EP3478470A1 - Kfz-verbundbauteil und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Kfz-verbundbauteil und verfahren zu seiner herstellung

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EP3478470A1
EP3478470A1 EP17742154.2A EP17742154A EP3478470A1 EP 3478470 A1 EP3478470 A1 EP 3478470A1 EP 17742154 A EP17742154 A EP 17742154A EP 3478470 A1 EP3478470 A1 EP 3478470A1
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EP
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mold cavity
composite component
particle foam
motor vehicle
mold
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Withdrawn
Application number
EP17742154.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ingo Brexeler
Thorsten Michel
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Krallmann Kunststoffverarbeitungs GmbH
Original Assignee
Krallmann Kunststoffverarbeitungs GmbH
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Publication date
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    • B29L2031/3002—Superstructures characterized by combining metal and plastics, i.e. hybrid parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29L2031/30—Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
    • B29L2031/3005—Body finishings

Definitions

  • the invention relates to a motor vehicle composite component and a method for its production.
  • the automotive composite part is in particular a visible in the installed state automotive composite component with an integrated electrical connectivity, for example, a car door with integration of functional elements such as windows, door lock, speakers, lamps, switches for mirrors, switches for a roof, Ventilation ducts, airbag etc.,
  • A-pillar or B-pillar a supporting vertical column (A-pillar or B-pillar), or
  • CONFIRMATION COPY a trunk lining or interior lining.
  • a vehicle door of conventional construction has a steel support system, which is covered on the outside by a metal sheet.
  • an aggregate support system is made, which is usually made of metal or synthetic material separately, and in the support system are electrical or electronic elements such as windows, lock, speakers, etc. by screwing, gluing, riveting, clipping etc attached.
  • an inner lining of textile, leather or plastic is applied and fixed.
  • a plastic foam element is mounted, which serves the thermal and acoustic insulation and can be seen on its surface with an additional skin or even with a prefabricated laminate layer.
  • the invention has for its object to provide a method for producing a motor vehicle composite component of the type mentioned, with which a corresponding composite component can be produced in a simplified manner.
  • a corresponding motor vehicle composite component is to be created.
  • This object is achieved with regard to the method in a first alternative by a method having the features of claim 1.
  • first of all plastic particles are introduced into a mold cavity of a molding tool, where they are connected to one another while supplying heat energy to form a particle foam.
  • the mold is adjusted by changing the mold cavity and then injected a thermoplastic material forming at least one support element and / or at least one fastening element in the mold cavity, wherein the thermoplastic material is connected at least in a materially bonded manner with the particle foam.
  • the mold is again adjusted by changing the mold cavity and then a molten metal is injected into the mold cavity, whereby at least one electrical conductor and / or at least one metallic fastener are formed.
  • thermoplastic material is injected to form at least one support element and / or at least one fastener in a mold cavity of a mold. Thereafter, the mold is adjusted under the end of the mold cavity and then plastic particles are introduced into the mold cavity and there, with the supply of heat energy to a particle foam connected to each other, wherein the thermoplastic material is connected at least in a material-locking manner with the particle foam. Subsequently, the mold under changes of
  • thermoplastic resin is first injected into the mold cavity and then the plastic particles are introduced into the mold cavity and it becomes a Particle foam formed, which is connected to the thermoplastic material.
  • cohesive connection is a
  • stiffening elements are introduced into the mold cavity before the introduction of the plastic particles and then embedded in the particle foam.
  • the stiffening elements may be, for example, plastic fibers and / or natural fibers and / or at least one net of plastic or metal or at least one lattice of plastic or metal.
  • prefabricated fasteners are introduced before the introduction of the plastic particles in the mold cavity and then embedded in the particle foam.
  • prefabricated connecting elements are introduced into the mold cavity before the introduction of the thermoplastic material and then embedded in the thermoplastic material.
  • the connecting elements may be, for example, screws and / or threaded rods and / or clips.
  • the particle foam is formed with a closed-pored surface.
  • the vehicle composite component is produced in an integrated particle foam metal injection method, wherein a particle foam, a thermoplastic material, a molten metal and optionally
  • the method combines the previously separate and temporally spaced steps in a single operation. Separate fasteners made of different materials are no longer required and the connection functions are integrated into the composite component, whereby the subsequent assembly processes are shortened and simplified. In addition, assembly errors are avoided, resulting in significant cost savings.
  • the composite component has a low weight and at the same time a high absorption capacity against noise and against the action of external forces and additionally has a very good thermal insulation.
  • the particle foam not only fulfills a filling function, but also represents an elementary component of the composite component, which fulfills supporting and filling functions, serves for fastening, has a temperature and sound absorbing effect and also fulfills protective, covering, decoration and haptic functions.
  • the particle foam serves as an electrical insulator.
  • all electrical conductors and necessary metal fasteners are introduced by the metal injection process in the particle foam and / or the thermoplastic material, so that the subsequent retraction of power cables or the equipment of the Ver Bundbauteils with clips, screws, etc. is no longer necessary.
  • thermoplastic material By injecting the thermoplastic material can form functional elements, controls or frame structures.
  • the introduced stiffening elements serve to reinforce the composite component, wherein fibers or fiber composites can also be injected simultaneously with the thermoplastic material.
  • the automotive composite component for achieving the above object has a carrier made of plastic particle foam, which is materially connected to support elements and / or fasteners made of a thermoplastic material, and at least one electrical conductor track and / or at least one metallic fastener.
  • a motor vehicle composite component 10 has a carrier 11 made of a plastic particle foam, which is formed at least on its upper side with a closed-pored surface 16.
  • the carrier 11 is materially connected to support elements and / or fastening elements 12 made of a thermoplastic material. On the carrier 11, at least one conductor track 13 is formed, which cooperates with metallic fastening elements 14, 15.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Molding Of Porous Articles (AREA)

Abstract

Zur Herstellung eines Kfz-Verbundbauteils werden Kunststoff-Partikel in einen Formhohlraum eines Formwerkzeugs eingebracht und dort unter Zuführung von Wärmeenergie zu einem Partikelschaum miteinander verbunden. Daraufhin wird das Formwerkzeug unter Änderung des Formhohlraums verstellt und anschließend wird ein thermoplastischer Kunststoff unter Bildung eines Tragelementes und/oder zumindest eines Befestigungselementes in den Formhohlraum eingespritzt, wobei der thermoplastische Kunststoff zumindest in stoffschlüssiger Weise mit den Partikelschaum verbunden wird. Die Einbringung der vorgenannten Materialien kann auch in umgekehrter Reihenfolge erfolgen. Anschließend wird das Formwerkzeug unter Änderung des Formhohlraums nochmals verstellt und dann eine Metallschmelze in den Formhohlraum eingespritzt, wodurch zumindest eine elektrische Leiterbahn und/oder zumindest ein metallisches Befestigungselement gebildet werden.

Description

KFZ-Verbundbau-teil und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Kfz-Verbundbauteil sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung. Bei dem Kfz-Verbundteil handelt es sich insbesondere um ein im eingebauten Zustand sichtbares Kfz-Verbundbauteil mit einer integrierten elektrischen Konnektivität, beispielsweise um eine Autotür mit Integration von Funktionselementen wie Fensterheber, Türschloss, Lautsprecher, Lampen, Schalter für Spiegel, Schalter für ein Dach, Lüftungskanäle, Airbag etc.,
einen Stoßfänger mit Integration von Sensoren für eine
Einparkhilfe, von Crash-Sensoren oder Sensoren für die
Airbag-Auslösung,
- eine Schwellerleiste,
einen Spoiler mit Integration von Antennen, Sensorik oder Beleuchtung,
eine Mittelkonsole,
eine Armauflage,
- eine Sonnenblende,
ein Armaturenbrett,
einen Dachhimmel,
eine tragende vertikale Säule (A-Säule oder B-Säule) , oder
BESTÄTIGUNGSKOPIE eine Kofferraumverkleidung oder eine Innenraumverklei- dung .
Im Folgenden wird beispielshaft von einem Bauteil zum Aus- bau einer tragenden Struktur einer Fahrzeugtür ausgegangen. Eine Fahrzeugtür herkömmlichen Aufbaus besitzt ein stählernes Tragsystem, das außenseitig von einem Blech abgedeckt ist. Für den Innenausbau der Fahrzeugtür wird ein Aggregat- Trägersystem gefertigt, das meist aus Metall oder Kunst- Stoff separat hergestellt wird, und in dem Trägersystem werden elektrische oder elektronische Elemente wie Fensterheber, Schloss, Lautsprecher etc. durch Schrauben, Kleben, Nieten, Einclipsen etc. befestigt. In einem weiteren Arbeitsschritt wird eine Innenverkleidung aus Textil, Leder oder Kunststoff aufgebracht und befestigt. In vielen Fällen wird zusätzlich auf das Aggregat-Trägersystem ein Kunststoffschaum-Element montiert, das der Wärme- und Schalldämmung dient und an seiner Oberfläche mit einer zusätzlichen Haut oder auch mit einer vorgefertigten Laminatschicht ver- sehen sein kann.
Die Herstellung eines entsprechenden Kfz-Verbundbauteils benötigt eine Vielzahl unterschiedlicher Arbeitsschritte und ist damit sowohl sehr zeitaufwendig als auch kostenin- tensiv.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Kfz-Verbundbauteils der genannten Art zu schaffen, mit dem sich ein entsprechendes Verbundbauteil in vereinfachter Weise herstellen lässt. Darüber hinaus soll ein entsprechendes Kfz-Verbundbauteil geschaffen werden. Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens in einer ersten Alternative durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei werden zunächst Kunststoff- Partikel in einen Formhohlraum eines Formwerkzeugs einge- bracht und dort unter Zuführung von Wärmeenergie zu einem Partikelschaum miteinander verbunden. Daraufhin wird das Formwerkzeug unter Änderung des Formhohlraums verstellt und anschließend ein thermoplastischer Kunststoff unter Bildung zumindest eines Tragelementes und/oder zumindest eines Be- festigungselementes in den Formhohlraum eingespritzt, wobei der thermoplastische Kunststoff zumindest in Stoffschlüssiger Weise mit dem Partikelschaum verbunden wird. Anschließend wird das Formwerkzeug unter Änderung des Formhohlraums nochmals verstellt und es wird dann eine Metallschmelze in den Formhohlraum eingespritzt, wodurch zumindest eine elektrische Leiterbahn und/oder zumindest ein metallisches Befestigungselement gebildet werden.
In einer alternativen Ausgestaltung des Verfahrens gemäß Anspruch 2 ist vorgesehen, dass zunächst ein thermoplastischer Kunststoff unter Bildung zumindest eines Tragelementes und/oder zumindest eines Befestigungselementes in einen Formhohlraum eines Formwerkzeugs eingespritzt wird. Daraufhin wird das Formwerkzeug unter Endung des Formhohlraums verstellt und anschließend werden Kunststoff-Partikel in den Formhohlraum eingebracht und dort unter Zuführung von Wärmeenergie zu einem Partikelschaum miteinander verbunden, wobei der thermoplastische Kunststoff zumindest in stoffschlüssiger Weise mit dem Partikelschaum verbunden wird. Anschließend wird das Formwerkzeug unter Änderungen des
Formhohlraums nochmals verstellt und anschließend eine Metallschmelze in den Formhohlraum eingespritzt, wodurch zu- mindest eine elektrische Leiterbahn und/oder zumindest ein metallisches Befestigungselement gebildet werden.
Die beiden vorgenannten Verfahren unterscheiden sich auf diese Weise im Wesentlichen durch die Reihenfolge der Einbringung der Materialien. Während bei dem zuerst genannten Verfahren zunächst der Partikelschaum gebildet und auf diesen dann der thermoplastische Kunststoff aufgespritzt wird, wird bei dem zweiten Verfahren zunächst der thermoplasti- sehe Kunststoff in den Formhohlraum eingespritzt und anschließend werden die Kunststoff-Partikel in den Formhohlraum eingebracht und es wird ein Partikelschaum gebildet, der mit dem thermoplastischen Kunststoff verbunden wird. Unter dem Begriff "stoffschlüssige Verbindung" wird eine
Verbindung verstanden, bei der die zu verbindenden Bauteile durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten werden . Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass vorgefertige Versteifungselemente vor dem Einbringen der Kunststoff- Partikel in den Formhohlraum eingebracht und dann in den Partikelschaum eingebettet werden. Bei den Versteifungselementen kann es sich beispielsweise um Kunststofffasern und/oder Naturfasern und/oder zumindest ein Netz aus Kunststoff oder Metall oder zumindest ein Gitter aus Kunststoff oder Metall handeln.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass vorgefertigte Verbindungselemente vor dem Einbringen der Kunststoff-Partikel in den Formhohlraum eingebracht und dann in den Partikelschaum eingebettet werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann vorgesehen sein, dass vorgefertigte Verbindungselemente vor dem Einbringen des thermoplastischen Kunststoffs in den Formhohlraum eingebracht und dann in den thermoplastischen Kunststoff einge- bettet werden.
Bei den Verbindungselementen kann es sich beispielsweise um Schrauben und/oder Gewindestangen und/oder Clips handeln. In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Partikelschaum mit einer geschlossenporigen Oberfläche ausgebildet wird. Durch entsprechende Wahl der Verfahrensparameter kann die Art und Oberflächenstruktur der geschlossenporigen Oberfläche eingestellt wer- den. Auf diese Weise lassen sich wahlweise glatte oder strukturierte oder weiche Oberflächen erzielen, die den ästhetischen Ansprüchen der Automobilhersteller genügen, so dass auf aufwendige Nachverarbeitungen verzichtet werden kann .
Zusätzlich zu der Stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Partikelschaum und dem thermoplastischen Kunststoff kann zwischen diesen Materialien auch eine formschlüssige Verbindung beispielsweise durch Hinterschnitte oder Durchdrin- gungen gegeben sein.
Wie bereits erläutert wurde, wird das Kfz-Verbundbauteil in einem integrierten Partikelschaum-Metall-Spritzverfahren hergestellt, wobei ein Partikelschaum, ein thermoplasti- scher Kunststoff, eine Metallschmelze und gegebenenfalls
Verstärkungsfasern, Faserverbünde und Befestigungselemente in ein einziges Formwerkzeug eingebracht und miteinander verbunden . werden, wobei gleichzeitig insbesondere der Par- tikelschäum eine gewünschte Oberflächengestaltung erhält. Ein nachträgliches Zusammenfügen, Montieren oder Verschweißen kann dadurch weitestgehend oder vollständig entfallen. Auf diese Weise ist ein kombiniertes Fertigbauteil mit in- tegrierter elektrischer und elektronischer Anschlussmöglichkeit herstellbar.
Das Verfahren verbindet die bisher separat und in zeitlichem Abstand auszuführenden Schritte in einem Arbeitsgang. Separate Befestigungselemente aus unterschiedlichen Materialien werden nicht mehr benötigt und die Verbindungsfunktionen sind in das Verbundbauteil integriert, wodurch die nachfolgenden Montageprozesse verkürzt und vereinfacht sind. Darüber hinaus sind Montagefehler vermieden, was zu deutlichen Kosteneinsparungen führt. Das Verbundbauteil hat ein niedriges Gewicht und gleichzeitig eine hohe Absorptionsfähigkeit gegen Geräusche und gegen die Einwirkung äußerer Kräfte und besitzt zusätzlich eine sehr gute Temperaturdämmung .
Der Partikelschaum erfüllt nicht nur eine Füllfunktion, sondern stellt einen elementaren Bestandteil des Verbundbauteils dar, der Trag- und Füllfunktionen erfüllt, der Befestigung dient, temperatur- und schallabsorbierend wirkt und zusätzlich auch Schutz-, Verkleidungs- , Dekorationsund Haptikfunktionen erfüllt. Darüber hinaus dient der Partikelschaum als elektrischer Isolator.
Vorzugsweise werden alle elektrische Leiterbahnen sowie notwendige metallische Befestigungselemente mit dem Metallspritzverfahren in den Partikelschaum und/oder den thermoplastischen Kunststoff eingebracht, so dass das nachträgliche Einziehen von Stromkabeln oder die Ausstattung des Ver- bundbauteils mit Clips, Schrauben etc. nicht mehr notwendig ist .
Durch das Einspritzen des thermoplastischen Kunststoffs lassen sich Funktionselemente, Bedienelemente oder Rahmenkonstruktionen ausbilden. Die eingebrachten Versteifungselemente dienen der Verstärkung des Verbundbauteils, wobei Fasern oder Fasernverbunde auch gleichzeitig mit dem thermoplastischen Kunststoff eingespritzt werden können.
Das Kfz-Verbundbauteil zur Lösung der obenstehenden Aufgabe besitzt einen Träger aus Kunststoff-Partikelschaum, der Stoffschlüssig mit Tragelementen und/oder Befestigungselementen aus einem thermoplastischen Kunststoff verbunden ist, sowie zumindest eine elektrische Leiterbahn und/oder zumindest ein metallisches Befestigungselement.
Weitere Merkmale des Kfz-Verbundbauteils ergeben sich aus der vorstehenden Beschreibung des Verfahrens. .·
In der einzigen Figur ist ein KFZ-Verbundbauteil in vereinfachter Weise dargestellt.
Ein KFZ-Verbundbauteil 10 besitzt einen Träger 11 aus einem Kunststoff-Partikelschaum, der zumindest auf seiner Oberseite mit einer geschlossenporigen Oberfläche 16 ausgebildet ist.
Der Träger 11 ist Stoffschlüssig mit Tragelementen und/oder Befestigungselementen 12 aus einem thermoplastischen Kunststoff verbunden. An dem Träger 11 ist zumindest eine Leiterbahn 13 ausgebildet, die mit metallischen Befestigungselementen 14, 15 zusammenwirkt .

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Herstellung eines Kfz-Verbundbauteils , wobei Kunststoff-Partikel in einen Formhohlraum eines Formwerkzeugs eingebracht und dort unter Zuführung von Wärmeenergie zu einem Partikelschaum miteinander verbunden werden, woraufhin das Formwerkzeug unter Änderung des Formhohlraums verstellt und anschließend ein thermoplastischer Kunststoff unter Bildung zumindest eines Tragelementes und/oder zumindest eines Befestigungselementes in den Formhohlraum eingespritzt wird, wobei der thermoplastische Kunststoff zumindest in Stoffschlüssiger Weise mit dem Partikelschaum verbunden wird, woraufhin das Formwerkzeug unter Änderung des Formhohlraums verstellt und anschließend eine Metallschmelze in den Formhohlraum eingespritzt wird, wodurch zumindest eine elektrische Leiterbahn und/oder zumindest ein metallisches Befestigungselement gebildet werden .
Verfahren zur Herstellung eines Kfz-Verbundbauteils , wobei ein thermoplastischer Kunststoff unter Bildung zumindest eines Tragelementes und/oder zumindest eines Befestigungselementes in einen Formhohlraum eines Formwerkzeugs eingespritzt wird, woraufhin das Formwerkzeug unter Änderung des Formhohlraums verstellt wird und anschließend Kunststoff-Partikel in den Formhohlraum ein- gebracht und dort unter Zuführung von Wärmeenergie zu einem Partikelschaum miteinander verbunden werden, wobei der thermoplastische Kunststoff zumindest in stoffschlüssiger Weise mit dem Partikelschaum verbunden wird, woraufhin das Formwerkzeug unter Änderung des Formhohlraums verstellt und anschließend eine Metallschmelze in den Formhohlraum eingespritzt wird, wodurch zumindest eine elektrische Leiterbahn und/oder zumindest ein metallisches Befestigungselement gebildet werden .
3. Verfahren zur Herstellung eines Kfz-Verbundbauteils
nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vorgefertigte Versteifungselemente vor dem Einbringen der Kunststoff-Partikel in den Formhohlraum eingebracht und dann in den Partikelschaum eingebettet werden.
4. Verfahren zur Herstellung eines Kfz-Verbundbauteils
nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungselemente von KunstStofffasern und/oder von Naturfasern und/oder von zumindest einem Netz oder zumindest einem Gitter aus Kunststoff oder Metall gebildet sind.
5. Verfahren zur Herstellung eines Kfz-Verbundbauteils ' nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass vorgefertigte Verbindungselemente vor dem Einbringen der Kunststoff-Partikel in den Formhohlraum eingebracht und dann in den Partikelschaum eingebettet werden.
6. Verfahren zur Herstellung eines Kfz-Verbundbauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich net, dass vorgefertigte Verbindungselemente vor dem Einbringen des thermoplastischen Kunststoffs in den Formhohlraum eingebracht und dann in den thermoplasti sehen Kunststoff eingebettet werden.
7. Verfahren zur Herstellung eines Kfz-Verbundbauteils nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente von Schrauben und/oder Gewindestangen und/oder Clips gebildet sind.
8. Verfahren zur Herstellung eines Kfz-Verbundbauteils nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Par tikelschaum mit einer geschlossenporigen Oberfläche ausgebildet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g kennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff zu sätzlich in formschlüssiger Weise mit dem Partikelschaum verbunden wird.
10. Kfz-Verbundbauteil (10), mit einem Träger (11) aus ei nem Kunststoff-Partikelschaum, der stoffschlüssig mit Tragelementen und/oder Befestigungselementen (12) aus einem thermoplastischen Kunststoff verbunden ist, und mit zumindest einer elektrischen Leiterbahn (13) und/oder zumindest einem metallischen Befestigungsele ment (14, 15) .
11. Kfz-Verbundbauteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelschaum mit einer geschlossenporigen Oberfläche (16) ausgebildet ist.
EP17742154.2A 2016-06-30 2017-06-27 Kfz-verbundbauteil und verfahren zu seiner herstellung Withdrawn EP3478470A1 (de)

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DE102016007913.4A DE102016007913B4 (de) 2016-06-30 2016-06-30 Kfz-Verbundbauteil und Verfahren zu seiner Herstellung
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