JP2016530134A - 金属／プラスチック複合材の三次元形状ハイブリッド部品を製造するための半製品及び方法、及びその半製品の使用 - Google Patents

Abstract

本発明は、深絞りができて、金属／プラスチック複合材の三次元形状ハイブリッド部品（５）を製造することが意図された、シートバー状又は帯状の半製品（１）に関し、このような半製品（１）の使用に関する。更に本発明は、金属／プラスチック複合材の三次元形状ハイブリッド部品（５）を製造する方法に関する。本発明による半製品（１）は、シートバー状又は帯状の少なくとも１つの金属板（１．１）と、この金属板上に材料ボンディングの形で適用されている少なくとも１つの熱可塑性プラスチック層（１．２）を具え、金属板上のプラスチック層が適用されている側は、プラスチック層の付着性を改善する表面を有している。本発明によれば、半製品（１）は、そのプラスチック層（１．２）が、プラスチックで作られた又は作られる少なくとも１つの構造体（２）の材料ボンディングにより接着剤無しで固着するための連結層として、成形されていることを特徴としている。本発明による方法は、このような半製品（１）を用いることを特徴としていて、プラスチックの構造体（２）が、連結層として形成されたプラスチック層（１．２）上に、射出成形又はプレス成形によって、材料ボンディングの形で成形されることを特徴としている。【選択図】図４

Description

本発明は、シート状又は帯状の半製品に関する。この半製品は、深絞りができて、金属／プラスチック複合材の三次元形状ハイブリッド部品の製造を意図している。また、本発明は、この半製品の使用に関する。本発明は、更に、金属／プラスチック複合材の三次元形状ハイブリッド部品を製造する方法に関する。

建造において、及び特に車両製造において、低重量だけでなく高強度と剛性を併せ持つべき軽量部品が、多く使用されている。このような軽量部品は、車体において、例えばＢピラー、バンパー、又は側面衝突ビームといった衝突関連構造部品を形成するという目的をしばしば果たしている。このような軽量部品を実現する１つのアプローチは、異なる材料を互いに組み合わせることである。

プラスチック及び繊維強化プラスチックの分野において、ランクセスＡＧ社は、エアランゲン大学ポリマ−技術研究所と協働して、いわゆる“エアランガービーム（Ｅｒｌａｎｇｅｒ ｂｅａｍ）”を開発した。これは、標準試験に用いられるモデルビームであり、有機金属シート（繊維強化プラスチック）をその融点を上回る温度で加熱し、成形金型に挿入し、成形工程に移し、次いで一体型射出成形ユニットによってリブ付きの三次元構造を提供することで、製造される。このモデルビームによって、機械特性値が、金属板を基にした同等物よりも極めて高くなる。結果として、このような構造は、より多くのエネルギーを吸収できる。更に、エアランガービームについての３点折り曲げ試験のシミュレーションによって、エアランガービームと同様のリブ付き構造を持つ成形鋼板を具える複合材料が、エアランガービームの原型の変形（リブを成形した構造を持つ有機金属シート）と比較して２倍以上強い衝撃を吸収できることが示された。しかし、金属とプラスチックは異なる種類の素材であるため、適切な接合方法が提供されなければならない。従来の製造工程は、以下の作業ステップ：
１．鋼板を作製（一定の寸法に切断）する作業ステップと、
２．一定の寸法に切断した鋼板を成形工程に移す作業ステップと、
３．成形した鋼板を脱油する作業ステップと、
４．接着剤の層を塗布する作業ステップと、
５．接着剤が塗布された成形した鋼板を射出成形金型へ移送して、金型内に配置する作業ステップと、
６．プラスチックと共に上記鋼板をバック射出成形又は射出成形して、結果的にリブ付き構造を製造する作業ステップとを具える。

この工程は非常に費用がかかる。特に、自動車工業用の現在の接着剤は、高価である。この全てによって、多くの自動車製造業者又は供給業者が金属／プラスチック複合材のハイブリッド部品を使用しなくなり、結果的に、この点に利用できる軽量構造の潜在性が用いられないでいる。

独国特許第ＤＥ１９９３４５４５Ｃ１号は、金属シートバーから成形された形材を含むハイブリッド部品を開示しており、その形材は、交差するリブを具える構造体をプラスチックが規定するように、プラスチックと共にバック射出成形されるものとなっている。独国特許第ＤＥ１９９３４５４５Ｃ１号によれば、プラスチックと金属形材との部分的に組み合う結合を設けることで、金属とプラスチックの間に適正な接合が達成される。この場合、形材を部分的に閉じること、及び、形材内の開口部を射出成形することによって、組み合う接合が達成される。金属とプラスチックの間のアンカリング点は、開口部に設けられる。しかし、多くの部品の場合、これらの部分的に組み合う結合点は、部品の外観の観点から、望まれない。更に、このようなハイブリッド部品の荷重吸収性能は、部分的に組み合う結合が原因で、十分ではないこともある。

このような背景に対して、本発明は、金属／プラスチック複合材の三次元形状ハイブリッド部品の製造用の半製品を提供するという目的に基づくものであった。この半製品によって、自動車製造業者又はそれらの供給業者が、６つの作業ステップを具える前述の工程の場合よりもより低い費用にて、高い荷重吸収性能を持つ同様のハイブリッド部品を、製造することが可能となる。本目的は、金属／プラスチック複合材の三次元形状ハイブリッド部品を低コストで製造する方法を提供することでもあった。

半製品に関して、請求項１に記載の特徴を持つ半製品によって、前述の目的が達成される。方法に関しては、請求項１８に記載の特徴を持つ方法によって、前述の目的が達成される。本発明による半製品又は本発明による方法の有利な改良例は、請求項１を引用する請求項２乃至１７の主題であり、請求項１８を引用する請求項１９乃至２６の主題である。

本発明は、金属／プラスチック複合材の三次元形状ハイブリッド部品の製造用の半製品を提供するという基本概念に基づいている。この半製品によって、自動車製造業者又はハイブリッド部品製造業者が接着剤の層を塗布する必要無しに、実質的に表面領域全体に亘って付着するプラスチックと金属との間のボンディングを可能にすることができる。ここで、半製品は、半製品は、シート状又は帯状の少なくとも１つの金属板と、その上に材料ボンディング（ｍａｔｅｒｉａｌ−ｂｏｎｄｉｎｇ）の形で塗布された少なくとも１つの熱可塑性プラスチック層とで作られており、金属板上のプラスチック層が塗布された側に、プラスチック層の付着性を改善する表面を有する。このプラスチック層は、プラスチックで作られた又は作られる少なくとも１つの構造体の材料ボンディングにより接着剤無しで固着するための連結層として形成されている。

表面処理に応じて、特にポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、熱可塑性エラストマー、及び、これらのプラスチックの化合物といった様々な熱可塑性プラスチックを連結層として用いることができるが、ポリアミド、ポリエチレン又はこれらの混合物は、熱安定性が極めて高いので特に好ましい。

本発明による半製品の金属板は、鋼材料から製造されることが好ましく、複相鋼から又は他の軽量鋼から製造されることが特に好ましい。鋼材料は、優れた成形性及び高強度で区別される。複相鋼の微細組織は、主に柔らかいフェライトマトリックスからなり、このマトリックスには点在する第２の硬い主にマルテンサイト相が取り込まれている。フェライト画分は最大９０％を占める。マルテンサイトのほかには、残留オーステナイト及びベイナイトの画分も存在し得る。複相鋼の金属板は、強度関連構造要素及び本体部品の製造用のストレッチ成形の高い比率を含む、冷間成形作業用に特に適している。熱延した複相鋼は、形材、本体補強材、及びシャシーパーツといった部品の軽量化製造に、特に有利である。例えば焼付け硬化（ｂａｋｅ ｈａｒｄｅｎｉｎｇ）として知られている処理といった適切な熱処理をした後に、強度について３０ＭＰａを超える追加的増加が達成される。

本発明による半製品の少なくとも１つの金属板は、例えば０．１乃至２．５ｍｍの範囲の厚さ、好ましくは０．１乃至１．０ｍｍの範囲の厚さ、特に好ましくは０．１乃至０．５ｍｍの範囲の厚さを有する。

一方で、本発明による半製品の少なくとも１つのプラスチック層（連結層）は、むしろより薄く成形され得る。このプラスチック層は、例えば０．０１乃至１．２ｍｍの範囲の厚さ、好ましくは０．０５乃至１．０ｍｍの範囲の厚さ、特に好ましくは０．３乃至０．８ｍｍの範囲の厚さを有する。

本願出願人側で行った試験において、金属板及び連結層が前述した範囲の厚さを有する本発明による半製品は、室温及び１００℃の金型温度における碁盤目エリクセン試験において、優れた深絞り性を有することが見出されている。本発明による半製品の深絞り中において、連結層としての役割を果たす熱可塑性プラスチック層は、金属板と共に流れて、そうすることで付着性を失うことがない。

鋼材料の金属板の代わりに、本発明による半製品は、マグネシウム又はアルミニウムの金属板を具えてもよい。

本発明による半製品の熱可塑性プラスチック層（連結層）の機能は、接着剤を塗布しなくても、他の多くのプラスチックに材料ボンディングの形で確実に固着できることである。射出成形する工程において、プラスチック溶解物のエネルギーは、ここでは、連結層の表面を活性化して材料ボンディングを生じさせることに用いられる。溶解物が冷めた後に、連結層と成形プラスチックの間が完璧に固着される。成形プラスチックは、熱可塑性プラスチックだけでなく、熱硬化性プラスチック及び／又は様々なエラストマーからのプラスチックであってもよい。利用できるプラスチックの範囲を広げるために、射出成形する工程の前に、プラズマ又はコロナによって前処理をして、連結層の表面を追加的に活性化することも可能である。

本発明による半製品によって、自動車製造業者又は三次元形状ハイブリッド部品を製造する部品供給業者のほうで行う作業ステップを、大幅に減らすことができる。なぜならば、本発明による半製品によって、自動車製造業者又は部品供給業者が、三次元形状ハイブリッド部品を、以下の工程ステップ：
１．シート状又は帯状の半製品を作製（一定の寸法に切断）するステップ、
２．一定の寸法に切断した半製品を、一体型射出成形ユニットを有する成形金型に移送して及びその中に配置するステップ、
３．一定の寸法に切断した半完成ブランクを、ワンステップで成形及びバック射出成形するステップ、
で製造することが特に可能となるからである。

本発明による半製品の有利な改良例においては、プラスチック層（連結層）が適用される金属板の側が、全表面領域に亘ってではなくて、部分的に被覆されている。この改良例は、製造するハイブリッド部品が、例えば強度及び／又は剛性を増加するリブ付きプラスチック構造を部分的にのみ有するときはいつでも、特に都合がよい。結果的に、金属板への少なくとも１つの熱可塑性プラスチック層（連結層）の被覆中において、ハイブリッド部品の完成後に、リブ付き構造を有していない金属板の１つ又は複数の比較的大きな表面領域を、被覆されないままにすることができる。これによって材料費が抑えられて、十分な強度と剛性を維持しながら最適に軽量化することができる。

本発明による半製品の更なる有利な改良例においては、熱可塑性プラスチック層が二重に作られていて、この２つの熱可塑性プラスチック層間に熱可塑性プラスチック発泡体層が設けられている。熱可塑性プラスチック発泡体を挟むことによって、ハイブリッド部品が、同様の強度及び剛性が維持しながらも、大幅に軽量化されることが見出されている。

更なる有利な改良例によれば、本発明による半製品のプラスチック層（連結層）は、少なくとも１つの有機金属板で部分的に被覆されている。結果的に、製造されるハイブリッド部品が、同様の総重量が維持されながらも、強度及び剛性が著しく改善される、又は総重量が減量される。

本発明による半製品の更なる改良例によれば、半製品の（少なくとも１つの）金属板は、代替的に又は追加的に、プラスチック層（連結層）とは反対の側が少なくとも１つの有機金属板で被覆されてもよい。この改良例によって、製造するハイブリッド部品が、同様の総重量が維持されながらも、強度及び剛性が著しく増強される、又は総重量が減量される。同時に、更なる改良例によれば、有機金属板は、金属板とは反対の側が、少なくとも１つの第２の金属板で被覆されてもよい。好ましい改良例によれば、有機金属板が炭素繊維を含むときはいつでも、このような半製品から、特に軽量でかつ同時に非常に強度があって剛性のあるハイブリッド部品が製造できる。さらに、更なる改良例において、第２の金属板の外側が熱可塑性プラスチック層で被覆されてもよく、プラスチックで作られた又は作られる少なくとも１つの構造体を材料ボンディングにより接着剤無しで固着するための連結層として同様に形成されてもよい。このような方法で設計された本発明による半製品から、特にリブ付き構造体といったプラスチックで製造された構造体を両側に持つハイブリッド部品を、接着剤を塗布することなく有利に製造できる。

本発明による半製品の他の有利な改良例によれば、金属板は、プラスチック層とは反対の側が第２の熱可塑性プラスチック層で被覆され、プラスチックで作られた又は作られる少なくとも１つの構造体を材料ボンディングにより接着剤無しで固着するための連結層として同様に形成されている。また、そのような本発明による半製品から、特にリブ付き構造体といったプラスチックで製造された構造体を両側に持つハイブリッド部品を、接着剤を塗布することなく有利に製造できる。

この場合、第２のプラスチック層（連結層）は、それが適用される側の金属板上を、全表面領域に亘って又は部分的に被覆していてもよい。例えば、製造されるハイブリッド部品が金属板上の対応する側にプラスチックのリブ付き構造を部分的にのみ有していて、それが部分的な連結層によって、接着剤無しで金属板に材料ボンディングの形で取り付けられるときはいつでも、第２のプラスチック層によって金属板を部分的に被覆することは都合がよい。

本発明による半製品の更なる有利な改良例においては、第２のプラスチック層が、金属板とは反対の側が第２の金属板で被覆されている。更なる改良例において、第２の金属板は、第２のプラスチック層とは反対の側が、連結層として第３の熱可塑性プラスチック層で被覆されていてもよい。また、このような方法で設計された本発明による半製品によって、高強度及び剛性を持つ軽量ハイブリッド部品を低コストで製造できる。同様のことを、第２のプラスチック層をその全表面領域に亘って又は部分的に少なくとも１つの有機金属板で被覆された本発明による半製品の更なる改良例に、適用する。

本発明による半製品の更なる改良例によれば、連結層としての役割を果たす各プラスチック層には、剥離可能な保護フィルムが提供されている。保護フィルムは、半製品の輸送中に、及び、おそらく半製品の成形中も、連結層の表面を保護する。結果的に、例えばプラスチックリブといったプラスチック構造の成形前に、連結層表面における油又はグリースなどの汚染物質の労力を費やす洗浄が必要無くなる。更に、剥離可能なフィルムとしての保護フィルムは、成形工程中における半製品の摺動性を改善することができる。

本発明による半製品は、平らな部品として成形されることが好ましい。この半製品は、静的な工程における板プレス、非連続的な工程における間隔加熱プレス、又は、連続的な工程における例えばダブルベルトプレスといった貼り合わせシステムの手段によって製造されてもよい。プロセスパラメータは、この場合、製造する半製品用に合わせてそれぞれ設定する。パネルは様々な半製品に応じてそれらから裁断されてもよく、又は、帯状の半製品はコイルへと巻き取られてもよい。

本発明の第２の教示によれば、金属／プラスチック複合材の三次元形状ハイブリッド部品を製造する方法のための前述の目的は、前述の改良例の１つにおける本発明による半製品に用いることによって、達成できる。この半製品は、プラスチックの構造体が連結層として成形されたプラスチック層上に、射出成形又はプレス成形によって材料ボンディングの形で成形されていている。

前述したように、本発明による半製品によって、三次元形状ハイブリッド部品を、金属、及び、好ましくはリブ付き構造体といったプラスチック構造体を持つプラスチックから、接着剤を塗布せずに製造することができる。これによって、極めて簡単にハイブリッド部品が製造できる。

本発明による方法に好都合の改良例においては、構造体が成形される前に、半製品が三次元的な形状に成形される。成形工程は、この場合、深絞り成形又はロール成形によって行われることが好ましい。

本発明による方法の更なる有利な改良例においては、半製品の成形が、少なくとも１つの一体型射出成形キャビティと、この射出成形キャビティに入る少なくとも１つの射出成形チャネルとを有する成形金型によって行われる。この改良例によって、ハイブリッド部品を製造する工程ステップ数を減らすことが可能になり、半製品又は一定の寸法に切断した半完成ブランクの成形と、好ましくはリブ付き構造体といった構造体を製造する連結層のバック射出成形とを、同じ工程ステップにおいて行うことができる。

本発明による方法の他の有利な改良例は、半製品の成形が、プラスチック化合物をプレス加工及び三次元成形する少なくとも１つの一体型キャビティを持つ形状を有する成形金型によって行われることを特徴としている。この変形例によっても、ハイブリッド部品を製造する工程ステップ数を減らすことが可能になり、半製品又は一定の寸法に切断した半完成ブランクの成形と、好ましくはリブ付き構造体といった構造体を製造するためのプラスチック化合物のプレス加工とを、連結層上で、同じ工程ステップにおいて行うことができる。

本発明による方法の更なる変形例においては、半製品の成形が、ロール成形によって行われ、この半製品の成形中又は成形後に、回転可能なホイール形状のツールが、構造体のプレス成形のために使用される。このツールには、プレス加工してプラスチック化合物を三次元成形する少なくとも１つのキャビティを有する形状が与えられている。本方法のこの改良例によって、断面ビームとして成形される上述した型のハイブリッド部品を、特に効率的に大量生産できる。

本発明による方法の更なる改良例によれば、連結層として成形された熱可塑性プラスチック層を持つ少なくとも１つの一体型フランジは、上記ハイブリッド部品、金属／プラスチック複合材として構成された更なるハイブリッド部品、又は、溶接によってプラスチック層上に接合された有機金属板、の上に成形されている。このようにして、例えばハーフシェルとして成形されたハイブリッド部品を組み立てて、中空のチャネル又は閉じた形材を低コストで成形することができる。これと同じことが本発明によるハイブリッド部品と、中空のチャネル又は閉じた形材の範囲を定めている有機金属板との組み合わせに対しても、同様に適用できる。単一のハイブリッド部品を成形するためにハーフシェル又は有機金属板として成形されたハイブリッド部品の溶接接合は、例えば摩擦溶接、スポット溶接、超音波溶接などによってもたらされるものであってもよい。

本発明の第３の教示によれば、本発明による半製品は、車両、航空機、船、又は建物の構造用部品としての三次元形状ハイブリッド部品を製造するために使用することが有利である。なぜならば、本発明による半製品は、軽量化が必要なときはいつでも有利であり、軽量化を目的として上述の型のハイブリッド部品を最も少ない可能な工程ステップで製造できるからである。

いくつかの例示的な実施形態を表す図面に基づいて、以下に本発明をより詳細に説明する。

図１は、金属／プラスチック複合材の三次元形状ハイブリッド部品を製造するための、本発明による半製品１の基本構造を、概略的に示している。半製品１は、ほぼ平らな形状である。この半製品１は、シート状又は帯状の少なくとも１つの例えば鋼板といった金属板１．１を具え、この金属板１．１の上に、少なくとも１つの熱可塑性プラスチック層１．２が材料ボンディングの形で適用されている。プラスチック層１．２が上に適用されている金属板１．１の側は、プラスチック層の接合を改善する表面（境界面）１．３を有している。この目的のために、金属板には、対応する表面処理が施されている。表面処理は、特にプラズマ処理、プラズマコーティング、コロナ処理、又はコイルコーティング工程における層の適用であってよい。金属板１．１とプラスチック層１．２の材料ボンディング接合は、接着剤無しに行われることが好ましい。プラスチック層１．２の接合はとても強くて、半製品１が成形工程を受ける間において、プラスチック層１．２が金属板１．１から分離することはない。

金属板１．１に材料ボンディングの形で適用されている熱可塑性プラスチック層１．２は、例えばリブ付き構造体（特に図４及び図６参照）といったプラスチックから作られた又は作る少なくとも１つの構造体の材料ボンディングにより接着剤無しで固着するための連結層として役割を果たす。熱可塑性プラスチック層１．２は、例えばポリアミド、ポリエチレン、又はこれらのプラスチックの化合物から成り、かつ０．０１乃至１．２ｍｍの範囲の厚さ、好ましくは０．０５乃至１．０ｍｍ、特に好ましくは０．３乃至０．８ｍｍの範囲を有する。平らな半製品１は、深絞り加工をすることができて、更なる加工用に板状で又はコイルとして提供される。

図２に概略的に示されている半製品１’の場合においては、金属板（例えば鋼板）１．１の両側に、連結層としての役割を果たす熱可塑性プラスチック層１．２、１．４が、図１と同様の方法で、被覆されている。この目的のために、金属板１．１の両側が予め表面処理されて、金属板１．１の上に各プラスチック層１．２、１．４が確実に固着される。表面処理した表面（境界面）は、１．３及び１．５として表示されている。図２に示されているように、少なくとも１つの熱可塑性プラスチック層（１．２）は、金属板１．１の一部だけを被覆していてもよい。

半製品１、１’は、金属成形工程用の従来のプレスで処理してもよい。少なくとも１つの熱可塑性プラスチック連結層１．２又は１．４は、ここでは摺動性を発揮できて、その結果、例えば通常の潤滑油、及び深絞り加工油といった摺動剤をなしで済ますことが可能となる。成形工程は従来どおり冷たい状態で行うだけでなく、類似的にプレス工程の前に半製品１、１’を加熱して行ってもよい。この工程では、例えば加熱炉といった対応する温度制御ユニットの中で、半製品を加熱する。代替的に又は追加的に、半製品又は加工したワークピース１、１’を成形金型内で加熱してもよい。

次に、下流の工程ステップにおいて、成形された半製品（ワークピース）１、１’は、例えばリブ付き構造体といったプラスチック構造体であって、連結層１．２及び／又は１．４の上に材料ボンディングの形で接着剤無しで成形された構造体（リブ付き構造体）２が、提供される。これは射出成形によって、又は、図３に概略的に示されているように、可塑化プラスチック化合物３の圧縮成形によって行われてもよい。この目的のために、成形金型４には、プラスチック化合物３のプレス加工および三次元成形を行うために、対応するキャビティ４．１を有する形状が与えられている。成形金型４を開放した後に、出来上がったハイブリッド部品５を取り除くことができる。

図４に概略的に表された例示的実施形態の場合において、本発明による加工した半製品１は、成形工程が行われて、成形金型４’が閉じた状態において、一体型射出成形装置６によって、１つの工程ステップでプラスチックと共にバック成形される。この目的のために、半製品１は、特定の温度レベルにまで加熱されて、射出成形によって、半製品１の連結層とプラスチック構造２の間の最適な接合が作り出される。溶かされたプラスチック化合物は、成形された半製品１の連結層１．２上に、射出成形装置６によって加圧下で射出されて、成形金型内に形作られた成形要素又はキャビティ４．１によって、成形されたプラスチック構造の所望の最終外形が作り出される。成形金型４を開放した後に、出来上がったハイブリッド部品５を取り除くことができる。

図５に概略的に表された例示的実施形態の場合において、ハイブリッド部品５の、例えばリブ付き構造体といった三次元構造体２は、プラスチック化合物３の圧縮成形によって、次々と作り出される。この例において、プラスチック化合物３は、未成形の平らな半製品１の上に配置される。プラスチック化合物３の成形は、半製品１の成形中に、成形金型４の範囲内で行われる。この目的のために、金型４のパンチ４．２は、プラスチック化合物３のプレスと三次元成形用の少なくとも１つの一体型キャビティ４．１を持つ形状を有している。成形金型４を開放した後に、出来上がったハイブリッド部品５を取り除くことができる。

図６は、金属／プラスチック複合材の本発明によるハイブリッド部品５の製造における更なる例示的実施形態を、概略的に示している。この場合、ハイブリッド部品５は、ロール成形を用いることによって製造される。帯状又は細長い形状の本発明による半製品１は、ロール成形装置７によって、例えばＵ字型の形材又はトップハット型の形材といった形材１＊へと成形される。次に、成形された半製品１（形材１＊）において、プラスチック化合物は、連結層１．２に適用されて、続いてパンチ４．２及びダイ４．３を有するプレスによって、三次元構造体又はリブ付き構造体２へと成形される。

本発明による実施形態は、図に概略的に示した例示的実施形態に限定されない。むしろ、特許請求の範囲に明記した本発明を実施する方法を用いることを含む、図とは異なる様々な変形例が、可能である。例えば、本発明による半製品１、１’は、少なくとも１つの更なる金属板層、プラスチック層（連結層）、及び／又は有機金属板層を、特に有してもよい。更に、ロール成形により半製品１、１’を成形することも本発明の範囲内であり、この半製品の成形中又は成形後に、回転可能なホイール形状のツールが、構造体２のプレス成形のために使用されるとともに、このツールに、プラスチック化合物３のプレス加工および三次元成形するための少なくとも１つのキャビティを有する形材が与えられるものであってもよい。

Claims (27)

1. シート状又は帯状の半製品（１、１’）であって、深絞りができて、金属／プラスチック複合材の三次元形状ハイブリッド部品（５）を製造することが意図されている、前記半製品が：
   シート状又は帯状の少なくとも１つの金属板（１．１）と；
   前記金属板上に材料ボンディングの形で塗布された少なくとも１つの熱可塑性プラスチック層（１．２）と；
   を具え、
   前記金属板上の前記プラスチック層が塗布された側が、前記プラスチック層の付着性を改善する表面（１．３）を有し；
   前記プラスチック層（１．２）が、プラスチックで作られた又は作られる少なくとも１つの構造体（２）を材料ボンディングにより接着剤無しで固着するための連結層として、形成されていること；
   を特徴とする半製品。
2. 請求項１に記載の半製品（１、１’）において、前記金属板（１．１）が、鋼材料から製造されることを特徴とする半製品。
3. 請求項１又は２に記載の半製品（１、１’）において、前記金属板（１．１）が、０．１乃至２．５ｍｍの範囲の厚さ、好ましくは０．１乃至１．０ｍｍの範囲の厚さ、特に好ましくは０．１乃至０．５ｍｍの範囲の厚さを有することを特徴とする半製品。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半製品（１、１’）において、前記プラスチック層（１．２、１．４）が、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、熱可塑性エラストマー、又は、これらの混合物から製造されることを特徴とする半製品。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半製品（１、１’）において、前記プラスチック層（１．２、１．４）が、０．０１乃至１．２ｍｍの範囲の厚さ、好ましくは０．０５乃至１．０ｍｍの範囲の厚さ、特に好ましくは０．３乃至０．８ｍｍの範囲の厚さを有することを特徴とする半製品。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の半製品（１、１’）において、前記プラスチック層（１．２、１．４）が、前記金属板（１．１）上の当該プラスチック層が適用される側を、部分的に被覆していることを特徴とする半製品。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の半製品（１、１’）において、前記熱可塑性プラスチック層（１．２、１．４）が二重に作られていて、当該２つのプラスチック層間に、熱可塑性プラスチック発泡体層が配置されていることを特徴とする半製品。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の半製品（１、１’）において、前記プラスチック層（１．２、１．４）が、少なくとも１つの有機金属板で部分的に被覆されていることを特徴とする半製品。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の半製品（１、１’）において、前記金属板（１．１）が、前記プラスチック層（１．２）とは反対の側に、少なくとも１つの有機金属板が被覆されていることを特徴とする半製品。
10. 請求項９に記載の半製品において、前記有機金属板が、前記金属板（１．１）とは反対の側に、少なくとも１つの第２の金属板が被覆されていることを特徴とする半製品。
11. 請求項１０に記載の半製品において、前記第２の金属板の外側が熱可塑性プラスチック層で被覆されていて、当該熱可塑性プラスチック層が、プラスチックで作られた又は作られる少なくとも１つの構造体の材料ボンディングにより接着剤無しで固着するための連結層として同様に形成されていることを特徴とする半製品。
12. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の半製品（１、１’）において、前記金属板（１．１）上の前記プラスチック層（１．２）とは反対の側が第２の熱可塑性プラスチック層（１．４）で被覆されていて、当該第２の熱可塑性プラスチック層が、プラスチックで作られた又は作られる少なくとも１つの構造体（２）の材料ボンディングにより接着剤無しで固着するための連結層として同様に形成されていることを特徴とする半製品。
13. 請求項１２に記載の半製品において、前記第２のプラスチック層（１．４）が、前記金属板（１．１）上の前記第２のプラスチック層が適用されている側を、全表面領域に亘って又は部分的に被覆していることを特徴とする半製品。
14. 請求項１２又は１３に記載の半製品において、前記第２のプラスチック層（１．４）が、前記金属板（１．１）とは反対の側に、第２の金属板が被覆されていることを特徴とする半製品。
15. 請求項１４に記載の半製品において、前記第２の金属板が、前記第２のプラスチック層（１．４）とは反対の側に、第３の熱可塑性プラスチック層が連結層として被覆されていることを特徴とする半製品。
16. 請求項１２又は１３に記載の半製品（１、１’）において、前記第２のプラスチック層（１．４）が、少なくとも１つの有機金属板で全表面領域又は部分的に被覆されていることを特徴とする半製品。
17. 請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の半製品（１、１’）において、連結層としての役割を果たす各前記プラスチック層（１．２、１．４）に、剥離可能な保護フィルムが提供されていることを特徴とする半製品。
18. 請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の半製品（１、１’）を用いて、金属／プラスチック複合材の三次元形状ハイブリッド部品を製造する方法であって、プラスチックの構造体（２）が、前記プラスチック層（１．２、１．４）の上に、射出成形又はプレス成形によって、連結層として材料ボンディングの形で成形されることを特徴とする方法。
19. 請求項１８に記載の方法において、前記構造体（２）が成形される前に、前記半製品を三次元構造へと成形することを特徴とする方法。
20. 請求項１９に記載の方法において、前記成形の工程が、深絞り又はロール成形によって行われることを特徴とする方法。
21. 請求項１８乃至２０のいずれか一項に記載の方法において、半製品（１、１’）が成形金型（４’）によって成形され、前記成形金型が、少なくとも１つの一体型射出成形キャビティ（４．１）と、前記射出成形キャビティ（４．１）に入る少なくとも１つの射出成型ランナーを有することを特徴とする方法。
22. 請求項１８乃至２０のいずれか一項に記載の方法において、半製品（１、１’）が成形金型（４）によって成形されて、前記成形金型が、プレスしてプラスチック化合物（３）を三次元成形する少なくとも１つの一体型キャビティ（４．１）を持つ形状を有することを特徴とする方法。
23. 請求項１８に記載の方法において、半製品（１、１’）が、ロール成形による成形加工を受け、この半製品の成形中又は成形後に、回転可能なホイール状のツールが、構造体（２）のプレス成形のために使用され、前記ツールには、プラスチック化合物（３）のプレス加工および三次元成形のための少なくとも１つのキャビティを有する形状が与えられていることを特徴とする方法。
24. 請求項１８乃至２３のいずれか一項に記載の方法において、連結層として成形されている前記熱可塑性プラスチック層（１．２）を有する少なくとも１つの一体型フランジが、前記ハイブリッド部品（５）上に成形されており、かつ金属／プラスチック複合材として構成されている更なるハイブリッド部品（５）又は有機金属板が前記プラスチック層（１．２）上に溶接によって接合されていることを特徴とする方法。
25. 請求項２４に記載の方法において、前記２つのハイブリッド部品（５）を組み立てて、中空のチャネル又は閉じた形材を成形することを特徴とする方法。
26. 請求項２４に記載の方法において、前記ハイブリッド部品と前記有機金属板を組み立てて、中空のチャネル又は閉じた形材を成形することを特徴とする方法。
27. 請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の半製品の使用であって、車両、航空機、船、鉄道車両用の部品として、又は、機械工学、エネルギー分野又は建造において、三次元形状ハイブリッド部品（５）を製造するための半製品の使用。
    

Images