WO2008095691A1 - Verfahren zur herstellung eines verbundkörpers und zwischenprodukt zur herstellung eines verbundkörpers - Google Patents

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WO2008095691A1
WO2008095691A1 PCT/EP2008/000910 EP2008000910W WO2008095691A1 WO 2008095691 A1 WO2008095691 A1 WO 2008095691A1 EP 2008000910 W EP2008000910 W EP 2008000910W WO 2008095691 A1 WO2008095691 A1 WO 2008095691A1
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WO
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component
powder
foamable material
foamed
layer
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PCT/EP2008/000910
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Inventor
Jörg HOHLFELD
Thomas Hipke
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/002—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of porous nature
    • B22F7/004—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of porous nature comprising at least one non-porous part
    • B22F7/006—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of porous nature comprising at least one non-porous part the porous part being obtained by foaming
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    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/11—Making porous workpieces or articles
    • B22F3/1121—Making porous workpieces or articles by using decomposable, meltable or sublimatable fillers
    • B22F3/1125—Making porous workpieces or articles by using decomposable, meltable or sublimatable fillers involving a foaming process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy

Definitions

  • the present invention relates to methods of making a composite body including at least one member bonded to a foamed body and an intermediate for producing a composite body.
  • the present invention finds application for metallic extrusions with solid exterior and porous internal structure, such as extruded aluminum profiles with porous aluminum cores.
  • metal profiles are partially or completely filled with metal foam, in particular aluminum foam. Frequently, the foaming takes place in a heat treatment process; Alternatively, however, the bonding of prefabricated foam cores in metal profiles is known.
  • the foam-filled or foam-bonded profiles are usually semi-finished products, which are then further processed and used in larger assemblies, for example in mechanical engineering or in the manufacture of vehicle bodies.
  • the benefit of the metal foam is a stiffening of the metal profiles and / or an improvement in the damping behavior of the foamed components in comparison to conventional components.
  • the thicknesses of the profile walls of the trench profiles can be reduced when using metal foams.
  • metal foams are used in particular in areas where lightweight construction is operated while maintaining or improving the rigidity of a component.
  • the foaming of steel parts takes place either in a heat treatment process by a powder metallurgical metal foaming process or in a casting-like pro- Zess by a melt metallurgical metal foaming in the range of the melting temperature of the metal foam. If the steel parts are foamed with aluminum foam, the steel part is retained since the melting temperature of steel is usually significantly higher than the melting temperature of aluminum. If, due to the heat treatment process or the casting-like process, changes in the steel structure and its properties at the atomic lattice level are feared, the metal foam can also be glued into the steel part.
  • Aluminum parts, especially aluminum profiles are relatively light compared to steel profiles. Nevertheless, there is a need to further reduce the weight of aluminum profiles. This can be achieved by reducing the thickness of the profile walls, wherein component areas with reduced wall thickness are subsequently foamed up by metal foam.
  • Aluminum profiles can hitherto only be foamed with aluminum foam if the melting temperatures and melting temperature intervals are very far apart. Since the temperature differences are usually not more than 50 K, the foaming is so far only possible to a limited extent.
  • Foaming is made more difficult if the contact between the foamable molding material and the component to be foamed or foamed is bad. This is the case when the foamable molding material is only loosely in abutment with the component. Few point or linear contact points are the cause of poor heat transfer between the component and the foamable molding material, which can lead to melting of the component before the foamable molding material is sufficiently foamed. It is an object of the present invention to provide a method for producing a composite body containing at least one component which is connected to a foam body, as well as an intermediate product for producing a composite body, in which premature melting of the component can be prevented, without causing time - and costly adhesive bonding methods are used.
  • a method for producing a composite body which contains at least one component which is connected to a foam body comprising the following method steps: assigning an existing of foamable material compact to the component, wherein the pressure and the Component are loosely brought into abutment, reshaping of the component and / or the compact such that the component enters into a positive and / or non-positive connection with the pressing, and foaming of the existing foamable material compact by external heat.
  • Compacts that are made of foamable material are particularly suitable for cost-effective production and allow in a simple manner to bring a defined by weight and compression of the compact amount of foamable material with the component loose in abutment.
  • a maximum contact surface between the component and the pressure is achieved.
  • the heat transfer between the component and the pressure is improved and prevents premature melting of the component during foaming.
  • the component has a cavity into which the pressure is applied to at least partially foam the component, wherein a volume of the cavity is greater than a volume of the compact.
  • a volume of the cavity is greater than a volume of the compact.
  • the pressing before the forming step on a cavity into which the component is inserted wherein a volume of the cavity is greater than a volume of the component.
  • a method for producing a composite body which contains at least one component which is connected to a foam body, comprising the following method steps: assigning a powder consisting of foamable material to the component, wherein the powder and the Component are loosely brought into conditioning, compressing the powder and / or forming the component such that the component with the compressed powder forms a positive and / or non-positive connection, and foaming of the foamable material consisting of compressed powder by external heat.
  • the component is formed, and by the deformation of the component, the powder is compressed. This makes it possible to dispense with the use of a separate compression device for the powder, for example in the form of a separate punch.
  • the deformation and / or compression of the component and / or the compact and / or the powder is achieved by means of an extrusion process. This allows a cost-effective and reliable production of the composite body, or an intermediate product before the beginning of the foaming step.
  • an intermediate product for producing a composite body with a first layer of foamable material and a second layer of non-foamable material, wherein both layers are positively and / or non-positively connected to each other.
  • the first layer has a lower liquidus temperature than the second layer.
  • a transition of the second layer of non-foamable material into its continuously homogeneous phase before foaming the first layer is thereby prevented.
  • the first layer is mainly composed of compacted aluminum powder
  • the second layer is made of aluminum or an aluminum alloy. This allows a production of particularly lightweight composite bodies.
  • Figure 1 is a schematic representation of an initial state in which a pressure of foamable material is inserted into a component
  • Figure 2 is a schematic representation of an intermediate product before the start of a
  • Figure 3 is a schematic representation of an initial state in which a component is inserted in a pressure of foamable material
  • Figure 4 is a schematic representation of an intermediate product in a foaming mold before the start of a foaming process
  • Figure 5 is a schematic representation of an intermediate product to be foamed and a component to be foamed
  • Figure 6 is a schematic representation of an intermediate product with a shrinking edge
  • FIGS. 7-10 show a schematic representation of a method for producing the composite body
  • Figure 11 is a schematic representation of a composite body with a foamed and a foam-coated component.
  • FIGS. 1 and 3 show two different schematic representations of initial states.
  • reference numeral 1a designates a member to be foamed, which is preferably a metal structure such as e.g. an aluminum profile can act.
  • the researcherSumende component 1a is cylindrical and has at least one cavity 3a in its interior.
  • a foamable material 2 is introduced in this cavity 3 .
  • the foamable material 2 has previously been pre-pressed to a pressure.
  • the contour of the compact essentially corresponds to the contour of the cavity 3a.
  • the volume of the compact is less than the volume of the cavity 3a so that an outer wall of the compact is loosely engaged with an inner wall of the member 1a, with a small residual cavity formed in the upper portion of the original cavity 3a in FIG.
  • the foamable material 2 in FIG. 3 is not a pressing, but rather powder which is introduced into a press mold, not shown, wherein the component 1b to be surrounded is loosely in contact with the powder.
  • foamable component 1a and “component to be foamed 1b” include in particular extruded profiles, preferably made of aluminum or an aluminum alloy, which are at least partially foamed and / or at least partially foamed.
  • Cross-sectional shapes of these extruded profiles can be arbitrarily shaped, as long as they allow a force and / or positive connection with the foamable material 2 as explained below. This is preferably achieved by round or square, preferably square cross-sections.
  • the liquidus temperature of the component 1 a to be foamed or of the component 1 b to be foamed is higher than the liquidus temperature of the foamable material
  • the components 1a and 1b are used in particular as a heat conductor, by the heat for activation of the foamable material 2, and thus the start of the foaming, from an external heat source on the not yet foamed foamable material 2 Ü can be transmitted and will.
  • the component 1 a it is possible to carry out the component 1 a to be foamed or the component 1 b to be foamed in several parts.
  • a first component half it is possible to insert the pressure in a first component half and then close this by a second component half, eg a lid.
  • a second component half eg a lid.
  • the pressure laterally along the cylinder axis it is recommended to insert the pressure laterally along the cylinder axis.
  • this also applies to a multi-part or cylindrical pressing in Figure 3 and the corresponding, to be foamed component 1b.
  • the component 1a, 1b is reshaped such that it forms a positive and / or non-positive connection with the pressure.
  • a foamable component 1a this can be done by applying force perpendicular to an outer surface of the said component 1a, wherein the component 1a is plastically deformed.
  • the residual cavity ideally decreases until all areas of the inner surface of the component 1a to be foamed are in positive and / or non-positive connection with the foamable material 2.
  • the member 1 b to be foamed may be widened until its outer surface is ideally completely closed with the hollow pressing, i. the inner surface thereof is brought into positive and / or non-positive engagement. If the component 1 b to be foamed is tubular or has the shape of a hollow cylinder, the widening can be effected, for example, by an expanding mandrel or by hydroforming.
  • the powder is preferably compressed by the deformation of the component 1a, 1b, so that the said component 1a, 1b and the compressed powder form a positive and / or non-positive connection. It is also conceivable that the powder is introduced together with the component to be foamed around 1b in a mold, and is pressed in this with the said component 1b.
  • an extrusion process is used in the forming of the component 1a, 1b and / or the compression of the powder.
  • the extruded intermediate product is subjected to a heat treatment in which the foamable and previously extruded material 2 is foamed.
  • FIGS. 2 and 4 intermediate products 4 produced in this way are shown schematically, as they are present after the deformation or compression and before the start of the foaming process.
  • the embodiment of the intermediate product 4 in Figure 2 shows an inner layer of foamable material 2 and an outer layer of non-foamable material of professionSumenden component 1a, for example, an aluminum profile. Both layers are positively and / or non-positively connected.
  • FIG. 2 shows a hollow body in which the foamable material 2 is hollow-pressed. This is both achievable by a corresponding pre-pressed pressing as well as by compressing powder of foamable material 2 by a punch or the like.
  • the outer layer of the intermediate product consists of foamable material 2, while the inner layer consists of non-foamable material of the component 1 b to be foamed, which is of tubular design. Since the foamable material 2 is located outside the component 1 b to be foamed, the intermediate product 4 is introduced into a foaming mold 5 in order to counteract the pressure arising during the foaming process and to give the composite body the desired outer contour during foaming.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of an intermediate product with a component 1a, 1b to be foamed and a component to be foamed. Between the two components 1a, 1b, the foamable material 2 is introduced positively and / or non-positively. As also shown in FIGS. 3 and 4, the member 1 b to be foamed may have both a hollow and a solid cross-section.
  • the foamable material 2 has access to at least one cavity into which it can expand during the foaming process.
  • a cavity may, for example, in the longitudinal direction of the intermediate product at the area filled with foamable material 2 between the SchwarzFienden and to be foamed around the component 1 a, 1 b in Figure 5 connect.
  • the cavity can also be located in another component or component section into which the foamable material 2 can expand, or preferably can also be used as an intermediate space between the foamable material 2 (for example the precompressed pressing) and the foamable and / or foamed Component 1a, 1b may be provided.
  • a foamable material 2 for example, a mixture of aluminum powder and a metal hydride, for example titanium hydride is used. Knowing the foaming rate of the foamable material 2, as well as the amount of foamable material introduced and the total volume to be foamed, the density of the foamed material in the finished composite body can be calculated in advance. Achievable densities are below 1 g / cm 3 for aluminum foam, and still allow for very good vibration and Energeaeabsorpitionseigenschaften for lightweight such low weight.
  • the preferred temperature range for the extrusion of aluminum alloys is between 300 and 550 0 C.
  • the decomposition temperature of the blowing agent of the foamable material 2 so that the extrusion temperatures using the blowing agent preferably used titanium hydride not exceed 500 0 C should. It must be emphasized that even at temperatures lower than 300 ° C. (even room temperature), the extrusion process can be carried out, but at the lower temperatures, the connection between the component 1a, 1b and the foamable material 2 is significantly worse.
  • yield stresses are between about 20 N / mm 2 (Al99.5) and almost 60 N / mm 2 (AIZn5, 5MgCu).
  • yield stress of the intermediate product to be extruded and the necessary extrusion forces are calculated.
  • Figures 7 to 10 a preferred method for producing the composite body is shown.
  • the foamable component 1a is preferably an aluminum profile with a cavity 3a which extends at least partially along a longitudinal axis of the aluminum profile.
  • a pressure of foamable material 2 is inserted as a precompacted block in the direction of the arrow shown in FIG.
  • the foamable material 2 is shown in the inserted state.
  • the foamable material 2 is loosely inserted into the aluminum profile, wherein the volume of the foamable material 2 is less than the volume of the cavity 3a.
  • the loose composite from FIG. 8 is preferably extruded in FIG. 9, so that an intermediate product 4 is formed, in which the component 1 a to be foamed and the foamable material 2 are connected to one another in a positive and / or non-positive manner.
  • the aim is to produce a sufficient bond between the foamable material 2 and the aluminum profile in order to achieve a good heat transfer in the subsequent foaming process.
  • the foamable material 2 must have access to a sufficiently large cavity in order to expand in the foaming process can.
  • the component 1a, 1b and / or the foamable material 2 or the loose composite from FIG. 8 it is possible, for example, to hollow-press the foamable material 2 inside.
  • this is done by tube pressing with a multi-part die.
  • the extrusion process preferably takes place in such a way that the cavity still present after the extrusion process correlates with the desired foam density in the subsequent foaming process.
  • the foamable material 2 of the intermediate product 4 is foamed in a heat treatment process.
  • the foam expands into the prepared cavity, i. with reference to Figure 9, into the internal cavity of the tube-pressed, foamable material 2.
  • the ends of the aluminum profile are sealed, e.g. with steel plates.
  • At the end of the heat treatment process there is thus a component 1a 'foamed up by foamed material 7.
  • foam-foamed material 7 component it is of course also possible to produce a foam-foamed material 7 component.
  • FIG. 11 shows an at least partially foamed component 1a ', an at least partially encapsulated component 1b' and material 7 foamed therebetween.
  • FIG. 8 it is possible to introduce in FIG. 8 an at least partially foamable component 1b into the foamable block loosely inserted in the aluminum profile, such that the block and the foamable component 1a and the block and the component 1b to be foamed form - and / or non-positive connections.
  • the foamable material 2 it is also conceivable to introduce the foamable material 2 as a block with a component 1b already introduced therein, at least partially to be foamed, into the component 1a to be foamed.
  • the powder located in the foamable component 1 a can be at least precompressed by the introduction of the component 1 b to be foamed at least partially.
  • an extrusion step is particularly advantageous in order to produce or ensure positive and / or non-positive connections between the foamable component 1 a and the foamable material 2, and the foamable material 2 and the component 1 b to be foamed.
  • the foamable material 2 in the positive and / or non-positive bond as described previously with reference to Figure 10, foamed in a heat treatment process.
  • the at least partially foamed component 1a 1 and the at least partially foamed component 1b 1 made of the same materials, for example, aluminum or aluminum alloys. However, it is also conceivable that both components 1a ', 1b' consist of different materials or combinations of materials.
  • the foamed material 7 is advantageously a metal foam whose main constituent is preferably aluminum.
  • a method for producing a composite body which contains at least one component 1a, 1b connected to a foam body comprising the following method steps: associating a compact consisting of foamable material 2 with the component 1a, 1b, the pressure and the component 1a, 1b loosely brought into abutment, reshaping of the component 1a, 1b and / or the compact such that the component 1a, 1b receives a positive and / or non-positive connection with the pressing, and foaming of the existing of foamable material 2 compact by external heat input, as well as an intermediate for producing a composite body. Due to the positive and / or non-positive connection, it is particularly possible whilSumen aluminum profiles with aluminum foam, without the profile body is transferred to the doughy state.
  • components 1a can be foamed, which are already in the doughy state.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers, der zumindest ein Bauteil enthält, dass mit einem Schaumkörper verbunden ist, aufweisend die folgenden Verfahrensschritte: Zuordnen eines aus schäumbarem Material bestehenden Presslings zu dem Bauteil, wobei der Pressling und das Bauteil lose in Anlage gebracht werden, Umformen des Bauteils und/oder des Presslings derart, dass das Bauteil mit dem Pressling eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung eingeht, und Aufschäumen des aus schäumbarem Material bestehenden Presslings durch externe Wärmezufuhr, sowie ein Zwischenprodukt zur Herstellung eines Verbundkörpers.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers und Zwischenprodukt zur Herstellung eines Verbundkörpers
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers, der zumindest ein Bauteil enthält, das mit einem Schaumkörper verbunden ist, sowie ein Zwischenprodukt zur Herstellung eines Verbundkörpers. Insbesondere findet die vorliegende Erfindung Anwendung für metallische Strangpressprofile mit massiver Außen- und poröser Innenstruktur, beispielsweise stranggepresste Aluminiumprofile mit porösen Aluminiumkernen.
Es wird als bekannt angesehen, dass Metallprofile mit Metallschaum, insbesondere Aluminiumschaum, teilweise oder vollständig gefüllt werden. Häufig erfolgt das Ausschäumen in einem Wärmebehandlungsprozess; alternativ ist jedoch auch das Einkleben vorgefertigter Schaumkerne in Metallprofile bekannt. Bei den ausgeschäumten oder mit Schaum ausgeklebten Profilen handelt es sich meist um Halbzeuge, die anschließend weiter verarbeitet werden und in größeren Baugruppen, beispielsweise im Maschinenbau oder bei der Herstellung von Fahrzeugkarosserien Anwendung finden.
Der Nutzen des Metallschaums besteht in einer Versteifung der Metallprofile und/oder einer Verbesserung des Dämpfungsverhaltens der ausgeschäumten Bauteile im Vergleich zu konventionellen Bauteilen. Um gegenüber Hohlprofilen zumindest gleichwertige Eigenschaften zu erzielen, können bei der Verwendung von Metallschäumen die Dicken der Profilwände der auszuschäumenden Metallprofile reduziert werden. Somit werden Metallschäume insbesondere in Bereichen eingesetzt, in denen Leichtbau unter Beibehaltung oder Verbesserung der Steifigkeit eines Bauteils betrieben wird.
Das Ausschäumen von Stahlteilen erfolgt entweder in einem Wärmebehandlungsprozess durch ein pulvermetallurgisches Metallschäumverfahren oder in einem gießähnlichen Pro- zess durch ein schmelzmetallurgisches Metallschäumverfahren im Bereich der Schmelztemperatur des Metallschaums. Werden die Stahlteile mit Aluminiumschaum ausgeschäumt, bleibt das Stahlteil erhalten, da die Schmelztemperatur von Stahl üblicherweise deutlich über der Schmelztemperatur von Aluminium liegt. Werden durch den Wärmebe- handlungsprozess oder den gießähnlichen Prozess Änderungen der Stahlstruktur und ihrer Eigenschaften auf Atomgitterebene befürchtet, kann der Metallschaum auch in das Stahlteil eingeklebt werden.
Aluminiumteile, insbesondere Aluminiumprofile sind im Vergleich zu Stahlprofilen relativ leicht. Trotzdem besteht der Bedarf, auch bei Aluminiumprofilen das Gewicht weiter zu reduzieren. Dies ist durch die Verringerung der Dicke der Profilwände realisierbar, wobei Bauteilbereiche mit reduzierter Wandstärke anschließend durch Metallschaum ausgeschäumt werden. Aluminiumprofile können bisher nur mit Aluminiumschaum ausgeschäumt werden, wenn die Schmelztemperaturen und Schmelztemperaturintervalle sehr weit auseinander liegen. Da die Temperaturdifferenzen in der Regel nicht mehr als 50 K betragen, ist das Ausschäumen bisher nur eingeschränkt möglich.
Ein Ausschäumen in üblichen Wärmebehandlungsaggregaten wie Kammeröfen ist schwierig, da die Aluminiumteile dabei meist in ihren teigigen Zustand überführt werden. Das Material ist dann nicht mehr formstabil, wodurch sich die geometrischen Eigenschaften des Bauteils verändern, was zu einer Verschlechterung der Maßhaltigkeit und zu häufiger Nacharbeit führt. Dieser Effekt wird insbesondere beim Ausschäumen von sehr dünnwandigen und großvolumigen Aluminiumprofilen beobachtet, wobei jedoch gerade bei diesen Profilen das Potential zur Gewichtsreduzierung am größten ist.
Erschwert wird das Ausschäumen, wenn der Kontakt zwischen dem schäumbaren Formmaterial und dem auszuschäumenden bzw. zu umschäumenden Bauteil schlecht ist. Dies ist dann der Fall, wenn das schäumbare Formmaterial sich nur lose in Anlage mit dem Bauteil befindet. Wenige punkt- bzw. linienförmige Anlagestellen sind Ursache für einen schlechten Wärmeübergang zwischen dem Bauteil und dem schäumbaren Formmaterial, was zum Schmelzen des Bauteiles führen kann, bevor das schäumbare Formmaterial hinreichend aufgeschäumt ist. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers, der zumindest ein Bauteil enthält, das mit einem Schaumkörper verbunden ist, sowie ein Zwischenprodukt zur Herstellung eines Verbundkörpers anzugeben, bei denen ein vorzeitiges Schmelzen des Bauteiles verhindert werden kann, ohne dass dabei zeit- und koste- naufwändige Klebeverfahren zum Einsatz kommen.
Zum Einen wird die vorgenannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers, der zumindest ein Bauteil enthält, das mit einem Schaumkörper verbunden ist, aufweisend die folgenden Verfahrensschritte: Zuordnen eines aus schäumbarem Material bestehenden Presslings zu dem Bauteil, wobei der Pressung und das Bauteil lose in Anlage gebracht werden, Umformen des Bauteils und/oder des Presslings derart, dass das Bauteil mit dem Pressung eine form-und/oder kraftschlüssige Verbindung eingeht, und Aufschäumen des aus schäumbarem Material bestehenden Presslings durch externe Wärmezufuhr.
Presslinge, die aus schäumbaren Material hergestellt werden, eignen sich insbesondere zur kostengünstigen Herstellung und erlauben auf einfache Art und Weise eine durch Gewicht und Verdichtung des Presslings definierte Menge an schäumbaren Material mit dem Bauteil lose in Anlage zu bringen. Durch die Umformung des Bauteils und die Ausbildung einer form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem Bauteil und dem Pressung wird eine größtmögliche Anlagefläche zwischen dem Bauteil und dem Pressung erreicht. Hierdurch wird die Wärmeübertragung zwischen dem Bauteil und dem Pressung verbessert und ein vorzeitiges Schmelzen des Bauteiles beim Aufschäumen verhindert.
Vorzugsweise weist das Bauteil vor dem Umformschritt einen Hohlraum auf, in den der Pressung eingebracht wird, um das Bauteil zumindest teilweise auszuschäumen, wobei ein Volumen des Hohlraumes größer ist als ein Volumen des Presslings. Hierdurch sind Verbundkörper herstellbar, deren innere Schichten aus aufgeschäumtem Material bestehen.
Ebenfalls vorzugsweise weist der Pressung vor dem Umformschritt einen Hohlraum auf, in den das Bauteil eingeschoben wird, wobei ein Volumen des Hohlraumes größer ist als ein Volumen des Bauteils. Hierdurch sind Verbundkörper herstellbar, deren äußere Schichten aus aufgeschäumtem Material bestehen. Zum anderen wird die vorgenannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers, der zumindest ein Bauteil enthält, das mit einem Schaumkörper verbunden ist, aufweisend die folgenden Verfahrensschritte: Zuordnen eines aus schäumbarem Material bestehenden Pulvers zu dem Bauteil, wobei das Pulver und das Bauteil lose in Anlage gebracht werden, Komprimieren des Pulvers und/oder Umformen des Bauteils derart, dass das Bauteil mit dem komprimierten Pulver eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung eingeht, und Aufschäumen des aus schäumbarem Material bestehenden, komprimierten Pulvers durch externe Wärmezufuhr.
Aus schäumbarem Material bestehendes Pulver wird vorzugsweise für Verbundkörper eingesetzt, bei denen wegen der Bauteilgeometrie oder der herzustellenden Losgröße eine Verwendung von Pressungen nicht sinnvoll ist. Durch die Kompression des Pulvers um eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung mit dem Bauteil zu erreichen, wird wie zuvor beschrieben, die Wärmeübertragung zwischen dem Bauteil und dem schäumbaren Material drastisch verbessert, wodurch bei externer Wärmezufuhr ein vorzeitiges Schmelzen des Bauteils beim Aufschäumen verhindert wird.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Bauteil umgeformt, und durch die Umformung des Bauteils wird das Pulver komprimiert. Hierdurch kann auf die Verwendung einer separaten Kompressionsvorrichtung für das Pulver, beispielsweise in Form eines separaten Stempels verzichtet werden.
Vorzugsweise wird die Umformung und/oder Kompression des Bauteils und/oder des Press- lings und/oder des Pulvers mittels eines Strangpressverfahrens erzielt. Dies ermöglicht eine kostengünstige und zuverlässige Herstellung des Verbundkörpers, bzw. eines Zwischenproduktes vor dem Beginn des Aufschäumschrittes.
Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Verfahren sind in den weiteren abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Des Weiteren wird die vorgenannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Zwischenprodukt zur Herstellung eines Verbundkörpers mit einer ersten Schicht aus schäumbarem Material und einer zweiten Schicht aus nicht schäumbarem Material, wobei beide Schichten form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Durch dieses Zwischenprodukt sind Verbundkörper mittels Aufschäumen besonders zuverlässig herstellbar, da durch die form- und/oder kraftschlüssige Verbindung der beiden Schichten die Wärmeübertragung verbessert wird und ein vorzeitiges Schmelzen der Schicht aus nicht schäumbarem Material verhindert wird.
Vorzugsweise hat die erste Schicht eine niedrigere Liquidustemperatur als die zweite Schicht. Ein Übergang der zweiten Schicht aus nicht schäumbarem Material in ihre kontinuierlich homogene Phase vor dem Aufschäumen der ersten Schicht wird hierdurch verhindert.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die erste Schicht hauptsächlich aus kompaktiertem Aluminiumpulver, und die zweite Schicht besteht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Dies ermöglicht eine Herstellung von besonders leichtgewichtigen Verbundkörpern.
Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Zwischenproduktes sind in den weiteren abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert. In diesen zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausgangszustandes, in dem ein Pressung aus schäumbarem Material in ein Bauteil eingelegt ist;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Zwischenproduktes vor Beginn eines
Aufschäumprozesses;
Figur 3 eine schematische Darstellung eines Ausgangszustandes, in dem ein Bauteil in einem Pressung aus schäumbarem Material eingelegt ist;
Figur 4 eine schematische Darstellung eines Zwischenproduktes in einer Schäumform vor Beginn eines Aufschäumprozesses; Figur 5 eine schematische Darstellung eines Zwischenproduktes mit einem auszuschäumenden und einem zu umschäumenden Bauteil;
Figur 6 eine schematische Darstellung eines Zwischenproduktes mit einer Schrumpfkante;
Figuren 7-10 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung des Verbundkörpers; und
Figur 11 eine schematische Darstellung eines Verbundkörpers mit einem ausgeschäumten und einem umschäumten Bauteil.
In den Figuren 1 und 3 sind zwei verschiedene schematische Darstellungen von Ausgangszuständen gezeigt.
In Figur 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1a ein auszuschäumendes Bauteil, bei dem es sich vorzugsweise um ein Metallbauten wie z.B. ein Aluminiumprofil handeln kann. Vorzugsweise ist das auszuschäumende Bauteil 1a zylinderförmig und weist in seinem Inneren zumindest einen Hohlraum 3a auf.
In diesen Hohlraum 3a ist schäumbares Material 2 eingebracht. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das schäumbare Material 2 zuvor zu einem Pressung vorgepresst worden. Die Kontur des Presslings entspricht im Wesentlichen der Kontur des Hohlraumes 3a. Jedoch ist das Volumen des Presslinges geringer als das Volumen des Hohlraumes 3a, so dass eine Außenwand des Presslinges mit einer Innenwand des Bauteils 1a lose in Anlage gebracht ist, wobei in Figur 1 ein kleiner Resthohlraum im oberen Bereich des ursprünglichen Hohlraumes 3a entsteht.
Ist der Einsatz eines Presslings aus schäumbarem Material nicht möglich, beispielsweise aufgrund geometrischer Gegebenheiten, wie auszufüllenden Hinterschneidungen oder Unstetigkeiten in der Kontur des Hohlraumes 3a, kann an Stelle des Presslinges auch Pulver, bestehend aus dem schäumbaren Material verwendet werden. Dieses Pulver ist in den Hohlraum 3a eingefüllt und befindet sich im Ausgangszustand lose in Anlage mit der Innenwand des auszuschäumenden Bauteils 1a. Im Unterschied zu Figur 1 ist in Figur 3 ein Ausführungsbeispiel gezeigt, in dem ein Pressung aus schäumbaren Material 2 einen Hohlraum 3b aufweist. In diesen Hohlraum 3b ist ein zu umschäumendes Bauteil 1b eingebracht, wobei für die Konturen und Volumina des Hohlraumes 3b und des zu umschäumenden Bauteils 1b das Gleiche gilt wie für die Konturen und Volumina des Hohlraumes 3a und des Presslings aus schäumbarem Material 2 in Figur
1. Auch in dem in Figur 3 gezeigten Ausgangszustand sind der Pressung und das zu umschäumende Bauteil 1 b lose in Anlage gebracht.
Es ist auch denkbar, dass es sich bei dem schäumbaren Material 2 in Figur 3 nicht um einen Pressung handelt, sondern um Pulver, das in eine nicht gezeigte Pressform eingebracht ist, wobei das zu umschäumeπde Bauteil 1b sich lose in Anlage mit dem Pulver befindet.
Die Begriffe „auszuschäumendes Bauteil 1a" und „zu umschäumendes Bauteil 1b" beinhalten insbesondere Strangpressprofile, vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, die zumindest teilweise ausgeschäumt und/oder zumindest teilweise umschäumt werden. Querschnittsformen dieser Strangpressprofile können beliebig geformt sein, solange sie wie im Folgenden erläutert eine Kraft- und/oder formschlüssige Verbindung mit dem schäumbaren Material 2 ermöglichen. Vorzugsweise wird dies durch runde oder eckige, vorzugsweise quadratische Querschnitte erreicht.
Vorzugsweise ist die Liquidustemperatur des auszuschäumenden Bauteils 1a bzw. des zu umschäumenden Bauteils 1b höher als die Liquidustemperatur des schäumbaren Materials
2. Die Bauteile 1a und 1b dienen insbesondere als Wärmeleiter, durch die Wärme zur Aktivierung des schäumbaren Materials 2, und damit zum Start des Aufschäumvorganges, von einer externen Wärmequelle auf das noch nicht aufgeschäumte schäumbare Material 2 ü- bertragen werden kann und wird.
Es ist auch denkbar, das auszuschäumende Bauteil 1a oder das zu umschäumende Bauteil 1b mehrteilig auszuführen. So ist es möglich, den Pressung in eine erste Bauteilhälfte einzulegen und diese anschließend durch eine zweite Bauteilhälfte, z.B. einen Deckel zu schließen. Bei zylinderförmigen Bauteilen empfiehlt es sich, den Pressung seitlich entlang der Zylinderachse einzuschieben. Umgekehrt gilt dies auch für einen mehrteiligen oder zylindrischen Pressung in Figur 3 und das entsprechende, zu umschäumende Bauteil 1b. Ausgehend vom Ausgangszustand wird das Bauteil 1a, 1 b derart umgeformt, dass es mit dem Pressung eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung eingeht. Im Fall eines auszuschäumenden Bauteils 1a kann dies durch Krafteinwirkung senkrecht zu einer Außenfläche des besagten Bauteils 1a erfolgen, wobei das Bauteil 1a plastisch verformt wird. Hierbei verringert sich der Resthohlraum idealerweise soweit, bis sämtliche Bereiche der Innenoberfläche des auszuschäumenden Bauteils 1a in form- und/oder kraftschlüssiger Verbindung mit dem schäumbaren Material 2 stehen.
Umgekehrt kann das zu umschäumende Bauteil 1 b aufgeweitet werden, bis seine Außenfläche idealerweise vollständig mit dem hohlen Pressung, d.h. der Innenfläche desselben in form- und/oder kraftschlüssigen Eingriff gebracht ist. Ist das zu umschäumende Bauteil 1b röhrenförmig oder hat die Gestalt eines Hohlzylinders, kann die Aufweitung beispielsweise durch einen Aufweitdorn oder durch Innenhochdruckumformen erfolgen.
Bei der Verwendung von Pulver als schäumbares Material 2 wird vorzugsweise durch die Umformung des Bauteils 1a, 1b das Pulver komprimiert, so dass das besagte Bauteil 1a, 1 b und das komprimierte Pulver eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung eingehen. Es ist auch denkbar, dass das Pulver zusammen mit dem zu umschäumenden Bauteil 1b in eine Pressform eingebracht wird, und in dieser mit dem besagten Bauteil 1b verpresst wird. Vorzugsweise kommt bei der Umformung des Bauteils 1a, 1b und/oder der Kompression des Pulvers ein Strangpressverfahren zum Einsatz. Vorzugsweise unmittelbar nach dem Strangpressen wird das stranggepresste Zwischenprodukt einer Wärmebehandlung unterzogen, in der das schäumbare und zuvor strangverpresste Material 2 aufgeschäumt wird.
In den Figuren 2 und 4 sind so hergestellte Zwischenprodukte 4 schematisch dargestellt, wie diese nach der Umformung oder Kompression und vor Beginn des Auf schäum prozes- ses vorliegen.
Das Ausführungsbeispiel des Zwischenproduktes 4 in Figur 2 zeigt eine innenliegende Schicht aus schäumbarem Material 2 und eine außenliegende Schicht aus nicht schäumbarem Material des auszuschäumenden Bauteils 1a, beispielsweise eines Aluminiumprofils. Beide Schichten sind form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden. In Figur 2 ist ein Hohlkörper gezeigt, bei dem das schäumbare Material 2 hohl gepresst ist. Dies ist sowohl durch einen entsprechend vorgepressten Pressung erreichbar als auch durch Komprimieren von Pulver aus schäumbarem Material 2 durch einen Stempel oder ähnliches.
Im Gegensatz zu Figur 2 besteht in dem in Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel die äußere Schicht des Zwischenproduktes aus schäumbarem Material 2, während die innere Schicht aus nicht aufschäumbarem Material des zu umschäumenden Bauteils 1b, das röhrenförmig ausgeführt ist, besteht. Da das schäumbare Material 2 sich außerhalb des zu umschäumenden Bauteils 1b befindet, ist das Zwischenprodukt 4 in eine Schäumform 5 eingebracht, um dem beim Aufschäumprozess entstehenden Druck entgegenzuwirken, und um dem Verbundkörper beim Aufschäumen die gewünschte Außenkontur zu geben.
In Figur 5 ist eine schematische Darstellung eines Zwischenproduktes mit einem auszuschäumenden und einem zu umschäumenden Bauteil 1a, 1b gezeigt. Zwischen den beiden Bauteilen 1a, 1b ist das schäumbare Material 2 form- und/oder kraftschlüssig eingebracht. Wie auch in den Figuren 3 und 4 gezeigt, kann das zu umschäumende Bauteil 1b sowohl einen hohlen als auch einen massiven Querschnitt haben.
Obwohl dies in den Figuren 5 und 6 nicht explizit dargestellt ist, hat das schäumbare Material 2 Zugang zu zumindest einem Hohlraum, in den es beim Aufschäumvorgang expandieren kann. Ein solcher Hohlraum kann sich beispielsweise in Längsrichtung des Zwischenprodukts an den mit schäumbarem Material 2 ausgefüllten Bereich zwischen dem auszuschäumenden und dem zu umschäumenden Bauteil 1a, 1 b in Figur 5 anschließen. Der Hohlraum kann aber auch in einem anderen Bauteil oder Bauteilabschnitt liegen, in das/den das schäumbare Material 2 expandieren kann, bzw. kann vorzugsweise auch als Zwischenraum zwischen dem schäumbaren Material 2 (z.B. dem vorverdichteten Pressung) und dem auszuschäumenden und/oder zu umschäumenden Bauteil 1a, 1b vorgesehen sein.
Bei Verwendung unterschiedlicher Materialien ist mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des schäumbaren Materials 2 bzw. des aufgeschäumten Materials und der Bauteile 1a, 1b zu rechnen. In vorteilhafter weise wird dieser Problematik begegnet, indem Wände des auszuschäumenden Bauteils 1a bzw. des zu umschäumenden Bauteils 1 b, die an das schäumbare Material 2 angrenzen, mit Vorsprüngen oder Hinterschneidungen versehen werden. Für ein auszuschäumendes Bauteil 1a ist ein solches vorteilhaftes Ausführungsbeispiel in Figur 6 gezeigt. Rechtwinklig zu einer Innenoberfläche des Strangpressprofils mit quadratischem Querschnitt erstreckt sich entlang einer Längsachse im Inneren desselben ein Vorsprung der eine Schrumpfkante 6 bildet. Diese Schrumpfkante 6 ragt in das schäumbare Material 2 hinein, wobei durch Schrumpfspannung aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten aus dem Formschluss ein Kraftschluss wird. Dementsprechend sind auch andere Vorsprünge oder Hinterschneidungen, die sich zumindest entlang eines Teilbereiches der Längsachse erstrecken, denkbar.
Als schäumbares Material 2 kommt beispielsweise eine Mischung aus Aluminiumpulver und einem Metallhydrid, z.B. Titanhydrid zum Einsatz. In Kenntnis der Schäumrate des schäumbaren Materials 2, sowie der eingebrachten Menge an schäumbarem Material und des auszuschäumenden Gesamtvolumens, kann die Dichte des aufgeschäumten Materials im fertigen Verbundkörper im Voraus berechnet werden. Erzielbare Dichten liegen für Aluminiumschaum unter 1g/cm3, und ermöglichen auch für derartige Verbundkörper noch sehr gute Schwingungs- und Energieabsorpitionseigenschaften bei geringem Gewicht.
Der bevorzugte Temperaturbereich für das Strangpressen von Aluminiumlegierungen liegt zwischen 300 bis 550 0C. Hinsichtlich des strangzupressenden Zwischenproduktes ergeben sich Einschränkungen durch die Zersetzungstemperatur des Treibmittels des schäumbaren Materials 2, so dass die Strangpresstemperaturen bei Verwendung des vorzugsweise eingesetzten Treibmittels Titanhydrid nicht über 500 0C liegen sollten. Es muss betont werden, dass auch bei niedrigeren Temperaturen als 300 0C (auch Raumtemperatur) der Strangpressvorgang durchgeführt werden kann, wobei jedoch bei den niedrigeren Temperaturen die Verbindung zwischen dem Bauteil 1a, 1b und dem schäumbaren Material 2 deutlich schlechter ausfällt.
Für bevorzugte Aluminiumwerkstoffe liegen Fließspannungen zwischen ca. 20 N/mm2 (AI99.5) und nahezu 60 N/mm2 (AIZn5, 5MgCu). In Abhängigkeit von verschiedenen Parametern, insbesondere des zu erzeugenden Strangquerschnittes und der Temperatur, werden die Fließspannung des strangzupressenden Zwischenproduktes und die notwendige Strangpresskräfte berechnet. In den Figuren 7 bis 10 ist ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des Verbundkörpers gezeigt.
Das auszuschäumende Bauteil 1a ist vorzugsweise ein Aluminiumprofil mit einem Hohlraum 3a, der sich zumindest teilweise entlang einer Längsachse des Aluminiumprofils erstreckt. In den Hohlraum 3a wird ein Pressung aus schäumbarem Material 2 als vorkompaktierter Block in Richtung des in Figur 7 gezeigten Pfeils eingeschoben.
In Figur 8 ist das schäumbare Material 2 in eingeschobenem Zustand gezeigt. Das schäumbare Material 2 ist lose in das Aluminiumprofil eingelegt, wobei das Volumen des schäumbaren Materials 2 geringer ist als das Volumen des Hohlraums 3a.
Der lose Verbund aus Figur 8 wird in Figur 9 vorzugsweise stranggepresst, so dass ein Zwischenprodukt 4 entsteht, in dem das auszuschäumende Bauteil 1a und das schäumbare Material 2 form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Für das Zwischenprodukt 4 ist es das Ziel, einen ausreichenden Verbund zwischen dem schäumbaren Material 2 und dem Aluminiumprofil herzustellen, um einen guten Wärmeübergang im nachfolgenden Schäumprozess zu erreichen. Das schäumbare Material 2 muss Zugang zu einem ausreichend großen Hohlraum haben, um im Schäumprozess expandieren zu können.
Durch das Strangpressen des Bauteils 1a, 1b und/oder des schäumbaren Materials 2, bzw. des losen Verbundes aus Figur 8, ist es beispielsweise möglich, das schäumbare Material 2 innen hohl zu pressen. Beispielsweise geschieht dies durch Rohrpressen mit einer mehrteiligen Matrize. Vorzugsweise erfolgt der Strangpressvorgang derart, dass der nach dem Strangpressen noch vorliegende Hohlraum mit der gewünschten Schaumdichte im nachfolgenden Schäumprozess korreliert.
Obwohl dies in den Figuren nicht gezeigt ist, gelten die obigen Ausführungen natürlich auch, wenn das schäumbare Material 2 nicht als vorkompaktierter Block, sondern als Pulver in das auszuschäumende Bauteil 1a eingebracht wird. Ebenso ist der umgekehrte Fall denkbar, dass ein zu umschäumendes Bauteil 1b in schäumbares Material 2, d.h. entweder einen vorkompaktierten Block oder Pulver, eingebracht wird. Auch hier erweist sich das Strangpressen des losen Verbundes, d.h. des auszuschäumenden Bauteils 1a (mit dem schäum- baren Material 2) oder des zu umschäumenden Bauteils 1b (mit dem schäumbaren Material 2) als besonders vorteilhaft.
In Figur 10 wird das schäumbare Material 2 des Zwischenproduktes 4 in einem Wärmbe- handlungsprozess aufgeschäumt. Der Schaum expandiert in den vorbereiteten Hohlraum, d.h. mit Bezug auf Figur 9 in den innen liegenden Hohlraum des rohrgepressten, schäumbaren Materials 2. Um ein Austreten des Schaums zu vermeiden, werden die Enden des Aluminiumprofils abgedichtet, z.B. mit Stahlplatten. Am Ende des Wärmebehandlungsprozesses liegt somit ein durch aufgeschäumtes Material 7 ausgeschäumtes Bauteil 1a' vor. Ebenso ist es natürlich auch möglich, ein durch aufgeschäumtes Material 7 umschäumtes Bauteil herzustellen.
Mit Bezug auf Figur 5 ist in Figur 11 ein Verbundkörper gezeigt, der ein zumindest teilweise ausgeschäumtes Bauteil 1a', ein zumindest teilweise umschäumtes Bauteil 1b' und dazwischen aufgeschäumtes Material 7 zeigt.
Unter Einbezug der vorherigen Beschreibung ist es möglich, in Figur 8 ein zumindest teilweise zu umschäumendes Bauteil 1 b in den lose im Aluminiumprofil eingelegten schäumbaren Block einzubringen, derart, dass der Block und das auszuschäumende Bauteil 1a und der Block und das zu umschäumende Bauteil 1b form- und/oder kraftschlüssige Verbindungen eingehen. Alternativ ist es auch denkbar, das schäumbare Material 2 als Block mit einem bereits darin eingebrachten, zumindest teilweise zu umschäumenden Bauteil 1b in das auszuschäumende Bauteil 1a einzubringen.
Handelt es sich bei dem schäumbaren Material 2 um Pulver, kann das im auszuschäumenden Bauteil 1a befindliche Pulver durch das Einbringen des zumindest teilweise zu umschäumenden Bauteils 1 b zumindest vorkomprimiert werden.
Anschließend ist in jedem der zuvor genannten Fälle ein Strangpressschritt besonders vorteilhaft, um form- und/oder kraftschlüssige Verbindungen zwischen dem auszuschäumenden Bauteil 1a und dem schäumbaren Material 2, und dem schäumbaren Material 2 und dem zu umschäumenden Bauteil 1 b herzustellen bzw. sicherzustellen. Anschließend wird das schäumbare Material 2 im form- und/oder kraftschlüssigen Verbund, wie bereits zuvor mit Bezug auf Figur 10 beschrieben, in einem Wärmebehandlungsprozess aufgeschäumt.
Bei dem in Figur 11 gezeigten Verbundkörper ist es denkbar, dass das zumindest teilweise ausgeschäumte Bauteil 1a1 und das zumindest teilweise umschäumte Bauteil 1b1 aus den gleichen Materialien bestehen, beispielsweise aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen. Jedoch ist es auch denkbar, dass beide Bauteile 1a', 1b' aus unterschiedlichen Materialien bzw. Materialkombinationen bestehen. Bei dem aufgeschäumten Material 7 handelt es sich vorteilhafterweise um einen Metallschaum, dessen Hauptbestandteil vorzugsweise Aluminium ist.
Die vorangegangenen Ausführungsbeispiele beschreiben u.a. ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers, der zumindest ein Bauteil 1a, 1 b enthält, das mit einem Schaumkörper verbunden ist, aufweisend die folgenden Verfahrensschritte: Zuordnen eines aus schäumbarem Material 2 bestehenden Presslings zu dem Bauteil 1a, 1b, wobei der Pressung und das Bauteil 1a, 1b lose in Anlage gebracht werden, Umformen des Bauteils 1a, 1b und/oder des Presslings derart, dass das Bauteil 1a, 1b mit dem Pressung eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung eingeht, und Aufschäumen des aus schäumbarem Material 2 bestehenden Presslings durch externe Wärmezufuhr, sowie ein Zwischenprodukt zur Herstellung eines Verbundkörpers. Durch die form- und/oder kraftschlüssige Verbindung ist es insbesondere möglich, Aluminiumprofile mit Aluminiumschaum auszuschäumen, ohne dass der Profilkörper in den teigigen Zustand überführt wird.
Durch entsprechenden Maßnahmen, beispielsweise das Verwenden einer Form, können auch Bauteile 1a ausgeschäumt werden, die sich bereits im teigigen Zustand befinden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers, der zumindest ein Bauteil (1a, 1b) enthält, das mit einem Schaumkörper verbunden ist, aufweisend die folgenden Verfahrensschritte:
- Zuordnen eines aus schäumbarem Material (2) bestehenden Presslings zu dem Bauteil (1a, 1b), wobei der Pressung und das Bauteil (1a, 1 b) lose in Anlage gebracht werden,
- Umformen des Bauteils (1a, 1b) und/oder des Presslings derart, dass das Bauteil (1a, 1b) mit dem Pressung eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung eingeht, und
- Aufschäumen des aus schäumbarem Material (2) bestehenden Presslings durch externe Wärmezufuhr.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Bauteil (1a) vor dem Umformschritt einen Hohlraum (3a) aufweist, in den der Pressung eingebracht wird, um das Bauteil (1a) zumindest teilweise auszuschäumen, und wobei ein Volumen des Hohlraumes (3a) größer ist als ein Volumen des Presslings.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei in den Pressung ein zumindest teilweise zu umschäumendes Bauteil (1b) derart eingebracht wird, dass der Pressung und das auszuschäumende Bauteil (1a) die form- und/oder kraftschlüssige Verbindung eingehen.
4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei in den Pressung ein zumindest teilweise zu umschäumendes Bauteil (1b) eingebracht wird, bevor der Pressung in das auszuschäumende Bauteil (1a) eingebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, wobei der Pressung vor dem Umformschritt einen Hohlraum (3b) aufweist, in den das Bauteil (1 b) eingebracht wird, wobei ein Volumen des Hohlraumes (3b) größer ist als ein Volumen des Bauteils (1b).
6. Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers, der zumindest ein Bauteil (1 a, 1 b) enthält, das mit einem Schaumkörper verbunden ist, aufweisend die folgenden Verfahrensschritte:
- Zuordnen eines aus schäumbarem Material (2) bestehenden Pulvers zu dem Bauteil (1a, 1b), wobei das Pulver und das Bauteil (1a, 1b) lose in Anlage gebracht werden,
- Komprimieren des Pulvers und/oder Umformen des Bauteils (1a, 1b) derart, dass das Bauteil (1a, 1b) mit dem komprimierten Pulver eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung eingeht, und
- Aufschäumen des aus schäumbarem Material (2) bestehenden, komprimierten Pulvers durch externe Wärmezufuhr.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Bauteil (1a, 1b) umgeformt wird, und durch die Umformung des Bauteils (1a, 1b) das Pulver komprimiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Bauteil (1a) vor dem Kompressionsschritt einen Hohlraum (3a) aufweist, in den das Pulver eingefüllt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei durch das Einbringen eines zumindest teilweise zu umschäumenden Bauteils (1b) in das Pulver das in einem zumindest teilweise auszuschäumenden Bauteil (1a) befindliche Pulver zumindest vorkomprimiert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Pulver zusammen mit dem Bauteil (1 b) in eine Pressform eingebracht wird, und das Pulver mit dem Bauteil (1b) verpresst wird.
11. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Umformung und/oder Kompression des Bauteils (1a, 1b) und/oder des Presslings und/oder des Pulvers mittels Strangpressen erzielt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , wobei unmittelbar nach dem Strangpressen das strang- gepresste Zwischenprodukt einer Wärmebehandlung unterzogen wird, in der das schäumbare Material (2) aufgeschäumt wird.
13. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Bauteil (1a, 1 b) ein Wärmeleiter ist, durch den dem aufschäumbaren Material (2) die Wärme zum Starten des Aufschäumschrittes zugeführt wird.
14. Zwischenprodukt zur Herstellung eines Verbundkörpers, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit einer ersten Schicht aus schäumbarem Material (2) und einer zweiten Schicht aus nicht schäumbarem Material, wobei beide Schichten forrn- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
15. Zwischenprodukt nach Anspruch 14, wobei die erste Schicht ein Pressung aus schäumbaren Material (2) ist, der innerhalb eines die zweite Schicht bildenden zumindest teilweise auszuschäumenden Bauteils (1a) angeordnet ist und mit diesem verbunden ist.
16. Zwischenprodukt nach Anspruch 15, wobei innerhalb des Presslings ein zumindest teilweise zu umschäumendes Bauteil (1 b) angeordnet ist und mit dem Pressung form- und/oder kraftschlüssig verbunden ist.
17. Zwischenprodukt nach Anspruch 14, wobei die erste Schicht ein Pressung aus schäumbaren Material (2) ist, der außerhalb eines die zweite Schicht bildenden, zumindest teilweise zu umschäumenden Bauteils (1b) angeordnet ist und mit diesem verbunden ist.
18. Zwischenprodukt nach zumindest einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei die erste Schicht eine niedrigere Liquidustemperatur als die zweite Schicht hat.
19. Zwischenprodukt nach zumindest einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei die erste Schicht hauptsächlich aus kompaktiertem Aluminiumpulver besteht, und die zweite Schicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht.
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