ES2889948T3 - Tecnología de materiales compuestos de perfil hueco - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para la fabricación de una pieza de construcción de material compuesto de plástico-metal, en particular con unión resistente al cizallamiento y por arrastre de forma del componente de metal y del componente de plástico, a) proporcionando una herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión (5) con al menos una cavidad que va a abrirse y una (7) dimensión de herramienta A en la dirección de cierre y una (8) dimensión de herramienta B ortogonal a la dirección de cierre de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión y una (9) dimensión de perímetro de cavidad UW, que se corresponde con el perímetro de la cavidad en la zona de las dimensiones de herramienta para moldeo por inyección o de moldeo por prensado A y B, b) proporcionando al menos de un perfil hueco (1) de metal con una relación de diámetro con respecto a espesor de pared en el intervalo de 5:1 a 300:1, cuya (10) dimensión exterior C es mayor en un intervalo del 0,1 al 5 % que la (7) dimensión de herramienta A, y cuya (11) dimensión exterior D es menor en un intervalo del 0,1 al 5 % que la (8) dimensión de herramienta B y las indicaciones con respecto a C y D se refieren a 90° observados en dirección al eje longitudinal (3) del perfil hueco (1) y cuya (12) dimensión de perímetro de perfil hueco UH se corresponde con la dimensión de perímetro de cavidad UW (9) mencionada en a) de la al menos una cavidad de herramienta para moldeo por presión o de herramienta para moldeo por inyección UW, c) colocando perfil hueco (1) en la al menos una cavidad de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por prensado (5) facilitada en a), d) cerrando la al menos una cavidad de la herramienta de moldeo por inyección o de moldeo por presión (5) así como comprimiendo el perfil hueco (1) con el movimiento de cierre de la herramienta en la dirección de cierre (6) de la al menos una cavidad, en donde tiene lugar una modificación de forma del perfil hueco (1) facilitado en b) y la superficie exterior del perfil hueco (1) tras finalizar el proceso de cierre se corresponde con la forma interna de la cavidad de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión (5) facilitada en la etapa de procedimiento a) en la zona de las superficies de contacto (4) en los extremos axiales de la al menos una cavidad, en donde la dimensión de perímetro de perfil hueco UH (12) permanece igual a la dimensión de perímetro de cavidad UW (9), e) aplicando por el exterior una capa de plástico (2) en forma de una masa fundida con una presión en el intervalo de 1 bar a 1000 bares sobre el perfil hueco (1), preferentemente en el intervalo de 10 bares a 500 bares, de manera especialmente preferente en el intervalo de 50 bares a 300 bares, f) enfriando la capa de plástico (2) aplicada en e) sobre el perfil hueco (1) (solidificación), y g) extrayendo la pieza de construcción de material compuesto acabada de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión (5), con la condición de que la modificación de forma del perfil hueco con el cierre de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión (5), y con ello al mismo tiempo la obturación de la cavidad de herramienta frente a la superficie exterior del perfil hueco, se lleva a cabo la aplicación posterior y localmente limitada de plástico (2) sobre el perfil hueco (1) a base de metal en la etapa de procedimiento e) sin medios auxiliares posicionados en el interior del perfil hueco (1) y que contrarrestan la presión de inyección o de compresión.

Description

DESCRIPCIÓN
Tecnología de materiales compuestos de perfil hueco
La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de una pieza de construcción de material compuesto de plástico-metal de al menos un perfil hueco y al menos una capa de plástico que va a aplicarse externamente por medio de moldeo por inyección o moldeo por compresión.
De manera múltiple se usan piezas de construcción de material compuesto ya actualmente en la construcción de vehículos. En la mayoría de las veces se preparan éstas a partir de un perfil tubular metálico o bien a partir de un perfil hueco cerrado, metálico, que se une con al menos un elemento de plástico fabricado de manera separada. La fabricación de dos piezas de construcción separadas, el perfil tubular o bien perfil hueco metálico y el elemento de plástico, y finalmente la unión de estas al menos dos piezas de construcción conduce a gasto elevado de fabricación y montaje. Para la unión del perfil tubular o bien perfil hueco con el o los elementos de plástico son necesarios además medios de unión adicionales en forma de tornillos, tuercas, remaches o similares, lo que requiere por regla general a su vez más espacio de construcción y conduce a un peso más alto de la pieza de construcción de material compuesto.
Las piezas de construcción de material compuesto comparables, que están constituidas únicamente por plástico - es decir tanto el perfil hueco como también los elementos de plástico son de plástico - muestran con dimensionamiento justificable de las secciones transversales resistencias y rigideces más bajas, sin embargo también inconvenientes en la absorción de energía con solicitación repentina, en comparación con piezas de construcción del mismo tipo de materiales metálicos.
Estado de la técnica
El documento WO 2009/077026 A1 se refiere a un procedimiento para la fabricación de una pieza de construcción de material compuesto a partir de un perfil y un elemento moldeado por inyección, en donde el elemento moldeado por inyección se rocía en el perfil, de modo que el perfil se envuelve de manera imperdible en dirección circunferencial y a este respecto se configura en el perfil al menos un elemento de arrastre de forma, que se agarra durante el rociado desmoldándose y moldeándose de manera limitada el elemento de arrastre de forma que se encuentra entre los extremos del perfil en dirección circunferencial y extensión longitudinal.
Es desventajosa en el procedimiento del documento WO 2009/077026 A1 la unión mecánica muy costosa y cara del componente de plástico moldeado por inyección y el perfil. Dado que de acuerdo con el documento WO 2009/077026 A1 se aplica en una herramienta de combinación antes del procedimiento de moldeo por inyección un procedimiento de conformación bajo alta presión interna (IHU), resulta forzosamente una limitación del procedimiento en cuanto a la dimensión mínima del espesor de pared del perfil, lo que se encuentra en contra de una reducción de peso en el sentido de la construcción ligera moderna. Además resulta una limitación en cuanto a la rigidez en cizallamiento y la resistencia al cizallamiento de la unión del componente moldeado por inyección con el perfil. Dado que además la unión de ambos componentes se basa en un arrastre de forma, puede realizarse esta unión solo mediante un recubrimiento por extrusión del perfil en forma de un anillo, en el documento WO 2009/077026 A1 designado como lámina circunferencial. Sin embargo, la anchura de una lámina circunferencial de este tipo está limitada, dado que de lo contrario durante el IHU pueden producirse deformaciones indeseablemente altas de la pared del perfil hasta el propio reventón. Un aumento de la rigidez de unión o bien resistencia de unión del perfil y el componente moldeado por inyección puede realizarse por tanto en el documento WO 2009/077026 A1 solo mediante una disposición de varia de tales láminas circunferenciales a lo largo del perfil, en donde deba cumplirse una distancia mínima de varios milímetros entre las láminas circunferenciales. Esta distancia se genera, de acuerdo con el documento WO 2009/077026 A1, mediante mandriles. Sin embargo si la anchura de estos mandriles es demasiado baja, amenaza la rotura del mandril y el reventón del perfil, dado que con la aplicación del IHU la pared tubular del perfil usado como tubo tanto se ensancha radialmente, como también se desplaza axialmente en el grabado y a este respecto el perfil debe apoyarse a ser posible ampliamente. De acuerdo con el documento WO 2009/077026 A1 puede proyectarse por tanto en una superficie de perfil X = 100 % en el centro solo una proporción de como máximo el 50 % con plástico.
El documento WO 2005/002825 A1 describe un procedimiento para la fabricación de una pieza de construcción de material compuesto de plástico-metal, al menos que está constituido por un cuerpo hueco de metal o plástico, que presenta al menos una abertura y se rocía con plástico termoplástico y/o se recubre por extrusión parcial o completamente, en donde durante el rociado y/o el recubrimiento por extrusión de los cuerpos huecos se ha llenado completamente con un líquido incompresible. El documento WO 2005/002825 A1 no da a conocer ninguna solución en cuanto al manejo de la problemática de tolerancia de un perfil hueco que va a usarse de acuerdo con la invención para la fabricación de piezas de construcción de material compuesto de plástico-metal de acuerdo con la invención. Un perfil hueco fabricado con sobremedida de acuerdo con el documento WO 2005/002825 A1 no podría colocarse sin esfuerzo o bien sin resistencia en una cavidad de una herramienta para el moldeo por inyección o moldeo por presión que va a usarse de acuerdo con la invención y conduciría durante el cierre de esta herramienta de moldeo por inyección o de moldeo por presión a daños, o bien en el propio perfil hueco o en la herramienta de moldeo por inyección o de moldeo por presión. En el caso de un perfil hueco fabricado de manera demasiado pequeña de acuerdo con el documento WO 2005/002825 A1 se aplicaría masa fundida de plástico en zonas no deseadas en el perfil hueco. De la problemática de las tolerancias de fabricación del perfil hueco que va a usarse de acuerdo con la invención no se ocupa por consiguiente en el documento WO 2005/002825 A1. Una fabricación idónea para grandes series de piezas de construcción de material compuesto de plástico-metal no puede realizarse o bien asegurarse con el procedimiento de acuerdo con el documento WO 2005/002825 A1.
Por lo tanto, la presente invención se basaba en el objetivo de facilitar un procedimiento para la fabricación de piezas de construcción de material compuesto de plástico-metal, en el que un perfil hueco de pared delgada, a base de metal se introduce en una herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión y a este respecto a pesar de ello se genera una obturación en al menos una cavidad para una capa de plástico que va a aplicarse sobre el perfil hueco así como dado el caso su distribución alrededor del perfil hueco, el componente de plástico que va a aplicarse o bien el componente de plástico finalmente aplicado se une además con el lado exterior del perfil hueco, sin que a este respecto se deforme toda su forma exterior, de manera que se produce un componente de material compuesto radial, como también axial, de arrastre de forma, mecánicamente más rígido y que puede cargarse más en forma de una pieza de construcción de material compuesto de plástico-metal, que el que puede producirse según el estado de la técnica citado anteriormente.
Adicionalmente, el objetivo que ha de lograrse de la presente invención consistía en unir perfiles huecos sujetos a tolerancias del más diverso origen y de los más diversos materiales en uno y el mismo proceso de moldeo por inyección o moldeo por presión en zonas definidas con elemento(s) funcional(es) de plástico, en donde el perfil hueco se introdujera sin esfuerzo o bien sin resistencia de manera giratoria en 90° con su eje longitudinal con respecto a la dirección de cierre en una herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión y experimentara el perfil hueco dentro de la herramienta una obturación radial eficaz de su superficie perimetral en los extremos axiales de la cavidad de moldeo por inyección o de moldeo por presión para impedir la capa de plástico en dirección axial en zonas para las que no está prevista ninguna capa de plástico.
Las piezas de construcción de material compuesto que van a producirse de acuerdo con la invención no deben presentar ningún inconveniente en la fabricación, ningún inconveniente en las propiedades de resistencia y rigidez y tampoco ningún inconveniente en el comportamiento de absorción de energía en comparación con el estado de la técnica, y deben garantizar una alta medida de integración funcional en el sentido de la formación de sistemas o bien módulos en el caso de fabricación económica, en particular fabricación en serie.
Invención
La solución dpara el objetivo es un procedimiento para la fabricación de una pieza de construcción de material compuesto de plástico-metal, en particular con unión resistente al cizallamiento y por arrastre de forma del componente de metal y del componente de plástico,
a) proporcionando una herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión con al menos una cavidad que va a abrirse y una dimensión de herramienta A en dirección de cierre y una dimensión de herramienta B de manera perpendicular a la dirección de cierre de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión y una dimensión de perímetro de cavidad UW, que se corresponde con el perímetro de la cavidad en la zona de las dimensiones de herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión A y B,
b) proporcionando al menos de un perfil hueco de metal con una relación de diámetro con respecto a espesor de pared en el intervalo de 5:1 a 300:1, cuya dimensión exterior C es más 'mayor en un intervalo del 0,1 al 5 % que la dimensión de herramienta A, y cuya dimensión exterior D es menor en un intervalo del 0,1 al 5 % que la dimensión de herramienta B y las indicaciones con respecto a C y D se refieren a 90° observados en dirección al eje longitudinal del perfil hueco y cuya dimensión de perímetro de perfil hueco UH se corresponde con la dimensión de perímetro de cavidad UW mencionada en a) de la al menos una cavidad de herramienta para moldeo por presión o de herramienta para moldeo por inyección UW,
c) colocando el perfil hueco en la al menos una cavidad de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión facilitada en a),
d) cerrando la al menos una cavidad de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión así como compresión del perfil hueco con el movimiento de cierre de la herramienta en la dirección de cierre de la al menos una cavidad, en donde tiene lugar una modificación de forma del perfil hueco facilitado en b) y la superficie exterior del perfil hueco tras finalizar el proceso de cierre se corresponde con la forma interna de la cavidad de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión facilitada en la etapa de procedimiento a) en la zona de las superficies de contacto en los extremos axiales de la al menos una cavidad, en donde la dimensión de perímetro de perfil hueco UH permanece igual a la dimensión de perímetro de cavidad UW,
e) aplicando por el exterior una capa de plástico en forma de una masa fundida con una presión en el intervalo de 1 bar a 1000 bares sobre el perfil hueco, preferentemente en el intervalo de 10 bares a 500 bares, de manera especialmente preferente en el intervalo de 50 bares a 300 bares,
f) enfriando la capa de plástico aplicada en e) sobre el perfil hueco (solidificación), y
g) extrayendo la pieza de construcción de material compuesto acabada de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión.
De manera sorprendente, el procedimiento de acuerdo con la invención mediante las dimensiones de herramienta A y B descritas en las etapas de procedimiento a) y b) y las dimensiones de perfil hueco C y D adaptadas a esto y descritas en la etapa de procedimiento b) permite una colocación del perfil hueco en la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión con suficiente huelgo y a pesar de ello con la especificación de igual dimensión perimetral del perímetro de la cavidad UW y del perímetro del perfil hueco UH durante el cierre de la al menos una cavidad de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión consigue una obturación de la al menos una cavidad para una capa de plástico que va a aplicarse sobre el perfil hueco así como dado el caso su distribución exteriormente alrededor del perfil hueco en la etapa de procedimiento d).
Un huelgo suficiente en el sentido de la presente invención significa que la dimensión más pequeña de la cavidad de herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión, observada perpendicularmente a la dirección de cierre de la herramienta, es más grande, en el caso límite también igual de grande, que la dimensión exterior sujeta a tolerancia de la sección transversal de perfil hueco, también perpendicularmente a la dirección de cierre de la herramienta. Preferentemente se comporta por tanto la dimensión más pequeña de la cavidad de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión en el intervalo del 100 al 105 % como la dimensión exterior de la sección transversal del perfil hueco, en particular el 102%, en cada caso observada perpendicularmente a la dirección de cierre de la herramienta.
De manera sorprendente funciona la colocación prevista con suficiente huelgo del perfil hueco en la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión y la obturación de la al menos una cavidad para una capa de plástico que va a aplicarse como masa fundida sobre el perfil hueco así como dado el caso su distribución exteriormente alrededor del perfil hueco, aunque la dimensión de perímetro de perfil hueco UH difiera en comparación con la dimensión de perímetro de cavidad UW de la cavidad de herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión en hasta el 5 %.
Sorprendentemente, el procedimiento de acuerdo con la invención permite además la fabricación de piezas de construcción de material compuesto de plástico-metal a partir de un perfil hueco a base de metal sin un medio auxiliar que contrarreste la presión de inyección o bien la presión de moldeo en el interior del perfil hueco y sin el uso de operaciones técnicas de herramienta o el uso de una presión (alta) interna que va a aplicarse adicionalmente de acuerdo con el estado de la técnica, para establecer una obturación entre el perfil hueco que va a usarse de acuerdo con la invención, sujeto a tolerancia y la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión, igualmente sin embargo para facilitar de manera suficiente apoyo de manera que la capa de plástico aplicada exteriormente se una por arrastre de forma, de manera resistente al cizallamiento y de manera rígida al cizallamiento con el perfil hueco, uniéndose por una sección de superficie exterior del perfil hueco de X = 100 %, más del 50 %, preferentemente del 75 al 100%, de manera especialmente preferente del 90 al 100%, con plástico, preferentemente mediante rociado, recubrimiento por extrusión, proyección, apriete o moldeo por presión. La obturación con respecto al menos una cavidad de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión se realiza de acuerdo con la invención mediante la propia compresión del perfil hueco descrita en la etapa de procedimiento d).
De acuerdo con la invención se consigue de manera sorprendente una unión por arrastre de forma en forma de una pieza de construcción híbrida mediante recubrimiento por extrusión del perfil hueco a base de metal con plástico, en donde se realiza un bloqueo de los siguientes grados de libertad:
- radialmente en todas las direcciones alrededor del eje central del perfil hueco,
- de manera rotatoria alrededor de un eje perpendicularmente al eje central del perfil hueco.
Para un bloqueo adicional de manera rotatoria alrededor del eje central y de manera translatoria en dirección del eje central del perfil hueco se requiere en una forma de realización preferida o alternativa una unión por arrastre de forma o adhesiva del perfil hueco y plástico rociado mediante un tratamiento de superficie de la superficie exterior del perfil hueco. Un tratamiento de superficie de este tipo se realiza preferentemente al menos antes de la etapa de procedimiento b). Como consecuencia de esto se consigue un bloqueo de todos los grados de libertad, de manera translatoria en dirección X, Y y Z y de manera rotatoria alrededor del eje X, Y y Z. Formas preferentes del tratamiento de superficie son la aplicación al menos de un agente adherente, una activación de superficie por plasma, una estructuración por láser, un pretratamiento químico o un procedimiento de aplicación aditivo.
Los agentes de pretratamiento químico preferentes son el uso de ácidos o bases. El procedimiento de aplicación aditivo preferente es el procedimiento de aplicación por inyección de metal térmico. Véase: https://de.wikipedia.org/wiki/Thermisches_Spritzen.
En otra forma de realización preferente o alternativa presenta el perfil hueco que va a facilitarse en la etapa de procedimiento b) en su lado exterior elementos estructurales, preferentemente nervaduras, que formen tras la aplicación de plástico en la etapa de procedimiento e) y el enfriamiento en la etapa de procedimiento f) una unión/engranaje por arrastre de forma con el bloqueo de todos los grados de libertad, de manera translatoria en dirección X, Y y Z y de manera rotatoria alrededor del eje X, Y y Z y por consiguiente adicionalmente una unión resistente al cizallamiento y rígida en cizallamiento al menos en dirección axial, preferentemente en dirección axial y radial, con respecto al perfil hueco.
Para la aclaración se tiene en cuenta que todas las definiciones y parámetros expuestos, mencionados en general o en intervalos de preferencia están comprendidos en combinaciones discrecionales. Las normas citadas en el contexto de esta solicitud son válidas en la versión vigente en la fecha de presentación.
La compresión de acuerdo con la etapa de procedimiento d) significa una conformación del perfil hueco, en la que no se origina ningún ensanchamiento del perímetro de la dimensión de perímetro de perfil hueco UH, sino solo una modificación de forma del perfil hueco. En caso de un sobredimensionamiento causado por tolerancia del perímetro de perfil hueco UH se origina preferentemente una modificación de forma, unida con un recalcado o bien reducción de perímetro insignificante de la dimensión de perímetro de perfil hueco UH al final del movimiento de cierre de herramienta.
La resistencia al cizallamiento es una constante de materia que describe la resistencia de un material frente a la separación por cizallamiento, o sea frente a una separación mediante fuerzas que buscan desplazar longitudinalmente dos superficies que están en contacto entre sí. La resistencia al cizallamiento se determina mediante el módulo de cizallamiento, también denominado módulo de deslizamiento. Unidos entre sí de manera resistente al cizallamiento significa en el sentido de la presente invención una unión en dirección axial, preferentemente en dirección axial y radial, del perfil hueco rígida en cizallamiento, por arrastre de forma del perfil hueco con al menos un elemento de plástico aplicado sobre el perfil hueco.
La rigidez en cizallamiento es el producto del módulo de cizallamiento G de un material y la superficie de sección transversal A. Se aplica:
Rigidez en cizallamiento = G • A • k ( = G • As)
El factor de corrección dependiente de la sección transversal k considera a este respecto la distribución no uniforme por la sección transversal de la tensión de cizallamiento T. Con frecuencia se expresa la rigidez en cizallamiento también con ayuda de la superficie de cizallamiento As. Véase: https://de.wikipedia.org/wiki/Steifigkeit.
Las uniones por arrastre de forma en el sentido de la presente invención se producen mediante el engrane de al menos dos asociados de unión, que contraen entre sí una unión que no puede separarse y se separan de nuevo uno de otro solo mediante destrozo. Véase: https://de.wikipedia.org/wiki/Verbindungstechnik.
Formas de realización preferentes de la invención
Preferentemente se conforma, antes o tras la etapa de procedimiento d), el perfil hueco en al menos una posición mediante la acción de fuerzas de flexión adicionales en posiciones en las que no se realiza ninguna posición de plástico. Preferentemente pueden actuar estas fuerzas de flexión adicionales cuando la forma de la pieza de construcción de material compuesto final difiere de la forma de un perfil hueco que va a facilitarse en la etapa de procedimiento b), preferentemente de un perfil hueco en forma tubular recta.
En otra forma de realización preferente o alternativa se conforma, antes de la etapa de procedimiento g), el perfil hueco en al menos una posición mediante la acción de fuerzas de flexión adicionales. Preferentemente puede realizarse esta conformación fuera de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión en cualquier posición discrecional del perfil hueco.
Preferentemente, la invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de una pieza de construcción de material compuesto de plástico-metal, en particular con unión resistente al cizallamiento y por arrastre de forma del componente de metal y del componente de plástico,
a) proporcionando una herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión 5 con al menos una cavidad que va a abrirse y una 7 dimensión de herramienta A en dirección de cierre y una 8 dimensión de herramienta B de manera perpendicular a la dirección de cierre de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión y una 9 dimensión de perímetro de cavidad UW, que se corresponde con el perímetro de la cavidad en la zona de las dimensiones de herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión A y B,
b) proporcionando al menos de un perfil hueco 1 de metal con una relación de diámetro con respecto a espesor de pared en el intervalo de 5:1 a 300:1, cuya 10 dimensión exterior C es más 'mayor en un intervalo del 0,1 al 5 % que la 7 dimensión de herramienta A, y cuya 11 dimensión exterior D es menor en un intervalo del 0,1 al 5 % que la 8 dimensión de herramienta B y las indicaciones con respecto a C y D se refieren a 90° observados en dirección al eje longitudinal 3 del perfil hueco 1 y cuya 12 dimensión de perímetro de perfil hueco UH se corresponde con la dimensión de perímetro de cavidad UW mencionada en a) 9 de la al menos una cavidad de herramienta para moldeo por presión o de herramienta para moldeo por inyección,
c) colocando el perfil hueco 1 en la al menos una cavidad de la herramienta para moldeo por presión o para moldeo por inyección 5 facilitada en a),
d) cerrando la al menos una cavidad de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión 5 así como compresión del perfil hueco 1 con el movimiento de cierre de la herramienta en la dirección de cierre 6 de la al menos una cavidad, en donde tiene lugar una modificación de forma del perfil hueco 1 facilitado en b) y la superficie exterior del perfil hueco 1 tras finalizar el proceso de cierre se corresponde con la forma interna de la cavidad de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión 5 facilitada en la etapa de procedimiento a) en la zona de las superficies de contacto 4 en los extremos axiales de la al menos una cavidad para moldeo por inyección o para moldeo por presión, en donde la dimensión de perímetro de perfil hueco UH 12 permanece igual a la dimensión de perímetro de cavidad UW 9,
e) aplicando por el exterior una capa de plástico 2 en forma de una masa fundida con una presión en el intervalo de 1 bar a 1000 bares sobre el perfil hueco, preferentemente en el intervalo de 10 bares a 500 bares, de manera especialmente preferente en el intervalo de 50 bares a 300 bares
f) enfriando la capa de plástico 2 aplicada en e) sobre el perfil hueco 1 (solidificación), y
g) extrayendo la pieza de construcción de material compuesto acabada de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión 5.
Etapa de procedimiento a)
La etapa de procedimiento a) se refiere a la facilitación de una herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión con al menos una cavidad que va a abrirse y una dimensión de herramienta A en dirección de cierre y una dimensión de herramienta B de manera perpendicular a la dirección de cierre de la herramienta y una dimensión de perímetro de cavidad UW, que se corresponde con el perímetro de la al menos una cavidad en la zona de las dimensiones de herramienta A y B. La dirección de cierre se refiere de acuerdo con la invención a la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión que va a usarse. Preferentemente, una herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión que va a usarse de acuerdo con la invención presenta dos mitades de herramienta. Dependiendo de la configuración de la pieza de construcción de material compuesto que va a fabricarse pueden estar constituidas sin embargo las mitades de herramienta a su vez por varios segmentos. El experto adaptará el diseño de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión que va a usarse de manera correspondiente a la pieza de construcción de material compuesto que va a fabricarse. Un resumen de herramientas para moldeo por inyección o para moldeo por presión que van a usarse de acuerdo con la invención así como con respecto a los fabricantes de las mismas se encuentra entre otros en W. Michaeli, G. Menges, P. Mohren, Anleitung zum Bau von SpritzgielJwerkzeugen, 5a edición completamente revisada, Car1Hanser Verlag München Wien 1999 (edición en inglés 2001).
Preferentemente, una herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión que va a usarse de acuerdo con la invención presenta las siguientes características para que un perfil hueco que va a usarse de acuerdo con la invención pueda colocarse con todas sus tolerancias de dimensión y de forma sin esfuerzo en la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión:
aI. La herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión debe estar hecha de manera que ésta obture las cavidades de herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión con respecto a las zonas del perfil hueco, en las que no se realiza en la etapa de procedimiento e) ninguna aplicación de plástico, durante el cierre de la herramienta. Para ello son necesarias en la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión en los extremos axiales de las cavidades para moldeo por inyección o para moldeo por presión superficies de contacto en la herramienta, que comprimen el perfil hueco durante el cierre de la herramienta desde su dimensión exterior de perfil hueco C hasta la dimensión de herramienta A, de manera que se modifica al mismo tiempo la dimensión exterior de perfil hueco D hasta la dimensión de herramienta B y en donde la dimensión de perímetro de perfil hueco UH sigue siendo igual a la dimensión de perímetro de cavidad UW de la al menos una cavidad de herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión;
aII. En una forma de realización están realizadas las superficies de contacto de las al menos dos mitades de herramienta con respecto al perfil hueco en la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión de modo que se comprime adicionalmente una dimensión de perímetro de perfil hueco UH más grande en hasta el 5 % más allá de la compresión descrita en al. hasta la misma dimensión de perímetro de cavidad UW descrita en al.;
allí. Las superficies de contacto mencionadas en al. y all. de las al menos dos mitades de herramienta en la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión comprenden el perfil hueco, en el caso de la herramienta cerrada, en todo su perímetro y presentan preferentemente una anchura, es decir una extensión observada en dirección axial del perfil hueco, en el intervalo de 1,0 a 50,0 mm, preferentemente de 3,0 a 25,0 mm, de manera especialmente preferente de 5,0 a 10,0 mm;
alV. En una forma de realización están realizadas las superficies de contacto de las al menos dos mitades de herramienta con respecto al perfil hueco en la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión de modo que estas zonas se representan en la herramienta mediante piezas insertadas curadas. Preferentemente presentan las piezas insertadas curadas una dureza según Rockwell en el intervalo de 50 a 62 HRC. Con ello se encuentra la dureza en el intervalo de herramientas para flexión y estampado habituales. Véase: https://de.wikipedia.org/wiki/RockweM_(Einheit);
aV. La herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión debe ofrecer entre sus superficies de contacto fuera de la al menos una cavidad un espacio libre alrededor del perfil hueco. Preferentemente asciende a o bien se encuentra este espacio libre en el intervalo de 1,0 a 10,0 mm.
Etapa de procedimiento b)
En la etapa de procedimiento b) se facilita al menos un perfil hueco con una relación de diámetro con respecto a espesor de pared en el intervalo de 5:1 a 300:1, preferentemente en el intervalo de 10:1 a 200:1, de manera especialmente preferente en el intervalo de 10:1 a 100:1, cuya dimensión exterior de perfil hueco C es mayor en un intervalo del 0,1 al 5 % que la dimensión de herramienta A de la cavidad y cuya dimensión exterior de perfil hueco D es menor en un intervalo del 0,1 al 5% que la dimensión de herramienta B de la al menos una cavidad y cuya dimensión de perímetro de perfil hueco UH se corresponde con la dimensión de perímetro de cavidad UW en la etapa de procedimiento a). De acuerdo con la invención, las indicaciones con respecto a las dimensiones exteriores de perfil hueco C y D del perfil hueco que va a facilitarse en la etapa de procedimiento b) hacen referencia a 90° observadas en dirección al eje longitudinal del perfil hueco y la indicación con respecto a UH hace referencia al intervalo de la dimensión exterior de perfil hueco C y D.
Un perfil hueco que va a usarse de acuerdo con la invención puede producirse según distintos procedimientos, presentan distintas formas de sección transversal y están constituidas por distintos materiales. Preferentemente se usan con respecto a su fabricación al menos una de las técnicas prensado por extrusión, pultrusión, extrusión, moldeo por soplado, moldeo por inyección, estirado sin soldadura, soldadura longitudinal, soldadura en espiral, bobinado y pultrusión. Un perfil hueco de pared delgada que va a usarse de acuerdo con la invención puede presentar a este respecto una sección transversal redonda, elíptica o poligonal - triangular, rectangular, pentagonal etc. hasta una poligonal.
De pared delgada en el sentido de la presente invención significa preferentemente una relación de diámetro de un perfil hueco que va a usarse de acuerdo con la invención con respecto a su espesor de pared en el intervalo de 5:1 a 300:1, de manera especialmente preferente en el intervalo de 10:1 a 200:1, de manera muy especialmente preferente en el intervalo de 10:1 a 100:1.
Preferentemente, un perfil hueco que va a facilitarse en la etapa de procedimiento b) presenta un espesor de pared en el intervalo de 0,1 a 10,0 mm. Un perfil hueco que va a usarse de acuerdo con la invención presenta preferentemente al menos dos aberturas, en cada caso una en los lados frontales.
Los perfiles huecos que van a usarse de acuerdo con la invención están fabricados de un metal, en donde el metal comprende también aleaciones.
Los metales preferentes para la fabricación de perfiles huecos que van a usarse de acuerdo con la invención son acero, aluminio, magnesio, cobre, titanio, estaño, cinc, plomo, plata, oro o sus aleaciones, en particular acero, AlMgSiü,5 o latón.
De manera especialmente preferente se usan perfiles huecos de aluminio o acero, en particular aleaciones de estos dos materiales. El experto conoce tales aleaciones de la fabricación de productos semifabricados. En el caso de aleaciones de aluminio sabe el experto que el magnesio aumenta la resistencia, sin embargo al mismo tiempo reduce fuertemente la capacidad de conformación, mientras que silicio tiene en este caso solo bajas repercusiones. Estas dos propiedades se ven influidas por manganeso solo de manera moderada y por cinc solo poco. El cobre aumenta mucho la resistencia y es favorable para la tenacidad. (véase: W.Hartmann & Co. (GmbH & Co.KG), 2018: produktinfos/ff2/index_ger.html). En el caso de aluminio o bien aleaciones de aluminio se remite adicionalmente a D. Altenpohl, Aluminium und Aluminiumlegierungen, Springer Verlag Berlín Heidelberg, 1965. Con respecto a aleaciones de acero se remiten a la norma DIN EN 10020, DIN EN 10208, DIN EN 10216, DIN EN 10217 y DIN EN 10130.
El experto conoce procedimientos típicos de la fabricación de productos semifabricados de perfiles huecos como prensado por extrusión, laminado y forja por laminación.
Preferentemente presentan los perfiles huecos que van a usarse de acuerdo con la invención o los metales o bien aleaciones que van a usarse en estos presentan un alargamiento de rotura > 3 %. El alargamiento de rotura es un parámetro de las ciencias de materiales que indica el alargamiento que queda de la muestra para ensayo de tracción tras la rotura, con respecto a la longitud de medición inicial. Éste caracteriza la capacidad de deformación o bien la ductilidad de un material y puede estar definido de manera distinta, correspondientemente al comportamiento mecánico característico de los tipos de material, y puede designarse también con distintos símbolos. El alargamiento de rotura es la modificación de longitud que queda con respecto a la longitud de medición inicial de una muestra en el ensayo de tracción tras realizarse la rotura. La longitud de medición inicial se determina antes del ensayo de tracción mediante marcas de medición en la muestra para ensayo de tracción. Véase: https://de.wikipedia.org/wiki/Bruchdehnung.
Si debieran aplicarse otros procedimientos de fabricación distintos a los procedimientos de fabricación de perfiles huecos mencionados anteriormente con el fin de una minimización de tolerancia de fabricación, pueden aplicarse también materiales con un alargamiento de rotura <3 %.
De acuerdo con la invención preferentemente se usan tubos redondos de metal, tubos rectangulares de metal o tubos de múltiples cantos de metal como perfil hueco. Los tubos de este tipo se ofrecen, por ejemplo, por Mifa Aluminium B.V., Rijnaakkade 6, 5928 PT Venlo, Países Bajos.
Etapa de procedimiento c)
Además de la configuración del perfil hueco a base de metal que va a facilitarse en la etapa de procedimiento b) es importante también la configuración de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión que va a facilitarse en la etapa de procedimiento a), para que el procedimiento de acuerdo con la invención, en particular la colocación y la obturación de la al menos una cavidad, funcione sin problemas.
La colocación del perfil hueco en la al menos una cavidad se realiza a este respecto sin que se realice un ensanchamiento del perfil hueco. La obturación del junta entre el perfil hueco y la cavidad de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión, que sigue a la sección de perfil hueco que va a dotarse de la capa de plástico, se realiza únicamente durante el cierre de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión mediante modificación de forma del perímetro del perfil hueco, en donde el propio perímetro de perfil hueco UH permanece invariable.
En el caso del uso preferentemente de perfiles huecos con perímetro redondo, en donde el perfil hueco tiene la forma de un tubo, se realiza una modificación de forma preferentemente para dar una elipse. En el caso del uso de perfiles huecos con perímetro elíptico se realiza la modificación de forma preferentemente para dar un perímetro redondo.
Preferentemente se encuentra la relación de la dimensión de perímetro de perfil hueco UH con respecto a la dimensión de perímetro de cavidad UW interior en 1 : 1. Es extraordinariamente sorprendente para el experto que solo mediante el movimiento de cierre de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión y la modificación de forma que resulta de esto del perfil hueco con respecto al perímetro interior de la cavidad de herramienta UW se cierra de manera eficaz el hueco o bien la junta y con ello se obtura para el proceso de moldeo por inyección o bien moldeo por presión, e incluso con un sobredimensionamiento causado por tolerancia del perímetro de perfil hueco UH hasta el 5 %, no se introduce por presión el material en exceso de la pared de perfil hueco en los planos de separación de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión. Debido a ello se garantiza que no se produzcan ni daños de la herramienta, en particular daños de los planos separadores, ni daños del propio perfil hueco. Esta propiedad del procedimiento de acuerdo con la invención, la modificación de forma del perfil hueco con el cierre de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión y con ello al mismo tiempo la obturación de la cavidad de herramienta frente a la superficie exterior de perfil hueco permite la aplicación posterior y localmente limitada de plástico sobre el perfil hueco a base de metal en la etapa de procedimiento e) sin medios auxiliares posicionados en el interior del perfil hueco y que contrarrestan la presión de inyección o de compresión y con ello en comparación con el estado de la técnica sin etapas de procedimiento adicionales y con tiempos de ciclo claramente acortados.
Preferentemente, una herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión que va a usarse de acuerdo con la invención y también un perfil hueco a base de metal que va a usarse de acuerdo con la invención presentan las siguientes características, para que pueda colocarse este último con todas sus tolerancias de dimensión y forma sin esfuerzo en la herramienta facilitada en la etapa de procedimiento a):
cI. La herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión debe estar hecha de manera que ésta obture las cavidades para moldeo por inyección o para moldeo por presión con respecto a las zonas del perfil hueco, en las que no se realiza en la etapa de procedimiento e) ninguna aplicación de plástico, durante el cierre de la herramienta. Para ello son necesarias en la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión en los extremos axiales de la al menos una cavidad superficies de contacto en la herramienta, que comprimen el perfil hueco durante el cierre de la herramienta desde la dimensión exterior de perfil hueco C hasta la dimensión de herramienta A, de manera que se modifica al mismo tiempo la dimensión exterior de perfil hueco D hasta la dimensión de herramienta B, sin embargo la dimensión de perímetro de perfil hueco UH permanece igual a la dimensión de perímetro de cavidad UW;
cII. En una forma de realización están realizadas las superficies de contacto de las al menos dos mitades de herramienta con respecto al perfil hueco en la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión de modo que se comprime adicionalmente una dimensión de perímetro de perfil hueco UH más grande en el 5 % más allá de la compresión descrita en cI. hasta la misma dimensión de perímetro de cavidad UW descrita en cI.;
cIII. Las superficies de contacto mencionadas en cI. y cII. de las al menos dos mitades de herramienta en la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión comprenden el perfil hueco, en el caso de la herramienta cerrada, en todo su perímetro y presentan preferentemente una anchura, es decir una extensión observada en dirección axial del perfil hueco, en el intervalo de 1,0 a 50,0 mm, de manera especialmente preferente de 3,0 a 25,0 mm, de manera muy especialmente preferente de 5,0 a 10,0 mm;
cIV. En una forma de realización están realizadas las superficies de contacto de las al menos dos mitades de herramienta con respecto al perfil hueco en la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión de modo que estas zonas se representan en la herramienta mediante piezas insertadas curadas. Estas piezas insertadas curadas presentan preferentemente una dureza según Rockwell en el intervalo de 50 a 62 HRC. Con ello se encuentra la dureza en el intervalo de herramientas para flexión y estampado habituales. Véase: https://de.wikipedia.org/wiki/RockweM_(Einheit);
cV. Preferentemente, la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión ofrece entre sus superficies de contacto fuera de las cavidades para moldeo por inyección o para moldeo por presión un espacio libre alrededor del perfil hueco. Preferentemente asciende a o bien se encuentra este espacio libre en el intervalo de 1,0 a 10,0 mm.
Etapa de procedimiento d)
En la etapa de procedimiento d) se realiza el cierre de la al menos una cavidad de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión así como la compresión del perfil hueco con el movimiento de cierre de la herramienta en la dirección de cierre de la al menos una cavidad, en donde tiene lugar una modificación de forma del perfil hueco facilitado en b) en el sentido de que la superficie exterior del perfil hueco tras finalizar el proceso de cierre se corresponde con la forma interna de la cavidad de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión facilitada en la etapa de procedimiento a) en la zona de las superficies de contacto en los extremos axiales de la al menos una cavidad para moldeo por inyección o para moldeo por presión. Mediante el cierre de la al menos una cavidad, la dimensión exterior C será igual a la dimensión de herramienta A y la dimensión exterior D será igual a la dimensión de herramienta B. La dimensión de perímetro de perfil hueco UH se corresponde adicionalmente con la dimensión de perímetro de cavidad UW.
Por medio de las superficies de contacto descritas en la etapa de procedimiento c) en la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión se sujeta en la etapa de procedimiento d) el perfil hueco de manera unívoca en la al menos una cavidad y las cavidades previstas para el moldeo por inyección o para el moldeo por presión se obturan en el perfil hueco.
Para el cierre de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión se requiere una fuerza de presión que presiona el perfil hueco en una forma nueva definida mediante la configuración de la cavidad de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión, así como una fuerza de cierre para el proceso de moldeo por inyección, para obturar la al menos una cavidad. La altura de la fuerza de presión depende de la forma del perfil hueco a base de metal facilitado en la etapa de procedimiento b). Además son decisivas la configuración, las dimensiones, espesores de pared/espesor de pared y la naturaleza del material del perfil hueco a base de metal para el cálculo previo de la fuerza de presión que ha de aplicarse, que el experto debe considerar en el diseño del proceso de acuerdo con la invención.
La fuerza de presión que va a aplicarse para la compresión del perfil hueco en la etapa de procedimiento d) se encuentra preferentemente por debajo de la fuerza de cierre de la herramienta para el moldeo por inyección en el caso de que se emplee un procedimiento de moldeo por inyección para la capa de plástico.
En el caso de la aplicación por compresión de una capa de plástico mediante moldeo por presión se encuentra la fuerza de presión que va a aplicarse para la compresión del perfil hueco en la etapa de procedimiento h) en el intervalo de la fuerza de cierre de la herramienta para moldeo por presión que va a usarse para este fin /-10 %. El nivel de la fuerza de cierre de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión depende de la superficie proyectada para la capa de plástico en la etapa de procedimiento e) y las presiones de inyección que se requieren para inyectar o bien comprimir los correspondientes plásticos en la etapa de procedimiento i).
De acuerdo con la invención preferentemente se realiza la compresión en la etapa de procedimiento h) hasta que se aplique lo siguiente:
dimensión exterior de perfil hueco C = dimensión de herramienta A y
dimensión exterior de perfil hueco D = dimensión de herramienta B y
dimensión de perímetro de perfil hueco UH = dimensión de perímetro de cavidad UW.
En este caso está obturada la cavidad con respecto al perfil hueco ampliamente y la herramienta está cargada de manera mínima en las superficies de contacto.
Si se produce el caso de que la dimensión exterior de perfil hueco C o D o la dimensión de perímetro de perfil hueco UH sea demasiado pequeña y la conformación mediante la herramienta no sea suficiente para conseguir como resultado dimensión exterior de perfil hueco D = dimensión de herramienta B, entonces queda un hueco. En este caso deben seleccionarse las tolerancias del perfil hueco de modo que no se produzca este caso.
Si la dimensión exterior de perfil hueco A o la dimensión de perímetro de perfil hueco UH se selecciona demasiado grande, entonces la dimensión exterior de perfil hueco D consigue la dimensión de herramienta B antes de que la herramienta se haya cerrado completamente, lo que conduce a un aplastamiento tangencial de la pared de perfil hueco. También en este caso pueden seleccionarse por tanto las tolerancias del perfil hueco de modo que se produzca un aplastamiento de como máximo hasta el alargamiento por presión del material, sin embargo no se produzca ninguna desviación de la pared de perfil hueco en los espacios huecos entre las superficies de separación de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión. En este caso, la cavidad está igualmente obturada ampliamente con respecto al perfil hueco, sin embargo la herramienta se carga de manera más alta en las superficies de contacto.
Etapa de procedimiento e)
En la etapa de procedimiento e) se realiza la aplicación de plástico en forma de una masa fundida sobre la pared exterior del perfil hueco. El nivel de la presión de inyección y presión posterior que van a aplicarse en la etapa de procedimiento e), las velocidades de inyección, los tiempos de cambio entre la inyección y la compresión posterior, los tiempos de compresión posterior, las temperaturas de masa fundida y de herramienta y el relleno de masa residual de la capa de plástico dependen además de los materiales de plástico que van a usarse, de la geometría de la(s) cavidad(es) que va(n) a llenarse con plástico, de la posición de la aplicación en el perfil hueco, en el caso del moldeo por inyección de la mazarota, y de la capacidad de carga del perfil hueco facilitado en la etapa de procedimiento b) y colocado en la etapa de procedimiento c), que el experto debe considerar previamente en el diseño del proceso de acuerdo con la invención.
Mediante la compresión del perfil hueco en la etapa de procedimiento e), en particular por medio de las superficies de contacto de herramienta descritas en la etapa de procedimiento c), se consigue una obturación de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión frente a la salida de la capa de plástico que va a aplicarse en la etapa de procedimiento e) entre zonas cargadas con capa de plástico y no cargadas con capa de plástico del perfil hueco dentro de la cavidad de herramienta. En una forma de realización están realizadas las superficies de contacto de herramienta de modo que estas zonas se representan en la herramienta mediante piezas insertadas curadas. La realización descrita en la etapa de procedimiento c) en el punto cIV. de piezas insertadas de herramienta curadas sirve en la etapa de procedimiento d) y en la etapa de procedimiento e) para la reducción del desgaste de las superficies de contacto de herramienta, dado que éstas son los únicos puntos de contacto entre la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión y el perfil hueco y las piezas insertadas de herramienta curadas tienen preferentemente una dureza claramente más alta que el material del perfil hueco.
La aplicación de plástico sobre el al menos un perfil hueco se realiza en la etapa de procedimiento e) preferentemente mediante moldeo por inyección o moldeo por presión, en particular moldeo por inyección.
Capa de plástico mediante moldeo por inyección
Según la norma DIN 8580 se clasifican los procedimientos de fabricación para la fabricación de cuerpos sólidos geométricos en seis grupos principales. El moldeo por inyección está asignado al grupo principal 2, el conformado primario. Es adecuado en particular para artículos producidos en masa. La mecanización posterior en el caso del moldeo por inyección es baja o bien puede suprimirse completamente e incluso pueden fabricarse formas y contornos complicados en un ciclo de trabajo. El moldeo por inyección como procedimiento de fabricación en el procesamiento de plásticos se conoce en principio por el experto; Véase: https://de.wikipedia.org/wiki/Spritzgie%C3 %9Fen.
En el moldeo por inyección se fluidifica o bien se plastifica con una máquina de moldeo por inyección el plástico que va a procesarse y se inyecta en un molde, la herramienta para el moldeo por inyección, bajo presión. En la herramienta pasa el plástico mediante enfriamiento o mediante una reacción de reticulación de nuevo al estado sólido y se extrae tras la apertura de la herramienta como pieza acabada. El espacio hueco o bien la cavidad de una herramienta determina a este respecto la forma y la estructura superficial de la capa de plástico solidificada en el producto final, en la presente invención en la pieza de construcción de material compuesto de plástico-metal. Actualmente pueden prepararse mediante moldeo por inyección productos en el intervalo de peso de pocos décimos de gramo hasta un orden de magnitud de 150 kg.
El moldeo por inyección permite una elección casi libre de forma y estructura superficial, en particular superficies lisas, relieves para zonas compatibles con el contacto, patrones, grabados y efectos de color. Junto con la rentabilidad, esto convierte al moldeo por inyección en el procedimiento más difundido para la preparación en masa de piezas de plástico en prácticamente todos los campos.
Un conjunto de aparatos para el moldeo por inyección comprende al menos las siguientes piezas de construcción: 1. tornillo sinfín 2. embudo de relleno 3. granulado 4. cilindro de plastificación 5. elemento de calefacción 6. herramienta.
Dentro de un conjunto de aparatos de moldeo por inyección se realizan las etapas 1. plastificación y dosificación, 2. inyección, 3. compresión posterior y enfriamiento y 4. desmoldeo.
1. Plastificación y dosificación
El plástico termoplástico que va a usarse preferentemente para el moldeo por inyección se introduce mediante escurrimiento en forma de un granulado en los pasos de un tornillo sinfín giratorio. El granulado se transporta hacia la punta del tornillo sinfín y mediante el calor del cilindro y el calor por fricción, que se produce durante la división y cizallamiento del material, se calienta y se funde. La masa fundida se recoge delante de la punta del tornillo sinfín, dado que la boquilla de salida está cerrada inicialmente. Dado que el tornillo sinfín puede moverse axialmente, retrocede éste mediante la presión y se retira de la masa de manera similar a un sacacorchos. El movimiento hacia atrás se frena por un cilindro hidráulico o eléctricamente, de modo que se forma en la masa fundida una presión dinámica. Esta presión dinámica en unión con la rotación del tornillo sinfín compacta y homogeneiza el plástico que va a inyectarse como material de moldeo por inyección.
La posición del tornillo sinfín se mide y tan pronto como se haya acumulado una cantidad de material de moldeo por inyección suficiente para el volumen de la pieza, se finaliza el proceso de dosificación y se ajusta la rotación del tornillo sinfín. También se carga el tornillo sinfín de manera activa o pasiva, de modo que se descomprime la masa fundida.
2. Inyección
En la fase de inyección se conduce la unidad de inyección a la unidad de cierre, se aprieta con la boquilla de salida y se pone bajo presión el tornillo sinfín en el lado trasero. A este respecto se presiona la masa fundida con alta presión, preferentemente con una presión en el intervalo de 200 a 2000 bares, por la boquilla de salida abierta y la mazarota o bien el sistema de mazarotas de la herramienta para moldeo por inyección en el espacio hueco que proporciona la forma. Un bloqueo de flujo hacia atrás impide a este respecto un reflujo de la masa fundida hacia el embudo de relleno.
Durante la inyección se intenta conseguir un comportamiento de flujo a ser posible laminar de la masa fundida. Es decir, la masa fundida se enfría inmediatamente en la herramienta para moldeo por inyección allí donde ésta entra en contacto con la pared de la herramienta enfriada y permanece solidificada "pegada". La masa fundida avanzada se presiona por el canal de fusión estrechado debido a ello con velocidad aún más alta y aún más deformación por cizallamiento y delante de la parte delantera de fusión se deforma por alargamiento hacia el borde. Se superpone la descarga de calor a través de la pared de la herramienta y la alimentación de calor por el calentamiento por cizallamiento. La alta velocidad de inyección genera en la masa fundida una velocidad de cizallamiento, que deja fluir la masa fundida más fácilmente. Una inyección rápida no puede pretenderse, ya que mediante las altas velocidades de cizallamiento puede producirse de manera reforzada una degradación molecular dentro del plástico. También la superficie del producto que va a fabricarse mediante moldeo por inyección, su aspecto y finalmente el estado de orientación de las moléculas de plástico se influyen por la fase de inyección.
3. Compresión posterior y enfriamiento
Dado que la herramienta está más fría que la masa de plástico, preferentemente presenta la herramienta una temperatura en el intervalo de 20 a 120 °C y la masa de plástico presenta preferentemente una temperatura en el intervalo de 200 a 300 °C, se enfría la masa fundida en el molde y solidifica al conseguir el punto de solidificación del plástico usado en cada caso, preferentemente del termoplástico o del material compuesto a base de termoplástico. La preparación de mezclas es un término de la técnica de plástico, que se equipara con el procesamiento de plástico y describe el proceso de ennoblecimiento de plásticos mediante adición por mezclado de sustancias de adición (cargas, aditivos, etc.) para la optimización dirigida de los perfiles de propiedades. La preparación de mezcla se realiza preferentemente en prensas extrusoras y comprende las operaciones de procedimiento de transporte, fusión, dispersión, mezclado, desgasificación y aplicación de presión. Véase: https://de.wikipedia.org/wiki/Compoundierung. Con material compuesto se designa por tanto un termoplástico o duroplástico mezclado con materiales de relleno o aditivos.
El enfriamiento al conseguir el punto de solidificación del plástico en cada caso usado va acompañado de una contracción de volumen, que repercute desventajosamente en la estabilidad dimensional y la calidad de superficie del producto que va a fabricarse, en la presente invención del elemento de plástico que va a fabricarse en la etapa de procedimiento e) y que va a unirse con el lado exterior del perfil hueco por arrastre de forma. Para compensar esta contracción parcialmente, se mantiene también tras el relleno del molde una presión reducida, para que el material de plástico pueda seguir fluyendo y la contracción pueda compensarse. Esta compresión posterior puede realizarse hasta que se haya solidificado la mazarota.
Tras finalizar la compresión posterior puede cerrarse la boquilla de salida y puede comenzar en la unidad de inyección ya el proceso de plastificación y de dosificación para la siguiente pieza moldeada. El material de plástico en el molde se enfría posteriormente en el tiempo de enfriamiento residual, hasta que se haya solidificado también el núcleo, el núcleo líquido de la capa de plástico, y se haya conseguido una rigidez suficiente para el desmoldeo. Este proceso se designa también como solidificación y se realiza de acuerdo con la invención para la capa de plástico en la etapa de procedimiento f).
La unidad de inyección puede moverse alejándose entonces de la unidad de cierre, dado que ya no puede salir plástico de la mazarota. Esto sirve para impedir una transferencia de calor desde la boquilla de salida más caliente hasta la mazarota más fría.
4. Desmoldeo
Para el desmoldeo de un producto moldeado por inyección, o del perfil hueco dotado de capa de plástico en la etapa de procedimiento e) de acuerdo con la invención, se abre la cavidad y el producto se expulsa mediante espigas que se introducen en la cavidad y o bien se cae (producto a granel) o se extrae mediante aparatos manipuladores de la herramienta para moldeo por inyección y se deposita de manera ordenada o se alimenta directamente a un procesamiento posterior. Preferentemente está dotada para ello la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión de un lado de expulsión.
La mazarota debe retirarse o bien mediante mecanizado separado o se separa automáticamente durante el desmoldeo. También es posible el moldeo por inyección sin mazarota con sistemas de canales calientes, en los que el sistema de mazarota permanece de manera constante por encima de la temperatura de solidificación del plástico que va a usarse, preferentemente termoplásticos, duroplásticos o materiales compuestos, y el material contenido puede usarse por consiguiente para el siguiente disparo.
Aplicación de plástico mediante moldeo por presión
El moldeo por presión pertenece a la familia de los procedimientos de conformado primario. El moldeo por presión es un procedimiento de fabricación para plásticos, adecuado para piezas de construcción ligeramente curvadas o planas. El campo de uso principal de este procedimiento es la industria del automóvil, donde se usa para la fabricación de piezas de construcción más grandes con estructura bidimensional o tridimensional sencilla, en particular capós, parachoques, alerones o portones traseros. Pueden procesarse plásticos tanto duroplásticos como también termoplásticos.
Al comienzo del procedimiento de moldeo por presión se introduce la masa moldeable que va a procesarse en la cavidad prevista, calentada. A continuación se cierra la cavidad con el uso de un émbolo de presión. Mediante la presión alcanza la masa moldeable la forma predeterminada por la herramienta. En el caso de plásticos duroplásticos sirve la temperatura para influir en el proceso de curado, en el caso de termoplásticos para la fusión del plástico. Tras el enfriamiento puede extraerse el producto acabado del molde y dado el caso puede seguir procesándose o procesarse posteriormente.
El procedimiento de moldeo por presión es adecuado sobre todo para fabricación a escala media, dado que en este caso los costes de herramienta por regla general son más bajos que por ejemplo en el caso de moldeo por inyección. El moldeo por presión puede usarse también para la fabricación de materiales compuestos de fibras, entre otros para la fabricación de plásticos reforzados con fibras.
Véase: https://de.wikipedia.org/wiki/Formpressen
Un procedimiento de moldeo por presión conocido para plásticos termoplásticos es sobre todo el procedimiento D-LFT (Direct Long Fiber Thermoplastic Molding), tal como se describe, por ejemplo, en el documento DE-A 4330860. Los procedimientos de moldeo por presión conocidos para plásticos duroplásticos son sobre todo el procedimiento SMC (Sheet Molding Compound) y el procedimiento BMC (Bulk Transfer Molding Compound). Un procedimiento SMC se describe por ejemplo en el documento EP 1 386 721 A1. Con respecto al procedimiento BMC véase: Handbuch SpritzgielJen, ISBN 9783446156326, 1a edición 2001, páginas 1022 - 1024, Car1Hanser Verlag.
Plásticos que van a aplicarse en la etapa de procedimiento e)
Los plásticos que van a usarse en la etapa de procedimiento e) son preferentemente plásticos termoplásticos o duroplásticos, de manera especialmente preferente plásticos termoplásticos.
Los plásticos termoplásticos preferentes son poliamidas (PA), poliésteres, en particular poli(tereftalato de butileno) (PBT) o poli(tereftalato de etileno) (PET), polietileno (PE), polipropileno (PP) o poli(cloruro de vinilo) (PVC). De manera especialmente preferente se usa como plástico termoplástico en la etapa de procedimiento e) poliamida o poliéster. Preferentemente se usa como poliamida una poliamida 6. En particular se usa como poliéster PBT. Los plásticos duroplásticos preferentes son resinas epoxídicas, poliuretanos que pueden reticularse o resinas de poliéster insaturadas.
Preferentemente se usa el termoplástico o duroplástico en forma de un material compuesto.
De manera especialmente preferente se produce la capa de plástico que va a aplicarse en la etapa de procedimiento e) a partir de un plástico termoplástico con al menos un material de relleno o de refuerzo. Preferentemente se usa al menos un material de relleno o de refuerzo del grupo de fibras de carbono [n.° CAS 7440-44-0], esferas de vidrio o esferas de vidrio macizas o huecas, o fibras de vidrio, o vidrio molido, en particular todos a base de vidrio de borosilicato de aluminio con un contenido alcalino del 1 % (vidrio E) [n.° CAS 65997-17-3], ácido silícico amorfo [n.° CAS 7631-86-9], silicato de calcio [n.° de CAS 1344-95-2], metasilicato de calcio [n.° de cAs 10101-39-0], carbonato de magnesio [n.° de CAS 546-93-0], caolín [n.° de CAS 1332-58-7], caolín calcinado [n.° de CAS 92704-41-1], creta [n.° de CAS 1317-65-3], cianita [n.° CAS 1302-76-7], cuarzo en polvo o molido [n.° de CAS 14808-60-7], mica [n.° de CAS 1318-94-1], flogopita [n.° de CAS 12251-00-2], sulfato de bario [n.° de CAS 7727-43-7], feldespato [n.° de CAS 68476-25-5], wollastonita [n.° CAS 13983-17-0] y montmorillonita [n.° CAS 67479-91-8]. De manera especialmente preferente se usan fibras de vidrio.
En particular preferentemente se usan por 100 partes en masa del plástico termoplástico materiales de relleno o de refuerzo en cantidades en el intervalo de 0,1 a 150 partes en masa. En particular de manera muy especialmente preferente se usan por 100 partes en masa del plástico termoplástico materiales de relleno o de refuerzo en cantidades en el intervalo de 15 a 150 partes en masa.
En particular preferentemente se usa en la etapa de procedimiento e) una capa de plástico de poliamida 6 reforzada con fibras de vidrio con 15 a 150 partes en masa de fibras de vidrio por 100 partes en masa de poliamida en el procedimiento de moldeo por inyección. Los materiales compuestos de este tipo pueden obtenerse con la denominación Durethan® por Lanxess Deutschland GmbH, Colonia.
También un plástico duroplástico que va a aplicarse en la etapa de procedimiento e) contiene preferentemente al menos uno de los materiales de relleno o de refuerzo mencionados anteriormente. Preferentemente, el plástico duroplástico contiene como material de relleno o de refuerzo fibras de vidrio o fibras de carbono. En particular preferentemente se usan por 100 partes en masa del plástico duroplástico de 10 a 150 partes en masa de fibras de vidrio o fibras de carbono como material de relleno o de refuerzo.
Etapa de procedimiento f)
En la etapa de procedimiento f) se realiza el enfriamiento de la capa de plástico o del recubrimiento de plástico, también designado como solidificación. El término de solidificación describe la solidificación del plástico fundido aplicado en la etapa de procedimiento e) mediante enfriamiento o bien mediante reticulación química para dar un cuerpo sólido. En el caso de una conformación simultánea pueden aplicarse de esta manera directamente elementos funcionales, estructuras y superficies sobre la pared exterior del perfil hueco.
En una forma de realización de la presente invención y en el caso de un tratamiento de superficie descrito anteriormente se produce tras la solidificación de la masa fundida de plástico sobre la superficie exterior del perfil hueco, preferentemente un tubo metálico, una capa de plástico en forma de un anillo de plástico cerrado con una superficie interna estructurada, que representa exactamente la imagen positiva de la estructura de superficie de la pared exterior del perfil hueco, preferentemente del tubo de metal.
Una unión de acuerdo con la invención rígida en cizallamiento, resistente al cizallamiento, que puede cargarse mucho y por arrastre de forma se ha producido alrededor de la pared exterior del perfil hueco, preferentemente alrededor de la pared exterior del perfil hueco en forma de un tubo de metal.
Otros detalles con respecto a la etapa de procedimiento f) se han descrito ya anteriormente en la sección "Compresión posterior y enfriamiento".
Etapa de procedimiento g)
En la etapa de procedimiento g) se extrae la pieza de construcción de material compuesto de plástico-metal acabada de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión, después de que con la solidificación de la masa fundida de plástico ya no esté presente la presión en la capa de plástico y se haya debilitado la fuerza de compresión y de cierre con la apertura de la herramienta. Otros detalles se han descrito ya anteriormente en la sección "Desmoldeo".
Pieza de construcción de material compuesto de plástico-metal
Las piezas de construcción de material compuesto de plástico-metal que van a producirse de acuerdo con la invención se usan en correspondiente configuración preferentemente para la construcción de vehículos, en particular en la construcción de automóviles. Preferentemente, en el caso de la pieza de construcción de material compuesto de plástico-metal se trata de una pieza de carrocería de vehículos, en particular de un Cross Car Beam (CCB), también designado como viga transversal de panel de instrumentos. Se conocen vigas transversales de panel de instrumentos por ejemplo por los documentos US 5934744 A o US 8534739 B. De manera igualmente preferente se trata en el caso de la pieza de construcción de material compuesto de plástico-metal de una parte de carrocería de vehículo, en particular de un portador de módulo frontal, también designado como "Grill Opening Reinforcement" o como "bolster". Se conocen portadores de módulo frontal por ejemplo por el documento EP 0519776 A1.
En la pieza de construcción de material compuesto de plástico-metal de acuerdo con la invención, también designada como pieza de construcción híbrida debido a los dos componentes, se enrigidece y se refuerza el perfil hueco y la capa de plástico aplicada en la etapa de procedimiento e) por medio de una masa fundida de plástico de manera recíproca. Además, la capa de plástico aplicada en la etapa de procedimiento e) sobre la pared exterior del perfil hueco sirve además para la integración funcional en el sentido de una formación de sistemas o de módulos para la unión de estructuras de plástico o superficies de plástico.
La presente invención se explica por medio de la figura 1, figura 2, figura 3 y figura 4:
La figura 1 muestra una pieza de construcción de material compuesto que va a prepararse de acuerdo con la invención según el procedimiento de moldeo por inyección o de moldeo por presión, en donde (1) representa el perfil hueco, en este caso en la forma de realización de un tubo con una forma con una forma de sección transversal en forma de elipse, y (2) representa una capa de plástico unida por arrastre de forma o de manera adhesiva con el perfil hueco. (3) muestra el eje longitudinal del perfil hueco. (4) muestra las superficies de contacto para la obturación, que se encuentran junto a la capa de plástico (2) sobre el perfil hueco, en el intervalo de 1,0 -10,0 mm, observadas en dirección al eje longitudinal (3).
La figura 2 muestra la sección transversal de una herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión (5) que va a usarse de acuerdo con la invención en estado cerrado con la dirección de apertura y cierre (6) en la zona de las superficies de contacto para la obturación (4) que se encuentran junto con la capa de plástico (2) sobre el perfil hueco, en el intervalo de 1,0 -10,0 mm observadas en dirección del eje longitudinal del perfil hueco (3). (7) muestra la dimensión de herramienta A de la cavidad de herramienta observada en dirección de cierre. (8) muestra la dimensión de herramienta B de la cavidad de herramienta observada perpendicularmente a la dirección de cierre y (9) la dimensión de perímetro de cavidad UW en la zona de la dimensión de herramienta A y B.
La figura 3 muestra la sección transversal de una herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión (5) abierta con perfil hueco (1) colocado en la zona de las superficies de contacto para la obturación (4), que se encuentran junto con la capa de plástico (2) sobre el perfil hueco (1), en el intervalo de 1,0 - 10,0 mm observadas en dirección al eje longitudinal del perfil hueco (3) (véase la figura 1). (10) muestra la dimensión exterior C del perfil hueco (1) observada en dirección de cierre. (11) muestra la dimensión exterior D del perfil hueco (1) y (12) muestra la dimensión de perímetro de perfil hueco UH del perfil hueco (1) en la zona de la dimensión de perfil hueco C y D. (17) muestra el huelgo entre el perfil hueco y la cavidad de herramienta.
La figura 4 muestra la sección transversal de una herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión (5) que va a usarse de acuerdo con la invención en el estado cerrado con el perfil hueco (1) colocado en la zona de las superficies de contacto para la obturación (4), que se encuentra junto con la capa de plástico (2) sobre el perfil hueco (1), en el intervalo de 1,0 - 10,0 mm observada en dirección al eje longitudinal (3) (véase la figura 1). (13) representa la dimensión exterior C del perfil hueco (1) comprimido en la zona de las superficies de contacto para la obturación (4), que se encuentra junto a la capa de plástico (2) sobre el perfil hueco (1), en el intervalo de 1,0 -10,0 mm, observada en dirección de su eje longitudinal (3). Tras la compresión es la dimensión exterior C igual a la dimensión de herramienta A. (14) representa la dimensión exterior D del perfil hueco (1) comprimido en la zona de las superficies de contacto para la obturación (4), que se encuentra junto a la capa de plástico (2) sobre el perfil hueco (1), en el intervalo de 1,0 a 10,0 mm, observada en dirección de su eje longitudinal (3). Tras la compresión es la dimensión exterior B igual a la dimensión de herramienta D. (15) representa la dimensión de perímetro de perfil hueco UH del perfil hueco (1) comprimido en la zona de las superficies de contacto para la obturación (4), que se encuentra junto a la capa de plástico (2) sobre el perfil hueco (1), en el intervalo de 1,0 a 10,0 mm, observada en dirección de su eje longitudinal (3). Tras la compresión es la dimensión de perímetro de perfil hueco UH igual a la dimensión de perímetro de cavidad UW en la zona de la dimensión de herramienta C y D.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para la fabricación de una pieza de construcción de material compuesto de plástico-metal, en particular con unión resistente al cizallamiento y por arrastre de forma del componente de metal y del componente de plástico,
a) proporcionando una herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión (5) con al menos una cavidad que va a abrirse y una (7) dimensión de herramienta A en la dirección de cierre y una (8) dimensión de herramienta B ortogonal a la dirección de cierre de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión y una (9) dimensión de perímetro de cavidad UW, que se corresponde con el perímetro de la cavidad en la zona de las dimensiones de herramienta para moldeo por inyección o de moldeo por prensado A y B, b) proporcionando al menos de un perfil hueco (1) de metal con una relación de diámetro con respecto a espesor de pared en el intervalo de 5:1 a 300:1, cuya (10) dimensión exterior C es mayor en un intervalo del 0,1 al 5 % que la (7) dimensión de herramienta A, y cuya (11) dimensión exterior D es menor en un intervalo del 0,1 al 5 % que la (8) dimensión de herramienta B y las indicaciones con respecto a C y D se refieren a 90° observados en dirección al eje longitudinal (3) del perfil hueco (1) y cuya (12) dimensión de perímetro de perfil hueco UH se corresponde con la dimensión de perímetro de cavidad UW (9) mencionada en a) de la al menos una cavidad de herramienta para moldeo por presión o de herramienta para moldeo por inyección UW,
c) colocando perfil hueco (1) en la al menos una cavidad de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por prensado (5) facilitada en a),
d) cerrando la al menos una cavidad de la herramienta de moldeo por inyección o de moldeo por presión (5) así como comprimiendo el perfil hueco (1) con el movimiento de cierre de la herramienta en la dirección de cierre (6) de la al menos una cavidad, en donde tiene lugar una modificación de forma del perfil hueco (1) facilitado en b) y la superficie exterior del perfil hueco (1) tras finalizar el proceso de cierre se corresponde con la forma interna de la cavidad de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión (5) facilitada en la etapa de procedimiento a) en la zona de las superficies de contacto (4) en los extremos axiales de la al menos una cavidad, en donde la dimensión de perímetro de perfil hueco UH (12) permanece igual a la dimensión de perímetro de cavidad UW (9),
e) aplicando por el exterior una capa de plástico (2) en forma de una masa fundida con una presión en el intervalo de 1 bar a 1000 bares sobre el perfil hueco (1), preferentemente en el intervalo de 10 bares a 500 bares, de manera especialmente preferente en el intervalo de 50 bares a 300 bares,
f) enfriando la capa de plástico (2) aplicada en e) sobre el perfil hueco (1) (solidificación), y
g) extrayendo la pieza de construcción de material compuesto acabada de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión (5),
con la condición de que la modificación de forma del perfil hueco con el cierre de la herramienta para moldeo por inyección o para moldeo por presión (5), y con ello al mismo tiempo la obturación de la cavidad de herramienta frente a la superficie exterior del perfil hueco, se lleva a cabo la aplicación posterior y localmente limitada de plástico (2) sobre el perfil hueco (1) a base de metal en la etapa de procedimiento e) sin medios auxiliares posicionados en el interior del perfil hueco (1) y que contrarrestan la presión de inyección o de compresión.
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que se consigue una unión por arrastre de forma del perfil hueco (1) y la capa de plástico (2) radialmente en todas las direcciones alrededor del eje central del perfil hueco y de manera rotatoria con respecto a un eje de manera perpendicular al eje central del perfil hueco (1).
3. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que adicionalmente se consigue la unión del perfil hueco (1) y de la capa de plástico (2) con el bloqueo de todos los grados de libertad, de traslación en las direcciones X, Y y Z y de rotación alrededor de los ejes X, Y y Z por medio de un tratamiento de la superficie de la pared exterior del perfil hueco (1).
4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que como tratamiento de superficie se selecciona al menos una de las formas de aplicación de al menos un agente adherente, activación de la superficie por plasma, estructuración por láser, pretratamiento químico y procedimiento de aplicación aditivo.
5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por que como agente de pretratamiento químico se realizan el uso de ácidos o bases y como procedimiento de aplicación aditivo el procedimiento de proyección de metal térmico.
6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el perfil hueco (1) que va a proporcionarse presenta sobre su lado exterior elementos estructurales.
7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que en el caso de los elementos estructurales se trata de nervaduras.
8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que antes o después de la etapa de procedimiento d) se conforma el perfil hueco (1) en al menos una posición mediante la acción de fuerzas de flexión adicionales.
9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que antes de la etapa de procedimiento d) se conforma el perfil hueco (1) en al menos una posición mediante la acción de fuerzas de flexión adicionales.
10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que esta conformación se realiza fuera de la herramienta (5) en cualquier posición discrecional del perfil hueco (1).
11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que en el caso de la pieza de construcción de material compuesto de plástico-metal se trata de una pieza de carrocería de un vehículo.
12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado por que en el caso de la pieza de carrocería se trata de una viga transversal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2677943B1 (fr) 1991-06-19 1993-10-22 Ecia Facade anterieure perfectionnee pour vehicules automobiles.
DE4330860C2 (de) 1993-09-11 2002-08-08 Basf Ag Verfahren zur Herstellung eines flächigen Halbzeugs aus glasmattenverstärkten Propylenpolymerisaten
JP3443140B2 (ja) * 1993-10-04 2003-09-02 富士重工業株式会社 多層プラスチック成形体とその製造方法
JPH08252832A (ja) * 1995-03-16 1996-10-01 Tokai Rubber Ind Ltd ロールの製法
US5934744A (en) 1997-10-01 1999-08-10 General Motors Corporation Cross car structural beam
DE10233300B4 (de) 2002-07-22 2014-09-11 Dieffenbacher GmbH Maschinen- und Anlagenbau Verfahren und Anlage zur Herstellung von faserverstärkten Formteilen
DE60310339T2 (de) * 2002-11-01 2007-05-10 Calsonic Kansei Corp. Querträger und Herstellungsverfahren
US20050003154A1 (en) * 2002-12-13 2005-01-06 White Gary L. Laminated building panels having preselected colors
DE10317217A1 (de) * 2003-04-15 2004-11-04 Bayer Ag Hohlkammer-Verbundbauteil
DE10329710A1 (de) * 2003-07-02 2005-02-10 Bayer Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Metall-Verbundbauteils
DE102004010810A1 (de) * 2004-03-05 2005-09-22 Bayer Materialscience Ag Verbundbauteil
DE102007060628A1 (de) 2007-12-15 2009-06-18 Daimler Ag Verfahren zur Herstellung von Verbundbauteilen
US8007705B2 (en) * 2009-03-14 2011-08-30 Raytheon Company Method of manufacture of one-piece composite parts using a two-piece form including a shaped polymer that does not draw with a rigid insert designed to draw
US8556560B2 (en) * 2011-01-24 2013-10-15 Bollhoff Otalu S.A. Tapped insert to be insert moulded and insert moulding method
US8534739B2 (en) 2011-05-27 2013-09-17 Ford Global Technologies, Llc Cross car beam assembly including reinforced polymerized elements
DE102014019724A1 (de) * 2014-03-17 2015-09-17 Technische Universität Dresden Verfahren zur Herstellung von Strukturelementen aus Funktionselement und Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlprofil und Strukturelemente

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