EP4603201A1

EP4603201A1 - Verfahren zur herstellung eines extrudierten verbundprofils und verbundprofil

Info

Publication number: EP4603201A1
Application number: EP25153329.5A
Authority: EP
Inventors: Steffen BINNINGER
Original assignee: Schueco International KG
Current assignee: Schueco International KG
Priority date: 2024-02-13
Filing date: 2025-01-22
Publication date: 2025-08-20
Also published as: DE102024103950A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines extrudierten Verbundprofils (1, 1'), bei dem ein Aluminiumprofil zu einer Extrusionsvorrichtung zugeführt wird und dann durch Zugabe einer Aluminiumlegierung während dem Extrudieren eine Co-Extrusion durchgeführt wird, um ein extrudiertes Verbundprofil mit Abschnitten, die eine unterschiedliche Legierungszusammensetzung aufweisen, herzustellen. Alternativ können auch zwei Aluminiumprofile aus einer unterschiedlichen Aluminiumlegierung hergestellt und dann durch ein thermisches Fügeverfahren miteinander verbunden werden. Dadurch lassen sich die Materialeigenschaften des Verbundprofils optimal für den jeweiligen Einsatzzweck ausgestalten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines extrudierten Verbundprofils und ein Verbundprofil mit mindestens zwei integral ausgebildeten Abschnitten aus unterschiedlichen Aluminiumlegierungen.
EP 3 354 835 B1 offenbart ein Verbundprofil für Fassaden, Türen oder Fenster, das ein erstes Profil aus Aluminium und ein zweites Profil aus Aluminium, mindestens ein Isolierprofil aus Kunststoff und ein drittes Profil aus einer Aluminiumlegierung aufweist. Das dritte Profil ist dabei mit höherer Druckfestigkeit und Biegefestigkeit ausgebildet als das zweite Profil aus Aluminium, und das zweite und dritte Profil aus Aluminium sind durch Umformen miteinander verbunden. Dadurch kann das Verbundprofil für den jeweiligen Einsatzzweck optimierte Materialeigenschaften hinsichtlich der Wärmedämmung und der Druckfestigkeit aufweisen. Allerdings ist die Herstellung der Einzelprofile und das nachfolgende Verbinden zu einem Verbundprofil durch einen Umformprozess vergleichsweise aufwändig.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines extrudierten Verbundprofils zu schaffen, das mit einfachen Mitteln eine optimierte Anpassung der Materialeigenschaften ermöglicht. Zudem soll ein entsprechendes Verbundprofil bereitgestellt werden.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 6 gelöst. Ein entsprechendes Verbundprofil ist in Anspruch 9 angegeben.
Gemäß einem ersten erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines extrudierten Verbundprofils wird ein Aluminiumprofil zu einer Extrusionsvorrichtung zugeführt, um eine Aluminiumlegierung während dem Extrudieren für eine Co-Extrusion zuzugeben und dann ein extrudiertes Verbundprofil mit Abschnitten, die eine unterschiedliche Legierungszusammensetzung aufweisen, herzustellen. Dadurch kann über die Co-Extrusion eine optimierte Anpassung der Materialeigenschaften des Verbundprofils erreicht werden, wobei die Abschnitte sich insbesondere im Hinblick auf die Druckfestigkeit und die Biegefestigkeit unterscheiden.
Der Begriff "Aluminium" soll im Sinne der Anmeldung sowohl Aluminium als Reinstoff umfassen, als auch Aluminiumlegierungen, welche weitere Zusatzstoffe neben Aluminium enthalten, beispielswiese Kupfer, Magnesium, Blei, Mangan, Silizium oder andere Inhaltsstoffe.
Durch die Co-Extrusion weist das extrudierte Verbundprofil bevorzugt integral ausgebildete Abschnitte aus unterschiedlichen Aluminiumlegierungen auf, die unterschiedliche Materialeigenschaften besitzen. Die einzelnen Abschnitte können voneinander getrennt werden, um entsprechenden Materialtests unterzogen zu werden. Dadurch können die unterschiedlichen Materialeigenschaften getestet werden, um das so herstellte Verbundprofil optimal an den jeweiligen Einsatzzweck anzupassen.
Bei der Zugabe der Aluminiumlegierung kann das Aluminiumprofil teilweise mit einer Aluminiumlegierung umhüllt werden. Vorzugsweise wird das Aluminiumprofil vollständig mit einer Aluminiumlegierung umhüllt, wobei die Position der zugegebenen Aluminiumlegierung sowohl an einer Außenseite als auch an einer Innenseite des Aluminiumprofils erfolgen kann.
Gemäß einem zweiten erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines extrudierten Verbundprofils wird ein erstes Aluminiumprofil aus einer ersten Aluminiumlegierung extrudiert und ein zweites Aluminiumprofil aus einer zweiten Aluminiumlegierung, die unterschiedlich zu der ersten Aluminiumlegierung ausgebildet ist, extrudiert. In einem weiteren Schritt wird dann das erste Aluminiumprofil mit dem zweiten Aluminiumprofil über ein thermisches Fügeverfahren verbunden, so dass diese einteiliges Verbundprofil ausbilden. Dadurch kann das so hergestellte Verbundprofil Abschnitte aus unterschiedlichen Aluminiumlegierungen aufweisen, die optimal an die zu erwartenden mechanischen Belastungen angepasst sind.
Vorzugsweise wird das erste Aluminiumprofil mit dem zweiten Aluminiumprofil verschweißt. Das Verschweißen kann beispielsweise über Laserschweißen erfolgen, so dass prozesssicher eine entsprechende Fügeverbindung herstellt werden kann.
Das so hergestellte Verbundprofil kann mit mindestens einem Isoliersteg aus Kunststoff durch Umformen verbunden werden. Dadurch kann das Verbundprofil auch mit hoher Wärmedämmung bereitgestellt werden. Vorzugsweise wird der mindestens eine Isoliersteg an gegenüberliegenden Seiten mit einem weiteren Aluminiumprofil verbunden, insbesondere durch Umformen, so dass der mittige Isoliersteg auf gegenüberliegenden Seiten jeweils mit mindestens einem Aluminiumprofil verbunden ist.
Das erfindungsgemäße Verbundprofil umfasst mindestens zwei integral ausgebildete Abschnitte aus unterschiedlichen Aluminiumlegierungen, die über mindestens einen Isoliersteg aus Kunststoff mit einem weiteren Profil aus Aluminium verbunden ist. Die integral ausgebildeten Abschnitte aus unterschiedlichen Aluminiumlegierungen können dabei entweder durch Co-Extrusion oder durch ein thermisches Fügeverfahren miteinander verbunden sein. Ein solches Verbundprofil wird insbesondere zur Herstellung eines Rahmens für Fenster, Türen und/oder einer Fassade eingesetzt.
Als Aluminiumlegierungen können beispielsweise Aluminiumlegierungen gemäß DIN EN-573-3W IN AW-6063, EN AW 7003, EN AW-6005 A, IN AW-60A2, und/oder IN AW-6106 eingesetzt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figuren 1A und 1B: zwei Ansichten eines erfindungsgemäßen Verbundprofils zur Erläuterung eines ersten Herstellungsverfahrens;
Figuren 2 und 3: zwei Ansichten eines modifizierten Verbundprofils zur Erläuterung eines modifizierten Herstellungsverfahrens;
Figur 4: eine perspektivische Ansicht eines Rahmens in einem Eckbereich mit erfindungsgemäßen Verbundprofilen, und
Figur 5: eine Schnittansicht durch einen Rahmen mit erfindungsgemäßen Verbundprofilen.

In den Figuren 1A und 1B ist ein Verbundprofil 1 gezeigt, das ein inneres erstes Aluminiumprofil 2 umfasst, das vollständig von einem Abschnitt, der durch ein zweites Aluminiumprofil 3 gebildet ist, mit einer unterschiedlichen Aluminiumlegierung umhüllt ist. Zur Herstellung des Verbundprofils 1 wird zunächst das Aluminiumprofil 2 extrudiert, um dann dieses Aluminiumprofil zu einer Extrusionsvorrichtung zuzuführen, um eine weitere Aluminiumlegierung während der Extrusion für eine Co-Extrusion zuzuführen. Die weitere Aluminiumlegierung kann beispielsweise pulverförmig oder granulatförmig zugegeben werden, um dann das Aluminiumprofil 2 mit einem Abschnitt der geänderten Aluminiumlegierung zu umhüllen. Dies verändert die Materialeigenschaften des Aluminiumprofils 2, wobei durch entsprechende Zusatzstoffe, beispielsweise durch Erhöhung des Anteils an Kupfer, Magnesium, Blei, Mangan, Silizium oder anderer Inhaltsstoffe die Materialeigenschaften verändert werden können.
In den Figuren 1A und 1B wird das Aluminiumprofil 2 vollständig von einer anderen Aluminiumlegierung umhüllt. In Figur 2 ist ein modifiziertes Verbundprofil 1' gezeigt, bei dem ein Aluminiumprofil 2` nicht vollständig von einer anderen Aluminiumlegierung umhüllt ist, sondern ein Abschnitt 3' nur teilweise das Aluminiumprofil 2' umgibt. Der streifenförmige Abschnitt 3' ist nur an einer Seite des Aluminiumprofils 2' vorgesehen, kann aber auch an mehreren Seiten angeordnet werden. Auch das Verbundprofil 1' kann durch Co-Extrusion hergestellt werden, indem das Aluminiumprofil 2' zunächst extrudiert und dann in einer weiteren Extrusionsvorrichtung durch Co-Extrusion mit einem Abschnitt 3' aus einer modifizierten Aluminiumlegierung hergestellt wird.
Die in den Figuren 1A bis 3 gezeigten Verbundprofile 1' können alternativ auch durch ein anderes Verfahren hergestellt werden, bei dem zunächst ein erstes Aluminiumprofil 2 oder 2` aus einer ersten Aluminiumlegierung extrudiert wird und dann ein zweites Aluminiumprofil 3 oder 3' aus einer zweiten Aluminiumlegierung extrudiert wird, wobei die zweite Aluminiumlegierung unterschiedlich zu der ersten Aluminiumlegierung ausgebildet ist, insbesondere im Hinblick auf die Zusatzstoffe der Aluminiumlegierung, also durch den Anteil an Kupfer, Magnesium, Blei, Mangan, Silizium, oder anderer Inhaltsstoffe. Das erste Aluminiumprofil 2 oder 2` wird mit dem zweiten Aluminiumprofil 3 oder 3' dann über ein thermisches Fügeverfahren verbunden, insbesondere durch ein Verschweißen, beispielsweise durch Laserschweißen. Dadurch wird ein einteiliges Verbundprofil 1 oder 1' aus zwei unterschiedlichen Aluminiumlegierungen hergestellt.
Das erfindungsgemäße Verbundprofil 1 oder 1' kann auch mehr als nur zwei unterschiedliche Abschnitte aus unterschiedlichen Aluminiumlegierungen umfassen, beispielsweise drei oder mehr Abschnitte aus unterschiedlichen Aluminiumlegierungen. Zudem kann die Form des hergestellten Verbundprofils völlig unterschiedlich sein, das als Hohlprofil oder winkelförmiges Profil ausgebildet sein kann.
Unabhängig von der Art der Herstellung des Verbundprofils 1 oder 1' kann dieses dann mit weiteren Profilen verbunden werden, beispielsweise mit mindestens einem Isoliersteg aus Kunststoff, der über umgeformte Fixierstege an dem Verbundprofil festgelegt werden kann. Der mindestens eine Isoliersteg aus Kunststoff kann auf der vom Verbundprofil abgewandten Seite mit einem weiteren Aluminiumprofil oder einem Verbundprofil verbunden werden.
In Figur 4 ist ein Eckbereich eines Fensters, einer Tür oder einer Fassade gezeigt, wobei der Eckbereich 10 zwei Rahmenprofile 11 umfasst, die jeweils eine Innenschale 12, vorzugsweise aus einem Aluminiumprofil, mindestens einen Isoliersteg 13 und eine Außenschale 14 umfassen. Die Außenschale 14 bildet ein erstes Aluminiumprofil aus, das über ein thermisches Fügeverfahren mit einem zweiten Aluminiumprofil 15 verbunden ist, so dass die Außenschale als erfindungsgemäßes Verbundprofil ausgebildet ist. Durch die ko-extrudierten Aluminiumlegierungen kann bei einem Fügevorgang, beispielsweise durch Schweißen, mittels einem Hilfsfügeteil oder einen Einleger, auf einen Eckverbinder, T-Verbinder oder auf eine Drahtzuführung verzichtet werden. Für die Schweißung notwendige vorbereitende Bearbeitung des Profils kann minimiert werden oder ganz entfallen.
In Figur 5 ist ein Schnitt durch ein Fensterprofil 20 und ein Blendrahmenprofil 30 gezeigt. Das Fensterprofil 20 umfasst eine Innenschale 21 aus einem extrudierten Aluminiumprofil, zwei Isolierstege 22 und 23 aus Kunststoff und eine Außenschale aus einem Verbundprofil aus einem ersten Aluminiumprofil 24 und einem zweiten Aluminiumprofil 25, die über einen oder mehrere Verbindungsstege 26 miteinander verbunden sind. Das erste Aluminiumprofil 24 und das zweite Aluminiumprofil 25 sind vorzugsweise durch thermisches Fügen, insbesondere durch Verschweißen, an dem Verbindungssteg 26 miteinander verbunden.
Auch das Blendrahmenprofil 30 umfasst eine Innenschale 31 aus einem extrudierten Aluminiumprofil und zwei Isolierstege 22 und 32 aus Kunststoff, die mit einem erfindungsgemäßen Verbundprofil verbunden sind. Das Verbundprofil umfasst ein erstes Aluminiumprofil 34 und ein zweites Aluminiumprofil 35 aus einer modifizierten Aluminiumlegierung, die an zwei Verbindungsstegen 36 durch thermisches Fügen miteinander verbunden sind.
Durch die ko-extrudierten oder thermisch gefügten Aluminiumprofile 34 und 35 kann an mindesten einer Fügestelle die benötigte Legierung eingebracht und belastungsgerecht ausgelegt werden. Die Einbringung der Legierungen innerhalb der Extrusionsprozesses ermöglicht eine optimale Anbindung an das Hauptmaterial ohne Einschlüsse oder andere Fehlstellen, die eine nachträgliche Applikation als Risiko birgt.
Die Aluminiumprofile können bei den Verfahren sowohl als Vollprofile als auch als Hohlprofile hergestellt werden.

Bezugszeichenliste

1, 1': Verbundprofil
2, 2': Aluminiumprofil
3, 3': Aluminiumprofil
10: Eckbereich
11: Rahmenprofil
12: Isoliersteg
13: Isoliersteg
14: Außenschale
15: Aluminiumprofil
20: Fensterprofil
21: Innenschale
22: Isoliersteg
23: Isoliersteg
24: Aluminiumprofil
25: Aluminiumprofil
26: Verbindungssteg
30: Blendrahmenprofil
31: Innenschale
32: Isoliersteg
33: Isoliersteg
34: Aluminiumprofil
35: Aluminiumprofil
36: Verbindungssteg

Claims

Verfahren zur Herstellung eines extrudierten Verbundprofils (1, 1') mit den folgenden Schritten:
- Zuführen eines Aluminiumprofils (2, 2') zu einer Extrusionsvorrichtung;

- Zugabe einer Aluminiumlegierung während dem Extrudieren für eine Co-Extrusion, und

- Herstellen eines extrudierten Verbundprofils (1, 1') mit Abschnitten, die eine unterschiedliche Legierungszusammensetzung aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe der Aluminiumlegierung durch Zugabe eines Granulats und/oder eines Pulvers erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das extrudierte Verbundprofil integral ausgebildete Abschnitte aus unterschiedlichen Aluminiumlegierungen aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Zugabe der Aluminiumlegierung diese teilweise umhüllend um das Aluminiumprofil zugegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Zugabe der Aluminiumlegierung diese vollständig umhüllend um das Aluminiumprofil (2) zugegeben wird.
Verfahren zur Herstellung eines extrudierten Verbundprofils (1, 1') mit den folgenden Schritten:
- Extrudieren eines ersten Aluminiumprofils (2, 2') aus einer ersten Aluminiumlegierung;

- Extrudieren eines zweiten Aluminiumprofils (3, 3') aus einer zweiten Aluminiumlegierung, die unterschiedlich zu der ersten Aluminiumlegierung ausgebildet ist, und

- Verbinden des ersten Aluminiumprofils (2, 2') mit dem zweiten Aluminiumprofil (3, 3') über ein thermisches Fügeverfahren.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Aluminiumprofil (2, 2') mit dem zweiten Aluminiumprofil (3, 3') verschweißt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundprofil (1, 1') mit mindestens einem Isoliersteg (22, 23, 32, 33) aus Kunststoff durch Umformen verbunden wird.
Verbundprofil (1, 1') mit mindestens zwei integral ausgebildeten Abschnitten aus einer unterschiedlichen Aluminiumlegierung, das über mindestens einen Isoliersteg (22, 23, 32, 33) aus Kunststoff mit einem weiteren Profil aus Aluminium verbunden ist.
Rahmen für ein Fenster, eine Tür oder eine Fassade mit mindestens einem Verbundprofil (1, 1') nach Anspruch 9.