WO2002002292A1 - Profilverbundbauteil und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

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WO2002002292A1
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Joachim Wagenblast
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Bayer Aktiengesellschaft
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    • B29C66/7394—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoset
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    • Y10T428/2419—Fold at edge
    • Y10T428/24198—Channel-shaped edge component [e.g., binding, etc.]

Definitions

  • the invention relates to a composite component from two or more profiles and a method for its production, in which at least one profile with a free
  • End adjoins the second profile or is immersed in the second profile, characterized in that reinforcing elements are attached in the area of the connection point of the profiles, which form a positive connection with the profiles, and that the profiles are joined together by thermoplastic material which is injection-molded or shrunk on in the area of the connection point are connected.
  • the invention relates in particular to a method for joining profiles and plates by creating high-strength and highly rigid composite components, in particular in a plastic-metal hybrid construction, the joining of the semi-finished products and the production of the composite components being achieved simultaneously by a shaping process of thermoplastic molding compositions.
  • the invention also relates to a method for connecting semi-finished products by creating highly resilient joining areas in hybrid construction.
  • the process produces composite components that consist of high-strength and high-rigidity components such as Made of steel or composites, which are joined with the help of a thermoplastic, held in position and additionally supported in the form of ribs or solid walls.
  • High-strength connections of heavy-duty beams, profiles, plates, etc. can often be found in vehicle or mechanical engineering. Beams made of steel or aluminum are predominantly used, which are welded or glued together in the joining areas. To further stiffen the connection points, also referred to below as nodes, struts are integrated or cast nodes, eg aluminum die-cast, are used. Another option is the use of semi- made of composite (long fiber reinforced plastic). These are usually connected to each other by laminating node elements, which also consist of composites.
  • the invention is therefore based on the object of creating joining methods with nodes of the type mentioned at the outset, which both enable high-strength and highly rigid connections of supports and plates and also allow economical joining of semi-finished products and component components to components.
  • the manufacture of the composite components should take place with high dimensional accuracy and reproducibility.
  • a particular task is the collapse of thin-walled profiles with a wall thickness of 0.5 to, due to the injection pressure
  • the invention relates to a composite component made of two or more profiles, in which at least one profile adjoins the second profile with a free end or immersed in a second profile, characterized in that reinforcement elements are attached in the area of the connection point of the profiles, which form a positive fit with the profiles, and that the profiles are connected to one another by thermoplastic material which is injection-molded or shrunk on in the area of the connection point.
  • the reinforcing elements are e.g. Sheets or die-cast parts made of high-strength material.
  • the high-strength materials can be steel, aluminum, magnesium, ceramics, thermosets or long-fiber reinforced plastics, composites or plastics reinforced with technical textiles.
  • An unreinforced or reinforced or filled plastic e.g. based on polyamide (PA), polyester, especially polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polyolefin, especially polypropylene (PP), polyethylene (PE), styrene-acrylonitrile copolymer, in particular
  • PA polyamide
  • PET polyethylene terephthalate
  • PBT polybutylene terephthalate
  • polyolefin especially polypropylene (PP), polyethylene (PE), styrene-acrylonitrile copolymer
  • ABS Acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer
  • PC polycarbonate
  • PPO polypropylene oxide
  • PSO polyphenylene sulfide
  • PPS polyimide
  • PEEK polyketone syndiotactic polystyrene
  • Profiles in the sense of the invention are, for example, open or closed profiles made of plastic or metal (preferably metal, e.g. steel, aluminum, magnesium) with any cross section. Closed profiles with a round or rectangular cross section or open U-profiles are preferred.
  • the profiles preferably have a wall thickness of 0.3 to 1.5 mm, particularly preferably 0.5 to 1.2 mm.
  • the reinforcement elements are used as highly rigid connecting components in the form of, for example, clips, rings and half-shells, the shape of which is adapted to the profiles (semi-finished products) and component components to be joined and in particular with the aid of struts and / or preferably with further support plates are additionally supported. You will see the profiles and profiles to be joined other component parts.
  • the reinforcement elements serve to reinforce and stiffen the connection point and are designed so that they form-fit with the semi-finished products and component components to be joined.
  • the reinforcement elements are provided with additional supporting walls, which make it more difficult, particularly in the case of an abutting profile, to kink the connection point.
  • a composite component is particularly preferred in which a one-piece reinforcing element is provided at the connection point of the profiles, into which the profiles in front of the
  • thermoplastic Injection molding of the thermoplastic is inserted or inserted.
  • thermoplastic component is arranged as a connecting material with the aid of a shaping process in such a way that it holds the components (profiles and or plates) which are butting against one another in a form-fitting manner but which are otherwise loosely connected as well as the reinforcing elements themselves in position. This can be done by partially or completely enclosing the reinforcing elements.
  • the power transmission from one component to the other takes place via the high-strength components of the reinforcing elements.
  • optionally integrally formed ribs or by filling gaps - which e.g. are formed by individual support plates - with the thermoplastic component an additional increase in the strength of the composite components is achieved, since bulging or kinking of struts and support walls of the reinforcing elements only occurs with higher loads.
  • a composite component has proven to be particularly advantageous in which openings and bores through which the thermoplastic is provided are provided in the profiles and / or in the reinforcing elements at points lying one above the other
  • Plastic protrudes through and to which the thermoplastic is anchored. Additionally or alternatively, in a further preferred variant of the composite component in the profiles and / or in the reinforcing elements, deformations, in particular beads or beads, can be provided at which the thermoplastic is anchored.
  • a preferred composite component is particularly advantageous, in which the reinforcing elements are formed in one piece with at least one of the profiles, and in which the profiles form a positive fit with one another.
  • the interlocking profiles are pre-shaped so that they have matching tongue and groove combinations or projections that ensure a positive fit.
  • a profile can additionally have a reinforcement in the area of the connection point in the form of the preferred materials for the reinforcement elements or have a higher wall thickness.
  • Joining process which is made up of at least two different materials.
  • One material component consists of a thermoplastic, while the other component is usually made of a high-strength material.
  • Another object of the invention is therefore a method for producing a composite component according to the invention, characterized in that two or more profiles are inserted or inserted into reinforcing elements or clasped by reinforcing elements to form a detachable connection point, and then the connection point in an injection molding tool made of thermoplastic plastic is wholly or partially encapsulated, the profiles with the
  • Reinforcing elements are connected.
  • a method is preferred in which open profiles are used and reinforcing struts are produced in the open profiles when the thermoplastic is molded on.
  • Composite component is characterized in that two or more profiles are inserted or inserted into reinforcing elements or clasped by reinforcing elements to form a detachable connection point, and that the connection point is then wholly or partially surrounded with one or more molded parts made of shrinkable thermoplastic, and the profiles with the reinforcing elements are then connected by heat treatment of the fittings.
  • a particularly preferred method is characterized in that, in the profiles and / or in the reinforcing elements, deformations, in particular beads or beads, and / or openings or bores at certain points in the profiles and / or the reinforcing elements, before being folded or pushed in, are attached so that they lie one above the other when the profiles and / or the reinforcing elements are folded or pushed in before the thermoplastic is attached.
  • thermoplastic component Since the joining process is achieved by thermally deforming the thermoplastic component, the shrinkage of the thermoplastic material can be used to build up stresses that ensure a permanent and firm bond in the area of the connection point of the profiles.
  • further additional elements can be integrated into the composite component, which fulfill mechanical functions such as, for example, supporting additional plates or supports, attaching parts to be retrofitted or accommodating further components.
  • these integrated elements can be made of high-strength elements with the help of form-fitting inserted
  • thermoplastic component The production of the composite component and thus also the type of implementation of the joining process can take place in different ways.
  • the component components to be joined profiles or profiles and plates and the reinforcing elements are first inserted into an injection molding tool.
  • the injection mold is then closed and the thermoplastic is injected. Since the plastic material is poured into the injection mold in liquid form, it can enclose the inserts on all sides and thereby secure the form fit already achieved through the design of the reinforcing elements.
  • a connection of the thermoplastic component in the form of rivet heads can also be achieved, in particular in the area of overlapping breakthroughs in the profiles and reinforcing elements. With this type of connection, it is not necessary to completely encase the node area.
  • a cover e.g. with welding plate or with a sheet-reinforced plastic cap
  • movable cores attached in the tool be closed. If high injection pressures are used in the injection molding process, collapse of the hollow profiles is prevented by also using moving cores in the injection molding tool or rib structures, double T-pieces or other reinforcements, eg made of metal foams, remaining in the hollow profile.
  • the procedure for this method variant does not fundamentally differ from the previous method using injection molding.
  • the semi-finished products or component components to be joined and the reinforcing elements are joined together in a form-fitting manner but in a loose bond.
  • the cohesion of these individual parts is secured with a connecting element made of thermoplastic plastic, which is placed or snapped over the knot in the joining area.
  • the thermoplastic connecting element used was previously stretched and is now shrunk onto the semi-finished products or component components and reinforcing elements in the node area to build up a non-positive support for the form-fitting reinforcing elements.
  • clips, shells or the like made of thermoplastics with and without reinforcements are first plugged on and subsequently completed by means of injection molding, gluing or welding to form the connecting elements encompassing the node area on all sides.
  • the manufacture of the reinforcement elements as well as the production of the connecting element and the joining process can be combined into one process step.
  • the reinforcing elements consist, for example, of sheet metal, they can be shaped into their final shape during the injection molding process. For this purpose, flat or already to a certain extent preformed metal sheets with the components to be joined are placed in the injection mold. By moving the two halves of the tool together and applying the required closing force, the reinforcement plates are deformed in such a way that they form-fit around the components. Finally, the components to be joined and the reinforcing elements are connected by injecting and cooling the plastic melt.
  • the invention enables the construction of permanently high strength and high stiff nodes and composite components using simply designed semi-finished products
  • the manufacturing process ensures high dimensional accuracy and reproducibility in the
  • the design of composite components can be optimized in terms of cost and weight
  • Another object of the invention is the use of the composite components according to the invention in a corresponding design as a construction element for machines Vehicle and components of all kinds, in particular for motor vehicles, for electronic items, household items and for building supplies.
  • Particularly suitable applications of the composite component are structural parts for motor vehicles, in particular doors, bumpers, beams, front and rear parts for cars,
  • Fig.l a composite component with two reinforcing elements 3, 3 'for connecting two rectangular profiles connected by a molded thermoplastic
  • Fig. 2 shows a composite component similar to Fig. 1 with an additional reinforcing edge
  • FIG. 3 shows a composite component similar to FIG. 1 with a connection by shrink-fit thermoplastic molded parts 4, 5
  • FIG. 4 shows a composite component similar to FIG. 1 but without lateral rib structures on the thermoplastic and with a one-piece reinforcing element 3
  • FIG. 5 shows a composite component similar to FIG. 1 with fully encapsulated reinforcing elements 3, 3 '
  • FIG. 6 shows the side view of a composite component with two reinforcing elements 3, 3 'with a flange 63 at the end of the profile 2 and fully with
  • FIG. 7 shows the cross section through a composite component according to FIG. 6 along the line A-A in FIG. 6
  • FIG. 8 shows the individual representation of the reinforcing elements 3, 3 'for a composite component according to FIG. 6
  • FIG. 9 is a top view of the reinforcing elements 3, 3 'according to FIG. 8
  • Fig. 11 is a composite component from three profiles 1, 2, 8 in which the profiles 1 and
  • 15 shows a composite component made of thin-walled hollow profiles 1, 2 similar to FIG. 4 but with two reinforcing elements 3, 3 '
  • FIG. 16 shows a composite component comprising a box section 161 and a U section 162 with reinforcing elements 21, 23, 25 integrated in the U section
  • FIG. 17 individual representation of the U-profile from FIG. 16
  • FIG. 19 shows a cross member for a motor vehicle instrument panel as an example of a complex composite component
  • FIG. 20 shows the longitudinal section through the profile 9 of the cross member according to FIG. 19 along the line A-A in FIG. 19
  • Fig. 21 is the view of the cross member according to Fig. 19 without extrusion molding of the profiles
  • FIG. 22 shows the door frame structure of a motor vehicle as a further example of a complex composite component
  • Fig. 23 shows the view of the door frame structure without plastic injection molding
  • FIGS. 1 to 5 are the connection of two rectangular components (profiles) 1 and 2, which are held together in a form-fitting manner via high-strength and highly rigid reinforcing elements 3 and 3 'and with the aid of two connections 4 and 5 be firmly connected and supported from thermoplastic.
  • FIGS. 6 and 7 show how the components and reinforcing elements to be connected are held together and supported by a thermoplastic plastic which surrounds the connection point 10
  • Contour of profiles 1 and 2 is encompassed by walls 32 of reinforcing elements 3 and 3 ', respectively. This creates a positive connection between the profiles 1 and 2 to be joined and the reinforcing elements 3, 3 '.
  • 1 shows a composite component with two reinforcing elements 3, 3 'for connecting two rectangular profiles 1, 2, which are formed by an injection-molded thermoplastic
  • FIG. 2 shows a composite component similar to FIG. 1, in which the reinforcement elements are provided with an additional reinforcement edge in the region of the support wall.
  • the reinforcing element 3 consists of one part.
  • the profiles 1 and 2 to be joined are inserted or inserted into the reinforcing elements 3, 3 1 and inserted into an injection mold.
  • the injection molding of the thermoplastic component 4 creates the connecting elements 4 and 5, which hold the reinforcing elements 3, 3 ′ together via the simultaneously created walls 42 and the rib structure 41 made of thermoplastic material.
  • the connecting elements 4 and 5 can also be preformed separately. These are then stretched before the joining process and then attached to the support walls 31. Subsequent heating causes the thermoplastic parts 4, 5 to be firmly shrunk onto the reinforcing elements 3, 3 1 in this variant.
  • the two slightly inwardly curved support walls 31 are supported by the rib structure 41. This prevents premature bulging or kinking of the support walls 31.
  • this task is performed by the wall 43 made of thermoplastic material and arranged between the support walls 31.
  • the thermoplastic 4 or 5 is positively anchored to the same reinforcing element 3, 3 1 via bores 34 which are provided in the reinforcing elements 3, 3 'and are penetrated by the thermoplastic.
  • the reinforcement elements 3, 3 'in the area of the connection points 4 and 5 are surrounded by walls 42 by these.
  • the reinforcing elements 3, 3 1 are divided along the longitudinal axis 21 of the profile 2 on the underside 22. The mode of operation is not impaired as compared to the embodiment according to FIG. 4 and the assembly of the two halves of the reinforcing element 3 is simplified.
  • FIGS. 1 to 7 show connections of profiles with a rectangular cross section. Since the inner contour of the reinforcing elements 3,
  • the composite component according to FIG. 6 is formed by profiles 1 and 2 and by two reinforcing elements 3 and 3 '(see also FIGS. 8 to 10), which are plugged onto the profiles 1 and 2 to be joined from both sides. Then the thermoplastic 4 is in the area of the connection point 10 on the to be connected
  • Fig. 6 on the left side of the figure the positively joined profiles 1 and 2 and the reinforcing element 3 'are shown.
  • the right-hand side shows the fully formed connection in which thermoplastic 4 is sprayed onto profiles 1 and 2 and reinforcing element 3.
  • the reinforcing element 3 completely covered by connecting thermoplastics 4 and is therefore no longer visible.
  • the composite components according to FIGS. 6 and 7 show how the profile 2 is connected to profile 1 via the additional flanges 63 and 24.
  • the reinforcing elements 3 and 3 1 ensure a high torsional rigidity by means of the walls 32 which form-fit the profiles 1 and 2 and by means of the support walls 31 for a high bending rigidity between the profiles 1 and 2.
  • Connection thermoplastic 4 which comprises all the individual parts 1, 2, 3, 3 'encloses, secures the cohesion of the connection through the material tension built up in the injection molding process in the thermoplastic.
  • the inward arched support walls 31 support each other thermoplastic.
  • a composite component is shown, which has an opening 35 on the back to allow the immersion of a core in the injection mold and thus the support of the hollow profiles 1, 2 and 8 during the injection molding process.
  • the parts to be joined are first
  • Components 1, 2 and 8 and the reinforcing elements 6, 6 'and 30 are placed in an injection mold.
  • the thermoplastic component is then injected and the walls 42, the rib structure 41 and the fillings of the bores 34 are formed.
  • the opening 35 can be closed with an after the thermoplastic component has been injected
  • the profiles 1, 2 and 8 to be connected are mutually supported by the support walls 31 of the reinforcing elements 6, 6 'and 30 and held together by the rib structure 41, the fillings of the bores 34 and the walls 42.
  • the reinforcing elements 6, 6 'and 30 can be in beads (not shown) of the components 1, 2 and 8 can be embedded in order to achieve an additional positive connection between the reinforcing elements 6, 6 'and 30 and the profiles 1, 2, and 8 to be joined.
  • FIG. 13 Another possibility for reinforcing composite components is shown in FIG. 13.
  • a reinforcement element 136 is shown for reinforcing a corner, which is formed by three rod-shaped components, similar to that in FIG. 11.
  • the profiles to be joined lie against the walls 32 and are supported against one another by the supporting walls 31. Through the bores 34, a rivet connection between the profiles to be joined and the reinforcing element 136 can be realized.
  • a solution is shown in the composite part according to FIG. 15, in which the effect of the injection pressure during the injection molding process is restricted to areas outside the hollow profiles to be joined.
  • the hollow profiles 1 and 2 as well as the reinforcing elements 3 and 3 ' are placed in an injection molding tool and only extrusion-coated with the thermoplastic component in the area of the support walls 31.
  • the thermoplastic component forms the connecting element 4, which is formed from the walls 42, the connecting webs 44 and the rivet heads 45.
  • the connecting webs 44 it is achieved that the walls 42 and the rivet heads 45 can be formed by means of a sprue over each of the two supporting walls 31 through the thermoplastic component.
  • a riveted connection of the reinforcing elements 3, 3 ' is produced via congruent bores (not shown) which are located in the supporting walls 31 of the reinforcing elements 3 and 3' in the area of the rivet heads 45.
  • the connection of the reinforcing elements 3 and 3 ' is additionally reinforced by an extrusion coating in the area of the wall 42.
  • the reinforcing elements 3 and 3 ' can be embedded in the components 1 and 2 via beads (not shown) in order to achieve an additional positive connection between the reinforcing elements 3 and 3' and the profiles 1 and 2 to be connected.
  • the hollow profile 161 is connected directly to the U-profile 162. Both profiles are made of metal and are shown separately in FIGS. 17 and 18 in the non-connected state. U-profile 162 is deeper in the connection area, so that there is a retaining wall on the top and bottom
  • the profile has an integration of the reinforcing element.
  • the function of the reinforcing element is taken over by the interaction of the parts 21, 23 and 25.
  • the hollow profile 161 is positively connected to the U-profile 162 by means of the interlocking beads 16 and 26.
  • molded plastic rivets 45 can be formed on the connecting webs 44 of the rib structure 4, which secure the bond between the two profiles 161 and 162.
  • the U-profile 162 is closed on the rear side via the wall 25 and flange 23.
  • Flange 23 can also contain additional holes (not shown), which are also used to form riveted joints.
  • the profile 161 is first in the profile
  • the profile 161 is supported with the aid of a movable core in the injection molding tool, which dips into the hollow profile 161 through the opening 28 in the profile 162 in the connection area 10, in order to prevent the profile 161 from collapsing due to the high injection pressure during the injection molding process.
  • connection shown in FIG. 16 can also be carried out with a U-profile rotated by 180 °.
  • FIG. 19 shows an example of an instrument panel cross member for a motor vehicle, which is composed of the tube segments 1, 2 and 7.
  • the cross member is on the fender banks, not shown, via the flanges 136 and
  • the U-profile 9 is attached to pipe segment 1.
  • the profile 9 is fastened to the body via the flanges 936 and the bores 934 (see FIG. 21).
  • the passenger airbag is on the holes 334 of the two fasteners
  • the individual profiles 1, 2, 3, 7, 8, 9 are plugged together and are held together by overmolding from thermoplastic 4. In order to be able to show the node areas of the connections between the profiles 1, 2, 3, 7, 8, 9, these are shown in FIG. 21 without thermoplastic overmolding.
  • the profiles 1, 2, 7, 8, 9 are positively connected to one another via beads 126, 326 726, 826 and 926.
  • a fixed connection of the individual components 1, 2, 7, 8 and 9 takes place via congruent bores 327, 827 and 927, which are filled by the thermoplastic overmoldings 4 (see FIG. 19). These connections are made by rivets 45 (see FIG. 20 ), which are formed as an integral part of the overmoldings 4 and 5.
  • flanges 323, 823 and 923 With the help of flanges 323, 823 and 923, the torsional rigidity of the connections is further improved.
  • a rib structure 41 To reinforce the U profiles 8 and 9, they are provided with a rib structure 41.
  • the rib structure 41 is connected to the overmolding 4 in the multi-part connection area via the edge encapsulation 42 and 47.
  • the rib structure 41 is at the rib cross gen 48 anchored to the U-profile 8 or 9 via rivets 45.
  • the recess 46 in the rib structure 41 of the U-profile 9 allows the steering column to be received.
  • the individual profiles 1, 2, 7, 8 and 9 are first put together.
  • pipe segments 1, 2 and 7 from a pipe (by internal high-pressure forming (IHU)) or from two half-shells that are divided lengthways.
  • IHU internal high-pressure forming
  • the assembled profiles 1, 2, 7, 8 and 9 are placed in an injection mold.
  • the mold is closed and a core, which is part of the injection molding tool, dips into the opening of profiles 1 and 7.
  • the cores are designed so that they are in the retracted position
  • thermoplastic Map the inner contour of pipe segments 1, 2 and 7.
  • the thermoplastic is then injected and the thermoplastic overmoldings 4 and 5 with the molded-on rib structures 41, overmolding 42 and 47 are formed.
  • the movable tool cores which are in the pipe segments 1, 2 and 7 during the injection molding process, prevent them from collapsing due to the high injection pressure.
  • FIG. 22 shows the connection of the profiles 221, 222, 227, 228 and 229 to a door frame structure with thermoplastic overmolding 224.
  • FIG. 23 again, only the profiles 221, 222, 227, 228 and 229 without thermoplastic overmolding are shown to illustrate the connection areas , Profiles 221, 228 and
  • profile 228 consist of torsionally rigid closed box profiles.
  • the profile 228 forms the window frame and is widened at the lower ends so that it can be plugged together with the profiles 221 and 229.
  • the profiles 221, 228 and 229 can also be welded together from individual parts or consist of an IHU part.
  • thermoplastic rib structure 41 are reinforced.
  • a positive connection between the profiles 221, 222, 227, 228 and 229 is produced via congruent beads 226, 726 and 826.
  • the thermoplastic overmoldings 224 hold the assembled individual parts 221, 222, 227, 228 and 229 firmly together.
  • profiles 221 to 229 are put together and placed in an injection mold.
  • the box profiles 221 and 229 are filled with movable tool cores in a manner similar to the previous application example and are thereby supported during the injection molding process.
  • Connection areas and the rib structures 41 are formed.
  • the structure shown in FIG. 24 consists of a torsionally rigid box profile 241, two side U-profiles 242, 242 ', which are predominantly subjected to bending, and for further stiffening the frame structure, a further U-profile 247 and a Z-profile 248.
  • the profiles 247 and In other versions, 248 can also consist of U-profiles or closed box profiles.
  • the U-profiles 242, 242 'and 247 are reinforced with a rib structure 41.
  • the Z-Profile 248 can also be equipped with ribs or functional elements to hold windows, wiper motor, lock, etc. (not shown).
  • the thermoplastic overmoldings 244 hold the individual profiles 241, 242, 242 ', 247 and

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Abstract

Es wird ein Verbundbauteil aus zwei oder mehreren Profilen (1) und (2) und ein Verfahren zu seiner Herstellung beschrieben, bei dem wenigstens ein Profil (1) mit einem freien Ende an das zweite Profil (2) angrenzt oder in das zweite Profil (2) eintaucht, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Anschlussstelle (10) der Profile (1) und (2) Verstärkungselemente (3, 3'; 6, 6'; 23; 25; 21) angebracht sind, die einen Formschluss mit den Profilen (1) und (2) bilden, und dass die Profile (1) und (2) durch im Bereich der Anschlussstelle (10) angespritzten oder aufgeschrumpften thermoplastischen Kunststoff miteinander verbunden sind.

Description

Profilverbundbauteil und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Verbundbauteil aus zwei oder mehreren Profilen und ein Verfahren zu seiner Herstellung, bei dem wenigstens ein Profil mit einem freien
Ende an das zweite Profil angrenzt oder in das zweite Profil eintaucht, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Anschlussstelle der Profile Verstärkungselemente angebracht sind, die einen Formschluss mit den Profilen bilden, und dass die Profile durch im Bereich der Anschlussstelle angespritzten oder aufgeschrumpften thermoplastischen Kunststoff miteinander verbunden sind.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Fügen von Profilen und Platten durch Schaffung von hoch festen und hoch steifen Verbundbauteilen, insbesondere in Kunststoff-Metall-Hybridbauweise, wobei das Fügen der Halbzeuge und das Herstellen der Verbundbauteile gleichzeitig durch einen Umformprozess thermoplastischer Formmassen erreicht wird.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Verbinden von Halbzeugen durch die Schaffung von hoch belastbaren Fügebereichen in Hybridbauweise.
Bei dem Verfahren werden Verbundbauteile erzeugt, die aus hoch festen und hoch steifen Komponenten wie z.B. aus Stahl oder Composites bestehen, die mit Hilfe eines thermoplastischen Kunststoffes gefügt, in Position gehalten und in Form von Rippen oder massiven Wänden zusätzlich gestützt werden.
Hoch feste Verbindungen von hoch belastbaren Trägern, Profilen, Platten, etc. findet man häufig im Fahrzeug- oder Maschinenbau. Dabei werden überwiegend Träger aus Stahl oder Aluminium eingesetzt, die in den Fügebereichen miteinander verschweißt oder verklebt sind. Zur weiteren Versteifung der Verbindungsstellen, nachfolgend auch als Knotenpunkte bezeichnet, werden Verstrebungen integriert oder Gussknoten z.B. Al-Druckguss eingesetzt. Eine weitere Möglichkeit ist der Einsatz von Halbzeu- gen aus Composite (langfaserverstärkter Kunststoff). Diese werden meist durch das anlaminieren von Knotenelementen, die ebenfalls aus Composites bestehen, miteinander verbunden.
Diese in der Praxis üblichen Vorgehensweisen haben den Nachteil, dass die Fügeprozesse zeitaufwendig sind und nur eine beschränkte Maßgenauigkeit und Reproduzierbarkeit in Serienfertigungen erlauben. Werden Verstrebungen zur zusätzlichen Versteifung der Knotenelemente eingesetzt, müssen diese, um eine Versagen durch Beulen oder Knicken zu verhindern, dickwandig (1 bis 3 mm) ausgeführt werden. Übliche Wandstärken von in der Automobilindustrie eingesetzten Blechen liegen im
PKW-Bau bei 0,7 bis 1,2 mm. Dies erhöht das Gewicht des Bauteils, was den Bestrebungen der Konstrukteure insbesondere im Fahrzeugbau entgegensteht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Fügeverfahren mit Knotenpunkten der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die sowohl hoch feste und hoch steife Verbindungen von Trägern und Platten ermöglichen als auch eine wirtschaftliches Fügen von Halbzeugen und Bauteilkomponenten zu Bauteilen erlauben. Außerdem soll die Fertigung der Verbundbauteile mit hoher Maßhaltigkeit und Reproduzierbarkeit geschehen. Eine besondere Aufgabe besteht darin das durch den Spritzdruck bedingte Zusammenbrechen von dünnwandigen Profilen mit einer Wandstärke von 0,5 bis
1 mm beim Verarbeiten der Profile in Spritzgießmaschinen zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zum Verbinden der Halbzeuge bzw. Bauteilkomponenten und zum Versteifen der Verbundbauteile Teile aus hoch festen Werkstoffen verwendet werden, die formschlüssig im Knotenbereich angeordnet werden. Anschließend wird der Knotenbereich mit einer thermoplastischen Komponente versehen, die alle Einzelteile zusammenhält und ein vorzeitiges Ausbeulen oder Knicken der hoch festen Einzelteile im Knotenbereich verhindert.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verbundbauteil aus zwei oder mehreren Profilen, bei dem wenigstens ein Profil mit einem freien Ende an das zweite Profil angrenzt oder in zweite Profil eintaucht, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Anschlussstelle der Profile Verstärkungselemente angebracht sind, die einen Formschluss mit den Profilen bilden, und dass die Profile durch im Bereich der Anschlussstelle angespritzten oder aufgeschrumpften thermoplastischen Kunststoff miteinander verbunden sind.
Die Verstärkungselemente sind z.B. Bleche oder Druckgussteile aus hoch festem Werkstoff. Die hoch festen Werkstoffe können Stahl, Aluminium, Magnesium, Keramik, Duromere oder langfaserverstärkter Kunststoff, Composites oder Kunst- stoff, der mit technischen Textilien verstärkt ist, sein.
Als thermoplastischer Kunststoff kann ein unverstärkter oder verstärkter oder gefüllter Kunststoff z.B. auf Basis von Polyamid (PA), Polyester, insbesondere Polyethy- lenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyolefm, insbesondere Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Styrol-acrylnitril-copolymer insbesondere
Acrylnitril-Styrol-butadiencopolymer (ABS), Polycarbonat (PC), Polypropylenoxid (PPO), (PSO), Polyphenylensulfid (PPS), Polyimid (PI), (PEEK), Polyketon syndio- taktisches Polystyrol (PS) oder aus einer möglichen Mischung dieser Kunststoffe bestehen.
Profile im Sinne der Erfindung sind beispielsweise offene oder geschlossene Profile aus Kunststoff oder Metall (bevorzugt Metall, z.B. Stahl, Aluminium, Magnesium) mit beliebigem Querschnitt. Bevorzugt sind geschlossene Profile mit rundem oder rechteckigem Querschnitt oder offene U-Profile. Die Profile haben bevorzugt eine Wandstärke von 0,3 bis 1,5 mm, besonders bevorzugt von 0,5 bis 1,2 mm.
Die Verstärkungselemente werden als hoch fest verbindende Komponenten in Form von z.B. Klammern, Ringen und Halbschalen eingesetzt, die in der Form den zu fügenden Profilen (Halbzeugen) und Bauteilkomponenten angepasst sind und insbe- sondere mit Hilfe von Verstrebungen und/oder bevorzugt mit weiteren Stützblechen gegeneinander zusätzlich abgestützt sind. Sie werden um die zu fügenden Profile und anderen Bauteilkomponenten gelegt. Die Verstärkungselemente dienen zur Verstärkung und Versteifung der Verbindungsstelle und sind so gestaltet, dass sie einen Formschluss mit den zu fügenden Halbzeugen und Bauteilkomponenten bilden.
In einer bevorzugten Form des Verbundbauteil sind die Verstärkungselemente mit zusätzlichen Stützwänden versehen, die insbesondere bei einem anstoßenden Profil ein Abknicken der Anschlussstelle zusätzlich erschweren.
Besonders bevorzugt ist ein Verbundbauteil bei dem ein einstückiges Verstärkungs- element an der Anschlussstelle der Profile vorgesehen ist, in das die Profile vor dem
Anspritzen des thermoplastischen Kunststoffs eingeschoben oder eingesteckt sind.
Die thermoplastische Komponente wird als Verbindungswerkstoff mit Hilfe eines Umformprozesses so angeordnet, dass sie die mit Hilfe der Verstärkungselemente formschlüssig aneinander stoßenden aber ansonsten lose verbundenen Bauteile (Profile und oder Platten) sowie die Verstärkungselemente selbst in Position hält. Dies kann durch teilweises oder vollständiges Umschließen der Verstärkungselemente geschehen.
Die Kraftübertragung von einem Bauteil zum anderen erfolgt demnach über die hoch festen Komponenten der Verstärkungselemente. Durch gegebenenfalls zusätzlich angeformte Rippen oder durch das Ausfüllen von Zwischenräumen - die z.B. durch einzelne Stützbleche gebildet werden - mit der thermoplastischen Komponente wird eine zusätzliche Erhöhung der Festigkeit der Verbundbauteile erreicht, da ein Aus- beulen oder Knicken von Verstrebungen und Stützwänden der Verstärkungselemente dadurch erst bei höheren Lasten eintritt.
Als besonders vorteilhaft hat sich ein Verbundbauteil erwiesen, bei dem in den Profilen und/oder in den Verstärkungselementen an übereinanderliegenden Stellen, Durchbrüche oder Bohrungen vorgesehen sind, durch die der thermoplastische
Kunststoff hindurchragt und an denen der thermoplastische Kunststoff verankert ist. Zusätzlich oder alternativ können in einer weiteren bevorzugten Variante des Verbundbauteils in den Profilen und/oder in den Verstärkungselementen an übereinan- derliegenden Stellen, Verformungen, insbesondere Sicken oder Wulste, vorgesehen sein, an denen der thermoplastische Kunststoff verankert ist.
Besonders vorteilhaft ist ein bevorzugtes Verbundbauteil, in dem die Verstärkungselemente mit mindestens einem der Profile einstückig ausgebildet sind, und in dem die Profile miteinander einen Formschluss bilden.
Beispielsweise werden dazu die ineinandergreifenden Profile so vorgeformt, dass sie zueinander passende Nut/Feder-Kombinationen oder Vorsprünge aufweisen, die für einen Formschluss sorgen.
Ein Profil kann zusätzlich im Bereich der Anschlussstelle eine Verstärkung in Form der für die Verstärkungselemente bevorzugten Materialien aufweisen oder eine höhere Wandstärke haben.
Es wurde ferner ein Verfahren zum Verbinden von Profilen (Halbzeugen oder Bau- teilkomponenten) gefunden durch das Erzeugen eines Verbundbauteiles während des
Fügeprozesses, das aus wenigsten zwei unterschiedlichen Werkstoffen aufgebaut ist. Eine Werkstoffkomponente besteht aus einem Thermoplasten während die andere Komponente in der Regel aus einem hoch festen Werkstoff gefertigt ist.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Verbundbauteiles, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Profile in Verstärkungselemente eingesteckt oder eingeschoben oder von Verstärkungselementen unter Bildung einer lösbaren Anschlussstelle umklammert werden und dass anschließend die Anschlussstelle in einem Spritzgießwerkzeug von thermo- plastischem Kunststoff ganz oder teilweise umspritzt wird, wobei die Profile mit den
Verstärkungselementen verbunden werden. Bevorzugt ist ein Verfahren bei dem offene Profile verwendet werden und in den offenen Profilen beim Anspritzen des thermoplastischen Kunststoffs Verstärkungsstreben erzeugt werden.
Zur Verbesserung der Steifigkeit offener Profile werden in einem besonders bevorzugten Verfahren beim Anspritzen des thermoplastischen Kunststoffs im Bereich der Anschlussstelle zusätzliche Verstärkungsstreben erzeugt.
Ein alternatives Herstellungsverfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen
Verbundbauteiles ist dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Profile in Verstärkungselemente eingesteckt oder eingeschoben oder von Verstärkungselementen unter Bildung einer lösbaren Anschlussstelle umklammert werden und dass anschließend die Anschlussstelle mit einem oder mehreren Formstücken aus schrumpf barem thermoplastischem Kunststoff ganz oder teilweise umgeben wird, und die Profile mit den Verstärkungselementen anschließend durch Heißbehandlung der Formstücke verbunden werden.
Ein besonders bevorzugtes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in den Profi- len und/oder in den Verstärkungselementen vor dem Zusammenlegen bzw. Einschieben Verformungen, insbesondere Sicken oder Wulste, und/oder Durchbrüche oder Bohrungen an bestimmten Stellen der Profile und/oder der Verstärkungselemente, angebracht werden, so dass diese beim Zusammenlegen bzw. Einschieben der Profile und/oder der Verstärkungselemente vor dem Anbringen des thermoplastischen Kunststoffs übereinanderliegen.
Da der Fügeprozess über ein thermisches Umformen der thermoplastischen Komponente erreicht wird, kann die Schwindung des thermoplastischen Kunststoffes zum Aufbau von Spannungen genutzt werden, die für einen dauerhaften und festen Ver- bund im Bereich der Verbindungsstelle der Profile sorgen. In das Verbundbauteil können darüberhinaus weitere zusätzliche Elemente integriert werden, die mechanische Funktionen wie z.B. das Abstützen von zusätzlichen Platten oder Trägern, das Befestigen von nachträglich anzubringenden Teilen oder die Aufnahme von weiteren Bauteilen erfüllen. Diese integrierten Elemente können einer- seits mit Hilfe von formschlüssig eingefügten weiteren Elementen aus hoch festen
Werkstoffen und andererseits durch Anformen von Sicken, Aussparungen oder Schraubendomen mittels thermoplastischer Komponente hergestellt werden.
Die Herstellung des Verbundbauteiles und damit auch die Art der Durchführung des Fügeprozesses kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Die denkbaren Verfahren unterscheiden sich in erster Linie im Anbringen der thermoplastischen Komponente:
Fügen mittels Spritzgießen
Bei dem Fügeverfahren mittels Spritzgießen werden zunächst die zu fügenden Bauteilkomponenten: Profile bzw. Profile und Platten und die Verstärkungselemente in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt. Danach wird das Spritzgießwerkzeug geschlossen und der thermoplastische Kunststoff eingespritzt. Da das Kunststoffmaterial in flüssiger Form in das Spritzgießwerkzeug gefüllt wird, kann es die Einlegeteile allseitig umschließen und dadurch den bereits über die Gestaltung der Verstärkungselemente realisierten Formschluss sichern. Mit Hilfe von Durchbrüchen in den zu fugenden Halbzeugen bzw. Bauteilkomponenten und/oder den Verstärkungselementen kann auch eine Anbindung der thermoplastischen Komponente in Form von Nietköpfen insbesondere im Bereich von übereinander liegenden Durchbrüchen in den Profilen und Verstärkungselementen erreicht werden. Bei dieser Art der Anbindung ist kein vollständiges Ummanteln des Knotenbereiches erforderlich.
Um zu verhindern, dass beim Fügen von z.B. Hohlprofilen Kunststoffschmelze in das Innere der Profile eindringt, können diese an den Stirnseiten mit einer Abdeckung (z.B. mit Schweißblech oder mit blechverstärkte Kunststoffkappe) fest oder mit Hilfe von im Werkzeug angebrachten beweglichen Kernen temporär verschlossen werden. Bei Anwendung hoher Spritzdrücke im Spritzgießprozess wird ein Kollabieren der Hohlprofile verhindert, indem ebenfalls im Spritzgießwerkzeug bewegliche Kerne oder im Hohlprofil verbleibende Rippenstrukturen, Doppel-T- Stücke oder andere Verstärkungen, z.B. aus Metallschäumen eingesetzt werden.
Fügen durch Aufschrumpfen thermoplastischer Elemente
Die Vorgehensweise bei dieser Verfahrensvariante unterscheidet sich grundsätzlich zunächst nicht von der vorherigen Methode mittels Spritzgießen. Auch hier werden die zu fugenden Halbzeuge bzw. Bauteilkomponenten und die Verstärkungselemente formschlüssig aber in einem losen Verbund zusammengefügt. Anschließend wird jedoch der Zusammenhalt dieser Einzelteil mit einem Verbindungselement aus thermoplastischem Kunststoff, das im Fügebereich über den Knoten gesteckt oder geschnappt wird, gesichert. Das eingesetzte thermoplastische Verbindungselement wurde zuvor gereckt und wird nun zum Aufbau einer kraftschlüssigen Unterstützung der formschlüssig gefügten Verstärkungselemente durch Erwärmen auf Halbzeuge bzw. Bauteilkomponenten und Verstärkungselemente im Knotenbereich aufgeschrumpft.
Kombination von verschiedenen Füge- und oder Umformverfahren
Weitere Möglichkeiten zum Fügen der Halbzeuge bzw. Bauteilkomponenten und Verstärkungselemente bestehen bei Kombination beider oben beschriebenen Verfahren.
Darüberhinaus kann es auch vorteilhaft sein, dass Klammern, Schalen o.a. aus Thermoplasten mit und ohne Verstärkungen (z.B. aus eingelegten Blechen) zunächst aufgesteckt und nachträglich mittels Spritzgießen, Kleben oder Schweißen abschließend zu dem den Knotenbereich allseitig umgreifenden Verbindungselementen vervoll- ständigt werden. Weiterhin kann die Herstellung der Verstärkungselemente sowie das Anfertigen des Verbindungselementes und der Fügeprozess zu einem Verfahrensschritt kombiniert werden. Bestehen die Verstärkungselemente z.B. aus Metallblech können diese während des Sritzgießvorganges in ihre endgültige Gestalt umgeformt werden. Hierzu legt man ebene oder schon bis zu einem gewissen Grad vorgeformte Bleche mit den zu fügenden Bauteilen in das Spritzgießwerkzeug ein. Durch Zusammenfahren der beiden Werkzeughälften und Aufbringen der erforderlichen Schließkraft werden die Verstärkungsbleche so verformt, dass sie sich formschlüssig um die Bauteile legen. Abschließend erfolgt durch das Einspritzen und Erkalten der Kunststoffschmelze die Verbindung der zu fügenden Bauteile und der Verstärkungselemente.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile können wie folgt zusammengefasst werden:
Die Erfindung ermöglicht den Aufbau von dauerhaft hoch festen und hoch steifen Knoten und Verbundbauteilen unter Verwendung von einfach gestalteten Halbzeugen
Es ist das gleichzeitige Fügen von mehreren Fügestellen innerhalb eines Spritzgießwerkzeuges möglich.
Das Herstellverfahren bringt eine hohe Maßhaltigkeit und Reproduzierbarkeit in der
Serienfertigung von Bauteilen mit Fügestellen mit sich.
Die Integration zusätzlicher mechanischer oder anderer Funktionen in naturgemäß hoch feste und hoch steife Knotenbereiche wird ermöglicht.
Die Gestaltung von Verbundbauteilen kann hinsichtlich Kosten und Gewicht optimiert werden
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Ver- bundbauteile in entsprechender Gestaltung als Konstruktionselement für Maschinen, Fahrzeug und Bauteile aller Art, insbesondere für Kraftfahrzeuge, für Elektronikartikel, Haushaltsartikel und für den Baubedarf.
Besonders geeignete Anwendungen des Verbundbauteils sind Strukturteile für Kraft- fahrzeuge, insbesondere Türen, Stoßfänger, Träger, Front- und Heckteile für PKWs,
Türschwellertragrahmen, Instrumententafelträger, Heckklappenträger, Dachrahmen sowie Dekorationselemente, welche eine erhöhte Festigkeit mit anderen Materialeigenschaften verbinden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Figuren näher erläutert, ohne dass dadurch die Erfindung im Einzelnen eingeschränkt wird.
Es zeigen:
Fig.l ein Verbundbauteil mit zwei Verstärkungselementen 3, 3' zur Verbindung von zwei Rechteckprofilen verbunden durch einen ange- spritzten Thermoplasten
Fig. 2 ein Verbundbauteil ähnlich Fig. 1 mit einer zusätzlichen Verstärkungskante
Fig. 3 ein Verbundbauteil ähnlich Fig. 1 mit einer Verbindung durch aufgeschrumpfte thermoplastische Formteile 4, 5
Fig. 4 ein Verbundbauteil ähnlich Fig. 1 jedoch ohne seitliche Rippenstrukturen am Thermoplasten und mit einteiligem Verstärkungselement 3
Fig. 5 ein Verbundbauteil ähnlich Fig. 1 mit voll umspritzten Verstärkungselementen 3, 3'
Fig. 6 die seitliche Ansicht eines Verbundbauteil mit zwei Verstärkungsele- menten 3, 3' mit einem Flansch 63 am Ende des Profils 2 und voll mit
Kunststoff umspritzter Anschlussstelle 10
Fig. 7 den Querschnitt durch ein Verbundbauteil nach Fig. 6 entsprechend der Linie A-A in Fig. 6
Fig. 8 Die Einzeldarstellung der Verstärkungselemente 3, 3' für ein Verbundbauteil nach Fig. 6
Fig. 9 die Aufsicht auf die Verstärkungselemente 3, 3' nach Fig. 8
Fig. 10 die Seitenansicht auf die Verstärkungselemente 3, 3' nach Fig. 8 Fig. 11 ein Verbundbauteil aus drei Profilen 1, 2, 8 bei dem die Profile 1 und
8 an das Profil 2 angrenzen
Fig. 12 das Verbundbauteil nach Fig. 11 von der Rückseite
Fig. 13, 14 verschieden geformte Verstärkungselemente 30, 136 für das Verbundbauteil nach Fig. 11
Fig. 15 ein Verbundbauteil aus dünnwandigen Hohlprofilen 1, 2 ähnlich Fig. 4 jedoch mit zwei Verstärkungselementen 3, 3'
Fig. 16 ein Verbundbauteil aus einem Kasten- 161 und einem U-Profil 162 mit in dem U-Profil integrierten Verstärkungselement 21, 23, 25
Fig. 17 Einzeldarstellung des U-Profils aus Fig. 16
Fig. 18 Einzeldarstellung des Kastenprofils aus Fig. 16
Fig. 19 einen Querträger für eine KFZ-Instrumententafel als Beispiel für ein komplexes Verbundbauteil
Fig. 20 den Längsschnitt durch das Profil 9 des Querträgers nach Fig. 19 gemäß der Linie A-A in Fig. 19
Fig. 21 die Ansicht des Querträgers nach Fig. 19 ohne Kunststoffumspritzung der Profile
Fig. 22 die Türrahmenstruktur eines KFZs als weiteres Beispiel für ein kom- plexes Verbundbauteil Fig. 23 die Ansicht der Türrahmenstruktur ohne Kunststoffumspritzung der
Profile
Fig. 24 den Heckklappenrahmen für ein KFZ als weiteres Beispiel für ein komplexes Verbundbauteil
Beispiele
Verbindungen von stab orangen Voll- und/oder dickwandigen Hohlprofilen: Figur 1 bis 10
Beispiel 1
Bei den in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Verbundbauteilen handelt es sich um die Verbindung von zwei rechteckstabförmigen Bauteilen (Profile) 1 und 2, die über hoch feste und hoch steife Verstärkungselemente 3 und 3' formschlüssig zusammengehalten sind und mit Hilfe zweier Verbindungen 4 und 5 aus thermoplastischem Kunststoff fest verbunden und gestützt werden. In den Figuren 6 und 7 wird das Zusammenhalten und Stützen der zu verbindenden Bauteile und Verstärkungsele- mente durch einen die Anschlussstelle 10 umhüllenden thermoplastischen Kunststoff
4 realisiert.
In allen Darstellungen der Figuren 1 bis 10 erfolgt die gegenseitige Abstützung der Profile 1 und 2 durch in die Verstärkungselemente 3, 3' integrierte Stützwände 31. Damit wird ein seitliches Verbiegen des Profils 1 gegen Profil 2 verhindert. Die
Kontur der Profile 1 und 2 wird dabei durch die Wände 32 der Verstärkungselemente 3 bzw. 3' umfasst. Dadurch entsteht ein Formschluss zwischen den zu fügenden Profilen lund 2 und den Verstärkungselementen 3, 3'.
Werden dünnwandige Hohlprofile mittels Spritzgießen gefügt, muss darauf geachtet werden, dass es durch den relativ hohen Spritzdruck beim Einspritzen der Kunstsoffschmelze in das Spritzgießwerkzeug nicht zu einem Versagen bzw. Kollabieren der Hohlprofile kommt. Um dies zu verhindert, gibt es zwei grundsätzlich verschiedene Lösungsvarianten. Einerseits können mit Hilfe von Kernen die Hohlprofile von innen gestützt werden und andererseits besteht die Möglchkeit durch konstruktive Gestaltung des Verbundbauteils die Wirkung des Spritzdruckes auf die Verstärkungselemente zu beschränken.
Fig. 1 zeigt ein Verbundbauteil mit zwei Verstärkungselementen 3, 3' zur Verbin- düng von zwei Rechteck-Profilen 1, 2, die durch einen angespritzten Thermoplasten
4 miteinander verbunden werden.
Fig. 2 zeigt ein ähnliches Verbundbauteil wie Fig. 1, bei dem die Verstärkungselemente im Bereich der Stützwand mit einer zusätzlichen Verstärkungskante versehen sind.
In dem Verbundbauteil nach Fig. 4 besteht das Verstärkungselement 3 aus einem Teil.
Bei dem Verbundbauteil nach Fig. 1 bis 3 werden die zu fügenden Profile 1 und 2 in die Verstärkungselemente 3, 31 eingeschoben oder eingesteckt und in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt. Durch das Aufspritzen der thermoplastischen Komponente 4 entstehen die Verbindungselemente 4 und 5, die über die gleichzeitig entstandenen Wände 42 und die Rippenstruktur 41 aus thermoplastischen Kunststoff die Verstär- kungselemente 3, 3' zusammenhalten.
Im Falle von einem Verbundbauteil nach Fig. 3 können die Verbindungselemente 4 und 5 auch separat vorgeformt werden. Diese werden dann vor dem Fügeprozess gereckt und dann auf die Stützwände 31 aufgesteckt. Durch nachträgliche Erwär- mung werden die thermoplastischen Teile 4, 5 bei dieser Variante fest auf die Verstärkungselemente 3, 31 aufgeschrumpft. In den Verbundbauteilen nach Fig. 1 bis 3 werden die beiden leicht nach innen gewölbten Stützwände 31 durch die Rippenstruktur 41 abgestützt. Ein vorzeitiges Beulen oder Knicken der Stützwände 31 wird dadurch verhindert. In den Verbundbauteilen nach Fig. 4 und 5 übernimmt diese Aufgabe die zwischen den Stützwänden 31 angeordnete Wand 43 aus thermoplastischen Kunststoff. In- den Verbundbauteilen nach Fig. 1 und 4 wird der Thermoplast 4 bzw. 5 über Bohrungen 34, die in den Verstärkungselementen 3, 3' angebracht sind und vom Thermoplasten durchzogen sind formschlüssig mit demselben Verstärkungselement 3, 31 verankert.
In dem Verbundbauteil nach Fig. 5 werden die Verstärkungselemente 3, 3' im Bereich der Verbindungsstellen 4 und 5 durch diese umlaufend von Wänden 42 umschlossen. In diesem Fall sind die Verstärkungselemente 3, 31 entlang der Längsachse 21 des Profils 2 an der Unterseite 22 geteilt. Die Funktionsweise ist dadurch nicht beeinträchtigt gegenüber der Ausführung nach Fig. 4 und die Montage der beiden Hälften des Verstärkungselementes 3 vereinfacht.
Die in den Fig. 1 bis 7 dargestellten Verbundbauteile zeigen Verbindungen von Pro- filen mit rechteckigem Querschnitt. Da die Innenkontur der Verstärkungselemente 3,
3' jedoch an die Kontur der zu verbindenden Profile angepasst werden kann, können auch andere Profilquerschnitte miteinander verbunden werden. Sind Profile mit kreisförmigen Querschnitt zu verbinden, sollte durch Anbringen von Passfedern,
Verformen der Profile im Fügebereich zu einem ovalen Querschnitt oder durch ähn- liehe Maßnahmen eine ausreichende Verwindungssteigfigkeit sichergestellt werden.
Das Verbundbauteil nach Fig. 6 wird durch Profile 1 und 2 und durch zwei Verstärkungselemente 3 und 3' (siehe auch Fig. 8 bis 10) gebildet, die formschlüssig von beiden Seiten auf die zu fügenden Profile 1 und 2 aufgesteckt werden. Anschließend wird der Thermoplast 4 im Bereich der Anschlussstelle 10 auf die zu verbindenden
Profile 1 und 2 sowie die Verstärkungselemente 3 und 3' aufgespritzt. In Fig. 6 sind auf der linken Seite der Figur die formschlüssig gefügten Profile 1 und 2 sowie das Verstärkungselement 3' dargestellt. Die rechte Seite zeigt die vollständig ausgebildete Verbindung, bei der Thermoplast 4 auf die Profile 1 und 2 und das Verstär- kungselement 3 aufgespritzt ist. In dieser Darstellung wird das Verstärkungselement 3 komplett von Verbindungsthermoplasten 4 überdeckt und ist daher nicht mehr zu sehen.
Die Verbundbauteile nach Fig. 6 und 7 zeigen, wie über die zusätzlichen Flansche 63 und 24 das Profil 2 mit Profil 1 verbunden wird. Die Verstärkungselemente 3 und 31 sorgen mittels der die Profile 1 und 2 formschlüssig umfassenden Wände 32 für eine hohe Verwindungssteifigkeit und mittels der Stützwände 31 für eine hohe Biegestei- figkeit zwischen den Profilen 1 und 2. Verbindungsthermoplast 4, der alle Einzelteile 1, 2, 3, 3' umschließt, sichert, durch die im Spritzgießprozess aufgebaute Werkstoff- Spannung im Thermoplasten den Zusammenhalt der Verbindung. Die Rippen 41 aus
Thermoplast stützen die nach innen gewölbten Stützwände 31 gegenseitig ab.
Verbindung von stabförmigen dünnwandigen Hohlprofilen: Figuren 11 bis 15
Beispiel 2
In Fig. 11 und 12 ist ein Verbundbauteil dargestellt, das auf der Rückseite eine Öffnung 35 aufweist, um das Eintauchen eines Kernes im Spritzgießwerkzeug und damit das Abstützen der Hohlprofile 1, 2 und 8 während des Spritzgießvorganges zu ermöglichen. Bei Herstellung des Verbundbauteiles werden zunächst die zu fügenden
Bauteile 1, 2 und 8 sowie die Verstärkungselemente 6, 6' und 30 (siehe auch Fig. 14) in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt. Anschließend wird die thermoplastische Komponente eingespritzt und die Wände 42, die Rippenstruktur 41 und die Füllungen der Bohrungen 34 geformt. Zur Erhöhung der Steifigkeit des Verbundbauteiles kann nach Einspritzen der thermoplastischen Komponente die Öffnung 35 mit einem
Blech verschlossen werden.
Die zu verbindenden Profile 1, 2, und 8 werden durch die Stützwände 31 der Verstärkungselemente 6, 6' und 30 gegenseitig abgestützt und durch die Rippenstruktur 41, die Füllungen der Bohrungen 34 und die Wände 42 zusammengehalten. Die Verstärkungselemente 6, 6' und 30 können in Sicken (nicht dargestellt) der Bauteile 1, 2 und 8 eingelassen sein, um einen zusätzlichen Formschluss zwischen den Verstärkungselementen 6, 6' und 30 und den zu fügenden Profilen 1, 2, und 8 zu erreichen.
Ein weitere Möglichkeit zur Verstärkung von Verbundbauteilen ist in Fig. 13 darge- stellt. Gezeigt ist ein Verstärkungselement 136 zur Verstärkung einer Ecke, die durch drei stabformige Bauteile, ähnlich wie in Fig. 11, gebildet wird. Die zu fügenden Profile liegen hierbei an den Wänden 32 an und werden durch die Stützwände 31 gegeneinander abgestützt. Durch die Bohrungen 34 kann eine Nietverbindung zwischen den zu fugenden Profilen und dem Verstärkungselement 136 realisiert wer- den.
In dem Verbundteil nach Fig. 15 wird eine Lösung gezeigt, bei der die Wirkung des Spritzdruckes während des Spritzgießprozesses auf Bereiche außerhalb der zu fügenden Hohlprofile beschränkt wird. Die Hohlprofile 1 und 2 sowie die Verstärkungs- elemente 3 und 3' werden hierzu in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt und mit der thermoplastischen Komponente lediglich im Bereich der Stützwände 31 umspritzt.
Die thermoplastische Komponente formt das Verbindungselement 4, das aus den Wänden 42, den Verbindungsstegen 44 und den Nietköpfen 45 gebildet wird. Durch die Verbindungsstege 44 wird erreicht, dass die Wände 42 und die Nietköpfe 45 über je einen Anguss über beiden Stützwänden 31 durch die thermoplastische Komponente geformt werden können. Über deckungsgleiche Bohrungen (nicht gezeigt), die sich in den Stützwänden 31 der Verstärkungselemente 3 und 3' im Bereich der Nietköpfe 45 befinden, wird eine Nietverbindung der Verstärkungselemente 3, 3' herge- stellt. Die Verbindung der Verstärkungselemente 3 und 3' wird durch eine Kanten- umspritzung im Bereich der Wand 42 zusätzlich verstärkt.
Die Verstärkungselemente 3 und 3' können über Sicken (nicht dargestellt) in die Bauteile 1 und 2 eingelassen werden, um einen zusätzlichen Formschluss zwischen den Verstärkungselementen 3 und 3' und den zu verbindenen Profilen 1 und 2 zu erreichen. Verbindung eines dünnwandigen Hohlprofiles mit einem U-Profil unter Einsatz eines integrierten Verstärkungselementes: Figuren 16 bis 18
Beispiel 3
In dem Verbundbauteil nach Fig. 16 wird das Hohlprofil 161 direkt mit dem U-Profil 162 verbunden. Beide Profile sind aus Metall gefertigt und sind in den Figuren 17 und 18 separat im nicht verbundenen Zustand dargestellt. U-Profil 162 ist im An- Schlussbereich tiefer ausgeführt, so dass auf der Ober- und Unterseite eine Stützwand
21 integriert werden kann. In dieser Ausführung weist das Profil eine Integration des Verstärkungselementes auf. Die Funktion des Verstärkungselementes wird durch das Zusammenwirken der Teile 21, 23 und 25 übernommen. Durch die in Fig. 16 dargestellte Rippenstruktur 4 mit den Rippen 41 und der Kantenumspritzung 42 werden die Stützwände 21 bei Belastung in Form gehalten, um ein vorzeitiges Versagen durch Beulen zu verhindern. Mittels der ineinandergreifenden Sicken 16 und 26 wird das Hohlprofil 161 formschlüssig mit U-Profil 162 verbunden. Im Breich der Durchbrüche 17 und 27 können an die Verbindungsstege 44 der Rippenstruktur 4 angeformte Kunststoffniete 45 gebildet werden, die den Verbund beider Profile 161 und 162 sichern. Zur weiteren Verbesserung der Verwindungssteifigkeit des Verbundbauteiles wird das U-Profil 162 auf der Rückseite über die Wand 25 und Flansch 23 geschlossen. Flansch 23 kann auch zusätzliche Bohrungen enthalten (nicht dargestellt), die ebenfalls zur Ausbildung von Nietverbindungen dienen.
Bei der Herstellung des Verbundbauteiles wird zunächst das Profil 161 in das Profil
162 gesteckt, so dass das Profil 161 in der Aussparung 128 (siehe auch Fig. 17) von Profil 162 steckt. Dann werden beide Profile 161 und 162 in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt. Durch das Anspritzen der thermoplastischen Komponente 4 werden gleichzeitig die Rippen 41, die Randumspritzung 42, die Verbindungsstege 44 und die Kunststoffhiete 45 geformt. Die Verbindungsstege 44 sorgen dafür, dass die
Kunststoffschmelze während des Spritzgießprozesses sowohl in die Durchbrüche 17 und 27 (siehe Fig. 17 und 18), zur Ausbildung der Kunststoffhiete 45, als auch zu Flansch 23 (siehe Fig. 17), gelangt. Dies dient zum Anformen einer Kantenumsprit- zung (nicht dargestellt) und wiederum zum Ausbilden eventueller weiterer Kunststoffniete (nicht dargestellt). Mit Hilfe eines beweglichen Kernes im Spritzgießwerk- zeug, der im Anschlussbereich 10 durch die Öffnung 28 in Profil 162 in das Hohlprofil 161 eintaucht, wird das Profil 161 gestützt, um ein Kollabieren des Profils 161 aufgrund des hohen Spritzdruckes während des Spritzgießprozesses zu verhindern.
Die in Fig. 16 dargestellte Art der Verbindung, kann auch mit einem um 180° ge- drehten U-Profil erfolgen. Darüber hinaus eignet sie sich auch zum Fügen von Profilen mit folgende Profilkombinationen:
- Zylindrisches Hohlprofil mit U-Profil - U-Profil mit U-Profil - U-Profil mit Doppel-T-Profil
- U-Profil mit Z-Profil
Anwendungsbeispiele
Querträger für eine Instrumententafel eines Kraftfahrzeuges (Figuren 19 bis 20)
Beispiel 4
In Fig 19 ist ein Beispiel für einen Instrumententafel-Querträger für ein Kraftfahrzeug dargestellt, der aus den Rohrsegmenten 1, 2 und 7 zusammengesetzt ist. Der Querträger wird an den nicht gezeigten Kotflügelbänken über die Flansche 136 und
736 bzw. über die darin befindlichen Bohrungen 134 und 734 gehalten. In der Mitte wird er durch die beiden U-Profile 8 gestützt. Zur Befestigung der Lenksäule (nicht gezeichnet) ist an Rohrsegment 1 das U-Profil 9 angebracht. Über die Flansche 936 und die Bohrungen 934 wird das Profil 9 an der Karosserie befestigt (s. Fig. 21). Der Beifahrer- Airbag wird über die Bohrungen 334 der beiden Befestigungselemente
353, die mit dem Rohrsegment 7 verbunden sind, gehalten. Die einzelnen Profile 1, 2, 3, 7, 8, 9 sind zusammengesteckt und werden durch Uberspritzungen aus thermoplastischem Kunststoff 4 zusammengehalten. Um die Knotenbereiche der Verbindungen zwischen den Profilen 1, 2, 3, 7, 8, 9 aufzeigen zu können, sind diese in Fig 21 ohne thermoplastische Uberspritzungen dargestellt. Die Profile 1, 2, 7, 8, 9 sind über Sicken 126, 326 726, 826 und 926 formschlüssig miteinander verbunden. Über deckungsgleiche Bohrungen 327, 827 und 927, die durch die thermoplastischen Uberspritzungen 4 (siehe Fig 19) ausgefüllt werden, erfolgt eine feste Verbindung der einzelnen Komponenten 1, 2, 7, 8 und 9. Diese Verbindungen werden durch Niete 45 (siehe Fig 20), die als integraler Bestandteil der Uberspritzungen 4 und 5 ausgebildet werden, erreicht. Mit Hilfe der Flansche 323, 823 und 923 wird die Ver- windungssteifigkeit der Verbindungen weiter verbessert. Zur Versteifung der U-Profile 8 und 9 sind diese mit einer Rippenstruktur 41 versehen. Über die Kantenum- spritzung 42 und 47 ist die Rippenstruktur 41 mit der Überspritzung 4 im mehrteili- gen Anschlussbereich verbunden. Die Rippenstruktur 41 ist an den Rippenkreuzun- gen 48 über Niete 45 mit dem U-Profil 8 bzw. 9 verankert. Die Aussparung 46 in der Rippenstruktur 41 des U-Profils 9 erlaubt die Aufnahme der Lenksäule.
Zur Herstellung des Querträgers werden zunächst die einzelnen Profile 1, 2, 7, 8 und 9 zusammengesteckt. Darüber hinaus ist es möglich die Rohrsegmente 1, 2 und 7 aus einem Rohr (durch rnnen-Hochdruck-Umformnung (IHU)) oder aus zwei Halbschalen, die längs geteilt sind, herzustellen. Die zusammengesteckten Profile 1, 2, 7, 8 und 9 werden in einen Spritzgießwerkzeug eingelegt. Das Werkzeug wird geschlossen und je ein Kern, der Bestandteil des Spritzgießwerkzeuges ist, taucht in die Öff- nung der Profile 1 und 7 ein. Die Kerne sind so ausgeführt, dass sie in eingefahrenem
Zustand die Innenkontur der Rohrsegmente 1, 2 und 7 abbilden. Anschließend wird der thermoplastische Kunststoff eingespritzt und die thermoplastischen Uberspritzungen 4 und 5 mit den angeformten Rippenstrukturen 41, Kantenumspritzungen 42 und 47 ausgebildet. Die beweglichen Werkzeugkerne, die während des Spritzgieß- Vorganges in den Rohrsegmenten 1, 2 und 7 stecken, verhindern ein Kollabieren derselben aufgrund des hohen Spritzdruckes.
Beispiel 5
Türstruktur für ein Nutzfahrzeug (Fig 22 und 23)
Fig 22 zeigt die Verbindung der Profile 221, 222, 227, 228 und 229 zu einer Türrahmenstruktur mit thermoplastischen Uberspritzungen 224. In Fig 23 sind wieder zur Veranschaulichung der Anschlussbereiche, lediglich die Profile 221, 222, 227, 228 und 229 ohne thermoplastische Uberspritzungen dargestellt. Die Profile 221, 228 und
229 bestehen aus torsionssteifen geschlossenen Kastenprofilen. Das Profil 228 bildet den Fensterrahmen und ist an den unteren Enden aufgeweitet, damit es mit den Profilen 221 und 229 formschlüssig zusammengesteckt werden kann. In einer weiteren Ausführungsvariante können die Profile 221, 228 und 229 auch aus Einzelteilen zusammengeschweißt sein oder aus einem IHU-Teil bestehen. Die Profile 222 und
227 sind U-förmige Profile, die mit einer thermoplastischen Rippenstruktur 41 verstärkt sind. Über deckungsgleiche Sicken 226, 726 und 826 wird ein Formschluss zwischen den Profilen 221, 222, 227, 228 und 229 hergestellt. Die thermoplastischen Uberspritzungen 224 halten die zusammengesteckten Einzelteile 221, 222, 227, 228 und 229 fest zusammen.
Zur Herstellung der Türstruktur werden die Profile 221 bis 229 zusammengesteckt und in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt. Die Kastenprofile 221 und 229 werden ähnlich wie im vorangegangenen Anwendungsbeispiel mit beweglichen Werkzeugkernen ausgefüllt und dadurch während des Spritzgießvorganges gestützt. Durch Ein- spritzen des thermoplastischen Kunststoffes werden die Uberspritzungen 224 im
Anschlussbereichen sowie die Rippenstrukturen 41 ausgeformt.
Beispiel 6
Trägerstruktur Heckklappe für ein Kraftfahrzeug (Fig. 24)
Die in Fig 24 dargestellte Struktur besteht aus einem torsionssteifen Kastenprofil 241, zwei vorwiegend auf Biegung beanspruchten seitlichen U-Profilen 242, 242' sowie zur weiteren Versteifung der Rahmenstruktur aus einem weiteren U-Profil 247 und einem Z-Profil 248. Die Profile 247 und 248 können in weiteren Ausführungsvarianten auch aus U-Profilen oder geschlossenen Kastenprofilen bestehen. Die U- Profile 242, 242' und 247 sind mit einer Rippenstruktur 41 verstärkt. Das Z-Profil 248 kann ebenfalls mit Rippen oder Funktionselementen zur Aufnahme von Scheiben, Wischermotor, Schloss, u.a. (nicht dargestellt) ausgestattet werden. Die thermo- plastischen Uberspritzungen 244 halten die einzelnen Profile 241 , 242, 242', 247 und
248 zusammen. Untereinander sind sie formschlüssig über Sicken (nicht dargestellt), ähnlich dem Querträger miteinander verankert. Die Öffnung 11 dient zur Stützung des Kastenprofils 241 während des Spritzgießvorganges. Die Herstellung erfolgt ähnlich wie bei den vorangegangenen Anwendungsbeispielen durch Zusammen- stecken der Profile 241, 242, 242', 247 und 248 und anschließendes Umspritzen der
Anschlussbereiche mit thermoplastischem Kunststoff 244.

Claims

Patentansprflche
1. Verbundbauteil aus zwei oder mehreren Profilen (1) und (2), bei dem wenigstens ein Profil (1) mit einem freien Ende an das zweite Profil (2) angrenzt oder in das zweite Profil (2) eintaucht, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Anschlussstelle (10) der Profile (1) und (2) Verstärkungselemente (3, 3'; 6, 6'; 23; 25; 21) angebracht sind, die einen Formschluss mit den Profilen (1) und (2) bilden, und dass die Profile (1) und (2) durch im Bereich der Anschlussstelle (10) angespritzten oder aufgeschrumpften ther- moplastischen Kunststoff miteinander verbunden sind.
2. Verbundbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Profile (1, 2) einen geschlossenen insbesondere runden oder rechteckigen oder einen offenen, insbesondere U-förmigen Querschnitt aufweisen.
3. Verbundbauteil nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Profile (1, 2) geschlossene Profile sind.
4. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungselemente (3, 3'; 6, 6'; 23; 25; 21) aus Metall, insbesondere Stahl, Aluminium oder Magnesium, aus Keramik oder hoch festem Kimststoff, insbesondere Duromeren oder langfaserverstärktem Kunststoff oder aus Kunststoffen bestehen, die mit technischen Textilien verstärkt sind.
5. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungselemente (3, 3'; 6, 6'; 23; 25; 21) als Klammern, Ringe oder Halbschalen ausgebildet sind.
6. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungselemente (3, 3'; 6, 6'; 23; 25; 21) mit zusätzlichen
Stützwänden (31) versehen sind
7. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein einstückiges Verstärkungselement an der Anschlussstelle (10) vorgesehen ist in das die Profile vor dem Anspritzen des thermoplastischen Kunst- Stoffs eingeschoben oder eingesteckt sind.
8. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den Profilen (1, 2) und/oder in den Verstärkungselementen (3, 3'; 6, 6'; 23; 25; 21) an übereinanderliegenden Stellen, Durchbrüche (34) oder Boh- rungen vorgesehen sind durch die der thermoplastische Kunststoff hindurchragt und an denen der thermoplastische Kunststoff verankert ist.
9. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in den Profilen (1, 2) und/oder in den Verstärkungselementen (3, 3'; 6, 6'; 23; 25; 21) an übereinanderliegenden Stellen, Verformungen (16, 26), insbesondere Sicken oder Wulste, vorgesehen sind an denen der thermoplastische Kunststoff verankert ist.
10. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als thermoplastischer Kunststoff ein unverstärkter oder verstärkter oder gefüllter Kunststoff bevorzugt auf Basis von Polyamid (PA), Polyester, insbesondere Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Poly- olefin, insbesondere Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Styrol-acrylnitril- copolymer insbesondere Acrylnitril-Styrol-butadiencopolymer (ABS), Poly- carbonat (PC), Polypropylenoxid (PPO), (PSO), Polyphenylensulfid (PPS),
Polyimid (PI), (PEEK), Polyketon, syndiotaktisches Polystyrol (PS) oder eine mögliche Mischung dieser Kunststoffe verwendet wird.
11. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungselemente (21, 23, 25) mit mindestens einem der Profile (1) oder (2) einstückig ausgebildet sind, und dass die Profile (1) und (2) miteinander einen Formschluss bilden.
12. Verwendung des Verbundbauteiles nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als Konstruktionselement für Maschinen, Fahrzeuge und Bauteile aller Art, insbesondere für Kraftfahrzeuge, für Elektronikartikel, Haushaltsartikel und für den Baubedarf.
13. Verwendung des Verbundbauteiles nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als Strukturteil für Kraftfahrzeuge, insbesondere Türen, Stoßfanger, Träger,
Front- und Heckteile für PKWs, Türschwellertragrahmen, Instrumententafelträger, Heckklappenträger, Dachrahmen sowie Dekorationselemente.
14. Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteiles nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Profile (1, 2) in Verstärkungselemente (3, 3'; 6, 6'; 23; 25; 21) eingesteckt oder eingeschoben oder von Verstärkungselementen (3, 3'; 6, 6'; 23; 25; 21) unter Bildung einer lösbaren Anschlussstelle (10) umklammert werden und dass anschließend die Anschlussstelle (10) in einem Spritzgießwerkzeug von thermoplastischem Kunststoff ganz oder teilweise umspritzt wird, wobei die Profile (1, 2) mit den Verstärkungselementen (3, 3'; 6, 6'; 23; 25; 21) verbunden werden.
15. Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteiles nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Profile (1, 2) in Ver- Stärkungselemente (3, 3'; 6, 6'; 23; 25; 21) eingesteckt oder eingeschoben oder von Verstärkungselementen (3, 3'; 6, 6'; 23; 25; 21) unter Bildung einer lösbaren Anschlussstelle (10) umklammert werden und dass anschließend die Anschlussstelle (10) mit einem oder mehreren Formstücken (4, 5) aus schrumpfbarem thermoplastischem Kunststoff ganz oder teilweise umgeben wird, und die Profile (1, 2) mit den Verstärkungselementen (3, 3'; 6, 6'; 23; 25; 21) anschließend durch Heißbehandlung der Formstücke (4, 5) verbunden werden.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass offene Profile (8, 9, 162, 242, 242', 247, 222, 227) verwendet werden und in den offenen Profilen (8, 9, 162, 242, 242*, 247, 222, 227) beim Anspritzen des thermoplastischen Kunststoffs Verstärkungsstreben (41) erzeugt werden.
17. Verfahren nach Anspruch 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass beim Anspritzen des thermoplastischen Kunststoffs im Bereich der Anschlussstelle
(10) zusätzliche Verstärkungsstreben (41) erzeugt werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in den Profilen (1, 2) und/oder in den Verstärkungselementen (3, 3'; 6, 6'; 23; 25; 21) vor dem Zusammenlegen bzw. Einschieben Verformungen (16, 26), insbesondere Sicken oder Wulste, und/oder Durchbrüche (34) oder Bohrungen an bestimmten Stellen der Profile (1, 2) und/oder der Verstärkungselemente (3, 3'; 6, 6'; 23; 25; 21), angebracht werden, so dass diese beim Zusammenlegen bzw. Einschieben der Profile (1, 2) und/oder der Verstär- kungselemente (3, 3'; 6, 6'; 23; 25; 21) übereinanderliegen.
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