall- blechs, das Verbinden mit Schrauben oder Schnapphaken sowie das Zusammenfügen durch Umbördeln von Laschen am Metallblech oder an den Rändern oder Durchbrüchen der KunststoffStruktur offenbart. Diese Verbindungstechniken machen jedoch entweder die Verwendung weiterer Materialien, z.B. Klebstoffe oder Schrauben, oder zu- sätzlicher Verfahrensschritte erforderlich.
Schließlich lässt sich mittels eines weiteren Verfahrens zur Herstellung eines Verbundbauteiles, wie z.B. in der noch unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 100 14 332.6 beschrieben, ein solches herstellen, welches einen Hohlprofil-Grundkörper umfasst. Der Hohlprofil-Grundkörper weist einen Hohlprofilquerschnitt auf, der nach dem IHU-Verfahren her- gestellt werden kann. Mindestens ein Kunststoffelement wird mit dem Hohlprofil-Grundkörper fest verbunden. Das Kunststoffelement ist an den Hohlprofil-Grundkörper angespritzt und dessen Verbindung mit dem Hohlprofil-Grundkörper erfolgt an diskreten Ver- bindungsstellen, durch teilweises oder vollständiges Ummanteln des Hohlprofil-Grundkörpers an den Verbindungsstellen mit dem für das Kunststoffelement angespritzten Kunststoff.
Gemäß der vorstehend kurz skizzierten Verfahren gefertigte Kunst- stoff-Metallverbundbauteile, die auch als Hybride oder Hybridbauteile bezeichnet werden, finden in entsprechender Gestaltung Verwendung bei Kraftfahrzeugen. Die Hybridbauteile weisen einen schalenförmigen Grundkörper oder ein Hohlprofil aus Metall und eine damit fest verbundene KunststoffStruktur auf. Der metalli- sehe Grundkörper gibt dem Verbundbauteil die grundlegende Stei- figkeit und Festigkeit. Die KunststoffStruktur dient zum einen der weiteren Erhöhung der Steifigkeit und Festigkeit, zum anderen der FunktionsIntegration im Sinne einer System- und Modulbildung, ferner einer Gewichtsreduzierung. Besonders geeignete Anwendungen für Hybridbauteile sind im Automobilbau beispielsweise die Frontendträger bzw. Frontendmodule, Instrumententafelmodule bzw. Instrumententafelträger, Türfunktionsträger bzw. Türmodule und gleichartige Bauteile für Heckklappen bzw. Hecktüren.
Angesichts der aufgezeigten Lösungen des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Hybridbauteil unter Anwendung eines wirtschaftlich verfügbaren Fügeverfahrens bereitzustellen, welches sich bei vergleichbarem Gewicht durch erhöhte Steifigkeit und Festigkeit auszeichnet und ohne weiteres für eine Serienfertigung geeignet ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteiles aus einem Metallbauteil und einer KunststoffStruktur, wobei man das Metallbauteil, das über minde- stens eine Fläche mit mindestens einem Stanzrand verfügt, und die KunststoffStruktur in Fügewerkzeuge einlegt, und die Fügewerkzeuge zusammenfährt, so dass der Stanzrand unter Druck form- und kraftschlüssig in die KunststoffStruktur eingepresst wird.
/Λn ς[er Fügestelle lässt sich durch Zusammenpressen von KunststoffStruktur und Metallbauteil eine dauerhafte form- und kraftschlüssige Verbindung erzielen.
Für das Fügen, d.h. das Zusammenpressen bzw. -stanzen von Metall- bauteil und KunststoffStruktur können übliche, zur Blechbearbeitung bzw. -Umformung geeignete Pressen bzw. Stanz- und/oder Tiefziehmaschinen oder ähnliche, hydraulisch wirkende Fügemaschinen verwendet werden. Diese Maschinen sind in der Regel mit einem oder mehreren Werkzeugen bestückt, die der Kontur des Verbundbauteils angepasst sind. Beim Fügen ist zur Vermeidung von Brüchen oder Rissen darauf zu achten, dass das Metallbauteil und die ge- genüberliegende KunststoffStruktur an der oder den Verbindungsstellen bzw. in deren jeweiliger unmittelbarer Umgebung direkt und plan am Werkzeug anliegen.
Zur Herstellung höherer Stückzahlen können die Fügemaschinen mit einem oder mehreren Werkzeugen bestückt sein, die den Konturen der jeweils zu fügenden Komponenten der Hybridbauteile, d. h. der Verbundbauteile, genau angepasst sind, wobei die Fügekraft in optimaler Weise derart eingeleitet wird, dass der metallische Körper auf der einen Werkzeugseite und der gegenüberliegende Kunst- Stoffkörper an den Verbindungsstellen bzw. in deren unmittelbarer Nachbarschaft an der anderen Werkzeugseite am Werkzeug anliegen. Das Fügen kann durch schnelles wie auch durch langsames Zusammenfahren der Fügewerkzeuge bewerkstelligt werden. Durch das Fügen lässt sich eine als Stanzkragen ausgeführte Erhebung im metalli- sehen Grundkörper in der Wandung des Kunststoffbauteiles verspannen bzw. verkrallen, so dass eine form- und kraftschlüssige Verbindung entsteht. Durch den Fügevorgang kann es beim Eindringen in den Kunststoffkörper bereits zu Verformungen des Stanzrandes bzw. Stanzkragens kommen. Die Gestalt des durch die Fügeoperation verformten Vorsprungs kann zum einen durch den Anstellwinkel und die Höhe des unverformten Vorsprungs am metallischen Bauteil und andererseits durch die Gestaltung des Fügewerkzeuges beeinflusst werden.
Mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren können sowohl herkömmliche KunststoffStrukturen, die z.B. Umgebungstemperatur aufweisen, als auch spritzfrische, werkzeugfallende Teile, die noch eine erhöhte Temperatur aufweisen und daher noch relativ weich sind, sowie nachträglich getemperte Kunststoffstrukturen, d.h. solche, die erst kurz vor dem Fügen auf eine erhöhte
Temperatur gebracht worden sind, zu einer belastbaren Verbindung mit einem Metallbauteil zusammengefügt werden.
Solcherart erhaltene Hybridbauteile weisen gegenüber entsprechen- den bekannten Konstruktionen bei gleichem Gewicht Vorteile hinsichtlich ihrer Steifigkeit bzw. Festigkeit auf.
Das Metallbauteil, auch metallischer Körper oder metallischer Grundkörper genannt, verfügt über mindestens eine Fläche, die einen Stanzrand aufweist. Dieser Stanzrand kann bereits direkt bei der Herstellung des Metallbauteils mitberücksichtigt oder nachträglich angebracht werden. Es handelt sich hierbei um einen Aufsatz, Vorsprung oder Erhebung, die geeignet ist, bei Druckanwendung in die KunststoffStruktur einzudringen. Das Ende des Stanzrandes ist demgemäß bevorzugt kantig ausgebildet, kann also z.B. im Querschnitt rechteckig, dreieckig oder trapezförmig gear- beitet sein.
Geeignete Stanzränder können dadurch erhalten werden, dass man sie nachträglich mittels bekannter Verfahren wie Löten oder Schweißen auf der Metalloberfläche anbringt. Des Weiteren können solche Stanzränder bereits bei der Herstellung der MetallStruktur berücksichtigt werden. Bevorzugt werden Stanzränder dadurch erhalten, dass man über Stanz- oder Tiefziehprozesse Durchbrüche in die Fläche des Metallbauteils einarbeitet. Je nach Wahl des Stanzwerkzeuges sind unterschiedlichste Durchbruchformen möglich, die sich dadurch auszeichnen, dass sie einen im wesentlichen senkrechten Stanzrand aufweisen, der den Durchbruch gegenüber der Metallfläche abgrenzt. Eine im wesentlichen senkrechte Stellung des Stanzrandes, unabhängig davon, ob als Durchbruch geformt oder separat oder einstückig hergestellt, im Sinne der vorliegenden Erfindung soll bedeuten, dass der Stanzrand in Bezug auf die
Metallfläche des Metallbauteils bevorzugt einen Anstellwinkel von 60 bis 120°, insbesondere von 70 bis 110° einnimmt. Der Stanzrand kann bei Draufsicht auf die Metallfläche der Form einer geraden oder wellen- oder winkelförmigen Linie nachgebildet sein oder die Form eines Rechtecks, Quadrats, Dreiecks, Ovals, Kreises oder einer sonstigen beliebigen geometrischen Figur annehmen. Daneben ist jede weitere denkbare Form möglich, soweit sie das Zusammenfügen mittels Zusammenpressens von Metallbauteil und KunststoffStruktur zulässt. Es können auch zwei oder mehrere Stanzränder mit der selben oder mit unterschiedlichen Formen auf einer Metallfläche angebracht sein. Die Dicke des Stanzrandes kann in großen Bereichen frei gewählt werden, solange die Kunststoffstruktur beim Pressvorgang nicht zerstört wird oder ein Verbundbauteil zustande kommt. Die Dicke des Stanzrandes liegt in der Regel im Bereich von 0,2 bis 2 mm, bevorzugt sind Dicken im Bereich von 0,4 bis 1,2 mm.
Die Höhe des Stanzrandes, gemessen von der Metallfläche, ist im allgemeinen bereits ausreichend, wenn sie der Dicke der Kunst- stoffstruktur an der zu verbindenden Stelle entspricht. Allerdings ist auch bereits mit geringeren Höhen, z.B. mit einer Höhe im Bereich der halben Dicke der Kunststoffstruktur an der zu fügenden Stelle eine dauerhafte Verbindung herbeizuführen. Das Metallbauteil, auch metallischer Körper oder Metallkörper ge- nannt, kann aus jedwedem Metall oder Legierung gefertigt sein. Es hat unter den Fügebedingungen eine Festigkeit aufzuweisen, die ausreicht, über die Stanzränder eine dauerhafte und form- schlüssige Verbindung mit der Kunststoffstruktur eingehen zu können.
In bevorzugter Weise beträgt die Wanddicke der Kunststoffstruktur mindestens 1 mm, bevorzugt 2 bis 8 mm. Werden Kunststoffstrukturen in dieser Wanddicke mit Metallkörpern gemäß dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren gefügt, dringen die stanzkragen- förmigen Erhebungen des Metallkörpers in die Kunststoffstruktur ein, so dass eine dauerhafte, form- und kraftschlüssige Ver- bindung erhalten wird.
Die Durchbrüche in den metallischen Körpern werden vorzugsweise kreisrund ausgeführt. Sie können aber auch oval oder als Rechteck mit gerundeten Ecken beschaffen sein. In vorteilhafter Weise las- sen sich die Durchbrüche an den Randbereichen mit stanzkragen- för ig konfigurierten Erhebungen ausführen, welche aus dem Metallblech getrieben und nach oben hin aufgebogen sind.
In bevorzugter Weise werden die Durchbrüche in den metallischen Körpern in ihren Randbereichen als kragenförmige Erhebungen ausgebildet. Kragenförmige Erhebungen bieten den Vorteil, dass sie eine Umlaufkante aufweisen, die insbesondere zur Erzielung eines verbesserten Eintretens in den Kunststoff scharfkantig ausgebildet werden kann. Im metallischen Grundkörper lassen sich die Durchbrüche beispielsweise durch Ausstanzen erzielen, wobei während des Stanzens eine Verformung der Randbereiche der Durchbrüche automatisch erfolgt. Neben dem Ausstanzen lassen sich im metallischen Grundkörper die Verformungen im Wege des Tiefziehens des metallischen Körpers formen.
Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren kann die Höhe der Erhebungen am Metallkörper die Wanddicke der Kunststoffstruktur übersteigen. Bevorzugt wird daher auf Stanzränder zurückgegriffen, deren Höhen die Dicke der Kunststoffstruktur an der Verbin- dungsstelle um 2 bis 40, bevorzugt um 5 bis 25 und besonders bevorzugt um 10 bis 20 % übertreffen. Da beim Fügevorgang sowohl von der rückwärtigen Seite des Metallbauteils als auch der Kunststoffstruktur durch in der Regel verformungsstabile Werkzeugwandungen aus Metall Druck aufgebaut und aufrechterhalten wird, ver- formen sich die überstehenden Stanzränder nach Durchdringung der Kunststoffstruktur an der gegenüberliegenden Pressplatte, wodurch eine noch form- und kraftschlüssigere Verbindung mit der Kunststoffstruktur entsteht.
Neben der Ausbildung der stanzkragenartigen Erhebungen am Metallkörper in einer die Wanddicke der Kunststoffstruktur übersteigenden Höhe können die stanzkragenförmigen Erhebungen auch in einer Höhe beschaffen sein, welche unterhalb oder auf gleichen Niveau der Wanddicke der Kunststoffstruktur liegt, welche mit einem Metallkörper zu fügen ist. Auch in diesem Fall kommt durch das Zusammenpressen eine form- und kraftschlüssige Verbindung zu- st nde.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsvariante des der Erfindung zugrunde liegenden Gedankens lassen sich die Verformungen unter einem Anstellwinkel in der Ebene der Durchbrüche im metallischen Körper vorsehen, so dass diese nahezu senkrecht zur Ebene des metallischen Körpers verlaufend, hervorstehen. Durch die Wahl des Anstellwinkels der Vorsprünge in bezug auf die Ebene des metallischen Werkstückes, in welchem die Durchbrüche und damit die Verformungen erzeugt werden, kann die Gestalt der bei der Fügeopera- tion entstehenden Verbindungsstelle wesentlich beeinflusst werden. Je nach Anstellwinkel der Verformung am Metallbauteil kann die Verformungskontur der stanzkragenartigen Erhebung in der Mitte oder am oberen Bereich aufgeweitet bzw. eingeengt sein.
In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt der Durchmesserbereich der im metallischen Bauteil erzeugten Durchbrüche im Bereich von 2 bis 50, insbesondere von 2 bis 12 mm.
Bei der Herstellung der Durchbrüche wird die Umlaufkante der die Durchbrüche begrenzenden Verformungen bevorzugt kantig, insbesondere scharfkantig ausgebildet, um ein Eintreten der Umlauf- kante in die Kunststoffstruktur beim Aufeinandertreffen der zu fügenden und ein Verbundbauteil bildenden Teilekomponenten zu er- möglichen.
Durch die geeignete Wahl des Anstellwinkels der stanzkragenartig konfigurierten Erhebungen am metallischen Körper kann die sich einstellende Verformungskontur der Verformung im Bereich der Fügestelle zwischen metallischem Körper und Kunststoffelement beeinflusst werden. Daneben lässt sich die sich einstellende Verformungskontur zwischen metallischem Bauteil und Kunststoffstruktur im Bereich der Fügestelle der beiden Bauteilkomponenten durch die Konfiguration der den Vorsprung beaufschlagenden Auftreff- fläche des entsprechenden oberen Fügewerkzeuges beeinflussen, wenn der Stanzrand höher ist als die Dicke der Kunststoffstruktur an der Fügestelle .
In einer weiteren Ausführungsform werden zwei oder mehrere Kunst- stoffStrukturen in einem Arbeitsgang durch Zusammenpressen mit einem Metallbauteil, das über mindestens einen Stanzrand verfügt, wie vorgehend beschrieben zu einem Verbundbauteil gefügt. Die KunststoffStrukturen liegen zu diesem Zweck an der Fügestelle spielfrei übereinander, so dass eine kraft- und formschlüssige Verbindung möglich ist. Die Höhe des Stanzrandes ist derart einzustellen, dass das Stanzrandende die am Metallbauteil anliegende bzw. die anliegenden KunststoffStrukturen durchdringt und in die äußere, an der Fügewerkzeugwandung anliegende KunststoffStruktur zumindest eindringt oder diese unter Verformung des Stanzrandes durchdringt .
An der Kunststoffstruktur, welche mit einem metallischen Bauteil zu einem Hybridbauteil gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren verbunden wird, kann des weiteren eine versteifende Verrippung angespritzt werden.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Kunststoffstruktur mindestens eine domförmige nach oben offene Erhebung auf, deren Grundfläche eine Fügefläche für das Zusammenwirken mit dem Stanzrand des Metallbauteils bilden kann.
In die domförmigen, nach oben offenen Erhebungen kann ein Fügewerkzeug einfahren, welches am Boden der offenen, domförmigen Erhebungen die zur Ausbildung einer dauerhaften form- und kraftschlüssigen Verbindung zwischen Kunststoffstruktur und Metallkörper erforderliche Anpresskraft beim Zusammentreffen der Füge- flächen aufbringt, so dass die stanzkragenförmigen Erhebungen des Metallkörpers in den Kunststoff der Bodenfläche der domförmigen Erhebungen eindringt .
In einer bevorzugten Ausführungsform verfügt die Kunststoffstruk- tur über zwei oder mehrere domförmige nach oben offene Erhebungen, von denen mindestens zwei durch eine versteifende Kunststoffrippe, deren Unterseite auch am Metallbauteil anliegen kann, miteinander verbunden sind. Besonders bevorzugt stellen die domförmigen Erhebungen Kreuzungspunkte rippenförmiger Kunststoff- Strukturen dar. Diese KunststoffStrukturen lassen sich ohne weiteres mittels gängiger Spritzgussverfahren herstellen. Besondere Festigkeiten und Steifigkeiten werden bei Verbundbauteilen erzielt, wenn jede oder nahezu jede Bodenplatte einer domförmigen Erhebung über einen Stanzrand mit dem Metallbauteil verbunden ist.
Die offenen, domförmigen Erhebungen lassen sich darüber hinaus nicht nur in Kreuzungspunkten einer die Kunststoffstruktur versteifenden Verrippung einsetzen bzw. anspritzen, sondern auch an den versteifenden Rippen zwischen den Kreuzungspunkten, so dass mehrere Fügestellen gebildet werden, an welchen die Kunststoffstruktur und der Metallkörper miteinander form- und kraftschlüs- sig verbunden werden können. Neben den Domflächen können die KunststoffStrukturen selbstverständlich auch an weiteren Fügestellen mit dem Metallbauteil auf erfindungsgemäße oder herkömmliche Weise verbunden werden.
Die Kunststoffrippen der die Kunststoffstruktur versteifenden Verrippung weisen bevorzugt an ihrer Oberkante, d.h. in dem Bereich der höchsten Belastungen, eine im wesentlichen senkrecht zu dieser Verrippung angeordnete, flach aufliegende Wandung auf. Dies reduziert einerseits die Maximal-Spannungen im belasteten Kunststoff und verhindert andererseits ein Beulen bzw. Ausknicken der Verrippung bei Belastung.
Des Weiteren kann die Kunststoffstruktur so ausgebildet sein, dass sie neben den Kunststoffrippen am oberen Ende der Rippen oder Dome eine geschlossene Fläche in der Art eines Deckels aufweist, der nur an den oberen Enden der Dome mit Durchbrüchen bzw. Durchlässen versehen ist. In Kombination mit einem U-förmigen Metallkörper entsteht auf diese Weise ein quasi geschlossenes Hohlprofil. In einer Ausführungsform sind auch die Randbereiche von Deckel und Metallkörper auf erfindungsgemäße oder herkömmliche Art und Weise, z.B. mittels nachträglichem Umspritzens, miteinander verbunden.
Es sind weiterhin Verbundbauteile in Sandwichbauweise herstellbar derart, dass sie aus einer mittig bzw. im Kern angeordneten Kunststoffstruktur und zwei damit verbundenen, außen liegenden, vorzugsweise flach ausgebildeten Metallblechen bestehen. Die als Abs andshalter dienende Kunststoffstruktur weist zur Ausbildung der Fügestellen die vorstehend beschriebenen Dome auf, wobei der eine Teil der Dome nach oben offen ist und eine Bodenfläche an der unteren Stirnseite besitzt und der andere Teil der Dome im genau entgegengesetzten Sinne ausgebildet ist, d.h. nach unten offen steht und mit oben liegender Bodenfläche versehen ist. Die benachbarten Metallbleche weisen an den Stellen der Kunststoffstruktur, an denen die Dome offen sind, Durchbrüche auf, wodurch das Fügewerkzeug in die Dome eintauchen kann und Zugang zu den Fügestellen hat. Die Verbindungen zwischen Kunststoffstruktur und Metallblech werden analog der vorstehend beschriebenen Verfahrensweise im Boden der Dome erzeugt.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.
Es zeigt: Figur 1 einen Metall-Grundkörper und die Kunststoff - Struktur im Bereich der Verbindungsstelle vor dem Fügen,
Figur 2 einen Metall-Grundkörper und die Kunststoff- Struktur im Bereich der Verbindungsstelle nach dem Fügen in form- und kraftschlüssige Verbindung durch Aufweiten der stanzkragen- artig konfigurierten Erhebung in seiner Mitte und Einengung am oberen Ende,
Figur 3 einen Metall-Grundkörper und die Kunststoff- Struktur im Bereich der Verbindungsstelle nach dem Fügen mit form- und kraftschlüssiger Verbindung durch Einengung des Stanzkragens in der Mitte und Aufweitung desselben am oberen Ende,
Figur 4 einen Ausschnitt der oberen Hälfte des Fügewerkzeuges mit speziell umlaufender Ringnut in vergrößerter Darstellung,
Figur 5 einen Metall-Grundkörper und die Kunststoffstruktur im Bereich der Verbindungsstelle nach dem Fügen mit form- und kraftschlüssiger Verbindung durch Aufweiten der aus der Kunststoffstruktur herausragenden stanzkragenartigen Erhebung an dessen oberen Ende,
Figuren 6 und 6.1 eine domförmige Erhebung in perspektivischer Ansicht und im Querschnitt,
Figuren 7 und 7.1 einen U-förmigen Metallkörper mit spritzgegossenem, verripptem Kunststoffeinsatz mit domförmigen Erhebungen an den Kreuzungspunkten der Rippenstruktur,
Figuren 8 und 8.1 einen U-förmigen Metallkörper mit spritzgegossenem verripptem Kunststoffeinsatz und domförmigen Erhebungen in der Mitte zwischen den Kreuzungspunkten der Rippenstruktur,
Figuren 9 und 9.1 einen U-förmigen Metallkörper mit verripptem, spritzgegossenem Kunststoffeinsatz, der als Deckel ausgebildet ist und nach dem Fügen zusammen mit dem Metallkörper ein geschlossenes Hohlprofil bildet und
Figuren 10 und 10.1 einen Verbundkörper in Sandwichbauweise, be- 5 stehend aus einem oberen und einem unteren
Metallblech und einer mit Seitenwänden und domförmigen Erhebungen versehenen spritzgegossenen Kunststoffstruktur.
10 Aus der Darstellung gemäß Figur 1 geht ein Metall-Grundkörper und die Kunststoffstruktur im Bereich der Verbindungsstelle vor dem Fügevorgang hervor .
In der Darstellung gemäß Figur 1 sind die Presswerkzeuge eines 1 die Fügeoperation vornehmenden Werkzeugs im auseinandergefahrenen Zustand wiedergegeben. Die beiden einander gegenüberliegenden Fügewerkzeuge, das obere Fügewerkzeug 11 und das untere Fügewerkzeug 13, weisen einander zuweisende Auftreffflachen 12 bzw. 14 auf. Zwischen den auseinander gefahrenen Auftreffflachen 12 bzw. 20 14 des oberen Fügewerkzeuges 11 und des unteren Fügewerkzeuges 13 befinden sich die beiden miteinander zu fügenden Teile des Verbundbauteiles, nämlich Kunststoffstruktur 1 sowie das metallische Bauteil 4.
25 Der Metallkörper oder das Metallblech 4 kann im Zuge von Stanzen oder Tiefziehen mit beispielsweise kreisförmig konfigurierten Durchbrüchen 6 versehen werden. Die kreisförmig konfigurierten Durchbrüche 6 werden bevorzugt im Durchmesserbereich von 2 bis 12 mm im metallischen Bauteil 4 ausgeführt, wobei zur Erzeugung der- ou selben die genannten Verfahren zur Anwendung kommen können. Während der Anwendung des Stanzens bzw. des Tiefziehens entstehen seitlich an den Durchbrüchen 6 stanzkragenartig verlaufende Erhebungen 7, die in einer scharfen Umlauf ante 8 am oberen Ende des Durchbruches auslaufen. Der Durchbruch 6 wird im wesentlichen
35 symmetrisch zu seiner Symmetrielinie 10 gefertigt. Die sich am oberen Ende 9 des stanzkragenartig konfigurierten verformten Bereiches 7 einstellende Umlaufkante 8 wird bevorzugt scharfkantig ausgebildet, um ein Eindringen der Verformung 7 an der Unterseite
3 der Kunststoffstruktur 1 zu ermöglichen. 40
Für das Zusammenpressen von Metallblech-Grundkörper 4 und Kunststoffstruktur 1 können zur Blechbearbeitung bzw. Blechumformung geeignete Pressen bzw. Stanz- und/oder Tiefzieh aschinen oder ähnliche hydraulisch wirkende Fügemaschinen verwendet werden. 4,5 Diese werden in der Regel mit einem oder mehreren Werkzeugen 11 bzw. 13 bestückt, die der Kontur der miteinander zu verbindenden Bauteile 1 bzw. 4 genau angepasst sind. Zur optimalen Einleitung der Fügekraft beim Zusammenfügen der genannten Bauteile kommt es darauf an, dass sowohl der metallische Grundkörper 4 auf der einen Seite und die diesem gegenüberliegend angeordnete Kunststoffstruktur 1 auf der anderen Seite an den Verbindungsstellen, d. h. den Fügestellen bzw. in deren jeweilige unmittelbare Umgebung passgenau an der entsprechenden Werkzeugauftrefffläche 12 bzw. 14 anliegen.
Für das Metallbauteil kann im allgemeinen jedes Metall oder jede Metalllegierung verwendet werden, sofern diese im festen Zustand hart genug ist, um in die Kunststoffstruktur eingestanzt werden zu können. Üblicherweise wird ein Metallbauteil aus unverzinktem oder verzinktem Stahl, Aluminium oder Magnesium verwendet. Das Metallbauteil kann aus Gründen des Korrosionsschutzes oder aus optischen Gründen auch mit einer handelsüblichen Lackschicht überzogen sein. Derartige Korrosionsschutz- oder Farbüberzüge sowie deren Anbringung sind dem Fachmann bekannt.
Als Kunststoffstrukturen kommen spritzgegossene oder tiefgezogene Formteile, einschließlich Folien und Halbzeuge (Tafeln, Rohre, Platten, Stäbe, etc.) in Frage. Die Kunststoffstrukturen sind üblicherweise aus thermoplastischen teilkristallinen oder amorphen Polymeren aufgebaut, können aber auch aus Duroplasten oder Mischungen dieser Polymerklassen gebildet werden.
Als thermoplastische Polymere kommen alle dem Fachmann bekannten Thermoplaste in Betracht. Geeignete thermoplastische Polymere werden beispielsweise im Kunststoff-Taschenbuch, Hrsg. Saecht- ling, 25. Ausgabe, Hanser-Verlag, München, 1992, insbesondere Kap. 4 sowie darin zitierte Verweise, und im Kunststoff-Handbuch, Hrsg. G. Becker und D. Braun, Bände 1 - 11, Hanser-Verlag, 1966 - 1996, beschrieben.
Exemplarisch seien als geeignete Thermoplaste genannt Polyoxy- alkylene wie Polyoxymethylen, z.B. Ultraform® (BASF AG), Poly- carbonate (PC), Polyester wie Polybutylenterephthalat (PBT) , z.B. Ultradur® (BASF AG) , oder Polyethylenterephthalat (PET) , Poly- olefine wie Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP) , Poly(meth) acrylate, z.B. PMMA, Polyamide wie Polyamid-6 oder Po- lyamid-66, (z.B. Ultramid®' BASF AG), vinylaromatische
(Co) polymere wie Polystyrol, syndiotaktisches Polystyrol, schlag- zähmodifiziertes Polystyrol wie HIPS, oder ASA- (z.B. Luran® S; BASF AG), ABS- (z.B. Terluran®; BASF AG), SAN- (z.B. Luran®; BASF AG) oder AES-Polymerisate, Polyarylenether wie Polyphenylen- ether (PPE) , Polyphenylensulfide, Polysulfone, Polyethersulfone, Polyurethane, Polylactide, halogenhaltige Polymerisate, Imidgrup- pen-haltige Polymere, Celluloseester, Silicon-Polymere und Ther- moplastische Elastomere. Es können auch Mischungen unterschiedlicher Thermoplaste als Materialien für die KunststoffStrukturen eingesetzt werden. Bei diesen Mischungen kann es sich um ein- oder mehrphasige Polymerblends handeln.
Die KunststoffStrukturen können darüber hinaus übliche Zusatzstoffe und Verarbeitungshilfsmittel enthalten.
Geeignete Zusatzstoffe und Verarbeitungshilfsmittel sind z.B. Gleit- oder Entformungsmittel, Kautschuke, Antioxidantien, Stabilisatoren gegen Lichteinwirkung, Antistatika, Flammschutzmittel oder faser- und pulverförmige Füll- oder Verstärkungsmittel sowie andere Zusatzstoffe oder deren Mischungen.
Als Beispiele für faserförmige bzw. pulverförmige Füll- und Verstärkungsstoffe seien Kohlenstoff- oder Glasfasern in Form von Glasgeweben, Glasmatten oder Glasseidenrovings, Schnittglas sowie Glaskugeln genannt. Besonders bevorzugt sind Glasfasern. Die verwendeten Glasfasern können aus E-, A- oder C-Glas sein und sind vorzugsweise mit einer Schlichte, z.B. auf Epoxyharz-, Silan-, Aminosilan- oder Polyurethanbasis und einem Haftvermittler auf der Basis funktionalisierter Silane ausgerüstet. Die Einarbeitung der Glasfasern kann sowohl in Form von Kurzglasfasern als auch in Form von Endlossträngen (rowings) erfolgen.
Als teilchenförmige Füllstoffe eignen sich z.B. Ruß, Graphit, amorphe Kieselsäure, Whisker, Aluminiumoxidfasern, Magnesium- carbonat (Kreide) , gepulverter Quarz, Glimmer, Mica, Bentonite, Talkum, Feldspat oder insbesondere Calciumsilikate wie Wollastonit und Kaolin.
Des weiteren können die Kunststoffstrukturen auch Farbmittel oder Pigmente enthalten.
Bevorzugt werden die vorgenannten Zusatzstoffe, Verarbeitungs- hilfsmittel und/oder Farbmittel in einem Extruder oder einer anderen Mischvorrichtung bei Temperaturen von 100 bis 320°C unter Aufschmelzen des thermoplastischen Polymeren vermischt und ausgetragen. Die Verwendung eines Extruders ist besonders bevorzugt, insbesondere eines gleichsinnig drehenden, dicht kämmenden Zwei-. schnecken-Extruders. Verfahren zur Herstellung der Kunststoff- formmassen sind dem Fachmann hinlänglich bekannt.
Aus den so erhaltenen Formmassen lassen sich Kunststoffstrukturen (auch Halbzeuge) aller Art herstellen, z.B. nach dem Spritzgussoder Tiefziehverfahren. Aus der Darstellung gemäß Figur 1 gehen ferner die Wandungsdicke 1.1 der Kunststoffstruktur 1 zwischen Oberseite 2 und Unterseite 3 näher hervor wie auch die Höhe der stanzkragenartig ausgebildeten Erhebungen 7 am metallischen Grundkörper 4. Bevorzugte Werte 5 für die Wandungsstärke 1.1 des Kunststoffkörpers liegen zwischen 2 und 8 mm. Die mit 7.1 bezeichnete Höhe der stanzkragenartig verformten Ränder der Durchbrüche 6 übersteigt die Kunststoffwanddicke 1.1 im Ausgangszustand, d. h. im unverformten Zustand, bevorzugt um etwa 10-30 %. Der Prozentsatz kann je nach Aus- 10 führungsform variieren.
Figur 2 zeigt einen Metall-Grundkörper und die Kunststoffstruktur im Bereich der Verbindungsstelle nach dem Fügen in form- und kraftschlüssiger Verbindung durch Aufweiten der stanzkragen- 15 artigen Erhebung in seiner Mitte und Einengung der stanzkragenartigen Erhebung am oberen Ende.
Durch die vorstehend beschriebene Überhöhung der Randbereiche 7 des Durchbruches 6 im metallischen Bauteil 4 wird erreicht, dass
20 die scharfkantig ausgebildete Umlaufkante 8 der Begrenzung der Durchbrüche 6 an der Unterseite 3 in die Kunststoffstruktur 1 eindringt und gegen Ende der Phase der Durchdringung durch die Kunststoffwandung 1.1 den erhöhten Widerstand der gegenüberliegend angeordneten Auftrefffläche 12 des oberen Fügewerkzeuges
25 erfährt und sich in der Folge verformt. Je nach Anstellwinkel bzw. Länge der Überhöhung 7.1 in bezug auf die Wanddicke 1.1 kann sich eine Krümmung 17 des Randbereiches 7 des Durchbruches 6 einstellen, mit einer in der Mitte liegenden Aufweitung 18 sowie einer Einengung im oberen Bereich 19. Durch die verformte Kontur
30 17 verspannt bzw. verkrallt sich die stanzkragenartige Erhebung 7 in der Kunststoffwandung 1, wodurch eine dauerhafte, form- und kraftschlüssige Verbindung entsteht. Die Gestalt der durch die Fügeoperation verformten stanzkragenartigen Erhebung 7 kann zum einen durch den Anstellwinkel des unverformten Vorsprunges 7 und
35 andererseits durch die Konfiguration des oberen Fügewerkzeuges 11 beeinflusst werden. Je nach Anstellwinkel des Vorsprunges oder der Verformung 7 in ihrer Mitte erfahren diese entweder eine Ausweitung 18 oder eine Einengung 21 (vergleiche Figur 3) .
40 Aus der Darstellung gemäß Figur 3 geht ein Metall-Grundkörper und die Kunststoffstruktur im Bereich der Verbindungsstelle nach dem Fügen mit form- und kraftschlüssiger Verbindung durch Einengung der stanzkragenartigen Erhebung in seiner Mitte und Aufweitung desselben am oberen Ende hervor.
45 In dieser Konfiguration hat die stanzkragenartige Erhebung 7 im Metall-Grundkörper 4 eine der Verformungskontur 17 in Figur 2 entgegengesetzte Geometrie erfahren. Auch in diesem Beispiel wird durch die über die Wandungsdicke 1.1 der Kunststoffstruktur 1 hervorstehende Höhe 7.1 der stanzkragenartigen Erhebung 7 erreicht, dass nach Auftreffen der Auftreffflache 12 des oberen Fügewerkzeugs 11 eine Verkrallung bzw. vollständige Durchdringung und damit eine formschlüssige Verbindung zwischen Kunststoffstruktur 1 und metallischem Körper 4 erreicht wird.
Das Ausmaß der Aufweitung bzw. Einengung der stanzkragenartigen Erhebung 7 gemäß der Figuren 2 und 3 wird durch die Größe des Unterschiedes zwischen der Höhe 7.1 der stanzkragenartigen Ränder und der Wanddicke 1.1 der Kunststoffwand bestimmt. Damit steht ein weiterer Parameter zur Beeinflussung der Festigkeit der Verbindung zur Verfügung.
Aus der Darstellung gemäß Figur 4 geht ein Ausschnitt der oberen Hälfte des Fügewerkzeuges mit speziell konfigurierter Auftreff- fläche 12 näher hervor. Gemäß dieses Ausführungsbeispiels kann in der Auftrefffläche 12 des oberen Fügewerkzeuges 11 eine in bezug auf die Mittellinie 10 symmetrische Ausnehmung in Gestalt einer Ringnut 23 in die Auftreffflache 12 des Fügewerkzeuges 11 eingelassen sein. Wird ein Verbundbauteil mittels eines gemäß Figur 4 konfigurierten oberen Fügewerkzeuges 11 gefertigt, so stellen sich im Bereich der Oberseite 2 des in Wandungsdicke 1.1 ausgeführten Kunststoffbauteiles 1 Vorsprünge des metallischen Stanzkragens 7 ein, die über die Oberseite 2 der Kunststoffstruktur 1 hervortreten, d. h. nicht in dieser liegen und durch die Gestalt der Ringnut 23 umgeformt und flachgepresst werden.
Aus der Darstellung gemäß Figur 5 geht ein Fügewerkzeug 11 näher hervor, dessen Auftreffläche 12 entsprechend der in Figur 4 dargestellten Weise mit einer ringnutförmigen Ausnehmung 22 versehen ist.
Beim Zusammenpressen der einander gegenüberliegend angeordneten Fügewerkzeuge 11 und 13 erfolgt eine Durchdringung der stanzkragenartig konfigurierten Erhebung 7 im Metallkörper 4 bzw. Metall- blech 4 des in Wandungsdicke 1.1 ausgeführten Kunststoffbauteiles 1, wobei überstehende Partien der stanzkragenartigen Erhebung 7 in die in Figur 4 dargestellte Ringnut 22 in der Auftreffflache 12 des oberen Fügewerkzeugs 11 eingreifen. Aus der Darstellung gemäß Figur 5 geht hervor, dass die stanzkragenartig konfigurier- ten Erhebungen 7 des Metallbleches oder des Metallkörpers 4 in der Mitte des Durchbruches 6 eine mittige Einengung erfahren haben, während im oberen Bereich die überstehenden Partien 23 der stanzkragenartigen Erhebung 7 weiter auseinanderliegend, entsprechend der Geometrie der Ringnut 22 in der Auftrefffläche 12 des oberen Fügewerkzeuges 11 ausgebildet sind. Die Genauigkeit der Fügeoperation gemäß Figur 5 wird dadurch verbessert, dass so- wohl das Metallblech oder der Metallkörper 4 auf der entsprechenden Auftrefffläche 14 des unteren Fügewerkzeuges 16 spielfrei und mit gleichmäßiger Abstützung in der Umgebung der Fügestelle unterstützt sind. Gleiches gilt auch für die Anordnung des oberhalb des Metallkörpers bzw. Metallbleches 4 angeordneten Kunststoff- bauteils 1 in bezug auf die Auftrefffläche 12 des oberen Fügewerkzeugs 11.
Figur 6 zeigt eine domförmige Erhebung der spritzgegossenen Kunststoffstruktur in perspektivischer Ansicht und im Quer- schnitt.
Gemäß der Darstellung gemäß Figur 6 ist im Kreuzungspunkt 27 einer mit einer Verrippung 29 versehenen Kunststoffstruktur 25 eine domförmige Erhebung 30 eingelassen. Diese ist mit einem offenen Ende 30.1 versehen, in welche das Fügewerkzeug einfährt. Am dem dem schalenförmigen Metallkörper 24 zuweisenden Ende ist die domförmige Erhebung 30 mit einer Bodenfläche 30.2 versehen. Die Wandungsdicke der domförmigen Erhebung, an deren Boden 30.2 eine Fügestelle 34 erzeugt wird, ist mit Bezugszeichen 30.3 be- zeichnet.
Aus der Querschnittsdarstellung der domförmigen Erhebung 30 gemäß Figur 6 geht hervor, dass deren Bodenfläche 30.2 vom Kragenende 9 der stanzkragenartigen Erhebung 7 durchdrungen ist, so dass an der Bodenfläche 30.2 der domförmigen Erhebung 30 eine Fügestelle 34 ausgebildet wird, an der der Metallkörper 4, der auf der Auftrefffläche 14 des unteren Fügewerkzeuges 13 aufliegt, mit der Kunststoffstruktur 1 formschlüssig verbunden wird. Die zum Form- schluss erforderliche Gegenkraft wird durch einen in die Öffnung der domförmigen Erhebung 30 einfahrenden Stempel aufgebracht.
Die Darstellung gemäß Figur 6.1 zeigt eine Kunststoffstruktur 1, die in einer Wanddicke 1.1 ausgebildet ist. Diese wird vom Kragenende 9 einer stanzkragenartigen Erhebung 7 durchsetzt, welche symmetrisch zu einer Mittellinie 10 am Metallkörper 4 ausgebildet ist. Die Höhe der stanzkragenartigen Erhebung 7 liegt unter der Wanddicke 1.1 der Kunststoffstruktur, so dass das Kragenende 9 nicht aus der dem Metallkörper 4 gegenüberliegenden Seite hervortritt. Aus der Darstellung gemäß der Figuren 7 und 7.1 geht ein schalenartig konfigurierter Metallkörper hervor, der mit einem spritzge- gossenen, versteifenden Kunststoffeinsatz versehen ist, der domförmige Erhebungen an den Kreuzungspunkten der Verrippung ent- hält.
Gemäß der Darstellung der Figur 7 ist der Einsatz-Kunststoffkörper 25, der der Versteifung der schalenförmig konfigurierten Metallstruktur 24 dient, von einzelnen in Vertikalrichtung ver- laufenden domförmigen Erhebungen 30 durchsetzt. Die domförmigen Erhebungen 30 sind im wesentlichen als Hohlzylinder beschaffen, die nach oben eine Öffnung 30.1 zum Einfahren eines Fügewerkzeuges, d.h. beispielsweise eines Stempels aufweisen und an ihrem gegenüberliegenden, dem metallischen Körper 4 zugewandten Ende mit einer Bodenfläche 30.2 versehen sind. Die Bodenflächen 30.2 stehen beim Fügen der Ausbildung der Verbindungen 34 (Fügestellen) gemäß der Figuren 1 bis 6 zur Verfügung. Die Wanddicke 30.3 der als domförmige Erhebungen 30 beschaffenen Hohlzylinder liegt vorzugsweise im Bereich der Wanddicke der Kunststoffstruktur 1 bzw. 24. Der Kunststoffkörper 25 ist an seinen Seiten mit Auflagezungen 26 versehen, an Kreuzungspunkten 27 des spritzgegossenen Kunststoffkörpers 25 kreuzen sich versteifende Rippen. Eine ebenfalls in Vertikalrichtung, d. h. parallel zu den domförmigen Erhebungen 30 verlaufende Verrippung 29 des spritzge- gossenen Kunststoffkörpers 25 verleiht diesem einerseits in Teilbereichen eine Aufsetzfläche auf die Sohle des schalenartig konfigurierten Metallkörpers 24, andererseits eine zusätzliche mechanische Versteifung. Im Auflagebereich der Auflagezungen 26 auf die Wandung des U-förmig konfigurierten schalenförmigen Metallkörpers bildet sich ein Fügebereich 28, der durch eine gemäß der Figuren 1 - 6 ausgebildeten auf Kaltumformwege erzeugbaren Fügeverbindung ausgebildet ist. Man kann bei derart gefügten Bauteilen auch davon sprechen, dass sie verkrallt vorliegen. Erfolgt dies gleichzeitig an mehreren Stellen (vergleiche Figur 7.1), an allen mit Bezugszeichen 28 und 34 bezeichneten Fügebereichen wohnt dem derart geformten und gefügten Verbundbauteil eine enorme Steifigkeit und eine hohe Präzision in bezug auf die Abmessungen der beiden zueinander zu fixierenden Bauteile inne.
In ihrem oberen Bereich ist jede der Kunststoffrippen der Kunststoffstruktur 24 in dem Bereich, an dem sie hoch belastet ist, mit Versteifungsflächen 16 versehen. Die Versteifungsflächen 16 sind zusätzlich angespritzte, senkrecht zur Verrippung 29 angeordnete Wände. Diese verhindern einerseits das Auftreten von unzulässig hohen MaximalSpannungen im belasteten Kunststoffkörper und wirken andererseits dem Beulen und Ausknicken der Verrippung 29 entgegen. Um dem Prinzip des Leichtbaus Rechnung zu tragen, sind die Kunststoffrippen in den der Sohle und den Ecken des U-Metallblechs zugewandten Regionen 29.1 zurückgenommen bzw. ausgespart. Diese Art der Gestaltung der Kunststoffrippenstruktur' folgt dem Prinzip, Material dort anzuordnen, wo unter Belastung hohe Spannungen auftreten und dort wegzulassen, wo die auftretenden Spannungen gering sind.
Aus der Darstellung gemäß der Figuren 8 und 8.1 geht ein U-förmi- ger Metallkörper mit verripptem Kunststoffeinsatz hervor, wobei in der Mitte zwischen den Rippenkreuzungspunkten einzelne domförmige Erhebungen vorgesehen sind, die bevorzugt als Hohlzylinder ausgeführt werden.
Im Unterschied zu der in den Figuren 7 und 7.1 dargestellten spritzgegossenen Kunststoffstruktur 25 sind an der spritzgegossenen Kunststoffstruktur 25 gemäß den Darstellungen der Figuren 8 und 8.1 die domförmigen Erhebungen 30 nicht in den Kreuzungspunkten 27 der Kunststoffstruktur 25 angeordnet, sondern im Verlauf der diagonal verlaufenden Rippen jeweils im Bereich zwischen zwei Kreuzungspunkten, sei es in der Mitte der KunststoffStruktur 25 oder einem Kreuzungspunkt an der Wandung der Kunststoffstruktur 25. Auch gemäß dieser Ausgestaltungsvariante der Kunststoffstruktur sind die Verrippungen 29 an ihrer Oberseite mit Versteifungsflächen 16 versehen, die ein Beulen bzw. Ausknicken der Verrippung 29 der Kunststoffstruktur 25 im Belastungsfall wirksam verhindern. Mit der Ausführungsvariante der Kunststoffstruktur gemäß der Figuren 8 und 8.1 lassen sich mehrere Fügestellen 34 in Kunststoffstruktur 25 und schalenförmig konfigurierten Metallkörper 24 ausbilden, so dass die Festigkeit eines solcherart gefertigten Hybridbauteils erheblich gesteigert werden kann. Im in Figur 7 bzw. 7.1 dargestellten Ausführungsbei- spiel eines spritzgegossenen versteifenden Kunststoffeinsatzes in ein schalenförmig konfiguriertes Metallprofil können sich domförmige Erhebungen 30 an den Kreuzungsstellen der Verrippung 29 mit- tig in bezug auf den schalenförmig konfigurierten Metallkörper 24 ergeben.
Auch in den KunststoffStrukturen 25 gemäß Figur 8 und 8.1 sind im Bereich der Auflagen Auflagezungen 26 angespritzt. Diese liegen auf den U-förmig profilierten Seitenflächen des schalenartigen metallischen Körpers 24 auf und werden mit diesem gemäß der vorstehend skizzierten Verfahren auf dem Kaltumformwege gefügt.
Die Darstellung gemäß der Figuren 9 und 9.1 zeigen einen U-förmi- gen Metallkörper mit verripptem Kunststoffeinsatz der vereinfacht ausgedrückt als Deckel ausgebildet ist und nach dem Fügen zusammen mit dem Metallkörper ein geschlossenes Hohlprofil bildet. Derartige Profile zeichnen sich durch erhöhte Torsionssteifigkeit aus .
Gemäß dieser AusführungsVariante werden ein schalenför iger Me- 5 tallkörper 24 und eine an der rückwärtigen Seite verrippte Kunststoffplattenstruktur 31 miteinander verbunden. Auf der Rückseite der Deckelfläche 31.1 ist eine Kreuzrippenstruktur 29 zur Versteifung der Deckelfläche 31.1 vorgesehen. In den Kreuzungspunkten der Einzelrippen 29 sind als Abstandhalter und domförmige Er-
10 hebungen fungierende, oben offene Hohlzylinder mit einer Bodenfläche 30.2 ausgebildet, die der tiefgezogenen Seite des schalenförmigen Metallkörpers 24 zugewandt sind. Im schalenförmigen Metallkörpers 24 befinden sich die vorstehend beschriebenen Durchbrüche mit den stanzkragenartig konfigurierten Erhebungen 7
15 (Figuren 1 - 6) , die in der Darstellung gemäß Figur 9 nicht wiedergegeben sind. Beim Zusammenpressen, d.h. dem Einfahren eines Fügewerkzeuges in die hohlzylindrisch ausgeführten Abstandhalter bzw. domförmigen Erhebungen 30, 33 und dem Anpressen des schalenförmig konfigurierten Metallkörpers entsteht in der Bodenfläche
20 30.2 einer jeden domförmigen Erhebung bzw. Abstandshalter 30 bzw. 33 gemäß der Darstellung in Figur 9 eine Fügestelle 34 mit dem schalenförmig konfigurierten Metallkörper 24 gemäß Figuren 1 - 6.
Aus der Darstellung gemäß Figur 9 geht hervor, dass die verrippte 25 Kunststoffplattenstruktur 31 an ihrer Oberseite im Bereich der domförmigen Erhebungen 30 bzw. Abstandshalter 33 mit Öffnungen 30.1 versehen ist, in welche ein Fügewerkzeug einfährt. Das Fügewerkzeug, welches die Hohlzylinder der domförmigen Erhebungen 30 bzw. Abstandshalter 33 bis an deren Bodenfläche 30.2 durchsetzt, 30 bringt die zum Fügen des schalenförmigen Metallkörpers 24 mit der verrippten Plattenstruktur 31 benötigten Fügekräfte auf. Es entsteht demnach eine Verkrallung, d.h. eine dauerhafte, form-kraft- schlüssige Verbindung zwischen der verrippten Plattenstruktur 31 im Bereich der Bodenfläche 30.2 und der Sohle des metallischen 35 Grundkörpers 24 und durch weitere Fügestellen 34 entlang der Kontaktbereiche 32 zwischen den abgewinkelten Schenkeln des schalenförmigen Grundkörpers 24 und den diese überdeckenden Bereichen der verrippten Plattenstruktur 31.
40 Aus der Zusammenstellungszeichnung 9.1 geht das gefügte Verbundbauteil näher hervor, bestehend aus einer verrippten platten- förmigen Kunststoffstruktur 31 und dem U-förmig profilierten schalenförmigen Metallprofil 24. Die auf der Sohle des schalenförmigen Metallprofils aufsitzende Bodenfläche 30.2 der hohl-
45 zylindrisch konfigurierten domförmigen Erhebungen 30 bzw. Abstandhalter 33 bildet die Fügestelle 34, an welche sich der zylinderförmige Bereich, d.h. der Abstandshalter 33 zwischen ver- rippter Plattenstruktur 31 und schalenförmigem Metallkörper 24 anschließt.
Aus der Darstellung gemäß der Figuren 10 und 10.1 geht eine Aus- führungsVariante eines Verbundbauteiles hervor, welches einer Sandwichbauweise entspricht. Derartige Profile zeichnen sich durch hohe Biegesteifigkeit aus.
Die in Figur 10 dargestellten Komponenten des Verbundbauteiles, welches in Figur 10.1 in seinem gefügten Zustand gezeigt ist, umfassen an Ober- und Unterseite jeweils einen metallischen, flächigen Körper 35 bzw. 40. Die metallischen flächigen Körper 35 bzw. 40 sind in dem Bereich, an welchem sie auf den Öffnungen 30.1 domförmiger Erhebungen 30 der Kunststoffstruktur 37 auflie- gen, mit Öffnungen versehen, so dass das Fügewerkzeug in die hohlzylindrisch ausgeführten domförmigen Erhebungen 30 der Kunststoffstruktur 37 einzufahren vermag. Die metallischen flächigen Körper 35 und 40, die als Deckel bzw. als Boden eines Verbundbauteiles fungieren, sind im Bereich der Öffnungen 44 in den Seiten- wänden 43 des spritzgegossenen Bauteiles 37 mit Ausnehmungen 42 versehen. Die Ausnehmungen 42 sind in der Oberseite 35 bzw. der Unterseite 40 der metallischen Flächen so ausgeführt, dass jeweils die Zugänge zu den einander gegenüberliegenden Ausnehmungen 44 in den Seitenwänden 43 des spritzgegossenen Kunststoffbau- teiles 37 an der Oberseite geöffnet sind.
Aus der Darstellung gemäß Figur 10.1 geht hervor, dass die einzelnen nebeneinander liegenden Ausnehmungen 44 in den Seitenwänden 43 des spritzgegossenen Bauteiles 37 gemäß Figur 11 ent- weder von der Oberseite oder von der Unterseite des Verbundbauteils gemäß 11.1 zugänglich sind.
Durch mittig am spritzgegossenen Bauteil 37 ausgeführte domförmige Erhebungen 30, wird neben der Höhe der Seitenwände 43 der Abstand zwischen der oberen metallischen Fläche 35 und der unteren metallischen Fläche 40 am Verbundbauteil gemäß Figur 10.1 festgelegt. Beim Fügen der Metallbleche 35, 40 und der Kunststoffstruktur 37 entstehen an den Fügestellen 34 die vorstehend beschriebenen Verbindungen gemäß der Figuren 1 - 6 durch welche die grundlegende Steifigkeit und Festigkeit des Verbundbauteiles erzielt wird.
Der metallische Grundkörper 4 gibt dem gemäß der verschiedenen Ausführungsvarianten gestalteten Verbundbauteil die grundlegende Steifigkeit und Festigkeit. Die Kunststoffstruktur, welche gemäß den in den vorstehenden Beispielen zugrundeliegenden Ausführungs- varianten beschaffen sein kann, dient zum einen der weiteren Er- höhung der Steifigkeit und Festigkeit und zum anderen der Funktionsintegration im Sinne einer System- bzw. Modulbildung.
Die beschriebenen Verbundbauteile können vielfältig eingesetzt werden, beispielsweise als Bauteile oder Bauteilekomponenten im Automobil-, Flugzeug- oder Schiffbau oder bei der Herstellung von Haushalts- oder Elektrogeräten, der so genannten weißen bzw. braunen Ware. Anwendungen im Automobilbau stellen z.B. Frontendmodule, Frontendträger, Sitzschalen, Sitzstrukturen, Instrumen- tentafeln, Turfunktionsträger, Türfunktionsmodule, Heckklappen oder Seitentüren dar. Bei Haushalts- und Elektrogeräten kommen beispielsweise Tragrahmen von Kopierern, Fernsehgeräten, Waschoder Spülmaschinen, Kühlschränken und Nähmaschinen in Betracht.
Die vorgestellten Verbundbauteile haben gegenüber den bekannten, andersartig gemäß EP 0 370 342 Bl hergestellten Hybridbauteilen den Vorteil, dass die Kunststoffstruktur hier weitgehend frei von Restriktionen gestaltet werden kann, da die Kunststoffstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung in einem separaten Produktions- schritt gefertigt werden kann. Im Unterschied dazu wird die Kunststoffstruktur gemäß EP 0 370 342 Bl an den metallischen, schalenförmigen Grundkörper angespritzt, wodurch die Freiheitsgrade bezüglich der Entformung der spritzgegossenen Kunststoffstruktur deutlich herabgesetzt werden. In der Folge kann die erfindungsgemäße Kunststoffstruktur belastungsgerechter gestaltet werden als solche aus dem Stand der Technik. Dieser Vorteil drückt sich im erhaltenen Verbundbauteil durch höhere Steifigkeit bzw. Festigkeit bei vergleichbarem Bauteilgewicht aus.
Von Vorteil ist weiterhin, dass sich, da keine zusätzlichen Verarbeitungsschritte, z.B. Klebeschritte, anfallen, kurze Zykluszeiten bei der Serienherstellung verwirklichen lassen. Des Weiteren sind keine zusätzlichen Bauteile oder Komponenten für das Fügen von Kunststoffstruktur und Metallbauteil erforderlich. Außerdem ist das erfindungsgemäße Verfahren insgesamt unempfindlicher gegenüber Abweichungen bei der Positionierung von Stanzrand und Kunststoffstruktur. Bei dem Verfahren nach EP 0 370 342 Bl ist eine weitaus höhere Lagegenauigkeit einzuhalten, um zu funktionsfähigen Verbundbauteilen zu gelangen. Auch erfordert das erfindungsgemäße Fügeverfahren keine Nachbehandlung. Darüber hinaus können beliebige KunststoffStrukturen, unabhängig vom Her- stellprozess, verwendet werden, wobei auch faserverstärkte Kunststoffe gleichwertig geeignet sind. Beispielsweise liegen im Scherversuch bei einem Verbundbauteil mit einer Kunststoffstruk- tur aus glasfaserverstärktem (30 Gew.-%) Polyamid bei kreisförmi- gen Stanzrändern mit einem Durchmesser von 5 mm im Metallbauteil die Bruchkräfte je Verbindungsstelle bei etwa 1300 N.
Bezugszeichenliste
1 Kunststoffstruktur
1.1 Wanddicke
2 Oberseite
3 Unterseite
10 4 Metallkörper/Metallblech
5 Fügestelle
6 Durchbruch
7 stanzkragenartige Erhebung
7.1 Höhe des Vorsprungs
15 8 Umlaufkante
9 Kragenende
10 Mittellinie
11 oberes Fügewerkzeug
12 Auftreffflache
20 13 unteres Fügewerkzeug
14 Auftreffflache
15 verformter Kragenbereich
16 Versteifungsfläche
17 Krümmung
25 18 Aufweitung mittig
19 Einengung oben
20 Aufweitung oben
21 Einengung mittig
22 Ausnehmung oberes Fügewerkzeug 11
30 23 überstehende Partie
24 schalenförmiger Metallkörper
25 KunstStoffkörper
26 Auflagezungen
27 Kreuzungspunkt
35 28 Fügebereich
29 Verrippung
29.1 Ausnehmung bzw. Aussparung
30 domförmige Erhebung
30.1 Öffnung
40 30.2 Bodenfläche
30.3 Wanddicke
31 verrippte Plattenstruktur
31.1 Deckelfläche
32 Auflage schalenförmiger Metallkörper
45 33 Abstandshalter
34 Fügestelle
35 Metallplatte oben Durchbrüche
Kunststoffstruktur
GitterStruktur
Öffnung Metallkörper
Metallplatte unten
Rippe
Ausnehmung
Seitenwand gegenläufige Ausnehmung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteiles aus einem Metallbauteil (4, 24, 35, 40) und einer Kunststoffstruktur
(1, 25, 31, 37), dadurch gekennzeichnet, dass man das Metallbauteil, das über mindestens eine Fläche mit mindestens einem Stanzrand verfügt, und die Kunststoffstruktur in Fügewerkzeuge (11, 13) einlegt und die Fügewerkzeuge zusammenfährt, wobei der Stanzrand form- und kraftschlüssig in die Kunststoffstruktur eingepresst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei man die Fügewerkzeuge schnell zusammenfährt und das die nachfolgenden Verfahrens- schritte umfasst:
dem Fügen von spritzfrischer Kunststoffstruktur (1, 25, 31, 37) und Metallbauteil (4, 24, 35, 40),
- durch das beim Zusammenfahren von Auftreffflachen (12,
14) der Fügewerkzeuge (11, 13) erfolgendem Verformen (18, 19, 20, 21) von Randbereichen von Durchbrüchen (6) im Metallbauteil (4, 24, 35, 40) durch Einpressung der Randbereiche in die Kunststoffstruktur (1, 25, 31, 37) und der dabei erfolgenden gleichzeitigen Verformung der Randbereiche derart, daß eine dauerhafte, form- und kraftschüs- sige Verbindung (34) entsteht.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2 , dadurch gekennzeich- net, dass der Stanzrand im wesentlichen senkrecht auf der Metallfläche angebracht ist.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, dass das Stanzrandende kantig ausgeformt ist.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Stanzrandes die Dicke der Kunststoff- struktur an der zu verbindenden Stelle übersteigt.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Stanzrandes die Dicke der Kunststoff- struktur an der zu verbindenden Stelle um bis zu 40 % übersteigt.
Zeichn.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Stanzrandes die Dicke der Kunststoff- struktur an der zu verbindenden Stelle um bis zu 35 % übersteigt.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Anstellwinkel der stanzkragenartigen Erhebungen bzw. Stanzränder (7) in bezug auf das Metallbauteil
(4, 24, 35, 40) die sich ergebende Verformungskontur (19, 20, 21, 22) der stanzkragenartigen Erhebungen bzw. Stanzränder (7) zwischen Metallbauteil (4, 24, 35, 40) und Kunststoffstruktur (1, 25, 31, 37) beeinflusst wird.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeich- net, dass die Verformungskontur (19, 20, 21, 22) der Fügestelle (5) vom Metallbauteil (4, 24, 35, 40) und Kunststoffstruktur (1, 25, 31, 37) durch die Konfiguration der Auftrefffläche (12, 22) des oberen Fügewerkzeuges (11) beeinflusst wird.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (7.1) der Erhebung bzw. Stanzrandes (7) unterhalb der Wanddicke (1.1) der Kunststoffstruktur (1, 25, 31, 37) liegt oder gleich der Wanddicke (1.1) der Kunststoff- Struktur ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Stanzrand einen Stanzkragen eines Durchbruchs durch die Metallfläche des Metallbauteils darstellt.
12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallbauteil Schalenform aufweist.
13. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeich- net, dass die Kunststoffstruktur (1, 25, 31, 37) mindestens eine nach oben offene domförmige Erhebung (30) mit einer dem Metallbauteil (4, 24, 35, 40) zuweisenden Bodenfläche (30.2) umfasst .
14. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffstruktur (1, 25, 31, 37) mindestens zwei nach oben offene domförmige Erhebungen (30) umfasst, die mit einer versteifenden Verrippung (29) miteinander verbunden sind.
15. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffstruktur (1, 25, 31, 37) eine versteifende, sich kreuzende Verrippung (29) umfasst, wobei min- destens ein Kreuzungspunkt (27) als nach oben offene, domförmige Erhebung (30) mit einer dem Metallkörper (4, 24, 35, 40) zuweisenden Bodenfläche (30.2) ausgebildet ist.
16. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeich- net, dass die KunststoffStruktur (1, 25, 31, 37) eine versteifende, sich mindestens einmal kreuzende Verrippung (29) umfasst, deren Rippen zwischen den Kreuzungspunkten (27) offene domförmige Erhebungen (30) mit einer dem Metallkörper (4, 24, 35, 40) zuweisenden Bodenfläche (30.2) aufweisen.
17. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Verrippung (29) der Kunststoffstruktur Ausnehmungen bzw. Aussparungen (29.1) besitzt, die dem Leichtbauprinzip Rechnung tragen und eine Einbuße von Steifigkeit und Festigkeit verhindern.
18. Verfahren nach den Ansprüchen 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffstruktur (1, 25, 31, 37) mit im wesentlichen senkrecht zur Verrippung (29) verlaufenden, ver- steifenden Flächen (16) versehen ist.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die im wesentlichen senkrecht zur Verrippung verlaufenden Flächen (16) eine durchgängige Deckelfläche (31.1) bilden.
20. Verfahren zur Herstellung von Sandwichbauteilen, dadurch gekennzeichnet, dass man als Ober- und Unterseite vorgesehene Metallbauteile (35, 40), die jeweils über mindestens eine Fläche mit mindestens einem Stanzrand sowie Ausstanzungen (42) verfügen, in zwei gegeneinander angeordnete Hälften eines Fügewerkzeugs einlegt, zwischen die Metallbauteile eine Kunststoffstruktur (1, 25, 31, 37) positioniert, die mindestens zwei gegenläufig zueinander angeordnete, nach oben offene, domförmige Erhebungen (30) umfasst, deren Bodenflächen (30.2) wechselseitig an den Metallbauteilen (35, 40) anliegen und deren Öffnungen mit den Ausstanzungen der jeweils anliegenden Metallbauteile korrespondieren, und die Fügewerkzeuge zusammenfährt, wobei der jeweilige Stanzrand form- und kraftschlüssig in die Kunststoffstruktur eingepresst wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass an 5 der Kunststoffstruktur (37) Abstandhalter (33) vorgesehen sind.
22. Verbundbauteile erhältlich gemäß einem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 21.
10
23. Verbundbauteil hergestellt gemäß eines oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Metallkörper (24) , insbesondere ein schalenförmiger Metallkörper, mit einer Kunststoffstruktur (25) im Bereich von Aufla-
15 gezungen (26) mit stanzkragenartigen Erhebungen (7) im Metallkörper (24) in der Wandung (1.1) und an offenen, domförmigen Erhebungen (30) mit einer Bodenfläche (30.2) der Kunststoffverrippung (25) zusammengefügt ist.
20 24. Verbundbauteil hergestellt gemäß eines oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein schalenförmiger Metallkörper (24) entlang längsverlaufender Auf- lagebereiche (32) mit einer als Deckelfläche (31.1) dienenden, verrippten Kunststoffstruktur (31) an stanzkragenartigen
25 Erhebungen (7) gefügt und als Hohlprofil ausgebildet ist.
25. Verbundbauteil hergestellt gemäß eines oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit gegenläufig zueinander verlaufenden Öffnungen (44) versehene
30 Kunststoffstruktur (37) mit den Zugang zu den Öffnungen (44) jeweils wechselseitig ermöglichenden Ausstanzungen (42) aufweisenden Ober- und Unterseite vorgesehenen metallischen Fläche (35, 40) in Sandwichbauweise gefügt ist, wobei an der Kunststoffstruktur Abstandhalter (33) vorgesehen sind und an
35 der Kunststoffstruktur (37) und Metallflächen (35, 40) an Fügestellen (34) gefügt sind.
26. Verwendung von Verbundbauteilen gemäß den Ansprüchen 22 bis 25 als Bauteile oder Bauteilkomponenten im Automobil-, Flug-
40 zeug- oder Schiffbau oder bei der Herstellung von Haushaltsoder Elektrogeräten.
27. Verwendung nach Anspruch 26, wobei das Bauteil oder die Bauteilkomponenten für den Automobilbau Frontendmodule, Fron-
45 tendträger, Sitzschalen, Sitzstrukturen, Instrumententafeln, Turfunktionsträger, Türfunktionsmodule, Heckklappen oder Seitentüren darstellen.
28. Frontendmodule, Frontendträger, Sitzschalen, Sitzstrukturen, Seitentüren, Instrumententafelträger, Türfunktionsträger, Türfunktionsmodule, Heckklappen, Waschmaschinen, Kühlschränke, Spülmaschinen, Kopierer, Fernsehgeräten oder Nähmaschinen enthaltend ein Verbundbauteil gemäß den Ansprüchen 22 bis 25.
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