EP4399142A1 - Strukturbauteil, fahrzeug und verfahren zum herstellen eines strukturbauteils - Google Patents

Strukturbauteil, fahrzeug und verfahren zum herstellen eines strukturbauteils

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EP4399142A1
EP4399142A1 EP22772820.1A EP22772820A EP4399142A1 EP 4399142 A1 EP4399142 A1 EP 4399142A1 EP 22772820 A EP22772820 A EP 22772820A EP 4399142 A1 EP4399142 A1 EP 4399142A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
structural component
foamed
base body
section
plastic material
Prior art date
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Pending
Application number
EP22772820.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Wolf
Anna-Carin Föhner
Pascale Felke
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.)
ElringKlinger AG
Original Assignee
ElringKlinger AG
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 ElringKlinger AG filed Critical ElringKlinger AG
Publication of EP4399142A1 publication Critical patent/EP4399142A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/08—Front or rear portions
    • B62D25/14—Dashboards as superstructure sub-units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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    • B29C44/02—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C44/12—Incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or reinforcements
    • B29C44/14—Incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or reinforcements the preformed part being a lining
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/30—Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof

Definitions

  • Structural component vehicle and method for manufacturing a structural component
  • the present invention relates to a structural component for a vehicle, in particular a bulkhead for a road vehicle, for example for a passenger car.
  • the object of the present invention is to provide a structural component for a vehicle, in particular a bulkhead for a road vehicle, for example for a passenger car, which can be produced easily and inexpensively and preferably at the same time meets requirements for weight savings and structural integrity.
  • this object is achieved by a structural component for a vehicle, in particular a bulkhead for a road vehicle, for example for a passenger car, having the features of independent claim 1 .
  • the structural component in particular the bulkhead, preferably comprises the following: a base body, which comprises one or more foamed sections and one or more compact sections, wherein the structural component preferably also comprises one or more cover elements, which cover the base body in one or more foamed sections and/or or cover in one or more compact sections.
  • the structural component in particular the bulkhead, is preferably designed to separate a passenger compartment of a vehicle, in particular an interior of a road vehicle, for example a passenger car, from a space arranged outside the passenger compartment, in particular outside the interior.
  • the structural component preferably comprises a first side and a second side facing away from the first side.
  • the first side of the structural component faces a passenger compartment of a vehicle, in particular an interior of a road vehicle, for example a passenger car, when it is installed.
  • the vehicle is in particular a road vehicle.
  • the vehicle is a passenger car.
  • the vehicle is a truck.
  • the structural component is preferably a surface component.
  • a maximum width and/or a maximum height of the structural component is/are preferably at least a factor of two greater than a maximum thickness of the structural component, for example at least a factor of four.
  • a maximum width of the structural component is preferably greater than a maximum height of the structural component by at least a factor of two.
  • the structural component is in particular a sandwich component.
  • the structural component is designed to suit the load path, with cover elements, in particular reinforcement elements, of the structural component preferably being arranged on sections with an increased load.
  • the structural component preferably has a reduced material requirement and an increased potential for lightweight construction, with the manufacturing costs of the structural component preferably being able to be minimized.
  • the structural component is preferably designed to be essentially gas-tight.
  • the structural component is preferably produced off the tool.
  • the base body of the structural component is produced in particular in what is known as a “one-shot” process, all sections of the base body preferably being formed from the same plastic material.
  • the different sections of the base body preferably have a chemically identical composition and/or can be chemically characterized by the same structural formula and/or molecular formula.
  • the different sections of the base body can have different physical properties.
  • the base body of the structural component comprises or is formed from an injection-moldable plastic material.
  • the injection moldable plastic material is, for example, a thermoplastic plastic material.
  • the injection-moldable plastic material is a fiber-reinforced plastic material.
  • the injection moldable plastic material preferably includes reinforcing fibers.
  • the reinforcing fibers are, for example, glass fibers and/or aramid fibers.
  • the reinforcing fibers of the fiber-reinforced plastic material are preferably short fibers and/or long fibers.
  • short fibers are preferably understood to mean reinforcing fibers with a maximum length of approximately 10 mm.
  • long fibers are preferably understood to mean reinforcing fibers with a length in the range from at least approximately 10 mm to approximately 50 mm.
  • the injection-moldable plastic material is a foamable plastic material.
  • the foamable plastic material is in particular a material that foams physically and/or chemically.
  • a compressed gas for example carbon dioxide (CO2) or nitrogen (N2)
  • CO2 carbon dioxide
  • N2 nitrogen
  • the injection moldable plastic material includes a chemical blowing agent.
  • the injection moldable plastic material for example the foamable plastic material, preferably comprises a thermoplastic plastic material, preferably a polyolefin, for example polypropylene, and/or a polyamide.
  • the foamable plastics material is a material which foams as a result of pressure reduction or by freeing up a space in a cavity of a shaping tool.
  • a reduction in pressure is generated in particular by enlarging the cavity in the shaping tool.
  • the base body of the structural component comprises a foamed core area in a respective foamed section, which is arranged on one or between two, in particular, compact cover layers.
  • the injection moldable plastic material of the base body in particular the foamable plastic material, is preferably at least partially foamed.
  • the injection moldable plastic material of the base body in particular the foamable plastic material, is preferably not foamed or only slightly foamed.
  • a respective compact cover layer of a foamed section preferably forms a skin layer which in particular completely covers the foamed core region of the foamed section towards a surface of the base body.
  • a respective compact cover layer of a foamed section is preferably formed by curing and/or crosslinking the injection moldable plastic material, in particular the foamable plastic material, of the base body of the structural component before foaming the injection moldable plastic material, in particular the foamable Plastic material, that is, before making the foamed core portion of the foamed portion made.
  • a waiting or holding time is preferably observed before the injection moldable plastic material, in particular the foamable plastic material, is foamed and/or expanded.
  • a thickness of the compact cover layers of different foamed sections can preferably vary.
  • the two compact cover layers of the same foamed section each have a different thickness from one another.
  • Different thicknesses of the compact cover layers of the foamed sections of the base body of the structural component are caused, for example, by different degrees of crosslinking, i.e. different degrees of crosslinking, or different rates of curing of the injection-moldable plastic material, in particular the foamable plastic material, of the base body of the structural component before the injection-moldable foams Plastic material, in particular the foamable plastic material, that is, produced before the production of the foamed core area of the foamed section.
  • a waiting or holding time after injecting the injection moldable plastic material, in particular the foamable plastic material can be varied in different foamed sections, so that the compact cover layers of the different foamed sections each have a different thickness from one another.
  • different thicknesses of the compact cover layers of the foamed sections of the base body of the structural component can be controlled, for example, by tool parts that can be controlled independently of one another in terms of time or location Shaping tool, such as tool halves and / or slide elements of a shaping tool made.
  • a thickness of the compact cover layers of the one or more foamed sections can preferably be influenced by varying the waiting or holding time.
  • the thickness of the compact cover layers of the one or more foamed sections is adjusted by actively tempering a mold wall of a shaping mold that delimits a cavity.
  • a thickness of the compact cover layers of the one or more foamed sections can be influenced by active temperature control.
  • a degree of foaming and/or a foaming rate of the injection-moldable plastic material of the base body, in particular of the foamable plastic material, in the foamed core region of a foamed section of the base body of the structural component is preferably by a factor of at least approximately 1.2, preferably at least approximately 2, for example at least about 5, larger than in a compact top layer of each foamed section.
  • a foaming rate is understood to mean, in particular, a degree of volume increase during foaming of the injection-moldable plastic material of the base body, in particular the foamable plastic material, after it has been injected into a cavity of a shaping tool.
  • a degree of foaming and/or a foaming rate of the injection moldable plastic material of the base body, in particular of the foamable plastic material, is in the foamed core area of a foamed section of the base body of the structural component preferably by a factor of at least approximately 1.2, preferably at least approximately 2, for example at least about 5 larger than in a compact portion of the main body of the structural member.
  • a proportion of gas is preferably at most approximately 10% by volume, for example at most approximately 5% by volume, preferably at most approximately 2% by volume.
  • a density of the base body in the foamed core area of a foamed section is preferably lower by a factor of at least approximately 1.2, preferably at least approximately 2, for example at least approximately 5, than in a compact cover layer of the respective foamed section.
  • a proportion of gas is preferably at least approximately 10% by volume, for example at least approximately 20% by volume, preferably at least approximately 40% by volume .
  • the density of the base body in the foamed core area of a foamed section is lower by a factor of at least approximately 1.2, preferably at least approximately 2, for example at least approximately 5, than in a compact section.
  • a) two compact cover layers of a foamed section of the base body of the structural component have a distance in the range from approximately 2 mm to approximately 50 mm, for example from approximately 3 mm to approximately 20 mm, preferably from approximately 3 mm to about 8 mm to each other; and/or b) a foamed core area of a foamed section of the base body of the structural component has a height in the range from approximately 2 mm to approximately 50 mm, for example from approximately 3 mm to approximately 20 mm, preferably from approximately 3 mm to approximately 8 mm.
  • a distance between the two compact cover layers of a respective foamed section of the base body of the structural component preferably corresponds to a height of a foamed core region of the respective foamed section.
  • the structural component can preferably be made particularly stiff by increasing the distance between the two compact cover layers of a foamed section of the base body of the structural component and/or by increasing the height of a foamed core region of the foamed section.
  • noise and/or thermal insulation properties of the structural component can also be improved.
  • a respective compact cover layer of a foamed section of the base body of the structural component has a thickness of at least approximately 0.2 mm, for example at least approximately 0.5 mm, preferably at least approximately 1 mm.
  • Such a minimum thickness of the compact cover layers of the one or more foamed sections of the base body of the structural component can preferably be achieved such that the base body of the structural component is designed to be essentially gas-tight in the region of a foamed section of the base body.
  • the base body is preferably also designed to be gas-tight in a respective compact section, so that the base body of the structural component can preferably be designed to be gas-tight overall.
  • the base body of the structural component comprises a plurality of foamed sections, with a foaming rate of the injection-moldable plastic material of the base body, in particular a foamable plastic material, differing from one another in the foamed core areas of the plurality of foamed sections.
  • Foamed core areas of different foamed sections of the base body of the structural component are in particular foamed to different extents.
  • the base body of the structural component preferably has a different density from one another in the foamed core areas of the plurality of foamed sections.
  • a density of the base body is preferably different from each other in foamed core portions of different foamed portions.
  • a foamed core area of a first foamed section of the base body of the structural component is foamed to a greater extent than a foamed core area of a second foamed section of the base body of the structural component.
  • a different foaming rate and/or density in the foamed core areas of the multiple foamed sections is achieved by a temporally decoupled movement of slide elements of a shaping tool.
  • the injection moldable plastic material of the base body in particular the foamable plastic material, is foamed in one stroke, with different slide elements being able to have stroke distances that are different from one another.
  • a stroke distance of a first slide element can be greater than a stroke distance of a second slide element.
  • one or more cover elements of the structural component are each reinforcement elements which reinforce the base body of the structural component in one or more foamed sections and/or in one or more compact sections.
  • One or more cover elements in particular one or more reinforcement elements, can, for example, comprise an organo sheet or be designed as such.
  • An organo sheet preferably comprises a fiber material and a matrix material in which the fiber material is embedded.
  • the matrix material is in particular a plastic material, for example a thermoplastic material.
  • a cover element designed as an organic sheet, in particular a reinforcement element is materially connected to the base body of the structural component.
  • a respective cover element, in particular a respective reinforcement element, of the structural component can have a material thickness in the range of approximately 0.2 mm to approximately 2 mm, for example a material thickness of approximately 0.5 mm.
  • a "material thickness" of a cover element, in particular a reinforcement element, a core area of a foamed section, a compact cover layer of a foamed section and a compact section is understood in the context of this description and the appended claims in particular as an average material thickness taken in a thickness direction.
  • one or more cover elements, in particular one or more reinforcement elements, of the structural component are materially connected to the base body, in particular by manufacturing the base body in an injection molding process.
  • the base body of the structural component is in particular injection molded onto one or more cover elements, in particular onto one or more reinforcement elements, of the structural component.
  • Process steps which are downstream of the injection molding process for producing the base body and which are used to bond the base body to one or more cover elements, in particular one or more reinforcement elements, can thus preferably be dispensed with.
  • the one or more covering elements, in particular one or more reinforcement elements, of the structural component comprise one or more of the following or are formed by one or more of the following: a fiber composite material which, for example, is a woven fiber fabric, a knitted fiber fabric , a knitted fabric and/or a nonwoven fabric; a fibrous material, for example a woven fabric, a knitted fabric, a knitted fabric and/or a nonwoven fabric; a veneer material; a sheet material; a metallic material, for example a metallic sheet, a metallic fabric, a metallic knitted fabric and/or a metallic knitted fabric.
  • fibers of a fiber composite material are impregnated with the injection moldable plastic material of the base body during production of the base body, so that this preferably forms a matrix material in which the fiber composite material is embedded.
  • the structural component comprises one or more functional elements, in particular one or more sleeve elements, with the base body of the structural component preferably being injection-molded onto the one or more functional elements, in particular onto the one or more sleeve elements.
  • the structural component can preferably be functionalized by means of one or more functional elements, so that, for example, one or more connecting elements can be fixed to the structural component and/or one or more connecting elements can be passed through a functional element, in particular through a sleeve element.
  • the structural component can preferably be fixed to a supporting structure of a vehicle, in particular a road vehicle, by means of one or more connecting elements, for example by means of one or more screw elements which can each be passed through a sleeve element.
  • a sleeve element of the structural component comprises, for example, a metallic material or is formed from this, for example aluminum and/or steel.
  • a respective sleeve element of the structural component preferably has a height which is equal to or smaller than a material thickness of the structural component in an area which directly surrounds the sleeve element.
  • the injection-mouldable plastic material, in particular the foamable plastic material, of the base body of the structural component is of compact design in an area which directly surrounds a functional element, in particular a sleeve element.
  • connection areas and/or fastening areas are provided, by means of which the structural component can be attached to one or more other components can be fixed and/or to which one or more other components on the structural component can be fixed.
  • connection areas and/or attachment areas are preferably formed by pressing the base body and/or by omitting a core area of the base body in a partial area thereof, for example in that partial area into which forces can be introduced to implement the connection and/or attachment, in order to avoid this then transfer to other areas or parts of the body.
  • one or more insert elements can be provided for insertion between two cover layers of the base body, in particular for insertion in a part of the base body to be pressed and/or in a part of the base body in which no core area is provided.
  • a stable connection and/or attachment area can preferably be provided.
  • connection areas and/or fastening areas can preferably be produced and/or finished by injecting plastic material onto a pressed part of the base body and/or onto a part of the base body with an omitted core area.
  • Functional elements, in particular sleeve elements, of the structural component are preferably arranged in a compact section of the base body of the structural component.
  • a compact section of the base body of the structural component preferably forms a peripheral edge section of the base body of the structural component.
  • the injection moldable plastic material, in particular the foamable plastic material, of the base body of the structural component is preferably not or only slightly foamed in the area which directly surrounds a functional element, in particular a sleeve element.
  • Functional elements, in particular sleeve elements can thus preferably also be arranged in a foamed section of the base body of the structural component.
  • the structural component comprises one or more of the following: a mounting section which is used to fix one or more pedals, for example a brake pedal, of a vehicle, in particular a road vehicle, for example a passenger car; a lead-through section through which a steering column of a vehicle, in particular a road vehicle, for example a passenger car, can be passed.
  • a mounting section which is used to fix one or more pedals, for example a brake pedal, of a vehicle, in particular a road vehicle, for example a passenger car
  • a lead-through section through which a steering column of a vehicle, in particular a road vehicle, for example a passenger car, can be passed.
  • the structural component is preferably designed to dissipate forces acting on a brake pedal of a vehicle during braking.
  • Deformation of the structural component due to the forces acting on a brake pedal of a vehicle during braking is preferably minimal.
  • the structural component includes a sealing element which is injection-molded onto the base body of the structural component.
  • the base body of the structural component preferably remains in a mold for the injection molding of the sealing element and/or is not yet demolded from a molding tool.
  • the sealing element is injected onto the base body of the structural component in particular in a two-component injection molding process.
  • the sealing element preferably comprises a plastic material, for example an elastomeric material.
  • the plastic material of the sealing element is, for example, a thermoplastic elastomer material (TPE).
  • TPE thermoplastic elastomer material
  • the sealing element comprises or is formed from polyurethane and is applied to the base body that has already been removed from the mold, for example by means of a foam dispenser device, which is guided by a robot, for example.
  • the base body of the structural component comprises one or more stiffening elements, for example stiffening ribs, with injection moldable and/or foamable plastic material of the base body of the structural component being contained in the one or more stiffening elements, in particular the stiffening ribs, of the base body of the structural component is preferably compact and/or not foamed.
  • a degree of foaming and/or a foaming rate of the injection moldable plastic material of the base body, in particular the foamable plastic material corresponds in a stiffening element, for example in a stiffening rib, preferably substantially to a degree of foaming and/or a foaming rate in a compact section of the base body.
  • Stiffening elements for example stiffening ribs, preferably each border on a compact section of the base body and in particular have a substantially identical degree of foaming and/or a substantially identical foaming rate as this compact section of the base body adjoining the stiffening elements.
  • the base body of the structural component comprises a foamed and post-compressed section, with the foamed and post-compressed section preferably comprising a foamed core area which is arranged on one or between two, in particular, compact cover layers, with the foamed core area preferably having one includes post-compressed area.
  • a compact top layer of a foamed and post-compressed section is preferably configured essentially identically to a compact top layer of a foamed section.
  • a compact top layer of a foamed and post-compressed section has essentially the same material properties as a compact top layer of a foamed section.
  • the base body of the structural component preferably has a Density which is greater than a density of the base body in the foamed core area of the foamed and post-compressed section outside of the post-compressed area.
  • a density of the base body in the post-compressed area can, for example, essentially correspond to a density of the base body in a compact cover layer of the foamed and post-compressed section.
  • the structural component comprises the following: a first foamed section; a second foamed section; a compact section; and two reinforcement elements, the two reinforcement elements covering a surface of the base body of the structural component in the first foamed section, in particular completely, the base body of the structural component in the first foamed section having a density which is lower than a density of the base body in the second foamed section Section, and wherein the compact section forms a peripheral edge section of the base body of the structural component, which surrounds the first foamed section and the second foamed section.
  • the compact cover layers of the first foamed section have a smaller thickness than the compact cover layers of the second foamed section.
  • the present invention also relates to a vehicle, in particular a road vehicle, for example a passenger car or truck, the vehicle comprising a structural component according to the invention.
  • the present invention also relates to a method for manufacturing a structural component for a vehicle, in particular a method for manufacturing a bulkhead for a road vehicle.
  • the present invention is based on the further object of providing a method for producing a structural component for a vehicle, in particular a method for Manufacture of a bulkhead for a road vehicle, for example for a passenger car, by means of which the structural component, in particular the bulkhead, can be produced simply and inexpensively, the structural component, in particular the bulkhead, preferably meeting requirements for weight savings and structural integrity at the same time.
  • this object is achieved by a method for producing a structural component for a vehicle having the features of claim 19 .
  • the method according to the invention for producing a structural component for a vehicle is preferably suitable for producing a structural component according to the invention for a vehicle, in particular a bulkhead for a road vehicle, for example for a passenger car.
  • the method preferably includes the following steps:
  • cover element in particular a reinforcement element
  • the method according to the invention for producing a structural component for a vehicle in particular for producing a bulkhead for a road vehicle, for example for a passenger car, preferably has one or more of the structural components for a vehicle according to the invention, in particular the bulkhead for a road vehicle, for example for a passenger car, the features and/or advantages described.
  • the structural component according to the invention for a vehicle in particular the bulkhead for a road vehicle, for example for a passenger car, preferably one or more of for a passenger car, the features and/or advantages described.
  • the foamable plastic material is preferably only foamed in sections.
  • the method steps specified above are preferably carried out in the specified order.
  • the foamable plastic material After the foamable plastic material has been foamed, it preferably hardens, so that the foamable plastic material forms a base body of the structural component.
  • the one or more covering elements are heated before the foamable plastic material is injected into the cavity of the shaping tool, in particular before the one or more covering elements are introduced into the cavity of the shaping tool.
  • the shaping tool is in particular a plunge edge tool and/or slide tool.
  • the foamable plastic material is preferably foamed to different extents in sections.
  • the method for producing a structural component it is provided that a waiting or holding time is observed before the foamable plastic material is foamed.
  • the foamable plastic material is post-compressed at least in sections after it has been foamed.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective illustration of a first side of an embodiment of a structural component for a vehicle
  • FIG. 2 shows a schematic plan view of the first side of the embodiment of a structural component for a vehicle from FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a schematic perspective illustration of a second side of the embodiment of a structural component for a vehicle from FIG. 1;
  • FIG. 4 shows a schematic perspective illustration of a sealing element of the embodiment of a structural component for a vehicle in FIG. 1;
  • FIG. 5 shows a schematic plan view of a first side of a further embodiment of a structural component
  • FIGS. 1 and 5 shows a schematic sectional illustration through a structural component for a vehicle according to the embodiments of a structural component illustrated in FIGS. 1 and 5 in a compact section of a base body of the structural component;
  • FIGS. 7 shows a schematic sectional illustration through a structural component for a vehicle according to the embodiments of a structural component illustrated in FIGS. 1 and 5 in a foamed section of a base body of the structural component;
  • FIGS. 8 shows a schematic sectional illustration through a structural component for a vehicle according to the embodiments of a structural component illustrated in FIGS. 1 and 5 in a foamed section of a base body of the structural component, the base body being covered on both sides in the foamed section with a cover element;
  • FIGS. 9 shows a schematic sectional illustration through a structural component for a vehicle according to the embodiments of a structural component illustrated in FIGS. 1 and 5 in a foamed section of a base body of the structural component, the base body in the foamed section being covered on one side with a cover element;
  • 10 shows a schematic sectional illustration through the embodiment of a structural component for a vehicle illustrated in FIG. 5 in a compact section of a base body of the structural component, the base body being covered on both sides in the compact section with a cover element;
  • FIG. 11 shows a schematic sectional illustration through the embodiment of a structural component for a vehicle illustrated in FIG. 5 in a compact section of a base body of the structural component, the base body being covered on one side with a cover element in the compact section;
  • FIG. 12 shows a schematic sectional illustration of a further embodiment of a structural component for a vehicle in a foamed and post-compressed section of a base body of the structural component, the base body being covered on both sides with a covering element in the foamed and post-compressed section;
  • FIG. 13 shows a schematic sectional representation of a further embodiment of a structural component for a vehicle in a foamed and post-compressed section of a base body of the structural component.
  • Structural component 100 in particular bulkhead 104, is preferably configured to separate a passenger compartment (not shown in the drawing) of a vehicle 102, in particular an interior of a passenger car 106 (not shown in the drawing), from a space located outside the passenger compartment, in particular outside the interior.
  • the structural component 100 preferably comprises a first side 110 and a second side 112 facing away from the first side 110.
  • first side 110 of the structural component 100 faces a passenger compartment of a vehicle 102, in particular an interior of a passenger car, when the structural component 100 is in an installed state.
  • the structural component 100 is preferably designed to be essentially gas-tight.
  • the structural component 100 is a surface component.
  • the structural component 100 is in particular a sandwich component 113.
  • a maximum width 114 and/or a maximum height 116 of the structural component are preferably greater than a maximum thickness of the structural component 100 by a factor of at least two, for example by a factor of at least four.
  • the maximum width 114 of the structural component 100 is preferably at least a factor of two greater than the maximum height 116 of the structural component 100.
  • the structural component 100 preferably includes a mounting section 118 which is used to fix one or more pedals (not shown in the drawing), for example a brake pedal, of a vehicle 102 , in particular a passenger car 106 .
  • the structural component 100 also includes a lead-through section 120 through which a steering column of a vehicle, in particular a passenger car, not shown in the drawing, can be passed.
  • Structural component 100 is preferably designed to dissipate forces acting on a brake pedal of a vehicle 102, in particular of a passenger car 106, during braking.
  • Deformation of the structural component 100 due to the forces acting on a brake pedal of a vehicle 102, in particular a passenger car 106, during braking is preferably minimal.
  • the base body 108 of the structural component 100 preferably comprises an injection moldable plastic material 122 or is formed from this.
  • the base body 108 of the structural component 100 is preferably an injection molded component.
  • the injection moldable plastic material 122 of the base body 108 of the structural component 100 is, for example, a thermoplastic plastic material.
  • the injection moldable plastic material 122 is a fiber-reinforced plastic material.
  • the injection-moldable plastic material 122 comprises, in particular, reinforcing fibers.
  • the reinforcing fibers are, for example, glass fibers and/or aramid fibers.
  • the reinforcing fibers of the fiber-reinforced plastic material are preferably short fibers and/or long fibers.
  • the injection moldable plastic material 122 of the base body 108 of the structural component 100 is preferably a foamable plastic material.
  • the foamable plastic material is in particular a material that foams physically and/or chemically.
  • a compressed gas for example carbon dioxide (CO2) or nitrogen (N2)
  • CO2 carbon dioxide
  • N2 nitrogen
  • the injection-moldable plastic material 122 of the base body 108 of the structural component 100 comprises, for example, a chemical blowing agent, by means of which the injection-moldable plastic material 122 can preferably be foamed.
  • the injection moldable plastic material 122 of the base body 108 of the structural component 100 preferably comprises a thermoplastic plastic material, preferably a polyolefin, for example polypropylene, and/or a polyamide.
  • the foamable material is a material that foams as a result of pressure reduction or by opening up a space in a cavity of a shaping tool.
  • the pressure reduction is generated in particular by enlarging the cavity in the shaping tool.
  • the base body 108 of the structural component 100 preferably comprises two foamed sections 124, in particular a first foamed section 124a and a second foamed section 124b (cf. FIG. 3).
  • the base body 108 of the embodiment of a structural component 100 shown in Figs. 1 to 4 preferably also comprises a cover element 126, in particular one or more, for example two, reinforcement elements 128.
  • the cover elements 126 in particular the reinforcement elements 128, are only shown schematically in FIG. 3 by means of an arrow.
  • the two reinforcement elements 128 preferably cover, in particular completely, a surface of the base body 108 of the structural component 100 in the first foamed section 124a.
  • the base body 108 of the structural component 100 comprises a compact section 130 which is shown in a sectional view in FIG. 6 .
  • the compact section 130 of the base body 108 of the structural component 100 preferably forms a peripheral and/or ring-shaped closed edge section 132 of the base body 108 of the structural component 100, which surrounds the first foamed section 124a and the second foamed section 124b in a circumferential direction.
  • the various sections 124, 130 of the base body 108 of the structural component preferably have a chemically identical composition and/or can be chemically characterized by the same structural formula and/or molecular formula.
  • the various sections 124, 130 of the base body 108 of the structural component 100 can have physically different properties.
  • the base body 108 of the structural component 100 preferably comprises a foamed core region 134 in each of the two foamed sections 124, which is arranged between two, in particular, compact cover layers 136.
  • the foamed sections 124 which comprise a foamed core region 134 arranged between two compact cover layers 136, are illustrated in FIGS. 7 and 8, for example.
  • the injection moldable plastic material 122 of the Base body in particular the foamable plastic material, preferably at least partially foamed.
  • the injection moldable plastic material 122 of the base body 108 is preferably not or only slightly foamed.
  • the compact cover layers 136 of the foamed sections 124 preferably each form a skin layer 138 which in particular completely covers the foamed core region 134 of the respective foamed section 124 towards a surface of the base body 108 .
  • the compact cover layers 136 of the foamed sections 124 are preferably formed by curing and/or crosslinking the injection moldable plastic material 122, in particular the foamable plastic material, of the base body 108 of the structural component 100 before the injection moldable plastic material, in particular the foamable plastic material, is foamed, i.e. before manufacture of the foamed core area 134 of the foamed sections 124.
  • a waiting or holding time is preferably observed before the injection moldable plastic material 122, in particular the foamable plastic material, is foamed and/or expanded .
  • a degree of foaming and/or a foaming rate of the injection-moldable plastic material 122 of the base body 108, in particular of the foamable plastic material, in the foamed core region 134 of the foamed sections 124 of the base body 108 of the structural component 100 is by a factor of at least approximately 1.2, preferably of at least about 2, for example at least about 5, greater than in the solid cover layers 136 of the foamed sections 124.
  • a degree of foaming and/or a foaming rate of the injection-moldable plastic material 122 of the base body 108, in particular of the foamable plastic material, is in the foamed core area 134 of the foamed sections 124 of the base body 108 of the structural component 100, preferably by a factor of at least approximately 1.2 preferably at least about 2, for example at least about 5, greater than in the compact section 130 of the base body 108 of the structural component 100.
  • a density of the base body 108 of the structural component 100 in the foamed core areas of the foamed sections 124 is preferably by a factor of at least approximately 1.2, preferably at least approximately 2, for example at least approximately 5, greater than in the compact cover layers 136 of the foamed sections 124.
  • a density of the base body 108 of the structural component 100 in the foamed core areas 134 of the foamed sections 124 is preferably greater by a factor of at least approximately 1.2, preferably at least approximately 2, for example at least approximately 5, than in the compact section 130.
  • a proportion of gas is preferably at most approximately 10% by volume, for example at most approximately 5% by volume, preferably at most approximately 2% by volume. .
  • the proportion of gas is preferably at least approximately 10% by volume, for example at least approximately 20% by volume, preferably at least approximately 40% by volume.
  • the two compact cover layers 136 of the same foamed section 124 preferably each have approximately the same thickness 140 .
  • a thickness 140 of the compact cover layers 136 of different foamed sections 124 can vary.
  • a thickness 140 of the compact cover layers 136 in the first foamed section 124a due to the cover elements 126, in particular the reinforcement elements 128, which preferably cover a surface of the base body 108 of the structural component 100 in the first foamed section 124a, can be in particular smaller than a thickness 140 of the compact cover layers 136 in the second foamed section 124b.
  • the compact cover layers 136 of the foamed sections 124 of the base body 108 of the structural component 100 preferably have a thickness 140 of at least approximately 0.2 mm, for example at least approximately 0.5 mm, preferably at least approximately 1 mm.
  • Such a minimum thickness of the compact cover layers 136 of the foamed sections 124 of the base body 108 of the structural component 100 can preferably be achieved such that the base body 108 of the structural component 100 is configured to be essentially gas-tight in the region of a foamed section 124 of the base body 108.
  • the base body 108 of the structural component 100 is preferably also designed to be gas-tight in the compact section 130, so that the base body 108 of the structural component 100 can preferably be designed to be gas-tight overall.
  • the two compact cover layers 136 of a respective foamed section 124 of the base body 108 of the structural component 100 have a distance 142 in the range from approximately 2 mm to approximately 50 mm, for example from approximately 3 mm to approximately 20 mm, preferably from approximately 3 mm to about 8 mm to each other.
  • a foamed core region 134 of a respective foamed section 124 of the base body 108 of the structural component 100 has a height 144 in the range from approximately 2 mm to approximately 50 mm, for example from approximately 3 mm to approximately 20 mm, preferably from approximately 3 mm to about 8 mm.
  • the distance 142 between the two compact cover layers 136 of a respective foamed section 124 of the base body 108 of the structural component 100 preferably corresponds to the height 144 of the foamed core area 134 of the respective foamed section 124.
  • the structural component 100 can preferably be made particularly stiff by increasing the distance 142 between the two compact cover layers 136 of the foamed sections 124 of the base body 108 of the structural component 100 and/or by increasing the height 144 of the foamed core area 134 of the foamed sections 124.
  • Structural component 100 to each other and/or by increasing the height 144 of the foamed core area 134 of the foamed sections 124 and noise and/or thermal insulation properties of the structural component 100 can be improved.
  • the foaming rate of the injection-moldable plastic material 122 of the base body 108 of the structural component 100, in particular of the foamable plastic material, in the foamed core regions 134 differs from that of the first foamed section 124a and the second foamed section 124b.
  • the foamed core areas 134 of the first foamed section 124a and the second foamed section 124b are preferably foamed to different extents.
  • the base body 108 of the structural component 100 has, in particular, different densities in the foamed core regions 134 of the first foamed section 124a and the second foamed section 124b.
  • the foamed core area 134 of the first foamed section 124a of the base body 108 of the structural component 100 is foamed more than the foamed core area 134 of the second foamed section 124b of the base body 108 of the structural component 100.
  • foaming of the injection-moldable plastic material 122 of the base body 108 of the structural component 100 takes place in one stroke, with different slide elements in particular being able to have different stroke lengths.
  • a stroke distance of a first slide element can be greater than a stroke distance of a second slide element.
  • the reinforcement elements 128 preferably reinforce the base body 108 of the structural component 100.
  • the cover elements 126 in particular the reinforcement elements 128, can comprise an organic sheet 146, for example, or be designed as such.
  • An organic sheet 146 preferably comprises a fiber material and a matrix material in which the fiber material is embedded.
  • the matrix material is in particular a plastic material, for example a thermoplastic material.
  • a cover element 126 embodied as an organic sheet 146, in particular a reinforcement element 128, is materially connected to the base body 108 of the structural component 100.
  • the matrix material of the organo sheet 146 corresponds to the injection moldable, in particular foamable, plastic material 122 of the base body 108 of the structural component 100.
  • the cover elements 126 in particular the reinforcement elements 128, are connected to the base body 108 in a materially bonded manner, in particular by producing the base body 108 in an injection molding process.
  • the base body 108 of the structural component 100 is preferably injection molded onto the covering elements 126, in particular onto the reinforcing elements 128, of the structural component 100.
  • Process steps which are downstream of the injection molding process for producing the base body 108 and which serve to bond the base body 108 to the cover elements 126, in particular the reinforcement elements 128, can thus preferably be dispensed with.
  • a respective cover element 126, in particular a respective reinforcement element 128, of the structural component 100 can, for example, have a material thickness 148 in the range from approximately 0.2 mm to approximately 2 mm, for example a material thickness 148 of approximately 0.5 mm.
  • the cover elements 126, in particular the reinforcement elements 128, of the structural component 100 preferably comprise a fiber composite material which comprises, for example, a woven fabric, a knitted fabric, a knitted fabric and/or a nonwoven fabric. It can be advantageous if fibers of the fiber composite material are impregnated with the injection-moldable plastic material of the base body 108 during the production of the base body 108, so that this preferably forms a matrix material in which the fiber composite material is embedded.
  • the structural component 100 comprises a plurality of functional elements 150, in particular a plurality of sleeve elements 152 (cf. FIG. 1).
  • the base body 108 of the structural component 100 is preferably molded onto the functional elements 150, in particular onto the sleeve elements 152.
  • Structural component 100 can preferably be functionalized by means of functional elements 150, so that, for example, connecting elements that are not shown in the drawing can be fixed to structural component 100 and/or that connecting elements that are not shown in the drawing can be passed through a functional element 150, in particular through a sleeve element 150.
  • the sleeve elements 152 of the structural component 100 comprise, for example, a metallic material or are formed from this, for example aluminum.
  • a respective sleeve element 152 of the structural component 100 preferably has a height in a direction running parallel to a longitudinal axis of the sleeve element 152 which is equal to or smaller than a material thickness of the structural component 100 in an area which directly surrounds the sleeve element 152.
  • the injection moldable plastic material 122, in particular the foamable plastic material, of the base body 108 of the structural component 100 is of compact design in an area which directly surrounds a respective functional element 150, in particular a respective sleeve element 152.
  • the functional elements 150, in particular the sleeve elements 152, of the structural component 100 are preferably arranged in the compact section 130 of the base body 108 of the structural component 100, in particular in the edge section 132.
  • the injection-moldable plastic material 122, in particular the foamable plastic material, of the base body 108 of the structural component 100 is preferably not or only slightly foamed in the area which directly surrounds a functional element 150, in particular a sleeve element 152, functional elements 150, in particular Arrange sleeve elements 152, preferably also in a foamed section 124 of the base body 108 of the structural component 100.
  • the base body 108 of the structural component 100 comprises a plurality of stiffening elements 154, for example stiffening ribs 156, with the injection-moldable plastic material 122 of the base body 108 of the structural component 100 preferably being in the stiffening elements 154, in particular the stiffening ribs 156, of the base body 108 of the structural component 100 is compact and/or not foamed.
  • a degree of foaming and/or a foaming rate of the injection-moldable plastic material 122 of the base body 108, in particular the foamable plastic material, corresponds in the stiffening elements 154, in particular in the stiffening ribs 156, preferably substantially to a degree of foaming and/or a foaming rate in the compact section 130 of the base body 108 of the structural component 100.
  • FIG. 4 shows a sealing element 158 of the structural component 100, which is injection-molded onto the base body 108 of the structural component 100 (cf., for example, FIG. 3).
  • the base body 108 of the structural component 100 preferably remains mold-bound for the injection molding of the sealing element 158 and/or is not yet demoulded from a molding tool.
  • the sealing element 158 is injected onto the base body 108 of the structural component 100 in particular in a two-component injection molding process.
  • the sealing element 158 preferably comprises a plastic material, for example an elastomeric material.
  • the plastic material of the sealing element 158 is, for example, a thermoplastic elastomer material (TPE).
  • TPE thermoplastic elastomer material
  • the structural component 100 is preferably produced off-the-shelf.
  • the base body 108 of the structural component 100 is produced in particular in what is known as a “one-shot” method, with all sections of the base body 108 preferably being formed from the same plastic material.
  • An embodiment of a structural component 100 for a vehicle 102, in particular a bulkhead 104 for a passenger vehicle 106, shown in Fig. 5 differs from the embodiment of a structural component 100 for a vehicle 102, in particular a bulkhead 104 for a passenger car 106, essentially in that cover elements 126, in particular reinforcement elements 128, cover the base body 108 of the structural component in some sections only on one side.
  • the foamed section 124b1 shown in Fig. 5 essentially corresponds to the second foamed section 124b of the base body 108 of the embodiment of a structural component 100 shown in Figs. 1 to 4.
  • the foamed section 124a1 shown in Fig. 5 essentially corresponds to the first foamed section 124a of the base body 108 of the embodiment of a structural component 100 shown in Figs. 1 to 4.
  • the compact cover layers 136 preferably have a thickness 140 which differs from a thickness of the compact cover layers 136 in the foamed section 124b1.
  • Different thicknesses 140 of the compact cover layers 136 of the foamed sections 124 of the base body 108 of the structural component 100 are caused, for example, by different levels of crosslinking, i.e. different degrees of crosslinking, or different rates of curing of the injection-moldable plastic material 122, in particular the foamable one
  • a waiting or holding time after the injection of the injection moldable plastic material 122, in particular the foamable plastic material can be varied in different foamed sections 124, so that the compact cover layers 136 of the different foamed sections 124 each have a different thickness 140 from one another.
  • different thicknesses 140 of the compact cover layers 136 of the foamed sections 124 of the base body 108 of the structural component 100 are produced, for example, by tool parts of a shaping tool that can be controlled independently of one another in terms of time or location, for example tool halves and/or slide elements of a shaping tool.
  • the thickness 140 of the compact cover layers 136 of the foamed sections 124 can preferably be influenced by varying the waiting or holding time.
  • a thickness 140 of the compact cover layers 136 of the foamed sections 124 is adjusted by active temperature control of a mold wall of a shaping tool that delimits a cavity.
  • a thickness 140 of the compact cover layers 136 of the foamed sections 124 can be influenced by active temperature control.
  • the foamed section 124a2 can only be covered on one side of the base body 108 of the structural component 100 with a covering element, in particular a reinforcing element 126 (see FIG. 9).
  • the base body 108 of the structural component 100 is also partially covered in the compact section 130, in particular in the edge section 132, with a cover element 126 or with a reinforcement element 128, for example on two sides (see FIG. 10) or on one side (see Fig. 11).
  • An embodiment shown in Fig. 12 of a structural component 100 for a vehicle 102, in particular a bulkhead 104 for a passenger vehicle 106, differs from the embodiment shown in Figs. 1 to 4 of a structural component 100 for a vehicle 102, in particular a bulkhead 104 for a passenger car 106, essentially in that the base body 108 of the structural component 100 comprises a foamed and post-compressed section 160.
  • the foamed and post-compressed section 160 preferably comprises a foamed core region 134 which is arranged between two compact cover layers 136, the foamed core region 134 preferably comprising a post-compressed region 162.
  • the compact cover layers 136 of the foamed and post-compressed section 160 are preferably configured essentially identically to the compact cover layers 136 of a foamed section 124 .
  • the compact cover layers 136 of the foamed and post-compressed section 160 essentially have the same material properties as the compact cover layers 136 of a foamed section 124 .
  • the base body 108 of the structural component 100 preferably has a density which is greater than a density of the base body 108 in the foamed core area 134 of the foamed and post-compressed section 160 outside of the post-compressed one Area 162.
  • a density of the base body 108 in the post-compressed region 162 can, for example, essentially correspond to a density of the base body 108 in a compact cover layer 136 of the foamed and post-compressed section 160 .
  • FIG. 12 for a vehicle 102, in particular a bulkhead 104 for a passenger car 106 1 to 4 of a structural component 100 for a vehicle 102, in particular a bulkhead 104 for a passenger car 106, so that reference can be made to the above description in this respect.
  • FIG. 13 of a structural component 100 for a vehicle 102 differs from the embodiment shown in Fig. 12 of a structural component 100 for a vehicle 102, in particular a bulkhead 104 for a passenger car 106 , Essentially in that the base body 108 of the structural component 100 in the foamed and post-compressed section 160 is not covered by a covering element 126, in particular a reinforcing element 128.
  • FIG. 13 of a structural component 100 for a vehicle 102 corresponds in terms of construction and function to the embodiment of a structural component 100 for a vehicle 102, in particular a bulkhead, shown in FIG. 12 104 for a passenger car 106, so that reference can be made to the above description in this regard.
  • a structural component 100 for a vehicle 102 in particular a bulkhead 104 for a passenger car 106, can be provided which can be produced easily and inexpensively and preferably at the same time meets requirements for weight savings and structural integrity.
  • the structural component 100 is designed to suit the load path, with the cover elements 126, in particular the reinforcement elements 128, of the structural component 100 preferably being arranged on sections with an increased load.
  • the structural component 100 preferably has a reduced material requirement and an increased potential for lightweight construction, with the manufacturing costs of the structural component 100 preferably being able to be minimized.

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Abstract

Um ein Strukturbauteil (100) für ein Fahrzeug (102), insbesondere eine Spritzwand (104) für ein Straßenfahrzeug, beispielsweise für einen Personenkraftwagen (106), bereitzustellen, welches einfach und kostengünstig herstellbar ist und vorzugsweise zugleich Anforderungen an Gewichtsersparnis und strukturelle Integrität erfüllt, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Strukturbauteil (100), insbesondere die Spritzwand (104), Folgendes umfasst: einen Grundkörper (108), welcher einen oder mehrere geschäumte Abschnitte (124) und einen oder mehrere kompakte Abschnitte (130) umfasst, wobei das Strukturbauteil (100) vorzugsweise ferner ein oder mehrere Abdeckelemente (126) umfasst, welche den Grundkörper (108) in einem oder mehreren geschäumten Abschnitten (124) und/oder in einem oder mehreren kompakten Abschnitten (130) abdecken.

Description

Strukturbauteil, Fahrzeug und Verfahren zum Herstellen eines Strukturbauteils
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Strukturbauteil für ein Fahrzeug, insbesondere eine Spritzwand für ein Straßenfahrzeug, beispielsweise für einen Personenkraftwagen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Strukturbauteil für ein Fahrzeug, insbesondere eine Spritzwand für ein Straßenfahrzeug, beispielsweise für einen Personenkraftwagen, bereitzustellen, welches einfach und kostengünstig herstellbar ist und vorzugsweise zugleich Anforderungen an Gewichtsersparnis und strukturelle Integrität erfüllt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Strukturbauteil für ein Fahrzeug, insbesondere eine Spritzwand für ein Straßenfahrzeug, beispielsweise für einen Personenkraftwagen, mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
Das Strukturbauteil, insbesondere die Spritzwand, umfasst vorzugsweise Folgendes: einen Grundkörper, welcher einen oder mehrere geschäumte Abschnitte und einen oder mehrere kompakte Abschnitte umfasst, wobei das Strukturbauteil vorzugsweise ferner ein oder mehrere Abdeckelemente umfasst, welche den Grundkörper in einem oder mehreren geschäumten Abschnitten und/oder in einem oder mehreren kompakten Abschnitten abdecken.
Der Begriff "insbesondere" wird im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche vorzugsweise zur Beschreibung fakultativer Merkmale verwendet.
Das Strukturbauteil, insbesondere die Spritzwand, ist vorzugsweise dazu ausgebildet, eine Fahrgastzelle eines Fahrzeugs, insbesondere einen Innenraum eines Straßenfahrzeugs, beispielsweise eines Personenkraftwagens, von einem außerhalb der Fahrgastzelle, insbesondere außerhalb des Innenraums, angeordneten Raum zu trennen.
Der Strukturbauteil umfasst vorzugsweise eine erste Seite und eine der ersten Seite abgewandte zweite Seite.
Beispielsweise ist es denkbar, dass die erste Seite des Strukturbauteils in einem Einbauzustand desselben einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs, insbesondere einem Innenraum eines Straßenfahrzeugs, beispielsweise eines Personenkraftwagens, zugewandt ist. Das Fahrzeug ist insbesondere ein Straßenfahrzeug. Beispielsweise ist das Fahrzeug ein Personenkraftwagen. Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass das Fahrzeug ein Lastkraftwagen ist.
Das Strukturbauteil ist vorzugsweise ein Flächenbauteil.
Eine maximale Breite und/oder eine maximale Höhe des Strukturbauteils sind vorzugsweise mindestens um den Faktor zwei größer als eine maximale Dicke des Strukturbauteils, beispielsweise mindestens um den Faktor von vier.
Eine maximale Breite des Strukturbauteils ist vorzugsweise mindestens um den Faktor zwei größer als eine maximale Höhe des Strukturbauteils.
Das Strukturbauteil ist insbesondere ein Sandwichbauteil.
Günstig kann es sein, wenn das Strukturbauteil lastpfadgerecht ausgebildet ist, wobei Abdeckelemente, insbesondere Verstärkungselemente, des Strukturbauteils vorzugsweise an Abschnitten mit einer erhöhten Belastung angeordnet sind.
Günstig kann es sein, wenn eine lastpfadgerechte Ausgestaltung des Strukturbauteils durch lokal unterschiedliche Mate rial stärken und/oder durch einen lokal unterschiedlichen Schäumgrad und/oder eine lokal unterschiedliche Schäumrate erreicht werden.
Vorzugsweise weist das Strukturbauteil einen reduzierten Materialbedarf sowie ein erhöhtes Leichtbaupotential auf, wobei Herstellkosten des Strukturbauteils vorzugsweise minimiert werden können.
Das Strukturbauteil ist vorzugsweise im Wesentlichen gasdicht ausgebildet.
Vorzugsweise ist das Strukturbauteil werkzeugfallend hergestellt.
Insbesondere sind dabei zur Herstellung des Strukturbauteils nach dem Entformen des Strukturbauteils aus einem Formgebungswerkzeug keine weiteren Schritte erforderlich.
Der Grundkörper des Strukturbauteils ist insbesondere in einem sogenannten "one-shot"- Verfahren hergestellt, wobei vorzugsweise sämtliche Abschnitte des Grundkörpers aus demselben Kunststoffmaterial gebildet sind. Die verschiedenen Abschnitte des Grundkörpers weisen vorzugsweise eine chemisch identische Zusammensetzung auf und/oder sind durch dieselbe Strukturformel und/oder Summenformel chemisch charakterisierbar.
Die verschiedenen Abschnitte des Grundkörpers können physikalisch verschiedene Eigenschaften aufweisen.
Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass der Grundkörper des Strukturbauteils ein spritzgießbares Kunststoffmaterial umfasst oder aus diesem gebildet ist.
Das spritzgießbare Kunststoffmaterial ist beispielsweise ein thermoplastisches Kunststoffmaterial.
Beispielsweise ist es denkbar, dass das spritzgießbare Kunststoffmaterial ein faserverstärktes Kunststoffmaterial ist.
Das spritzgießbare Kunststoffmaterial umfasst vorzugsweise Verstärkungsfasern.
Die Verstärkungsfasern sind beispielsweise Glasfasern und/oder Aramidfasern.
Die Verstärkungsfasern des faserverstärkten Kunststoff materials sind vorzugsweise Kurzfasern und/oder Langfasern.
Unter Kurzfasern werden im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche vorzugsweise Verstärkungsfasern mit einer Länge von höchstens ungefähr 10 mm verstanden.
Unter Langfasern werden im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche vorzugsweise Verstärkungsfasern mit einer Länge im Bereich von mindestens ungefähr 10 mm bis ungefähr 50 mm verstanden.
Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass das spritzgießbare Kunststoffmaterial ein schäumbares Kunststoffmaterial ist.
Das schäumbare Kunststoffmaterial ist insbesondere ein Material, welches physikalisch und/oder chemisch schäumt. Beim physikalischen Schäumen wird beispielsweise ein Druckgas, beispielsweise Kohlenstoffdioxid (CO2) oder Stickstoff (N2), in eine Schnecke eines Formgebungswerkzeugs, insbesondere eines Spritzgusswerkzeugs, eingebracht.
Beim chemischen Schäumen umfasst das spritzgießbare Kunststoffmaterial beispielsweise ein chemisches Treibmittel.
Das spritzgießbare Kunststoff material, beispielsweise das schäumbare Kunststoffmaterial, umfasst vorzugsweise ein thermoplastisches Kunststoffmaterial, vorzugsweise ein Polyolefin, beispielsweise Polypropylen, und/oder ein Polyamid.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das schäumbare Kunststoffmateri al ein Material ist, welches durch Druckreduktion oder durch Freigeben eines Raumes in einer Kavität eines Formgebungswerkzeugs aufschäumt. Eine Druckreduktion wird insbesondere durch Vergrößern der Kavität in dem Formgebungswerkzeug erzeugt.
Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass der Grundkörper des Strukturbauteils in einem jeweiligen geschäumten Abschnitt einen geschäumten Kernbereich umfasst, welcher an einer oder zwischen zwei insbesondere kompakten Deckschichten angeordnet ist.
In dem geschäumten Kernbereich eines geschäumten Abschnitts des Grundkörpers des Strukturbauteils ist das spritzgießbare Kunststoff mate rial des Grundkörpers, insbesondere das schäumbare Kunststoff material, vorzugsweise zumindest teilweise geschäumt.
In einer kompakten Deckschicht eines geschäumten Abschnitts des Grundkörpers des Strukturbauteils ist das spritzgießbare Kunststoff mate rial des Grundkörpers, insbesondere das schäumbare Kunststoffmaterial, vorzugsweise nicht oder nur geringfügig geschäumt.
Eine jeweilige kompakte Deckschicht eines geschäumten Abschnitts bildet vorzugsweise eine Hautschicht, welche den geschäumten Kernbereich des geschäumten Abschnitts zu einer Oberfläche des Grundkörpers hin insbesondere vollständig abdeckt.
Eine jeweilige kompakte Deckschicht eines geschäumten Abschnitts ist vorzugsweise durch Aushärten und/oder Vernetzen des spritzgießbaren Kunststoffmaterials, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, des Grundkörpers des Strukturbauteils vor dem Aufschäumen des spritzgießbaren Kunststoff materials, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, das heißt vor dem Herstellen des geschäumten Kernbereichs des geschäumten Abschnitts, hergestellt.
Vorzugsweise wird dabei nach dem Einspritzen des spritzgießbaren Kunststoffmaterials, insbesondere des schäumbaren Kunststoff materials, in eine Kavität eines Formgebungswerkzeugs eine Warte- oder Haltezeit eingehalten, bevor das spritzgießbare Kunststoffmaterial, insbesondere das schäumbare Kunststoff material, geschäumt und/oder expandiert wird.
Eine Dicke der kompakten Deckschichten verschiedener geschäumter Abschnitte kann vorzugsweise variieren.
Günstig kann es jedoch sein, wenn die beiden kompakten Deckschichten desselben geschäumten Abschnitts jeweils ungefähr dieselbe Dicke aufweisen.
Alternativ dazu ist es denkbar, dass die beiden kompakten Deckschichten desselben geschäumten Abschnitts jeweils eine voneinander verschiedene Dicke aufweisen.
Unterschiedliche Dicken der kompakten Deckschichten der geschäumten Abschnitte des Grundkörpers des Strukturbauteils sind beispielsweise durch eine unterschiedlich starke Vernetzung, das heißt voneinander verschiedene Vernetzungsgrade, beziehungsweise ein unterschiedlich schnelles Aushärten des spritzgießbaren Kunststoffmaterials, insbesondere des schäumbaren Kunststoff materials, des Grundkörpers des Strukturbauteils vor dem Aufschäumen des spritzgießbaren Kunststoffmaterials, insbesondere des schäumbaren Kunststoff materials, das heißt vor dem Herstellen des geschäumten Kernbereichs des geschäumten Abschnitts, hergestellt.
Beispielsweise kann eine Warte- oder Haltezeit nach dem Einspritzen des spritzgießbaren Kunststoffmaterials, insbesondere des schäumbaren Kunststoff materials, in verschiedenen geschäumten Abschnitten variiert werden, so dass die kompakten Deckschichten der verschiedenen geschäumten Abschnitte jeweils eine voneinander verschiedene Dicke aufweisen.
Alternativ oder ergänzend dazu sind unterschiedliche Dicken der kompakten Deckschichten der geschäumten Abschnitte des Grundkörpers des Strukturbauteils beispielsweise durch zeitlich oder örtlich voneinander unabhängig ansteuerbare Werkzeugteile eines Formgebungswerkzeugs, beispielsweise Werkzeughälften und/oder Schieberelemente eines Formgebungswerkzeugs, hergestellt.
Durch Variieren der Warte- oder Haltezeit ist vorzugsweise eine Dicke der kompakten Deckschichten des einen oder der mehreren geschäumten Abschnitte beeinflussbar.
Günstig kann es ferner sein, wenn eine Einstellung einer Dicke der kompakten Deckschichten des einen oder der mehreren geschäumten Abschnitte durch aktives Temperieren einer eine Kavität begrenzenden Werkzeugwandung eines Formgebungswerkzeugs erfolgt.
Insbesondere ist es dabei denkbar, dass eine Dicke der kompakten Deckschichten des einen oder der mehreren geschäumten Abschnitte durch aktives Temperieren beeinflussbar ist.
Ein Schäumgrad und/oder eine Schäumrate des spritzgießbaren Kunststoffmaterials des Grundkörpers, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, ist in dem geschäumten Kernbereich eines geschäumten Abschnitts des Grundkörpers des Strukturbauteils vorzugsweise um einen Faktor von mindestens ungefähr 1,2, vorzugsweise von mindestens ungefähr 2, beispielsweise von mindestens ungefähr 5, größer als in einer kompakten Deckschicht des jeweiligen geschäumten Abschnitts.
Unter einer Schäumrate wird im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche insbesondere ein Grad einer Volumenzunahme beim Aufschäumen des spritzgießbaren Kunststoffmaterials des Grundkörpers, insbesondere des schäumbaren Kunststoff materials, nach dem Einspritzen desselben in eine Kavität eines Formgebungswerkzeugs verstanden.
Ein Schäumgrad und/oder eine Schäumrate des spritzgießbaren Kunststoffmaterials des Grundkörpers, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, ist in dem geschäumten Kernbereich eines geschäumten Abschnitts des Grundkörpers des Strukturbauteils vorzugsweise um einen Faktor von mindestens ungefähr 1 ,2, vorzugsweise von mindestens ungefähr 2, beispielsweise von mindestens ungefähr 5, größer als in einem kompakten Abschnitt des Grundkörpers des Strukturbauteils.
In einem jeweiligen kompakten Abschnitt des Grundkörpers des Strukturbauteils beträgt ein Gasanteil, bezogen auf ein Gesamtvolumen des jeweiligen kompakten Abschnitts, vorzugsweise höchstens ungefähr 10 Vol.-%, beispielsweise höchstens ungefähr 5 Vol.-%, vorzugsweise höchstens ungefähr 2 Vol.-%. Eine Dichte des Grundkörpers ist in dem geschäumten Kernbereich eines geschäumten Abschnitts vorzugsweise um einen Faktor von mindestens ungefähr 1 ,2, vorzugsweise mindestens ungefähr 2, beispielsweise mindestens ungefähr 5, kleiner als in einer kompakten Deckschicht des jeweiligen geschäumten Abschnitts.
In einem geschäumten Kernbereich eines geschäumten Abschnitts des Grundkörpers des Strukturbauteils beträgt ein Gasanteil, bezogen auf ein Gesamtvolumen des jeweiligen geschäumten Abschnitts, vorzugsweise mindestens ungefähr 10 Vol.-%, beispielsweise mindestens ungefähr 20 Vol.-%, vorzugsweise mindestens ungefähr 40 Vol.-%.
Günstig kann es ferner sein, wenn eine Dichte des Grundkörpers in dem geschäumten Kernbereich eines geschäumten Abschnitts um einen Faktor von mindestens ungefähr 1 ,2, vorzugsweise mindestens ungefähr 2, beispielsweise mindestens ungefähr 5, kleiner ist als in einem kompakten Abschnitt.
Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass a) zwei kompakte Deckschichten eines geschäumten Abschnitts des Grundkörpers des Strukturbauteils einen Abstand im Bereich von ungefähr 2 mm bis ungefähr 50 mm, beispielsweise von ungefähr 3 mm bis ungefähr 20 mm, vorzugsweise von ungefähr 3 mm bis ungefähr 8 mm, zueinander aufweisen; und/oder b) ein geschäumter Kernbereich eines geschäumten Abschnitts des Grundkörpers des Strukturbauteils eine Höhe im Bereich von ungefähr 2 mm bis ungefähr 50 mm, beispielsweise von ungefähr 3 mm bis ungefähr 20 mm, vorzugsweise von ungefähr 3 mm bis ungefähr 8 mm, aufweist.
Ein Abstand der zwei kompakten Deckschichten eines jeweiligen geschäumten Abschnitts des Grundkörpers des Strukturbauteils entspricht vorzugsweise einer Höhe eines geschäumten Kernbereichs des jeweiligen geschäumten Abschnitts.
Vorzugsweise kann das Strukturbauteil durch eine Vergrößerung eines Abstands der zwei kompakten Deckschichten eines geschäumten Abschnitts des Grundkörpers des Strukturbauteils zueinander und/oder durch eine Vergrößerung einer Höhe eines geschäumten Kernbereichs des geschäumten Abschnitts besonders steif ausgestaltet werden.
Vorzugsweise können durch eine Vergrößerung eines Abstands der zwei kompakten Deckschichten eines geschäumten Abschnitts des Grundkörpers des Strukturbauteils zueinander und/oder durch eine Vergrößerung einer Höhe eines geschäumten Kernbereichs des geschäumten Abschnitts auch Geräusch- und/oder Wärmedämmeigenschaften des Strukturbauteils verbessert werden.
Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass eine jeweilige kompakte Deckschicht eines geschäumten Abschnitts des Grundkörpers des Strukturbauteils eine Dicke von mindestens ungefähr 0,2 mm, beispielsweise von mindestens ungefähr 0,5 mm, vorzugsweise von mindestens ungefähr 1 mm, aufweist.
Vorzugsweise kann durch eine derartige Mindestdicke der kompakten Deckschichten des einen oder der mehreren geschäumten Abschnitte des Grundkörpers des Strukturbauteils erreicht werden, dass der Grundkörper des Strukturbauteils im Bereich eines geschäumten Abschnitts des Grundkörpers im Wesentlichen gasdicht ausgebildet ist.
Vorzugsweise ist der Grundkörper in einem jeweiligen kompakten Abschnitt ebenfalls gasdicht ausgebildet, so dass der Grundkörper des Strukturbauteils vorzugsweise insgesamt gasdicht ausgebildet werden kann.
Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass der Grundkörper des Strukturbauteils mehrere geschäumte Abschnitte umfasst, wobei eine Schäumrate des spritzgießbaren Kunststoffmaterials des Grundkörpers, insbesondere eines schäumbaren Kunststoff materials, in den geschäumten Kernbereichen der mehreren geschäumten Abschnitte voneinander verschieden ist.
Geschäumte Kernbereiche verschiedener geschäumter Abschnitte des Grundkörpers des Strukturbauteils sind insbesondere unterschiedlich stark geschäumt.
Vorzugsweise weist der Grundkörper des Strukturbauteils in den geschäumten Kernbereichen der mehreren geschäumten Abschnitte eine voneinander verschiedene Dichte auf.
Eine Dichte des Grundkörpers ist in geschäumten Kernbereichen verschiedener geschäumter Abschnitte vorzugsweise voneinander verschieden.
Beispielsweise ist es denkbar, dass ein geschäumter Kernbereich eines ersten geschäumten Abschnitts des Grundkörpers des Strukturbauteils stärker geschäumt ist als ein geschäumter Kernbereich eines zweiten geschäumten Abschnitts des Grundkörpers des Strukturbauteils. Beispielsweise ist es denkbar, dass eine voneinander verschiedene Schäumrate und/oder Dichte in den geschäumten Kernbereichen der mehreren geschäumten Abschnitte durch eine zeitlich entkoppelte Bewegung von Schieberelementen eines Formgebungswerkzeugs erreicht wird.
Alternativ oder ergänzend dazu ist es denkbar, dass ein Aufschäumen des spritzgießbaren Kunststoff materials des Grundkörpers, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, in einem Hub erfolgt, wobei verschiedene Schieberelemente insbesondere voneinander verschiedene Hubstrecken aufweisen können.
Beispielsweise kann eine Hubstrecke eines ersten Schieberelements größer sein als eine Hubstrecke eines zweiten Schieberelements.
Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass ein oder mehrere Abdeckelemente des Strukturbauteils jeweils Verstärkungselemente sind, welche den Grundkörper des Strukturbauteils in einem oder mehreren geschäumten Abschnitten und/oder in einem oder mehreren kompakten Abschnitten verstärken.
Ein oder mehrere Abdeckelemente, insbesondere ein oder mehrere Verstärkungselemente, können beispielsweise ein Organoblech umfassen oder als solches ausgebildet sein.
Ein Organoblech umfasst vorzugsweise ein Fasermaterial und ein Matrixmaterial, in welches das Fasermaterial eingebettet ist.
Das Matrixmaterial ist insbesondere ein Kunststoffmaterial, beispielsweise ein thermoplastisches Kunststoffmaterial.
Günstig kann es sein, wenn ein als Organoblech ausgebildetes Abdeckelement, insbesondere Verstärkungselement, stoffschlüssig mit dem Grundkörper des Strukturbauteils verbunden ist.
Günstig kann es dabei sein, wenn das Matrixmaterial des Organoblechs dem spritzgießbaren, insbesondere schäumbaren, Kunststoffmaterial des Grundkörpers des Strukturbauteils entspricht. Ein jeweiliges Abdeckelement, insbesondere ein jeweiliges Verstärkungselement, des Strukturbauteils kann beispielsweise eine Materialstärke im Bereich von ungefähr 0,2 mm bis ungefähr 2 mm aufweisen, beispielsweise eine Materialstärke von ungefähr 0,5 mm.
Unter einer "Materialstärke" eines Abdeckelements, insbesondere eines Verstärkungselements, eines Kernbereichs eines geschäumten Abschnitts, einer kompakten Deckschicht eines geschäumten Abschnitts und eines kompakten Abschnitts wird im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche insbesondere eine in einer Dickenrichtung genommene durchschnittliche Materialstärke verstanden.
Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass ein oder mehrere Abdeckelemente, insbesondere ein oder mehrere Verstärkungselemente, des Strukturbauteils stoffschlüssig mit dem Grundkörper verbunden sind, insbesondere durch Herstellen des Grundkörpers in einem Spritzprozess.
Der Grundkörper des Strukturbauteils ist insbesondere an ein oder mehrere Abdeckelemente, insbesondere an ein oder mehrere Verstärkungselemente, des Strukturbauteils angespritzt.
Vorzugsweise kann somit auf Prozessschritte verzichtet werden, welche dem Spritzprozess zur Herstellung des Grundkörpers nachgelagert sind und welche dazu dienen, den Grundkörper stoffschlüssig mit einem oder mehreren Abdeckelementen, insbesondere einem oder mehreren Verstärkungselementen, zu verbinden.
Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass das eine oder die mehreren Abdeckelemente, insbesondere ein oder mehrere Verstärkungselemente, des Strukturbauteils eines oder mehrere der folgenden umfassen oder durch eines oder mehrere der folgenden gebildet sind: ein Faserverbundmaterial, welches beispielsweise ein Fasergewebe, ein Fasergestrick, ein Fasergewirke und/oder ein Faservlies umfasst; ein Fasermaterial, beispielsweise ein Fasergewebe, ein Fasergestrick, ein Fasergewirke und/oder ein Faservlies; ein Furniermaterial; ein Folienmaterial; ein metallisches Material, beispielsweise ein metallisches Blech, ein metallisches Gewebe, ein metallisches Gestrick und/oder ein metallisches Gewirke. Beispielsweise ist es denkbar, dass Fasern eines Faserverbundmaterials beim Herstellen des Grundkörpers mit dem spritzgießbaren Kunststoffmaterial des Grundkörpers getränkt werden, so dass dieses vorzugsweise ein Matrixmaterial bildet, in welches das Faserverbundmaterial eingebettet ist.
Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass das Strukturbauteil ein oder mehrere Funktionselemente, insbesondere ein oder mehrere Hülsenelemente, umfasst, wobei der Grundkörper des Strukturbauteils vorzugsweise an das eine oder die mehreren Funktionselemente, insbesondere an das eine oder die mehreren Hülsenelemente, angespritzt ist.
Das Strukturbauteil ist mittels eines oder mehrerer Funktionselemente vorzugsweise funktionalisierbar, so dass beispielsweise ein oder mehrere Verbindungselemente an dem Strukturbauteil festlegbar sind und/oder dass ein oder mehrere Verbindungselemente durch ein Funktionselement, insbesondere durch ein Hülsenelement, hindurchführbar sind.
Das Strukturbauteil ist vorzugsweise mittels eines oder mehrerer Verbindungselemente, beispielsweise mittels eines oder mehrerer Schraubelemente, welche beispielsweise jeweils durch ein Hülsenelement hindurchführbar sind, an einer tragenden Struktur eines Fahrzeugs, insbesondere eines Straßenfahrzeugs, festlegbar.
Ein Hülsenelement des Strukturbauteils umfasst beispielsweise ein metallisches Material oder ist aus diesem gebildet, beispielsweise Aluminium und/oder Stahl.
Ein jeweiliges Hülsenelement des Strukturbauteils weist in einer parallel zu einer Längsachse des Hülsenelements verlaufenden Richtung vorzugsweise eine Höhe auf, welche gleich groß oder kleiner ist als eine Materialstärke des Strukturbauteils in einem Bereich, welcher das Hülsenelement unmittelbar umgibt.
Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass das spritzgießbare Kunststoffmaterial, insbesondere das schäumbare Kunststoffmateri al, des Grundkörpers des Strukturbauteils in einem Bereich, welcher ein Funktionselement, insbesondere ein Hülsenelement, unmittelbar umgibt, kompakt ausgebildet ist.
Ferner kann bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils vorzugsweise vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Anbindungsbereiche und/oder Befestigungsbereiche vorgesehen sind, mittels welcher das Strukturbauteil an einem oder mehreren anderen Bauteilen festlegbar ist und/oder an welchen ein oder mehrere andere Bauteile an dem Strukturbauteil festlegbar sind.
Ein oder mehrere Anbindungsbereiche und/oder Befestigungsbereiche sind vorzugsweise gebildet durch Verpressen des Grundkörpers und/oder durch Auslassen eines Kernbereichs des Grundkörpers in einem Teilbereich desselben, beispielsweise in demjenigen Teilbereich, in welchen zur Realisation der Anbindung und/oder Befestigung Kräfte einleitbar sind, um diese dann auf andere Bereiche oder Teile des Grundkörpers zu übertragen.
Alternativ oder ergänzend hierzu können ein oder mehrere Einlegerelemente zum Einlegen zwischen zwei Deckschichten des Grundkörpers vorgesehen sein, insbesondere zum Einlegen in einen zu verpressenden Teil des Grundkörpers und/oder in einen Teil des Grundkörpers, in welchem kein Kernbereich vorgesehen ist. Hierdurch kann vorzugsweise ein stabiler Anbindungs- und/oder Befestigungsbereich bereitgestellt werden.
Der eine oder die mehreren Anbindungsbereiche und/oder Befestigungsbereiche sind vorzugsweise durch Anspritzen von Kunststoffmaterial an einen verpressten Teil des Grundkörpers und/oder an eine Teil des Grundkörpers mit ausgelassenem Kernbereich herstellbar und/oder fertigstellbar.
Funktionselemente, insbesondere Hülsenelemente, des Strukturbauteils sind vorzugsweise in einem kompakten Abschnitt des Grundkörpers des Strukturbauteils angeordnet.
Ein kompakter Abschnitt des Grundkörpers des Strukturbauteils bildet vorzugsweise einen umlaufenden Randabschnitt des Grundkörpers des Strukturbauteils.
Beispielsweise ist es denkbar, dass Funktionselemente, insbesondere Hülsenelemente, des Strukturbauteils in einem Randabschnitt des Grundkörpers des Strukturbauteils angeordnet sind, welcher vorzugsweise ringförmig geschlossen ist und als kompakter Abschnitt ausgebildet ist.
Das spritzgießbare Kunststoffmaterial, insbesondere das schäumbare Kunststoffmaterial, des Grundkörpers des Strukturbauteils ist in dem Bereich, welcher ein Funktionselement, insbesondere ein Hülsenelement, unmittelbar umgibt, vorzugsweise nicht oder nur geringfügig geschäumt. Vorzugsweise lassen sich Funktionselemente, insbesondere Hülsenelemente, somit auch in einem geschäumten Abschnitt des Grundkörpers des Strukturbauteils anordnen.
Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass das Strukturbauteil eines oder mehrere der folgenden umfasst: einen Montageabschnitt, welcher zur Festlegung eines oder mehrerer Pedale, beispielsweise eines Bremspedals, eines Fahrzeugs, insbesondere eines Straßenfahrzeugs, beispielsweise eines Personenkraftwagens, festgelegt ist; einen Hindurchführungsabschnitt, durch welchen eine Lenksäule eines Fahrzeugs, insbesondere eines Straßenfahrzeugs, beispielsweise eines Personenkraftwagens, hindurchführbar ist.
Das Strukturbauteil ist vorzugsweise dazu ausgebildet, beim Bremsen auf ein Bremspedal eines Fahrzeugs wirkende Kräfte abzuleiten.
Vorzugsweise ist eine Verformung des Strukturbauteils aufgrund der beim Bremsen auf ein Bremspedal eines Fahrzeugs wirkenden Kräfte minimal.
Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass das Strukturbauteil ein Dichtelement umfasst, welches an den Grundkörper des Strukturbauteils angespritzt ist.
Der Grundkörper des Strukturbauteils bleibt zum Anspritzen des Dichtelements vorzugsweise formgebunden und/oder wird noch nicht aus einem Formgebungswerkzeug entformt.
Das Dichtelement wird insbesondere in einem Zwei-Komponenten-Spritzprozess an den Grundkörper des Strukturbauteils angespritzt.
Das Dichtelement umfasst vorzugsweise ein Kunststoffmaterial, beispielsweise ein Elastomermaterial.
Das Kunststoffmaterial des Dichtelements ist beispielsweise ein thermoplastisches Elastomermaterial (TPE).
Alternativ dazu ist es denkbar, dass das Dichtelement Polyurethan umfasst oder aus diesem gebildet ist und beispielsweise mittels eines Schaum-Dispenser-Vorrichtung, welche beispielsweise robotergeführt ist, auf den bereits entformten Grundkörper aufgebracht wird. Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass der Grundkörper des Strukturbauteils ein oder mehrere Versteifungselemente, beispielsweise Versteifungsrippen, umfasst, wobei spritzgießbares und/oder schäumbares Kunststoff mate rial des Grundkörpers des Strukturbauteils in den einen oder den mehreren Versteifungselementen, insbesondere den Versteifungsrippen, des Grundkörpers des Strukturbauteils vorzugsweise kompakt und/oder nicht geschäumt ist.
Ein Schäumgrad und/oder eine Schäumrate des spritzgießbaren Kunststoffmaterials des Grundkörpers, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, entspricht in einem Versteifungselement, beispielsweise in einer Versteifungsrippe, vorzugsweise im Wesentlichen einem Schäumgrad und/oder einer Schäumrate in einem kompakten Abschnitt des Grundkörpers.
Versteifungselemente, beispielsweise Versteifungsrippen, grenzen vorzugsweise jeweils an einen kompakten Abschnitt des Grundkörpers an und weisen insbesondere eine im Wesentlichen identischen Schäumgrad und/oder eine im Wesentlichen identische Schäumrate wie dieser an die Versteifungselemente angrenzende kompakte Abschnitt des Grundkörpers auf.
Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass der Grundkörper des Strukturbauteils einen geschäumten und nachkomprimierten Abschnitt umfasst, wobei der geschäumte und nachkomprimierte Abschnitt vorzugsweise einen geschäumten Kernbereich umfasst, welcher an einer oder zwischen zwei insbesondere kompakten Deckschichten angeordnet ist, wobei der geschäumte Kernbereich vorzugsweise einen nachkomprimierten Bereich umfasst.
Eine kompakte Deckschicht eines geschäumten und nachkomprimierten Abschnitts ist vorzugsweise im Wesentlichen identisch zu einer kompakten Deckschicht eines geschäumten Abschnitts ausgebildet.
Insbesondere weist eine kompakte Deckschicht eines geschäumten und nachkomprimierten Abschnitts im Wesentlichen dieselben Materialeigenschaften wie eine kompakte Deckschicht eines geschäumten Abschnitts auf.
In dem nachkomprimierten Bereich des geschäumten Kernbereichs eines geschäumten und nachkomprimierten Abschnitts weist der Grundkörper des Strukturbauteils vorzugsweise eine Dichte auf, welche größer ist als eine Dichte des Grundkörpers in dem geschäumten Kernbereich des geschäumten und nachkomprimierten Abschnitts außerhalb des nachkomprimierten Bereichs.
Eine Dichte des Grundkörpers in dem nachkomprimierten Bereich kann beispielsweise im Wesentlichen einer Dichte des Grundkörpers in einer kompakten Deckschicht des geschäumten und nachkomprimierten Abschnitts entsprechen.
Bei einer Ausgestaltung des Strukturbauteils ist vorgesehen, dass das Strukturbauteil Folgendes umfasst: einen ersten geschäumten Abschnitt; einen zweiten geschäumten Abschnitt; einen kompakten Abschnitt; und zwei Verstärkungselemente, wobei die zwei Verstärkungselemente eine Oberfläche des Grundkörpers des Strukturbauteils in dem ersten geschäumten Abschnitt abdecken, insbesondere vollständig, wobei der Grundkörper des Strukturbauteils in dem ersten geschäumten Abschnitt eine Dichte aufweist, welche geringer ist als eine Dichte des Grundkörpers in dem zweiten geschäumten Abschnitt, und wobei der kompakte Abschnitt einen umlaufenden Randabschnitt des Grundkörpers des Strukturbauteils bildet, welcher den ersten geschäumten Abschnitt und den zweiten geschäumten Abschnitt umgibt.
Günstig kann es sein, wenn die kompakten Deckschichten des ersten geschäumten Abschnitts eine geringere Dicke aufweisen als die kompakten Deckschichten des zweiten geschäumten Abschnitts.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug, insbesondere ein Straßenfahrzeug, beispielsweise einen Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, wobei das Fahrzeug ein erfindungsgemäßes Strukturbauteil umfasst.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug, insbesondere ein Verfahren zum Herstellen einer Spritzwand für ein Straßenfahrzeug.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug, insbesondere ein Verfahren zum Herstellen einer Spritzwand für ein Straßenfahrzeug, beispielsweise für einen Personenkraftwagen, bereitzustellen, mittels welchem das Strukturbauteil, insbesondere die Spritzwand, einfach und kostengünstig herstellbar ist, wobei das Strukturbauteil, insbesondere die Spritzwand, vorzugsweise zugleich Anforderungen an Gewichtsersparnis und strukturelle Integrität erfüllt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Herstellen eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 19 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug, insbesondere zum Herstellen einer Spritzwand für ein Straßenfahrzeug, beispielsweise für einen Personenkraftwagen, eignet sich vorzugsweise zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Strukturbauteils für ein Fahrzeug, insbesondere einer Spritzwand für ein Straßenfahrzeug, beispielsweise für einen Personenkraftwagen.
Das Verfahren umfasst vorzugsweise die folgenden Schritte:
Bereitstellen eines Abdeckelements, insbesondere eines Verstärkungselements;
Einbringen eines oder mehrerer Abdeckelemente, insbesondere eines oder mehrerer Verstärkungselemente, in eine Kavität eines Formgebungswerkzeugs;
Einspritzen eines schäumbaren Kunststoffmaterials in die Kavität des Formgebungswerkzeugs;
Aufschäumen des schäumbaren Kunststoffmaterials.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug, insbesondere zum Herstellen einer Spritzwand für ein Straßenfahrzeug, beispielsweise für einen Personenkraftwagen, weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Strukturbauteil für ein Fahrzeug, insbesondere der Spritzwand für ein Straßenfahrzeug, beispielsweise für einen Personenkraftwagen, beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
Ferner weist das erfindungsgemäße Strukturbauteil für ein Fahrzeug, insbesondere die Spritzwand für ein Straßenfahrzeug, beispielsweise für einen Personenkraftwagen, vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug, insbesondere zum Herstellen einer Spritzwand für ein Straßenfahrzeug, beispielsweise für einen Personenkraftwagen, beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
Das schäumbare Kunststoffmaterial wird vorzugsweise nur abschnittsweise geschäumt. Vorzugsweise werden die oben angegebenen Verfahrensschritte in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt.
Nach dem Aufschäumen des schäumbaren Kunststoffmaterials härtet dieses vorzugsweise aus, so dass das schäumbare Kunststoffmaterial einen Grundkörper des Strukturbauteils bildet.
Günstig kann es sein, wenn das eine oder die mehreren Abdeckelemente vor dem Einspritzen des schäumbaren Kunststoffmaterials in die Kavität des Formgebungswerkzeugs, insbesondere vor dem Einbringen des einen oder der mehreren Abdeckelemente in die Kavität des Formgebungswerkzeugs, erwärmt werden.
Das Formgebungswerkzeug ist insbesondere ein Tauchkantenwerkzeug und/oder Schieberwerkzeug.
Vorzugsweise wird das schäumbare Kunststoffmaterial abschnittsweise unterschiedlich stark geschäumt.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens zum Herstellen eines Strukturbauteils ist vorgesehen, dass vor dem Aufschäumen des schäumbaren Kunststoffmaterials eine Warteoder Haltezeit eingehalten wird.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens zum Herstellen eines Strukturbauteils ist vorgesehen, dass einzelne Schieberelemente eines Formgebungswerkzeugs zum Aufschäumen des schäumbaren Kunststoffmaterials über voneinander verschiedene Hubstrecken bewegt werden.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens zum Herstellen eines Strukturbauteils ist vorgesehen, dass das schäumbare Kunststoff mate rial nach dem Aufschäumen desselben zumindest abschnittsweise nachkomprimiert wird.
Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer ersten Seite einer Ausführungsform eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug;
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf die erste Seite der Ausführungsform eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug aus Fig. 1;
Fig. 3 eine schematische perspektivische Darstellung einer zweiten Seite der Ausführungsform eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug aus Fig. 1;
Fig. 4 eine schematische perspektivische Darstellung eines Dichtelements der Ausführungsform eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug auf Fig. 1;
Fig. 5 eine schematische Draufsicht auf eine erste Seite einer weiteren Ausführungsform eines Strukturbauteils;
Fig. 6 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Strukturbauteil für ein Fahrzeug gemäß der in den Fig. 1 und 5 dargestellten Ausführungsformen eines Strukturbauteils in einem kompakten Abschnitt eines Grundkörpers des Strukturbauteils;
Fig.7 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Strukturbauteil für ein Fahrzeug gemäß der in den Fig. 1 und 5 dargestellten Ausführungsformen eines Strukturbauteils in einem geschäumten Abschnitt eines Grundkörpers des Strukturbauteils;
Fig. 8 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Strukturbauteil für ein Fahrzeug gemäß der in den Fig. 1 und 5 dargestellten Ausführungsformen eines Strukturbauteils in einem geschäumten Abschnitt eines Grundkörpers des Strukturbauteils, wobei der Grundkörper in dem geschäumten Abschnitt beidseitig mit einem Abdeckelement abgedeckt ist;
Fig. 9 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Strukturbauteil für ein Fahrzeug gemäß der in den Fig. 1 und 5 dargestellten Ausführungsformen eines Strukturbauteils in einem geschäumten Abschnitt eines Grundkörpers des Strukturbauteils, wobei der Grundkörper in dem geschäumten Abschnitt einseitig mit einem Abdeckelement abgedeckt ist; Fig. 10 eine schematische Schnittdarstellung durch die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug in einem kompakten Abschnitt eines Grundkörpers des Strukturbauteils, wobei der Grundkörper in dem kompakten Abschnitt beidseitig mit einem Abdeckelement abgedeckt ist;
Fig. 11 eine schematische Schnittdarstellung durch die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug in einem kompakten Abschnitt eines Grundkörpers des Strukturbauteils, wobei der Grundkörper in dem kompakten Abschnitt einseitig mit einem Abdeckelement abgedeckt ist;
Fig. 12 eine schematische Schnittdarstellung einerweiteren Ausführungsform eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug in einem geschäumten und nachkomprimierten Abschnitt eines Grundkörpers des Strukturbauteils, wobei der Grundkörper in dem geschäumten und nachkomprimierten Abschnitt beidseitig mit einem Abdeckelement abgedeckt ist; und
Fig. 13 eine schematische Schnittdarstellung einerweiteren Ausführungsform eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug in einem geschäumten und nachkomprimierten Abschnitt eines Grundkörpers des Strukturbauteils.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Eine in den Fig. 1 bis 4 schematisch dargestellte und als Ganzes mit 100 bezeichnete Ausführungsform eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug 102, insbesondere einer Spritzwand 104 für einen Personenkraftwagen 106, umfasst vorzugsweise einen Grundkörper 108.
Das Strukturbauteil 100, insbesondere die Spritzwand 104, ist vorzugsweise dazu ausgebildet, eine zeichnerisch nicht dargestellte Fahrgastzelle eines Fahrzeugs 102, insbesondere einen zeichnerisch nicht dargestellten Innenraum eines Personenkraftwagens 106, von einem außerhalb der Fahrgastzelle, insbesondere außerhalb des Innenraums, angeordneten Raum zu trennen.
Der Strukturbauteil 100 umfasst vorzugsweise eine erste Seite 110 und eine der ersten Seite 110 abgewandte zweite Seite 112. Beispielsweise ist es denkbar, dass die erste Seite 110 des Strukturbauteils 100 in einem Einbauzustand des Strukturbauteils 100 einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs 102, insbesondere einem Innenraum eines Personenkraftwagens, zugewandt ist.
Das Strukturbauteil 100 ist vorzugsweise im Wesentlichen gasdicht ausgebildet.
Günstig kann es sein, wenn das Strukturbauteil 100 ein Flächenbauteil ist.
Das Strukturbauteil 100 ist insbesondere ein Sandwichbauteil 113.
Eine maximale Breite 114 und/oder eine maximale Höhe 116 des Strukturbauteils sind vorzugsweise mindestens um den Faktor zwei größer als eine maximale Dicke des Strukturbauteils 100, beispielsweise mindestens um den Faktor von vier.
Die maximale Breite 114 des Strukturbauteils 100 ist vorzugsweise mindestens um den Faktor zwei größer als die maximale Höhe 116 des Strukturbauteils 100.
Das Strukturbauteil 100 umfasst vorzugsweise einen Montageabschnitt 118, welcher zur Festlegung eines oder mehrerer zeichnerisch nicht dargestellter Pedale, beispielsweise eines Bremspedals, eines Fahrzeugs 102, insbesondere eines Personenkraftwagens 106, festgelegt ist.
Günstig kann es sein, wenn das Strukturbauteil 100 ferner einen Hindurchführungsabschnitt 120 umfasst, durch welchen eine zeichnerisch nicht dargestellte Lenksäule eines Fahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, hindurchführbar ist.
Das Strukturbauteil 100 ist vorzugsweise dazu ausgebildet, beim Bremsen auf ein Bremspedal eines Fahrzeugs 102, insbesondere eines Personenkraftwagens 106, wirkende Kräfte abzuleiten.
Vorzugsweise ist eine Verformung des Strukturbauteils 100 aufgrund der beim Bremsen auf ein Bremspedal eines Fahrzeugs 102, insbesondere eines Personenkraftwagens 106, wirkenden Kräfte minimal.
Der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 umfasst vorzugsweise ein spritzgießbares Kunststoffmaterial 122 oder ist aus diesem gebildet.
Der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 ist vorzugsweise ein Spritzgussbauteil. Das spritzgießbare Kunststoffmaterial 122 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 ist beispielsweise ein thermoplastisches Kunststoffmaterial. Beispielsweise ist es denkbar, dass das spritzgießbare Kunststoffmaterial 122 ein faserverstärktes Kunststoffmaterial ist.
Das spritzgießbare Kunststoffmaterial 122 umfasst dabei insbesondere Verstärkungsfasern.
Die Verstärkungsfasern sind beispielsweise Glasfasern und/oder Aramidfasern.
Die Verstärkungsfasern des faserverstärkten Kunststoffmaterials sind vorzugsweise Kurzfasern und/oder Langfasern.
Das spritzgießbare Kunststoffmaterial 122 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 ist vorzugsweise ein schäumbares Kunststoffmaterial. Das schäumbare Kunststoffmaterial ist insbesondere ein Material, welches physikalisch und/oder chemisch schäumt.
Beim physikalischen Schäumen wird beispielsweise ein Druckgas, beispielsweise Kohlenstoffdioxid (CO2) oder Stickstoff (N2), in eine Schnecke eines Formgebungswerkzeugs, insbesondere eines Spritzgusswerkzeugs, eingebracht.
Beim chemischen Schäumen umfasst das spritzgießbare Kunststoffmaterial 122 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 beispielsweise ein chemisches Treibmittel, mittels welchem das spritzgießbare Kunststoffmaterial 122 vorzugsweise schäumbar ist.
Das spritzgießbare Kunststoffmaterial 122 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100, beispielsweise das schäumbare Material, umfasst vorzugsweise ein thermoplastisches Kunststoffmaterial, vorzugsweise ein Polyolefin, beispielsweise Polypropylen, und/oder ein Polyamid.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das schäumbare Material ein Material ist, welches durch Druckreduktion oder durch Freigeben eines Raumes in einer Kavität eines Formgebungswerkzeugs aufschäumt. Die Druckreduktion wird insbesondere durch Vergrößern der Kavität in dem Formgebungswerkzeug erzeugt.
Der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 umfasst vorzugsweise zwei geschäumte Abschnitte 124, insbesondere einen ersten geschäumten Abschnitt 124a und einen zweiten geschäumten Abschnitt 124b (vergl. Fig. 3). Der Grundkörper 108 der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform eines Strukturbauteils 100 umfasst vorzugsweise ferner ein Abdeckelement 126, insbesondere ein oder mehrere, beispielsweise zwei, Verstärkungselemente 128.
Die Abdeckelemente 126, insbesondere die Verstärkungselemente 128, sind in Fig. 3 lediglich schematisch mittels eines Pfeils dargestellt.
Die zwei Verstärkungselemente 128 decken vorzugsweise eine Oberfläche des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 in dem ersten geschäumten Abschnitt 124a ab, insbesondere vollständig.
Günstig kann es sein, wenn der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 einen kompakten Abschnitt 130 umfasst, welcher in Fig. 6 in einer Schnittdarstellung dargestellt ist.
Der kompakte Abschnitt 130 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 bildet vorzugsweise einen umlaufenden und/oder ringförmig geschlossenen Randabschnitt 132 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100, welcher den ersten geschäumten Abschnitt 124a und den zweiten geschäumten Abschnitt 124b in einer Umfangsrichtung umgibt.
Die verschiedenen Abschnitte 124, 130 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils weisen vorzugsweise eine chemisch identische Zusammensetzung auf und/oder sind durch dieselbe Strukturformel und/oder Summenformel chemisch charakterisierbar.
Die verschiedenen Abschnitte 124, 130 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 können jedoch physikalisch verschiedene Eigenschaften aufweisen.
Der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 umfasst in den beiden geschäumten Abschnitten 124 vorzugsweise jeweils einen geschäumten Kernbereich 134, welcher zwischen zwei insbesondere kompakten Deckschichten 136 angeordnet ist.
Die geschäumten Abschnitte 124, welche einen zwischen zwei kompakten Deckschichten 136 angeordneten geschäumten Kernbereich 134 umfassen, sind beispielsweise in den Fig. 7 und 8 dargestellt.
In dem geschäumten Kernbereich 134 der geschäumten Abschnitte 124 des Grundkörpers
108 des Strukturbauteils 100 ist das spritzgießbare Kunststoffmaterial 122 des Grundkörpers, insbesondere das schäumbare Kunststoffmaterial, vorzugsweise zumindest teilweise geschäumt.
In einer kompakten Deckschicht 136 der geschäumten Abschnitte 124 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 ist das spritzgießbare Kunststoffmaterial 122 des Grundkörpers 108, insbesondere das schäumbare Kunststoff material, vorzugsweise nicht oder nur geringfügig geschäumt.
Die kompakten Deckschichten 136 der geschäumten Abschnitte 124 bilden vorzugsweise jeweils eine Hautschicht 138, welche den geschäumten Kernbereich 134 des jeweiligen geschäumten Abschnitts 124 zu einer Oberfläche des Grundkörpers 108 hin insbesondere vollständig abdeckt.
Die kompakten Deckschichten 136 der geschäumten Abschnitte 124 sind vorzugsweise durch Aushärten und/oder Vernetzen des spritzgießbaren Kunststoffmaterials 122, insbesondere des schäumbaren Kunststoff materials, des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 vor dem Aufschäumen des spritzgießbaren Kunststoffmaterials, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, das heißt vor dem Herstellen des geschäumten Kernbereichs 134 der geschäumten Abschnitte 124, hergestellt.
Vorzugsweise wird dabei nach dem Einspritzen des spritzgießbaren Kunststoffmaterials 122, insbesondere des schäumbaren Kunststoff materials, in eine Kavität eines zeichnerisch nicht dargestellten Formgebungswerkzeugs eine Warte- oder Haltezeit eingehalten, bevor das spritzgießbare Kunststoffmaterial 122, insbesondere das schäumbare Kunststoffmateri al, geschäumt und/oder expandiert wird.
Vorzugsweise ist ein Schäumgrad und/oder eine Schäumrate des spritzgießbaren Kunststoff materials 122 des Grundkörpers 108, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, in dem geschäumten Kernbereich 134 der geschäumten Abschnitte 124 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 um einen Faktor von mindestens ungefähr 1 ,2, vorzugsweise von mindestens ungefähr 2, beispielsweise von mindestens ungefähr 5, größer als in den kompakten Deckschichten 136 der geschäumten Abschnitte 124.
Ein Schäumgrad und/oder eine Schäumrate des spritzgießbaren Kunststoffmaterials 122 des Grundkörpers 108, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, ist in dem geschäumten Kernbereich 134 der geschäumten Abschnitte 124 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 vorzugsweise um einen Faktor von mindestens ungefähr 1 ,2, vorzugsweise von mindestens ungefähr 2, beispielsweise von mindestens ungefähr 5, größer als in dem kompakten Abschnitt 130 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100.
Eine Dichte des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 ist in den geschäumten Kernbereichen der geschäumten Abschnitte 124 vorzugsweise um einen Faktor von mindestens ungefähr 1 ,2, vorzugsweise mindestens ungefähr 2, beispielsweise mindestens ungefähr 5, größer als in den kompakten Deckschichten 136 der geschäumten Abschnitte 124.
Eine Dichte des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 ist in den geschäumten Kernbereichen 134 der geschäumten Abschnitte 124 vorzugsweise um einen Faktor von mindestens ungefähr 1 ,2, vorzugsweise mindestens ungefähr 2, beispielsweise mindestens ungefähr 5, größer ist als in dem kompakten Abschnitt 130.
In dem kompakten Abschnitt 130 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 beträgt ein Gasanteil, bezogen auf ein Gesamtvolumen des kompakten Abschnitts 130, vorzugsweise höchstens ungefähr 10 Vol.-%, beispielsweise höchstens ungefähr 5 Vol.-%, vorzugsweise höchstens ungefähr 2 Vol.-%.
In den geschäumten Kernbereichen 134 der geschäumten Abschnitte 124 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 beträgt ein Gasanteil, bezogen auf ein Gesamtvolumen des jeweiligen geschäumten Abschnitts 124, vorzugsweise mindestens ungefähr 10 Vol.-%, beispielsweise mindestens ungefähr 20 Vol.-%, vorzugsweise mindestens ungefähr 40 Vol.-%.
Die beiden kompakten Deckschichten 136 desselben geschäumten Abschnitts 124 weisen vorzugsweise jeweils ungefähr dieselbe Dicke 140 auf.
Eine Dicke 140 der kompakten Deckschichten 136 verschiedener geschäumter Abschnitte 124 kann variieren.
Beispielsweise kann eine Dicke 140 der kompakten Deckschichten 136 in dem ersten geschäumten Abschnitt 124a aufgrund der Abdeckelemente 126, insbesondere der Verstärkungselemente 128, welche eine Oberfläche des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 in dem ersten geschäumten Abschnitt 124a vorzugsweise abdecken, insbesondere kleiner sein als eine Dicke 140 der kompakten Deckschichten 136 in dem zweiten geschäumten Abschnitt 124b. Die kompakten Deckschichten 136 der geschäumten Abschnitte 124 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 weisen vorzugsweise eine Dicke 140 von mindestens ungefähr 0,2 mm, beispielsweise von mindestens ungefähr 0,5 mm, vorzugsweise von mindestens ungefähr 1 mm, auf.
Vorzugsweise kann durch eine derartige Mindestdicke der kompakten Deckschichten 136 der geschäumten Abschnitte 124 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 erreicht werden, dass der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 im Bereich eines geschäumten Abschnitts 124 des Grundkörpers 108 im Wesentlichen gasdicht ausgebildet ist.
Der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 ist in dem kompakten Abschnitt 130 vorzugsweise ebenfalls gasdicht ausgebildet, so dass der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 vorzugsweise insgesamt gasdicht ausgebildet werden kann.
Günstig kann es sein, wenn die zwei kompakten Deckschichten 136 eines jeweiligen geschäumten Abschnitts 124 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 einen Abstand 142 im Bereich von ungefähr 2 mm bis ungefähr 50 mm, beispielsweise von ungefähr 3 mm bis ungefähr 20 mm, vorzugsweise von ungefähr 3 mm bis ungefähr 8 mm, zueinander aufweisen.
Günstig kann es ferner sein, wenn ein geschäumter Kernbereich 134 eines jeweiligen geschäumten Abschnitts 124 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 eine Höhe 144 im Bereich von ungefähr 2 mm bis ungefähr 50 mm, beispielsweise von ungefähr 3 mm bis ungefähr 20 mm, vorzugsweise von ungefähr 3 mm bis ungefähr 8 mm, aufweist.
Der Abstand 142 der zwei kompakten Deckschichten 136 eines jeweiligen geschäumten Abschnitts 124 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 entspricht vorzugsweise der Höhe 144 des geschäumten Kernbereichs 134 des jeweiligen geschäumten Abschnitts 124.
Vorzugsweise kann das Strukturbauteil 100 durch eine Vergrößerung des Abstands 142 der zwei kompakten Deckschichten 136 der geschäumten Abschnitte 124 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 zueinander und/oder durch eine Vergrößerung der Höhe 144 des geschäumten Kernbereichs 134 der geschäumten Abschnitte 124 besonders steif ausgestaltet werden.
Vorzugsweise können durch eine Vergrößerung des Abstands 142 der zwei kompakten
Deckschichten 136 der geschäumten Abschnitte 124 des Grundkörpers 108 des
Strukturbauteils 100 zueinander und/oder durch eine Vergrößerung der Höhe 144 des geschäumten Kernbereichs 134 der geschäumten Abschnitte 124 auch Geräusch- und/oder Wärmedämmeigenschaften des Strukturbauteils 100 verbessert werden.
Günstig kann es sein, wenn eine Schäumrate des spritzgießbaren Kunststoffmaterials 122 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, in den geschäumten Kernbereichen 134 der des ersten geschäumten Abschnitts 124a und des zweiten geschäumten Abschnitts 124b verschieden ist.
Die geschäumten Kernbereiche 134 des ersten geschäumten Abschnitts 124a und des zweiten geschäumten Abschnitts 124b sind vorzugsweise unterschiedlich stark geschäumt.
Der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 weist in den geschäumten Kernbereichen 134 des ersten geschäumten Abschnitts 124a und des zweiten geschäumten Abschnitts 124b insbesondere eine voneinander verschiedene Dichte auf.
Beispielsweise ist es denkbar, dass der geschäumte Kernbereich 134 des ersten geschäumten Abschnitts 124a des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 stärker geschäumt ist als der geschäumte Kernbereich 134 des zweiten geschäumten Abschnitts 124b des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100.
Dabei ist es insbesondere denkbar, dass eine voneinander verschiedene Schäumrate und/oder Dichte in den geschäumten Kernbereichen 134 der geschäumten Abschnitte durch eine zeitlich entkoppelte Bewegung von Schieberelementen eines zeichnerisch nicht dargestellten Formgebungswerkzeugs erreicht wird.
Alternativ oder ergänzend dazu ist es denkbar, dass ein Aufschäumen des spritzgießbaren Kunststoffmaterials 122 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, in einem Hub erfolgt, wobei verschiedene Schieberelemente insbesondere voneinander verschiedene Hubstrecken aufweisen können.
Beispielsweise kann eine Hubstrecke eines ersten Schieberelements größer sein als eine Hubstrecke eines zweiten Schieberelements.
Vorzugsweise verstärken die Verstärkungselemente 128 den Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100.
Die Abdeckelemente 126, insbesondere die Verstärkungselemente 128, können beispielsweise ein Organoblech 146 umfassen oder als solches ausgebildet sein. Ein Organoblech 146 umfasst vorzugsweise ein Fasermaterial und ein Matrixmaterial, in welches das Fasermaterial eingebettet ist.
Das Matrixmaterial ist insbesondere ein Kunststoffmaterial, beispielsweise ein thermoplastisches Kunststoffmaterial.
Günstig kann es sein, wenn ein als Organoblech 146 ausgebildetes Abdeckelement 126, insbesondere Verstärkungselement 128, stoffschlüssig mit dem Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 verbunden ist.
Günstig kann es dabei sein, wenn das Matrixmaterial des Organoblechs 146 dem spritzgießbaren, insbesondere schäumbaren, Kunststoffmaterial 122 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 entspricht.
Die Abdeckelemente 126, insbesondere die Verstärkungselemente 128, sind insbesondere durch Herstellen des Grundkörpers 108 in einem Spritzprozess stoffschlüssig mit dem Grundkörper 108 verbunden.
Der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 ist vorzugsweise an die Abdeckelemente 126, insbesondere an die Verstärkungselemente 128, des Strukturbauteils 100 angespritzt.
Vorzugsweise kann somit auf Prozessschritte verzichtet werden, welche dem Spritzprozess zur Herstellung des Grundkörpers 108 nachgelagert sind und welche dazu dienen, den Grundkörper 108 stoffschlüssig mit den Abdeckelementen 126, insbesondere den Verstärkungselementen 128, zu verbinden.
Ein jeweiliges Abdeckelement 126, insbesondere ein jeweiliges Verstärkungselement 128, des Strukturbauteils 100 kann beispielsweise eine Materialstärke 148 im Bereich von ungefähr 0,2 mm bis ungefähr 2 mm aufweisen, beispielsweise eine Materialstärke 148 von ungefähr 0,5 mm.
Die Abdeckelemente 126, insbesondere die Verstärkungselemente 128, des Strukturbauteils 100 umfassen vorzugsweise ein Faserverbundmaterial, welches beispielsweise ein Fasergewebe, ein Fasergestrick, ein Fasergewirke und/oder ein Faservlies umfasst. Günstig kann es sein, wenn Fasern des Faserverbundmaterials beim Herstellen des Grundkörpers 108 mit dem spritzgießbaren Kunststoffmaterial des Grundkörpers 108 getränkt werden, so dass dieses vorzugsweise ein Matrixmaterial bildet, in welches das Faserverbundmaterial eingebettet ist.
Um das Strukturbauteil 100 an einer tragenden Struktur eines Fahrzeugs 102, insbesondere eines Personenkraftwagens 106, festlegen zu können, kann vorgesehen sein, dass das Strukturbauteil mehrere Funktionselemente 150, insbesondere mehrere Hülsenelemente 152, umfasst (vergl. Fig. 1).
Aus Übersichtlichkeitsgründen sind in Fig. 1 lediglich einzelne Funktionselemente 150 beziehungsweise Hülsenelemente 152 mit einem Bezugszeichen gekennzeichnet.
Der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 ist vorzugsweise an die Funktionselemente 150, insbesondere an die Hülsenelemente 152, angespritzt.
Das Strukturbauteil 100 ist mittels der Funktionselemente 150 vorzugsweise funktionalisierbar, so dass beispielsweise zeichnerisch nicht dargestellte Verbindungselemente an dem Strukturbauteil 100 festlegbar sind und/oder dass zeichnerisch nicht dargestellte Verbindungselemente durch ein Funktionselement 150, insbesondere durch ein Hülsenelement 150, hindurchführbar sind.
Die Hülsenelemente 152 des Strukturbauteils 100 umfassen beispielsweise ein metallisches Material oder sind aus diesem gebildet, beispielsweise Aluminium.
Ein jeweiliges Hülsenelement 152 des Strukturbauteils 100 weist in einer parallel zu einer Längsachse des Hülsenelements 152 verlaufenden Richtung vorzugsweise eine Höhe auf, welche gleich groß oder kleiner ist als eine Materialstärke des Strukturbauteils 100 in einem Bereich, welcher das Hülsenelement 152 unmittelbar umgibt.
Günstig kann es sein, wenn das spritzgießbare Kunststoffmaterial 122, insbesondere das schäumbare Kunststoff material, des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 in einem Bereich, welcher ein jeweiliges Funktionselement 150, insbesondere ein jeweiliges Hülsenelement 152, unmittelbar umgibt, kompakt ausgebildet ist. Vorzugsweise sind die Funktionselemente 150, insbesondere die Hülsenelemente 152, des Strukturbauteils 100 in dem kompakten Abschnitt 130 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 angeordnet, insbesondere in dem Randabschnitt 132.
Dadurch, dass das spritzgießbare Kunststoffmaterial 122, insbesondere das schäumbare Kunststoffmaterial, des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 in dem Bereich, welcher ein Funktionselement 150, insbesondere ein Hülsenelement 152, unmittelbar umgibt, vorzugsweise nicht oder nur geringfügig geschäumt ist, lassen sich Funktionselemente 150, insbesondere Hülsenelemente 152, vorzugsweise auch in einem geschäumten Abschnitt 124 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 anordnen.
Günstig kann es sein, wenn der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 mehrere Versteifungselemente 154, beispielsweise Versteifungsrippen 156, umfasst, wobei das spritzgießbare Kunststoffmaterial 122 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 in den Versteifungselementen 154, insbesondere den Versteifungsrippen 156, des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 vorzugsweise kompakt und/oder nicht geschäumt ist.
Ein Schäumgrad und/oder eine Schäumrate des spritzgießbaren Kunststoffmaterials 122 des Grundkörpers 108, insbesondere des schäumbaren Kunststoffmaterials, entspricht in den Versteifungselementen 154, insbesondere in den Versteifungsrippen 156, vorzugsweise im Wesentlichen einem Schäumgrad und/oder einer Schäumrate in dem kompakten Abschnitt 130 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100.
Fig. 4 zeigt ein Dichtelement 158 des Strukturbauteils 100, welches an den Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 angespritzt ist (vergl. beispielsweise Fig. 3).
Der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 bleibt zum Anspritzen des Dichtelements 158 vorzugsweise formgebunden und/oder wird noch nicht aus einem Formgebungswerkzeug entformt.
Das Dichtelement 158 wird insbesondere in einem Zwei-Komponenten-Spritzprozess an den Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 angespritzt.
Das Dichtelement 158 umfasst vorzugsweise ein Kunststoffmaterial, beispielsweise ein Elastomermaterial.
Das Kunststoffmaterial des Dichtelements 158 ist beispielsweise ein thermoplastisches Elastomermaterial (TPE). Das Strukturbauteil 100 ist vorzugsweise werkzeugfallend hergestellt.
Insbesondere sind dabei zur Herstellung des Strukturbauteils 100 nach dem Entformen des Strukturbauteils 100 aus einem Formgebungswerkzeug keine weiteren Schritte erforderlich.
Der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 ist insbesondere in einem sogenannten "one- shot"-Verfahren hergestellt, wobei vorzugsweise sämtliche Abschnitte des Grundkörpers 108 aus demselben Kunststoffmaterial gebildet sind.
Eine in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform eines Strukturbauteils 100 für ein Fahrzeug 102, insbesondere einer Spritzwand 104 für einen Personenkraftwagen 106, unterscheidet sich von der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform eines Strukturbauteils 100 für ein Fahrzeug 102, insbesondere einer Spritzwand 104 für einen Personenkraftwagen 106, im Wesentlichen dadurch, dass Abdeckelemente 126, insbesondere Verstärkungselemente 128, den Grundkörper 108 des Strukturbauteils in einigen Abschnitten nur auf einer Seite abdecken.
Der in Fig. 5 dargestellte geschäumte Abschnitt 124b1 entspricht im Wesentlichen dem zweiten geschäumten Abschnitt 124b des Grundkörpers 108 der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform eines Strukturbauteils 100.
Der in Fig. 5 dargestellte geschäumte Abschnitt 124a1 entspricht im Wesentlichen dem ersten geschäumten Abschnitt 124a des Grundkörpers 108 der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform eines Strukturbauteils 100.
In dem geschäumten Abschnitt 124b2 weisen die kompakten Deckschichten 136 vorzugsweise eine Dicke 140 auf, welche von einer Dicke der kompakten Deckschichten 136 in dem geschäumten Abschnitt 124b1 verschieden ist.
Unterschiedliche Dicken 140 der kompakten Deckschichten 136 der geschäumten Abschnitte 124 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 sind beispielsweise durch eine unterschiedlich starke Vernetzung, das heißt voneinander verschiedene Vernetzungsgrade, beziehungsweise ein unterschiedlich schnelles Aushärten des spritzgießbaren Kunststoffmaterials 122, insbesondere des schäumbaren
Kunststoff materials, des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 vor dem Aufschäumen des spritzgießbaren Kunststoffmaterials 122, insbesondere des schäumbaren Kunststoff materials, das heißt vor dem Herstellen der geschäumten Kernbereiche 134 der geschäumten Abschnitte 124, hergestellt.
Beispielsweise kann eine Warte- oder Haltezeit nach dem Einspritzen des spritzgießbaren Kunststoffmaterials 122, insbesondere des schäumbaren Kunststoff materials, in verschiedenen geschäumten Abschnitten 124 variiert werden, so dass die kompakten Deckschichten 136 der verschiedenen geschäumten Abschnitte 124 jeweils eine voneinander verschiedene Dicke 140 aufweisen.
Alternativ oder ergänzend dazu sind unterschiedliche Dicken 140 der kompakten Deckschichten 136 der geschäumten Abschnitte 124 des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 beispielsweise durch zeitlich oder örtlich voneinander unabhängig ansteuerbare Werkzeugteile eines Formgebungswerkzeugs, beispielsweise Werkzeughälften und/oder Schieberelemente eines Formgebungswerkzeugs, hergestellt.
Durch Variieren der Warte- oder Haltezeit ist vorzugsweise die Dicke 140 der kompakten Deckschichten 136 der geschäumten Abschnitte 124 beeinflussbar.
Günstig kann es ferner sein, wenn eine Einstellung einer Dicke 140 der kompakten Deckschichten 136 der geschäumten Abschnitte 124 durch aktives Temperieren einer eine Kavität begrenzenden Werkzeugwandung eines Formgebungswerkzeugs erfolgt.
Insbesondere ist es dabei denkbar, dass eine Dicke 140 der kompakten Deckschichten 136 der geschäumten Abschnitte 124 durch aktives Temperieren beeinflussbar ist.
Im Unterschied zu der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform eines Strukturbauteils 100 kann der geschäumte Abschnitt 124a2 lediglich auf einer Seite des Grundkörpers 108 des Strukturbauteils 100 mit einem Abdeckelement, insbesondere einem Verstärkungselement 126 abgedeckt sein (vergl. Fig. 9).
Darüber hinaus ist es denkbar, dass der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 auch in dem kompakten Abschnitt 130, insbesondere in dem Randabschnitt 132, teilweise mit einem Abdeckelement 126 beziehungsweise mit einem Verstärkungselement 128 abgedeckt ist, beispielsweise zweiseitig (vergl. Fig. 10) oder einseitig (vergl. Fig. 11).
Im Übrigen stimmt die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform eines Strukturbauteils 100 für ein Fahrzeug 102, insbesondere einer Spritzwand 104 für einen Personenkraftwagen 106, hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform eines Strukturbauteils 100 für ein Fahrzeug 102, insbesondere einer Spritzwand 104 für einen Personenkraftwagen 106, überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung diesbezüglich Bezug genommen werden kann.
Eine in Fig. 12 dargestellte Ausführungsform eines Strukturbauteils 100 für ein Fahrzeug 102, insbesondere einer Spritzwand 104 für einen Personenkraftwagen 106, unterscheidet sich von der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform eines Strukturbauteils 100 für ein Fahrzeug 102, insbesondere einer Spritzwand 104 für einen Personenkraftwagen 106, im Wesentlichen dadurch, dass der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 einen geschäumten und nachkomprimierten Abschnitt 160 umfasst.
Der geschäumte und nachkomprimierte Abschnitt 160 umfasst vorzugsweise einen geschäumten Kernbereich 134, welcher zwischen zwei kompakten Deckschichten 136 angeordnet ist, wobei der geschäumte Kernbereich 134 vorzugsweise einen nachkomprimierten Bereich 162 umfasst.
Die kompakten Deckschichten 136 des geschäumten und nachkomprimierten Abschnitts 160 sind vorzugsweise im Wesentlichen identisch zu den kompakten Deckschichten 136 eines geschäumten Abschnitts 124 ausgebildet.
Insbesondere weisen die kompakten Deckschichten 136 des geschäumten und nachkomprimierten Abschnitts 160 im Wesentlichen dieselben Materialeigenschaften wie die kompakten Deckschichten 136 eines geschäumten Abschnitts 124 auf.
In dem nachkomprimierten Bereich 162 des geschäumten Kernbereichs 134 des geschäumten und nachkomprimierten Abschnitts 160 weist der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 vorzugsweise eine Dichte auf, welche größer ist als eine Dichte des Grundkörpers 108 in dem geschäumten Kernbereich 134 des geschäumten und nachkomprimierten Abschnitts 160 außerhalb des nachkomprimierten Bereichs 162.
Eine Dichte des Grundkörpers 108 in dem nachkomprimierten Bereich 162 kann beispielsweise im Wesentlichen einer Dichte des Grundkörpers 108 in einer kompakten Deckschicht 136 des geschäumten und nachkomprimierten Abschnitts 160 entsprechen.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 12 dargestellte Ausführungsform eines Strukturbauteils 100 für ein Fahrzeug 102, insbesondere einer Spritzwand 104 für einen Personenkraftwagen 106, hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform eines Strukturbauteils 100 für ein Fahrzeug 102, insbesondere einer Spritzwand 104 für einen Personenkraftwagen 106, überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung diesbezüglich Bezug genommen werden kann.
Eine in Fig. 13 dargestellte Ausführungsform eines Strukturbauteils 100 für ein Fahrzeug 102, insbesondere einer Spritzwand 104 für einen Personenkraftwagen 106, unterscheidet sich von der in Fig. 12 dargestellten Ausführungsform eines Strukturbauteils 100 für ein Fahrzeug 102, insbesondere einer Spritzwand 104 für einen Personenkraftwagen 106, im Wesentlichen dadurch, dass der Grundkörper 108 des Strukturbauteils 100 in dem geschäumten und nachkomprimierten Abschnitts 160 nicht mittels eines Abdeckelements 126, insbesondere eines Verstärkungselements 128, abgedeckt ist.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 13 dargestellte Ausführungsform eines Strukturbauteils 100 für ein Fahrzeug 102, insbesondere einer Spritzwand 104 für einen Personenkraftwagen 106, hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in Fig. 12 dargestellten Ausführungsform eines Strukturbauteils 100 für ein Fahrzeug 102, insbesondere einer Spritzwand 104 für einen Personenkraftwagen 106, überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung diesbezüglich Bezug genommen werden kann.
Insgesamt kann ein Strukturbauteil 100 für ein Fahrzeug 102, insbesondere eine Spritzwand 104 für einen Personenkraftwagen 106, bereitgestellt werden, welches einfach und kostengünstig herstellbar ist und vorzugsweise zugleich Anforderungen an Gewichtsersparnis und strukturelle Integrität erfüllt.
Günstig kann es sein, wenn das Strukturbauteil 100 lastpfadgerecht ausgebildet ist, wobei die Abdeckelemente 126, insbesondere die Verstärkungselemente 128, des Strukturbauteils 100 vorzugsweise an Abschnitten mit einer erhöhten Belastung angeordnet sind.
Günstig kann es sein, wenn eine lastpfadgerechte Ausgestaltung des Strukturbauteils 100 durch lokal unterschiedliche Mate rial stärken und/oder durch einen lokal unterschiedlichen Schäumgrad und/oder eine lokal unterschiedliche Schäumrate erreicht werden.
Vorzugsweise weist das Strukturbauteil 100 einen reduzierten Materialbedarf sowie ein erhöhtes Leichtbaupotential auf, wobei Herstellkosten des Strukturbauteils 100 vorzugsweise minimiert werden können.

Claims

Patentansprüche Strukturbauteil (100) für ein Fahrzeug (102), insbesondere Spritzwand (104) für ein Straßenfahrzeug, beispielsweise für einen Personenkraftwagen (106), wobei das Strukturbauteil (100) Folgendes umfasst: einen Grundkörper (108), welcher einen oder mehrere geschäumte Abschnitte (124) und einen oder mehrere kompakte Abschnitte (130) umfasst, wobei das Strukturbauteil (100) vorzugsweise ferner ein oder mehrere Abdeckelemente (126) umfasst, welche den Grundkörper (108) in einem oder mehreren geschäumten Abschnitten (124) und/oder in einem oder mehreren kompakten Abschnitten (130) abdecken. Strukturbauteil (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (108) des Strukturbauteils (100) ein spritzgießbares Kunststoffmaterial (122) umfasst oder aus diesem gebildet ist. Strukturbauteil (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das spritzgießbare Kunststoffmaterial (122) ein schäumbares Kunststoffmaterial ist. Strukturbauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (108) des Strukturbauteils (100) in einem jeweiligen geschäumten Abschnitt (124) einen geschäumten Kernbereich (134) umfasst, welcher an einer insbesondere kompakten Deckschicht (136) oder zwischen zwei insbesondere kompakten Deckschichten (136) angeordnet ist. Strukturbauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass a) zwei kompakte Deckschichten (136) eines geschäumten Abschnitts (124) des Grundkörpers (108) des Strukturbauteils (100) einen Abstand (142) im Bereich von ungefähr 2 mm bis ungefähr 50 mm, beispielsweise von ungefähr 3 mm bis ungefähr 20 mm, vorzugsweise von ungefähr 3 mm bis ungefähr 8 mm, zueinander aufweisen; und/oder b) ein geschäumter Kernbereich (134) eines geschäumten Abschnitts (124) des Grundkörpers (108) des Strukturbauteils (100) eine Höhe (144) im Bereich von ungefähr 2 mm bis ungefähr 50 mm, beispielsweise von ungefähr 3 mm bis ungefähr 20 mm, vorzugsweise von ungefähr 3 mm bis ungefähr 8 mm, aufweist. Strukturbauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine jeweilige kompakte Deckschicht (136) eines geschäumten Abschnitts (124) des Grundkörpers (108) des Strukturbauteils (100) eine Dicke (140) von mindestens ungefähr 0,2 mm, beispielsweise von mindestens ungefähr 0,5 mm, vorzugsweise von mindestens ungefähr 1 mm, aufweist. Strukturbauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (108) des Strukturbauteils (100) mehrere geschäumte Abschnitte (124) umfasst, wobei eine Schäumrate des spritzgießbaren Kunststoffmaterials (122) des Grundkörpers (108), insbesondere eines schäumbaren Kunststoffmaterials, in den geschäumten Kernbereichen (134) der mehreren geschäumten Abschnitte (124) voneinander verschieden ist. Strukturbauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Abdeckelemente (126) des Strukturbauteils (100) jeweils Verstärkungselemente (128) sind, welche den Grundkörper (108) des Strukturbauteils (100) in einem oder mehreren geschäumten Abschnitten (124) und/oder in einem oder mehreren kompakten Abschnitten (130) verstärken. Strukturbauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Abdeckelemente (126), insbesondere ein oder mehrere Verstärkungselemente (128), des Strukturbauteils (100) stoffschlüssig mit dem Grundkörper (108) verbunden sind, insbesondere durch Herstellen des Grundkörpers (108) in einem Spritzprozess. Strukturbauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das eine oder die mehreren Abdeckelemente (126), insbesondere ein oder mehrere Verstärkungselemente (128), des Strukturbauteils (100) eines oder mehrere der folgenden umfassen oder durch eines oder mehrere der folgenden gebildet sind: ein Faserverbundmaterial, welches beispielsweise ein Fasergewebe, ein Fasergestrick, ein Fasergewirke und/oder ein Faservlies umfasst; ein Fasermaterial, beispielsweise ein Fasergewebe, ein Fasergestrick, ein Fasergewirke und/oder ein Faservlies; ein Furniermaterial; ein Folienmaterial; ein metallisches Material, beispielsweise ein metallisches Blech, ein metallisches Gewebe, ein metallisches Gestrick und/oder ein metallisches Gewirke. Strukturbauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil (100) ein oder mehrere Funktionselemente (150), insbesondere ein oder mehrere Hülsenelemente (152), umfasst, wobei der Grundkörper (108) des Strukturbauteils (100) vorzugsweise an das eine oder die mehreren Funktionselemente (150), insbesondere an das eine oder die mehreren Hülsenelemente (152), angespritzt ist. Strukturbauteil (100) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das spritzgießbare Kunststoffmaterial (122), insbesondere das schäumbare Kunststoffmaterial, des Grundkörpers (108) des Strukturbauteils (100) in einem Bereich, welcher ein Funktionselement (150), insbesondere ein Hülsenelement (152), unmittelbar umgibt, kompakt ausgebildet ist. Strukturbauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil (100) eines oder mehrere der folgenden umfasst: einen Montageabschnitt (118), welcher zur Festlegung eines oder mehrerer Pedale, beispielsweise eines Bremspedals, eines Fahrzeugs (102), insbesondere eines Straßenfahrzeugs, beispielsweise eines Personenkraftwagens (106), festgelegt ist; einen Hindurchführungsabschnitt (120), durch welchen eine Lenksäule eines Fahrzeugs (102), insbesondere eines Straßenfahrzeugs, beispielsweise eines Personenkraftwagens (106), hindurchführbar ist. Strukturbauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil (100) ein Dichtelement (158) umfasst, welches an den Grundkörper (108) des Strukturbauteils (100) angespritzt ist. Strukturbauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (108) des Strukturbauteils (100) ein oder mehrere Versteifungselemente (154), beispielsweise Versteifungsrippen (156), umfasst, wobei spritzgießbares und/oder schäumbares Kunststoffmaterial (122) des Grundkörpers (108) des Strukturbauteils (100) in den einen oder den mehreren Versteifungselementen (154), insbesondere den Versteifungsrippen (156), des Grundkörpers (108) des Strukturbauteils (100) vorzugsweise kompakt und/oder nicht geschäumt ist. Strukturbauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (108) des Strukturbauteils einen geschäumten und nachkomprimierten Abschnitt (160) umfasst, wobei der geschäumte und nachkomprimierte Abschnitt (160) vorzugsweise einen geschäumten Kernbereich (134) umfasst, welcher zwischen zwei insbesondere kompakten Deckschichten (136) angeordnet ist, wobei der geschäumte Kernbereich (134) vorzugsweise einen nachkomprimierten Bereich (162) umfasst. Strukturbauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil Folgendes umfasst: einen ersten geschäumten Abschnitt (124a); einen zweiten geschäumten Abschnitt (124b); einen kompakten Abschnitt (130); und zwei Verstärkungselemente (128), wobei die zwei Verstärkungselemente (128) eine Oberfläche des Grundkörpers (108) des Strukturbauteils (100) in dem ersten geschäumten Abschnitt (124a) abdecken, insbesondere vollständig, wobei der Grundkörper (108) des Strukturbauteils (100) in dem ersten geschäumten Abschnitt (124a) eine Dichte aufweist, welche geringer ist als eine Dichte des Grundkörpers (108) in dem zweiten geschäumten Abschnitt (124b), und wobei der kompakte Abschnitt (130) einen umlaufenden Randabschnitt (132) des Grundkörpers (108) des Strukturbauteils (100) bildet, welcher den ersten geschäumten Abschnitt (124a) und den zweiten geschäumten Abschnitt (124b) umgibt. Fahrzeug (102), insbesondere Straßenfahrzeug, beispielsweise Personenkraftwagen (106), wobei das Fahrzeug (102) ein Strukturbauteil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 umfasst. Verfahren zum Herstellen eines Strukturbauteils (100), insbesondere eines Strukturbauteils (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines Abdeckelements (126), insbesondere eines Verstärkungselements (128);
Einbringen eines oder mehrerer Abdeckelemente (126), insbesondere eines oder mehrerer Verstärkungselemente (128), in eine Kavität eines Formgebungswerkzeugs;
Einspritzen eines schäumbaren Kunststoff materials in die Kavität des Formgebungswerkzeugs;
Aufschäumen des schäumbaren Kunststoffmaterials. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufschäumen des schäumbaren Kunststoffmaterials eine Warte- oder Haltezeit eingehalten wird. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Schieberelemente eines Formgebungswerkzeugs zum Aufschäumen des schäumbaren Kunststoffmaterials über voneinander verschiedene Hubstrecken bewegt werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das schäumbare Kunststoffmaterial nach dem Aufschäumen desselben zumindest abschnittsweise nachkomprimiert wird.
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