WO2015086138A1 - Fiber-reinforced light metal part and method for the production thereof - Google Patents

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WO2015086138A1
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fiber
reinforced
insert
metal component
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Michael Bendiks
Jürgen Thalemann
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Daimler Ag
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a fiber-reinforced light metal component and fiber-reinforced light metal components, containing fiber-reinforced light metal assemblies, and further vehicles comprising such fiber-reinforced light metal components or fiber-reinforced light metal assemblies.
  • Light metal components are of great importance in many areas of mechanical engineering, for example in vehicle construction, in order to enable weight reduction of the products containing them.
  • To increase the mechanical strength increasingly fiber-reinforced light metal components are used.
  • the published patent application DE 10 2010 050 970 A1 describes a motor vehicle component that comprises at least one fiber-reinforced plastic semifinished product, in which at least one section is surrounded by a light metal casting and at least one
  • This section is a thermally insulating layer between the fiber-reinforced base semifinished product and the light metal casting.
  • the object of the present invention is to provide an alternative or simpler method for producing a fiber-reinforced light metal component and according to an alternatively or simply constructed fiber-reinforced
  • a method for producing a fiber-reinforced light metal component comprising in a step a) providing a fiber-containing insert, in a step b) a first forming of a light metal blank to provide a receptacle for the fiber-containing insert, in a step c) positioning of the fibrous insert in the receptacle, and in a step d) a second forming of the light metal Blanks under preservation of the
  • fiber-reinforced light metal component wherein the fiber-containing insert is at least partially enclosed by the formed light metal.
  • any surface design of the light metal blank whose surface contours are adapted to receive the fibrous insert and optionally its position on the
  • the receptacle comprises one or more elevations, such as pins, which engage in corresponding recesses or openings of the insert.
  • the receptacle consists of a recess on a surface of the light metal blank whose dimensions are dimensioned so that it can at least partially accommodate the fiber-containing insert.
  • the fiber-containing insert is in the longitudinal direction and transverse direction of the
  • the receptacle and the fiber-containing insert are preferably by appropriate, coordinated shaping, for example by
  • Lightweight metal component is the fibrous deposit thus anchored to the light metal and can absorb tensile forces.
  • the dimensions of the receptacle and the light metal blank are matched according to particular developments so that at the temperature of use of the fiber-reinforced light metal component no gap or gap of 0.3 mm maximum between the fiber reinforced reinforced insert and the formed light metal is present, for example Gap of 0.1 mm to 0.2 mm.
  • a fibrous depositor is understood to mean any entity that exists in the
  • Be positioned and after the second forming completely or at least partially enclosed by the light metal, and having fibers that allow a transmission of tensile forces in one or more directions.
  • the fibers preferably extend from one end to the respective opposite end of the insert and can absorb tensile forces in this direction.
  • the provided fiber-containing insert itself consists according to a development of the fibers, which are optionally woven in a suitable manner or in particular intertwined or materially connected at least in places with each other.
  • a fixation of the fibrous insert on the light metal blank is done for example by
  • the fiber-containing insert comprises a metal core, which is wrapped in one or more directions of fibers, which thus increase the tensile strength of the metal core. After receiving such a wrapped metal core through the light metal blank, the metal core in turn modified the tensile strength of the light metal blank.
  • the fibers are embedded in a matrix, for example a matrix of thermosetting resin, or generally a plastic with which a fiber-plastic composite can be formed in cooperation with the fibers.
  • the plastic is according to a development to a non-elastic in the cured state, in another development to an elastic plastic.
  • the plastic of the matrix is according to another embodiment, a thermoplastic material.
  • the thermoplastic material is selected in a development such that its glass transition temperature falls within the temperature range which is used in step d) for the second forming of the light metal blank.
  • the plastic of the matrix is a thermosetting plastic which, for example, is given a three-dimensional shape adapted to the reception of the light metal blank by casting it into a casting mold.
  • the fibrous insert are injection molding, such as for example, the so-called Resin Transfer Molding (RTM), wherein fiber-containing molding compositions are used, pultrusion, or the use of preimpregnated fibers (also known as "preimpregnated fibers" or in short form “prepregs”), for example, by incorporation into a Autoclave to be cured.
  • RTM Resin Transfer Molding
  • Suitable fibers for the fiber-containing insert are any materials which are stable at the temperatures required for forming over the period of the actual heat load.
  • Examples of fibers are glass fibers, ceramic fibers, carbon fibers, basalt fibers, aramid fibers or combinations of two or more representatives.
  • Aramid fibers in accordance with the customary convention are aromatic polyamides in which at least 85% of the amide groups are bonded directly to two aromatic rings. Aramids include meta-aramids, para-aramids (poly (p-phenylene terephthalamides)) and para-aramid copolymers.
  • the fiber-containing insert is in a development after the second forming in which it is only partially enclosed, according to partially still accessible on the surface of the fiber-reinforced light metal component and optionally visible as embedded in the fiber-reinforced light metal component component from the outside.
  • the fiber-containing insert is covered with complete enclosure by the formed light metal from the outside and is therefore not directly accessible.
  • the regions of the light metal which substantially surround the fiber-containing insert in this case after the second forming may come to face one another with the formation of a gap, so that restricted access to the enclosed fiber-containing insert is possible through the gap, or may be gap-free to contact.
  • the opposing portions of the light metal at the gap or the gap-free contact point can still be cohesively connected, for example by welding or local melting, to prevent access to the enclosed light metal insert fibers at these points and to include this completely in the light metal.
  • the fiber-containing insert based on the cross section of the light metal component, not centrally, but closer to a surface of the light metal component and accordingly further away from the opposite surface.
  • this asymmetric positioning of the fiber-containing insert stresses optimally begin on the light metal component-near surface by the fiber-containing depositors.
  • the insert is at the points where it is enclosed by the formed light metal, gap-free or to form a gap, but apart from a gap filling gas or fluid readily solid intermediate material on the light metal.
  • the dimensions of the fibrous insert can be in the knowledge of
  • Millimeters for example 1 to 5 mm, so that in the cross section through a fiber-reinforced light metal component 1 to 5 mm would account for the fibrous depositors.
  • lengths range from centimeters to double digits
  • Centimeter range for example 1 to 30 cm, such as 1 to 10 cm or 2 to 5 cm
  • examples of widths are in the single-digit centimeter range, for example 1 to 9 cm, such as 1 to 5 cm or 2 to 4 cm.
  • the fibrous depositors can be selectively positioned in places that are exposed to increased loads when using the fiber-reinforced light metal component.
  • a compact component optimized for desired parameters such as tensile strength, component stiffness or torsional strength is provided in a single forming process.
  • the increased tensile strength imparted by the fibrous insert can either increase the overall tensile strength of the fiber reinforced light metal component to levels that are increased compared to a pure light metal component, or, alternatively, the same tensile strength values can be achieved a pure light metal component using a smaller proportion of
  • the elimination of light metal therefore means a weight saving and allows an advantageous lightweight construction.
  • the inventive method further allows the production of hybrid components, which consist of the light metal and the fiber-containing insert, in a tool-bound and thus largely or fully automated massive forming process. In comparison to cast components, problems due to voids formation or formation of inclusions are advantageously eliminated.
  • the fiber-reinforced light metal components have an increased fatigue strength and an increased specific rigidity in comparison with pure light metal components.
  • Light metal include, compared to a pure metal component improved acoustic and / or mechanical damping, so that the problem of unwanted noise in a vehicle, also as NVA (Noise Vibration Harshness) using the fiber-reinforced light metal components according to the invention reduced or
  • the process makes it possible in particular to produce fiber-reinforced materials
  • the light metal used has a tensile strength of 300 to 700 N / mm 2 , in particular 300 to 500 N / mm 2
  • the fibers of the fiber-containing insert have a tensile strength of about 700 to 5000 N / mm 2 , for example a tensile strength in the range from 700 to 3000 N / mm 2 , in the range of 700 to 1000 N / mm 2 , or in the range of 720 to 750 N / mm 2 .
  • the resulting tensile strength of the fiber-reinforced light metal component is advantageously increased by the use of fibers in the fiber-containing insert.
  • step b) of the method which takes place for example in a pre-die, receives the light metal blank in the context of preforming its coarse form and is provided with a receptacle for the fibrous depositors, for example a recess, the undercuts and / or
  • step d) of the method preferably precedes heating of the light metal blank may itself be one or more stages.
  • the light metal blank or all parts of the light metal blank are reshaped so that the fiber-containing insert is at least partially enclosed by the formed light metal and can not be separated from it non-destructively.
  • the temperature of the light metal blank during the first forming and the second forming depends on the light metal used. Examples of general
  • Temperature ranges which can be used as an example for aluminum alloys are 350 to 700 ° C, such as 500 to 600 ° C, especially about 540 to 560 ° C, such as about 550 ° C for the first forming, and 420 to 520 ° C, in particular about 440 to 480 ° C, such as about 450 to 470 ° C, for the second forming.
  • the fibrous depositors can be positioned in cooled, for example, at room temperature, or in heated, for example, located at a forming temperature light metal blanks.
  • a fibrous insert comprising a matrix of thermosetting material is positioned in a heated light metal blank, wherein the
  • Thermal energy of the light metal blank leads or contributes to the curing of the material, and thus advantageously prevents temperature peaks from the fibrous material.
  • fiber-containing inserts examples include the already mentioned prepregs in the form of continuous fibers which are embedded in an uncured matrix of a thermoset, which cures after positioning on a heated light metal blank.
  • the positioning according to step c) of the method can be done manually using tools or automated, such as using industrial robots.
  • the second forming according to step d) of the process may be followed by further supplementary process steps, for example a burring and punching, for example after a drop forging process, and / or a heat treatment, for example in the context of a controlled cooling, to the fiber-reinforced light metal component additional To impart material properties, and / or others specific operations on the fiber-reinforced light metal component to obtain the final product, such as milling, drilling or welding.
  • Mass shifts are made, usually higher temperatures prevail than the second forming.
  • Mass shifts are made, usually higher temperatures prevail than the second forming.
  • the temperature of at least a portion of the light metal blank is increased.
  • This temperature increase achieves a temperature suitable for the second forming, preferably a temperature at which the light metal of the light metal blank becomes free-flowing.
  • the temperature increase affects either the entire light metal blank or only a part thereof. In the latter case, this part comprises those areas of the light metal blank which still have to be reshaped for at least partially enclosing the fibrous insert by the light metal.
  • the targeted heating of a portion of the light metal blank is possible for example by the approach of heat sources or by inductive heating.
  • the temperature of the fibrous insert is lower than the temperature of the part or parts of the light metal blank to be formed.
  • the materials of the fiber-containing insert and the light metal blank are chosen so that the light metal blank is cooled to room temperature or the
  • inventive method are thus fiber-reinforced light metal components available that can be optimized over the fibrous deposit additionally for pressure loads, or light metal components that are optimized in the presence of the fiber-containing insert in the light metal without compressive stress on the fibers at least for the absorption of tensile stresses.
  • Another object of the invention accordingly relates to a fiber-reinforced light metal component comprising a fibrous insert, which is at least partially enclosed either gap-free or to form a gap of a light metal, or relates to a fiber-reinforced light metal component consisting of a fibrous depositors, the is at least partially enclosed by a country light metal.
  • light metals are understood as meaning pure metals, optionally doped with non-metallic components, and also alloys of metals, each having a density of less than 5 g / cm 3 .
  • the light metal is aluminum, an aluminum alloy or an aluminum-steel alloy. Examples of such materials
  • Aluminum alloys are those of the 5xxx and the 6xxx
  • the fiber-containing insert itself a core of aluminum, a
  • Aluminum alloy or an aluminum-steel alloy which is wrapped with fibers that modify the tensile strength of the core.
  • an aluminum alloy or an aluminum-steel alloy is thus a uniform hybrid system based on a common light alloy of light metal and fiber reinforced inserts.
  • the fiber-containing insert relative to the
  • this pretension is a tensile stress that can be achieved when the fiber-containing insert under tension in the light metal blank
  • fiber-reinforced light metal components can be provided, which can be used to immediately effectively deform the fiber-reinforced light metal component over the fibers
  • the prestressing is a compressive stress that can be achieved, for example, by the dimensions of the fiber-containing inlay and that provided for it
  • Recording in the light metal blank are coordinated so that after cooling to room temperature or the operating temperature of the fiber-reinforced light metal component, taking into account the Schwindneses of light metal, the dimensions of the receptacle for the fibrous depositors are not sufficient.
  • the invention also encompasses fiber-reinforced light metal components comprising a plurality of fiber-containing inserts, combinations of which
  • Tensile loads are expected to be provided fibrous depositors under tension, and at other areas of the fiber-reinforced light metal component, in which particular pressure loads are expected, watery depositors under
  • the fiber-containing insert comprises glass fibers
  • the fiber-reinforced insert basalt fibers optionally in combination with one or more other fiber types, or consists of basalt fibers, optionally in combination with one or more other types of fibers.
  • basalt fibers is advantageous
  • basalt fibers can have a high tensile strength, for example in the range of 3000 to 4800 N / mm 2 , and are characterized by high thermal stability, so that basalt fibers containing light metal components, especially at thermally stressed areas of a vehicle, such as in near an engine of a land vehicle or an engine of an aircraft.
  • the fiber-reinforced light metal components described above are produced according to one embodiment by a method according to the invention described above for producing a fiber-reinforced light metal component. Accordingly, explicit or implicit disclosures regarding the fiber-reinforced
  • the invention relates to a fiber-reinforced light metal assembly
  • a fiber-reinforced light metal assembly comprising a fiber-reinforced light metal component according to the invention as described above, with at least one further component and / or with at least one further fiber-reinforced light metal component as also described above non-positively, positively and / or or cohesively connected.
  • the individual elements of the fiber-reinforced light metal assembly are according to
  • the fiber-reinforced light metal components or fiber-reinforced light metal assemblies are suitable, for example, as suspension components of a vehicle, such as tie rods, spring links, wishbones, steering knuckles or wheel carriers, as body components of a vehicle such as A-soll, B-pillar in C-pillars or parts thereof , or as components for other parts of a vehicle, for example, particularly on train claimed parts of vehicle doors such as hinge reinforcement elements.
  • the invention relates to a vehicle, in particular a motor vehicle, comprising a fiber-reinforced light metal component as described above or a fiber-reinforced light metal assembly as described above.
  • Fig. 2 shows an example of a manufacturing method with reference to schematic
  • Fig. 3 is a schematic plan view of a light metal blank with
  • Fig. 4 is a schematic spatial representation of an example of a
  • FIG. 1 shows a schematic flow diagram of a method according to the invention.
  • a fiber-containing insert 3 is provided in a method step 100, which corresponds to step a).
  • the fiber-containing insert 3 is provided as a pure fiber material or as fibers embedded in a matrix, wherein preferably the matrix is provided by casting, or wherein the Fibers are embedded in an uncured matrix of a thermoset.
  • the step b) is carried out a first forming a light metal blank 5.
  • a receptacle for the fiber-containing insert 3 is provided on the light metal blank 5.
  • the fiber-containing insert 3 is positioned in the receptacle of the light metal blank 5.
  • a second forming of the light metal blank 5 takes place, wherein a fiber-reinforced light metal component 1 is obtained.
  • a fiber-reinforced light metal component 1 of the fiber-containing insert 3 is at least partially from the converted light metal 5a
  • FIG. 2 shows, by means of schematic cross sections, the production of a fiber-reinforced material Light metal component 1.
  • a fiber-containing insert 3 according to step a) of the method is provided, whose production path is not shown in Figure 2.
  • step b) forming a provided light metal blank 5, which is shown in the upper right corner of Figure 2 is still in its original form and according to step b), which corresponds to the straight, dashed line arrow, to form a receptacle 7 for the fibrous Depositors 3 is transformed.
  • the forming is preferably carried out in a pre-formed for this purpose.
  • step c) of the method which corresponds to the single-curved arrow with dashed line takes place
  • the fibrous insert 3 in the receptacle 7 of the light metal blank 5.
  • the positioning is again preferably carried out automatically, for example using an industrial robot.
  • the fiber-containing insert 3 is in the receptacle 7 of the light metal blank 5.
  • the receptacle 7 and the fiber-containing insert 3 are dimensioned so that the fiber-containing insert 3 in the vertical direction not on the
  • Picture 7 protrudes.
  • the light metal blank 7 is then subjected to a second forming (symbolized by a vertical arrow with dashed line).
  • a second forming symbolized by a vertical arrow with dashed line.
  • the light metal blank 5 is transferred together with the fiber-containing insert 3 located in the receptacle 7 in a Hauptgesenk, preferably also automated, for example using an industrial robot.
  • the second forming preferably takes place at a lower temperature than the first forming, where appropriate, in particular, the regions to be reshaped are heated again.
  • Light metal 5a substantially enclosed wherein the regions of the light metal 5a, which surround the fiber-containing insert 3 after the second forming, come to form a narrow gap to face.
  • the gap over which limited access to the fibrous insert 3 is possible may optionally be minimized or closed by further reshaping in which the split end surfaces contact each other or by post-treatment steps such as welding so that there is no restricted access via this path is possible.
  • FIG. 3 shows a schematic plan view of the light metal blank 5 from FIG. 2 with the fiber-reinforced insert 3 positioned in a receptacle 7
  • Dashed line indicates the figure 2 based cutting plane.
  • the dimensions of the fibrous insert 3 and the receptacle 7 are coordinated so that a
  • FIG. 4 shows a schematic spatial representation of an example of a

Abstract

The invention relates to a method for producing a fiber-reinforced light metal part (1), involving step a) providing a fiber-containing insert (3), step b) shaping a light metal blank (5) for a first time in order to provide a receptacle for the fiber-containing insert (3), step c) placing the fiber-containing insert (3) in the receptacle, and step d) shaping the light metal blank (5) a second time so as to obtain the fiber-reinforced light metal part (1), the fiber-containing insert (3) being at least partially enclosed by the shaped light metal (5a).

Description

Faserverstärktes Leichtmetall-Bauteil und Verfahren zu dessen Herstellung  Fiber-reinforced light metal component and method for its production
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Leichtmetall- Bauteils sowie faserverstärkte Leichtmetall-Bauteile, diese enthaltende faserverstärkte Leichtmetall-Baugruppen, und weiterhin Fahrzeuge, umfassend derartige faserverstärkte Leichtmetall-Bauteile oder faserverstärkte Leichtmetall-Baugruppen. The invention relates to a method for producing a fiber-reinforced light metal component and fiber-reinforced light metal components, containing fiber-reinforced light metal assemblies, and further vehicles comprising such fiber-reinforced light metal components or fiber-reinforced light metal assemblies.
Leichtmetall-Bauteile sind in vielen Bereichen des Maschinenbaus, beispielsweise im Fahrzeugbau, von großer Bedeutung, um eine Gewichtsreduktion der diese enthaltenden Produkte zu ermöglichen. Zur Steigerung der mechanischen Belastbarkeit werden zunehmend faserverstärkte Leichtmetall-Bauteile eingesetzt. Beispielsweise beschreibt die Offenlegungsschrift DE 10 2010 050 970 A1 ein Kraftfahrzeugbauteil, dass wenigstens ein faserverstärktes Kunststoff-Halbzeug umfasst, bei dem wenigstens ein Abschnitt von einem Leichtmetall-Gussteil umgeben ist und bei zumindest einer Light metal components are of great importance in many areas of mechanical engineering, for example in vehicle construction, in order to enable weight reduction of the products containing them. To increase the mechanical strength increasingly fiber-reinforced light metal components are used. For example, the published patent application DE 10 2010 050 970 A1 describes a motor vehicle component that comprises at least one fiber-reinforced plastic semifinished product, in which at least one section is surrounded by a light metal casting and at least one
Oberfläche dieses Abschnitts eine thermisch isolierende Schicht zwischen dem faserverstärkten Grundstoff-Halbzeug und dem Leichtmetall-Gussteil vorliegt. Surface of this section is a thermally insulating layer between the fiber-reinforced base semifinished product and the light metal casting.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines alternativen oder einfacheren Verfahrens zur Herstellung eines faserverstärkten Leichtmetall-Bauteils und entsprechend eines alternativ oder einfacher aufgebauten faserverstärkten The object of the present invention is to provide an alternative or simpler method for producing a fiber-reinforced light metal component and according to an alternatively or simply constructed fiber-reinforced
Leichtmetallbauteils. Prefabricated metal part.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind. The invention results from the features of the independent claims. Advantageous developments and refinements are the subject of the dependent claims. Other features, applications and advantages of the invention will become apparent from the following description, as well as the explanation of embodiments of the invention, which are illustrated in the figures.
Die Aufgabe ist in einem ersten Aspekt gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Leichtmetall-Bauteils, umfassend in einem Schritt a) ein Bereitstellen eines faserhaltigen Einlegers, in einem Schritt b) ein erstes Umformen eines Leichtmetall- Rohlings zur Bereitstellung einer Aufnahme für den faserhaltigen Einleger, in einem Schritt c) ein Positionieren des faserhaltigen Einlegers in der Aufnahme, und in einem Schritt d) ein zweites Umformen des Leichtmetall-Rohlings unter Erhalt des The object is achieved in a first aspect by a method for producing a fiber-reinforced light metal component, comprising in a step a) providing a fiber-containing insert, in a step b) a first forming of a light metal blank to provide a receptacle for the fiber-containing insert, in a step c) positioning of the fibrous insert in the receptacle, and in a step d) a second forming of the light metal Blanks under preservation of the
faserverstärkten Leichtmetall-Bauteils, wobei der faserhaltige Einleger wenigstens teilweise vom umgeformten Leichtmetall umschlossen wird. fiber-reinforced light metal component, wherein the fiber-containing insert is at least partially enclosed by the formed light metal.
Unter einer Aufnahme wird im Rahmen der Erfindung jegliche Oberflächengestaltung des Leichtmetall-Rohlings verstanden, deren Oberflächenkonturen geeignet sind, den faserhaltigen Einleger aufzunehmen und gegebenenfalls dessen Position an der Under a recording is understood in the context of the invention, any surface design of the light metal blank whose surface contours are adapted to receive the fibrous insert and optionally its position on the
Oberfläche des Leichtmetall-Rohlings zu fixieren, um ein Verlagern zu verhindern. Die Aufnahme umfasst gemäß einer Weiterbildung eine oder mehrere Erhebungen, wie etwa Stifte, die in entsprechende Ausnehmungen oder Durchbrüche des Einlegers eingreifen. Gemäß einer alternativen Weiterbildung besteht die Aufnahme aus einer Vertiefung auf einer Oberfläche des Leichtmetall-Rohlings, deren Abmessungen so dimensioniert sind, dass sie den faserhaltigen Einleger wenigstens teilweise aufnehmen kann. Vorzugsweise wird der faserhaltige Einleger in seiner Längsrichtung und Querrichtung von der To fix surface of the light metal blank to prevent displacement. The receptacle according to a development comprises one or more elevations, such as pins, which engage in corresponding recesses or openings of the insert. According to an alternative development, the receptacle consists of a recess on a surface of the light metal blank whose dimensions are dimensioned so that it can at least partially accommodate the fiber-containing insert. Preferably, the fiber-containing insert is in the longitudinal direction and transverse direction of the
Aufnahme aufgenommen und ragt optional in der Hochrichtung über dem Leichtmetall- Rohling hinaus. Die Aufnahme und der faserhaltige Einleger sind vorzugsweise durch entsprechende, aufeinander abgestimmte Formgebung, beispielsweise durch Received and protrudes optional in the vertical direction beyond the light metal blank out. The receptacle and the fiber-containing insert are preferably by appropriate, coordinated shaping, for example by
Hinterschnitte, durch ineinandergreifende Nuten und Federn, oder Noppen und Undercuts, by interlocking grooves and feathers, or pimples and
Eindellungen, oder durch rauhe, hohe Reibkräfte verursachende Oberflächen so gestaltet, dass eine Verlagerung des faserhaltigen Einlegers parallel zur Oberfläche des Leichtmetall-Rohlings erschwert oder verhindert wird. Im fertigen faserverstärkten Dents, or by rough, high frictional forces causing surfaces designed so that a displacement of the fiber-containing insert parallel to the surface of the light metal blank is difficult or prevented. In the finished fiber reinforced
Leichtmetall-Bauteil ist der faserhaltige Einleger damit gegenüber dem Leichtmetall verankert und kann Zugkräfte aufnehmen. Lightweight metal component is the fibrous deposit thus anchored to the light metal and can absorb tensile forces.
Die Abmessungen der Aufnahme und des Leichtmetall-Rohlings sind gemäß besonderen Weiterbildungen so aufeinander abgestimmt, dass bei der Benutzungstemperatur des faserverstärkten Leichtmetall-Bauteils kein Spalt oder ein Spalt von maximal 0,3 mm zwischen dem faserverstärkten verstärkten Einleger und dem umgeformten Leichtmetall vorliegt, beispielsweise ein Spalt von 0,1 mm bis 0,2 mm. Unter einem faserhaltigen Einleger wird jegliches Gebilde verstanden, das in der The dimensions of the receptacle and the light metal blank are matched according to particular developments so that at the temperature of use of the fiber-reinforced light metal component no gap or gap of 0.3 mm maximum between the fiber reinforced reinforced insert and the formed light metal is present, for example Gap of 0.1 mm to 0.2 mm. A fibrous depositor is understood to mean any entity that exists in the
Aufnahme positioniert werden und nach dem zweiten Umformen ganz oder wenigstens teilweise vom Leichtmetall umschlossen werden kann, und Fasern aufweist, die eine Übertragung von Zügkräften in einer oder mehreren Richtungen ermöglichen. Be positioned and after the second forming completely or at least partially enclosed by the light metal, and having fibers that allow a transmission of tensile forces in one or more directions.
Vorzugsweise erstrecken sich die Fasern zu diesem Zweck von jeweils einem Ende zum jeweils gegenüberliegenden Ende des Einlegers und können in dieser Richtung Zugkräfte aufnehmen. For this purpose, the fibers preferably extend from one end to the respective opposite end of the insert and can absorb tensile forces in this direction.
Der bereitgestellte faserhaltige Einleger selbst besteht gemäß einer Weiterbildung aus den Fasern, die optional in geeigneter Weise verwoben oder insbesondere verflochten oder stoffschlüssig wenigstens stellenweise miteinander verbunden sind. Eine Fixierung des faserhaltigen Einlegers am Leichtmetall-Rohling erfolgt beispielsweise durch The provided fiber-containing insert itself consists according to a development of the fibers, which are optionally woven in a suitable manner or in particular intertwined or materially connected at least in places with each other. A fixation of the fibrous insert on the light metal blank is done for example by
Schlaufenbildung an den Enden des faserhaltigen Einlegers, die um entsprechende Erhebungen des Leichtmetall-Rohlings gelegt werden, so dass die Erhebungen Zugspannungen des faserhaltigen Einlegers aufnehmen können. Gemäß einer anderen Weiterbildung umfasst der faserhaltige Einleger einen Metallkern, der in einer oder mehreren Richtungen von Fasern umwickelt ist, welche somit die Zugfestigkeit des Metallkerns erhöhen. Nach Aufnahme eines derartig umwickelten Metallkerns durch den Leichtmetall-Rohling modifiziert der Metallkern seinerseits die Zugfestigkeit des Leichtmetall-Rohlings. Gemäß einer noch anderen Weiterbildung sind die Fasern in eine Matrix eingebettet, beispielsweise eine Matrix aus aushärtbarem Harz, oder allgemein einen Kunststoff, mit dem sich im Zusammenwirken mit den Fasern ein Faser-Kunststoff-Verbund bilden lässt. Bei dem Kunststoff handelt es sich gemäß einer Weiterbildung um ein im ausgehärteten Zustand nicht-elastischen, bei einer anderen Weiterbildung um einen elastischen Kunststoff. Der Kunststoff der Matrix ist gemäß einer anderen Weiterbildung ein thermoplastischer Kunststoff. Der thermoplastische Kunststoff ist in einer Weiterbildung so gewählt, dass dessen Glasübergangstemperatur in den Temperaturbereich fällt, der in Schritt d) für das zweite Umformen des Leichtmetall-Rohlings verwendet wird. Vorteilhaft lässt sich durch die plastische Verformbarkeit des thermoplastischen Looping at the ends of the fibrous insert, which are placed around corresponding elevations of the light metal blank, so that the surveys can absorb tensile stresses of the fibrous insert. According to another embodiment, the fiber-containing insert comprises a metal core, which is wrapped in one or more directions of fibers, which thus increase the tensile strength of the metal core. After receiving such a wrapped metal core through the light metal blank, the metal core in turn modified the tensile strength of the light metal blank. According to yet another development, the fibers are embedded in a matrix, for example a matrix of thermosetting resin, or generally a plastic with which a fiber-plastic composite can be formed in cooperation with the fibers. The plastic is according to a development to a non-elastic in the cured state, in another development to an elastic plastic. The plastic of the matrix is according to another embodiment, a thermoplastic material. The thermoplastic material is selected in a development such that its glass transition temperature falls within the temperature range which is used in step d) for the second forming of the light metal blank. Advantageously, can be due to the plastic deformability of the thermoplastic
Kunststoffs bei Kontakt mit dem Leichtmetall-Rohling eine Angleichung der Oberflächenstrukturen und somit ein inniger Kontakt zwischen dem Leichtmetall-Rohling und dem faserhaltigen Einleger erzielen. In einer anderen Weiterbildung ist der Kunststoff der Matrix ein Duroplast, der beispielsweise durch Gießen in eine Gussform eine dreidimensionale, auf die Aufnahme des Leichtmetall-Rohlings abgestimmte Form erhält. Weitere Beispiele für das Bereitstellen des faserhaltigen Einlegers sind Spritzgießen, wie etwa das so genannte Resin Transfer Moulding (RTM), wobei faserhaltige Formmassen verwendet werden, Strangziehen (Pultrusion), oder die Verwendung von vorimprägnierten Fasern (auch als„preimpregnated fibres" oder in Kurzform„Prepregs" bekannt), die beispielsweise durch Einbringen in einen Autoklaven ausgehärtet werden. Plastic in contact with the light metal blank to achieve an approximation of the surface structures and thus intimate contact between the light metal blank and the fibrous depositors. In another development, the plastic of the matrix is a thermosetting plastic which, for example, is given a three-dimensional shape adapted to the reception of the light metal blank by casting it into a casting mold. Further examples of providing the fibrous insert are injection molding, such as For example, the so-called Resin Transfer Molding (RTM), wherein fiber-containing molding compositions are used, pultrusion, or the use of preimpregnated fibers (also known as "preimpregnated fibers" or in short form "prepregs"), for example, by incorporation into a Autoclave to be cured.
Als Fasern für den faserhaltigen Einleger kommen beliebige Materialien infrage, die bei den für das Umformen erforderlichen Temperaturen über den Zeitraum der tatsächlichen Wärmebelastung beständig sind. Beispiele für Fasern sind Glasfasern, Keramikfasern, Kohlefasern, Basaltfasern, Aramidfasern oder Kombinationen zweier oder mehrerer Vertreter. Unter Aramidfasern werden gemäß fachüblicher Konvention aromatische Polyamide bezeichnet, bei denen wenigstens 85 % der am Amidgruppen direkt an zwei aromatische Ringe gebunden sind. Aramide umfassen meta-Aramide, para-Aramide (Poly(p-phenylenterephthalamide)) und para-Aramid-Copolymere. Suitable fibers for the fiber-containing insert are any materials which are stable at the temperatures required for forming over the period of the actual heat load. Examples of fibers are glass fibers, ceramic fibers, carbon fibers, basalt fibers, aramid fibers or combinations of two or more representatives. Aramid fibers in accordance with the customary convention are aromatic polyamides in which at least 85% of the amide groups are bonded directly to two aromatic rings. Aramids include meta-aramids, para-aramids (poly (p-phenylene terephthalamides)) and para-aramid copolymers.
Der faserhaltige Einleger ist in einer Weiterbildung nach dem zweiten Umformen, bei dem er nur teilweise umschlossen wird, entsprechend noch teilweise an der Oberfläche des faserverstärkten Leichtmetall-Bauteils zugänglich und gegebenenfalls als in das faserverstärkte Leichtmetall-Bauteil eingelagerte Komponente von außen sichtbar. The fiber-containing insert is in a development after the second forming in which it is only partially enclosed, according to partially still accessible on the surface of the fiber-reinforced light metal component and optionally visible as embedded in the fiber-reinforced light metal component component from the outside.
Gemäß einer alternativen Weiterbildung ist der faserhaltige Einleger bei vollständigem Umschließen durch das umgeformte Leichtmetall von außen abgedeckt und ist damit nicht direkt zugänglich. Die Bereiche des Leichtmetalls, die nach dem zweiten Umformen den faserhaltigen Einleger in diesem Fall im Wesentlichen umschließen, können unter Ausbildung eines Spalts gegenüber zu liegen kommen, so dass über den Spalt ein eingeschränkter Zugang zu dem umschlossenen faserhaltigen Einleger möglich ist, oder können sich spaltfrei kontaktieren. Optional können die gegenüberliegenden Anteile des Leichtmetalls am Spalt oder der spaltfreien Kontaktstelle noch stoffschlüssig verbunden werden, beispielsweise durch Schweißen oder lokales Schmelzen, um an diesen Stellen einen Zugang zum vom Leichtmetall umschlossenen faserhaltigen Einleger zu verhindern und diesen vollständig im Leichtmetall einzuschließen. According to an alternative development of the fiber-containing insert is covered with complete enclosure by the formed light metal from the outside and is therefore not directly accessible. The regions of the light metal which substantially surround the fiber-containing insert in this case after the second forming may come to face one another with the formation of a gap, so that restricted access to the enclosed fiber-containing insert is possible through the gap, or may be gap-free to contact. Optionally, the opposing portions of the light metal at the gap or the gap-free contact point can still be cohesively connected, for example by welding or local melting, to prevent access to the enclosed light metal insert fibers at these points and to include this completely in the light metal.
Gemäß einer besonderen Weiterbildung liegt der faserhaltige Einleger, bezogen auf den Querschnitt des Leichtmetall-Bauteils, nicht mittig vor, sondern näher an einer Oberfläche des Leichtmetall-Bauteils und entsprechend weiter entfernt von der entgegengesetzten Oberfläche. Vorteilhaft lassen sich durch diese asymmetrische Positionierung des faserhaltigen Einlegers Spannungen, die an der Leichtmetall-Bauteil-nahen Oberfläche ansetzen, durch den faserhaltigen Einleger optimiert aufnehmen. Der Einleger liegt an den Stellen, an denen er vom umgeformten Leichtmetall umschlossen wird, spaltfrei oder unter Ausbildung eines Spalts, jedoch abgesehen von einem den Spalt ausfüllenden Gas oder Fluid ohne weiteres festes Zwischenmaterial am Leichtmetall an. Insbesondere liegt keine thermisch isolierende Schicht zwischen dem Leichtmetall und dem faserhaltigen Einleger vor. According to a particular embodiment of the fiber-containing insert, based on the cross section of the light metal component, not centrally, but closer to a surface of the light metal component and accordingly further away from the opposite surface. Advantageously, this asymmetric positioning of the fiber-containing insert stresses optimally begin on the light metal component-near surface by the fiber-containing depositors. The insert is at the points where it is enclosed by the formed light metal, gap-free or to form a gap, but apart from a gap filling gas or fluid readily solid intermediate material on the light metal. In particular, there is no thermally insulating layer between the light metal and the fiber-containing insert.
Die Abmessungen des faserhaltigen Einlegers lassen sich in Kenntnis des The dimensions of the fibrous insert can be in the knowledge of
Erfindungsgedankens und in Abhängigkeit von den Abmessungen des Leichtmetall- Bauteils, welches durch den faserhaltigen Einleger verstärkt werden soll, durch den Fachmann leicht bestimmen. Beispiele für Dicken liegen im Bereich von einigen According to the idea of the invention and depending on the dimensions of the light metal component, which is to be reinforced by the fibrous insert, easily determined by the expert. Examples of thicknesses are in the range of some
Millimetern, beispielsweise 1 bis 5 mm, so dass im Querschnitt durch ein faserverstärktes Leichtmetall-Bauteil 1 bis 5 mm auf den faserhaltigen Einleger entfallen würden. Beispiele für Längen liegen im Bereich von Zentimetern bis hin zum zweistelligen Millimeters, for example 1 to 5 mm, so that in the cross section through a fiber-reinforced light metal component 1 to 5 mm would account for the fibrous depositors. Examples of lengths range from centimeters to double digits
Zentimeterbereich, beispielsweise 1 bis 30 cm, wie etwa 1 bis 10 cm oder 2 bis 5 cm, und Beispiele für Breiten liegen im einstelligen Zentimeterbereich, beispielsweise 1 bis 9 cm, wie etwa 1 bis 5 cm oder 2 bis 4 cm. Centimeter range, for example 1 to 30 cm, such as 1 to 10 cm or 2 to 5 cm, and examples of widths are in the single-digit centimeter range, for example 1 to 9 cm, such as 1 to 5 cm or 2 to 4 cm.
Vorteilhaft lassen sich durch das erfindungsgemäße Verfahren faserverstärkte Advantageously, fiber-reinforced by the inventive method
Leichtmetall-Bauteile bereitstellen, deren mechanische Belastbarkeit, beispielsweise Zugfestigkeit und Dehngrenze durch die eingearbeiteten faserhaltigen Einleger im Provide light metal components whose mechanical strength, such as tensile strength and yield strength by the incorporated fibrous depositors in the
Vergleich mit einem Bauteil aus ausschließlich dem gleichen Leichtmetall verbessert wird. Die faserhaltigen Einleger können dabei gezielt an Stellen positioniert sein, die bei Verwendung des faserverstärkten Leichtmetall-Bauteils erhöhten Belastungen ausgesetzt sind. Durch ein faserverstärktes Leichtmetall-Bauteil, welches ein kompaktes Bauteil mit integriertem faserhaltigen Einleger darstellt, entfällt weiterhin vorteilhaft die Comparison with a component made of only the same light metal is improved. The fibrous depositors can be selectively positioned in places that are exposed to increased loads when using the fiber-reinforced light metal component. By a fiber-reinforced light metal component, which is a compact component with integrated fiber-containing insert, eliminating further advantageous
Notwendigkeit, aus mehreren verbundenen Teilen bestehende Bauteile bereitstellen zu müssen, die über komplexe Fügeverfahren, wie etwa Verschrauben, Vernieten, The need to provide components consisting of several connected parts which can be processed by complex joining methods, such as screwing, riveting,
Verschweißen oder Kleben, verbunden werden müssen. Stattdessen wird in einem einzigen Umformverfahren ein kompaktes und mit Hinblick auf gewünschte Parameter wie etwa Zugfestigkeit, Bauteilsteifigkeit oder Torsionsfestigkeit optimiertes Bauteil bereitgestellt. Durch die erhöhte Zugfestigkeit, die durch den faserhaltigen Einleger verliehen wird, lässt sich entweder die gesamte Zugfestigkeit des faserverstärkten Leichtmetall-Bauteils auf Werte steigern, die im Vergleich mit einem reinen Leichtmetall- Bauteils erhöht sind, oder alternativ lassen sich die gleichen Zugfestigkeitswerte wie bei einem reinen Leichtmetall-Bauteil unter Verwendung eines geringeren Anteils an Welding or gluing, need to be connected. Instead, a compact component optimized for desired parameters such as tensile strength, component stiffness or torsional strength is provided in a single forming process. The increased tensile strength imparted by the fibrous insert can either increase the overall tensile strength of the fiber reinforced light metal component to levels that are increased compared to a pure light metal component, or, alternatively, the same tensile strength values can be achieved a pure light metal component using a smaller proportion of
Leichtmetall erreichen, da zusätzliche Zugfestigkeit durch den faserhaltigen Einleger bereitgestellt werden. Der Wegfall an Leichtmetall bedeutet daher eine Gewichtsersparnis und erlaubt eine vorteilhafte Leichtbauweise. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht weiterhin die Herstellung von Hybridbauteilen, die aus dem Leichtmetall und dem faserhaltigen Einleger bestehen, in einem werkzeuggebundenen und damit weitgehend oder vollständig automatisierbaren Massiv-Umformprozess. Im Vergleich zu gegossenen Bauteilen entfallen vorteilhaft Probleme durch Lunkerbildung oder Bildung von Einschlüssen. Weiterhin weisen die faserverstärkten Leichtmetall-Bauteile eine im Vergleich mit reinen Leichtmetall-Bauteilen eine erhöhte Schwingfestigkeit und eine erhöhte spezifische Steifigkeit auf. Vorteilhaft ergibt sich durch die Hybrid-Natur der faserverstärkten Leichtmetall-Bauteile, die den faserhaltigen Einleger und das Achieve light metal, as additional tensile strength is provided by the fibrous insert. The elimination of light metal therefore means a weight saving and allows an advantageous lightweight construction. The inventive method further allows the production of hybrid components, which consist of the light metal and the fiber-containing insert, in a tool-bound and thus largely or fully automated massive forming process. In comparison to cast components, problems due to voids formation or formation of inclusions are advantageously eliminated. Furthermore, the fiber-reinforced light metal components have an increased fatigue strength and an increased specific rigidity in comparison with pure light metal components. Advantageously results from the hybrid nature of the fiber-reinforced light metal components, the fiber-containing insert and the
Leichtmetall umfassen, eine im Vergleich mit einem reinen Metall-Bauteil verbesserte akustische und/oder mechanische Dämpfung, so dass die Problematik unerwünschter Geräusche in einem Fahrzeug, auch als NVA (Noise Vibration Harshness) Verwendung der erfindungsgemäßen faserverstärkten Leichtmetall-Bauteile verringert oder Light metal include, compared to a pure metal component improved acoustic and / or mechanical damping, so that the problem of unwanted noise in a vehicle, also as NVA (Noise Vibration Harshness) using the fiber-reinforced light metal components according to the invention reduced or
unterbunden wird. is prevented.
Das Verfahren ermöglicht insbesondere die Herstellung von faserverstärkten The process makes it possible in particular to produce fiber-reinforced materials
Leichtmetall-Bauteilen mit erhöhter Zugfestigkeit. Gemäß besonderen Light metal components with increased tensile strength. According to special
Ausführungsformen weist das verwendete Leichtmetall eine Zugfestigkeit von 300 bis 700 N/mm2 auf, insbesondere 300 bis 500 N/mm2, während die Fasern des faserhaltigen Einlegers eine Zugfestigkeit von etwa 700 bis 5000 N/mm2 aufweisen, beispielsweise eine Zugfestigkeit im Bereich von 700 bis 3000 N/mm2, im Bereich von 700 bis 1000 N/mm2, oder im Bereich von 720 bis 750 N/mm2. Vorteilhaft wird durch die Verwendung von Fasern im faserhaltigen Einleger die resultierende Zugfestigkeit des faserverstärkten Leichtmetall-Bauteils erhöht. Embodiments, the light metal used has a tensile strength of 300 to 700 N / mm 2 , in particular 300 to 500 N / mm 2 , while the fibers of the fiber-containing insert have a tensile strength of about 700 to 5000 N / mm 2 , for example a tensile strength in the range from 700 to 3000 N / mm 2 , in the range of 700 to 1000 N / mm 2 , or in the range of 720 to 750 N / mm 2 . The resulting tensile strength of the fiber-reinforced light metal component is advantageously increased by the use of fibers in the fiber-containing insert.
In dem ersten Umformen gemäß Schritt b) des Verfahrens, das beispielsweise in einem Vorgesenk erfolgt, erhält der Leichtmetall-Rohling im Rahmen eines Vorformens seine Grobform und wird mit einer Aufnahme für den faserhaltigen Einleger versehen, beispielsweise einer Vertiefung, die gegebenenfalls Hinterschnitte und/oder In the first forming according to step b) of the method, which takes place for example in a pre-die, receives the light metal blank in the context of preforming its coarse form and is provided with a receptacle for the fibrous depositors, for example a recess, the undercuts and / or
Oberflächenstrukturierung zur Fixierung des faserhaltigen Einlegers aufweist, oder einer oder mehreren beispielsweise stiftartigen Erhebungen, oder einer Kombination aus einer Vertiefung und einer oder mehreren Erhebungen. Das erste Umformen, dem Having surface structuring for fixing the fibrous insert, or one or a plurality of, for example, pin-like elevations, or a combination of a depression and one or more elevations. The first reshaping, the
vorzugsweise ein Erwärmen des Leichtmetall-Rohlings vorausgeht, kann selbst ein- oder mehrstufig sein. Im zweiten Umformen gemäß Schritt d) des Verfahrens, das preferably precedes heating of the light metal blank may itself be one or more stages. In the second forming according to step d) of the method, the
beispielsweise in einem Fertiggesenk erfolgt, werden anschließend der Leichtmetall- Rohling insgesamt oder Teile des Leichtmetall-Rohlings so umgeformt, dass der faserhaltige Einleger wenigstens teilweise vom umgeformten Leichtmetall umschlossen wird und nicht mehr zerstörungsfrei von diesem getrennt werden kann. For example, takes place in a finished die, then the light metal blank or all parts of the light metal blank are reshaped so that the fiber-containing insert is at least partially enclosed by the formed light metal and can not be separated from it non-destructively.
Die Temperatur des Leichtmetall-Rohlings beim ersten Umformen und beim zweiten Umformen hängt vom verwendeten Leichtmetall ab. Beispiele für allgemeine The temperature of the light metal blank during the first forming and the second forming depends on the light metal used. Examples of general
Temperaturbereiche, die beispielsweise für Aluminiumlegierungen zugrunde gelegt werden können, sind 350 bis 700 °C, wie etwa 500 bis 600 °C, insbesondere etwa 540 bis 560 °C, wie beispielsweise etwa 550 °C für das erste Umformen, und 420 bis 520 °C, insbesondere etwa 440 bis 480 °C, wie beispielsweise etwa 450 bis 470 °C, für das zweite Umformen. Temperature ranges which can be used as an example for aluminum alloys are 350 to 700 ° C, such as 500 to 600 ° C, especially about 540 to 560 ° C, such as about 550 ° C for the first forming, and 420 to 520 ° C, in particular about 440 to 480 ° C, such as about 450 to 470 ° C, for the second forming.
Die faserhaltigen Einleger können in abgekühlte, beispielsweise bei Raumtemperatur befindliche, oder in erwärmte, beispielsweise in bei einer Umformtemperatur befindliche Leichtmetall-Rohlinge positioniert werden. In besonderen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass ein faserhaltige Einleger, der eine Matrix aus hitzehärtbarem Material umfasst, in einen erwärmten Leichtmetall-Rohling positioniert wird, wobei die The fibrous depositors can be positioned in cooled, for example, at room temperature, or in heated, for example, located at a forming temperature light metal blanks. In particular embodiments it is provided that a fibrous insert comprising a matrix of thermosetting material is positioned in a heated light metal blank, wherein the
Wärmeenergie des Leichtmetall-Rohlings zur Aushärtung des Materials führt oder beiträgt, und somit vorteilhaft Temperaturspitzen vom faserhaltigen Material abhält. Thermal energy of the light metal blank leads or contributes to the curing of the material, and thus advantageously prevents temperature peaks from the fibrous material.
Beispiele für derartige faserhaltige Einleger sind die bereits erwähnten Prepregs in Form von Endlosfasern, die in einer ungehärteten Matrix aus einem Duroplasten eingebettet ist, welche nach Positionierung auf einen erwärmten Leichtmetall-Rohling aushärtet. Examples of such fiber-containing inserts are the already mentioned prepregs in the form of continuous fibers which are embedded in an uncured matrix of a thermoset, which cures after positioning on a heated light metal blank.
Das Positionieren gemäß Schritt c) des Verfahrens kann manuell unter Verwendung von Werkzeugen oder automatisiert, etwa unter Verwendung von Industrierobotern, erfolgen. An das zweite Umformen gemäß Schritt d) des Verfahrens schließen sich gegebenenfalls noch weitere ergänzende Verfahrensschritte an, beispielsweise ein Abgraten und Lochen, etwa nach einem Gesenkschmiedeprozess, und/oder eine Wärmebehandlung, beispielsweise im Rahmen eines kontrollierten Abkühlens, um dem faserverstärkten Leichtmetall-Bauteil zusätzliche Materialeigenschaften zu verleihen, und/oder weitere spezifische Bearbeitungen am faserverstärkten Leichtmetall-Bauteil zum Erhalt des Endprodukts, wie etwa Fräsen, Bohren oder Schweißen. The positioning according to step c) of the method can be done manually using tools or automated, such as using industrial robots. The second forming according to step d) of the process may be followed by further supplementary process steps, for example a burring and punching, for example after a drop forging process, and / or a heat treatment, for example in the context of a controlled cooling, to the fiber-reinforced light metal component additional To impart material properties, and / or others specific operations on the fiber-reinforced light metal component to obtain the final product, such as milling, drilling or welding.
Bei dem Verfahren kann ein wechselndes Temperaturprofil des Leichtmetall-Rohlings vorliegen, wobei beim ersten Umformen, bei dem normalerweise größere In the method, there may be an alternating temperature profile of the light metal blank, wherein the first forming, usually larger
Massenverlagerungen vorgenommen werden, in der Regel höhere Temperaturen herrschen als beim zweiten Umformen. In einem besonderen Beispiel liegen beim Mass shifts are made, usually higher temperatures prevail than the second forming. In a particular example are the
Umformen von Aluminiumlegierungen beim ersten Umformen Temperaturen von etwa 550 °C und beim zweiten Umformen Temperaturen von etwa 470 °C vor. Zwischen dem ersten Umformen und den zweiten Umformen kann somit eine Temperatursenkung stattfinden, die entweder gewollt ist oder aufgrund von Wärmeverlusten, etwa beim Transport des Leichtmetall-Rohlings von einem Vorgesenk in ein Fertiggesenk, unvermeidbar ist. In einer Ausführungsform des Verfahrens ist nun vorgesehen, dass ungeachtet einer möglicherweise zwischenzeitlich aufgetretenen Abkühlung des Forming of aluminum alloys during the first forming temperatures of about 550 ° C and at the second forming temperatures of about 470 ° C before. Between the first forming and the second forming a temperature reduction can thus take place, which is either intended or unavoidable due to heat losses, such as during transport of the light metal blank from a pre-die into a finished die. In one embodiment of the method is now provided that regardless of a possibly occurred in the meantime cooling the
Leichtmetall-Rohlings nach dem Schritt b) und vor dem Schritt d) des Verfahrens die Temperatur wenigstens eines Teils des Leichtmetall-Rohlings erhöht wird. Durch diese Temperaturerhöhung wird eine für das zweite Umformen geeignete Temperatur erreicht, vorzugsweise eine Temperatur, bei der das Leichtmetall des Leichtmetall-Rohlings fließfähig wird. Die Temperaturerhöhung betrifft entweder den gesamten Leichtmetall- Rohling oder nur einen Teil davon. In letzterem Fall umfasst dieser Teil diejenigen Bereiche des Leichtmetall-Rohlings, die für ein wenigstens teilweises Umschließen des faserhaltigen Einlegers durch das Leichtmetall noch umgeformt werden müssen. Das gezielte Erwärmen eines Teils des Leichtmetall-Rohlings ist beispielsweise durch die Annäherung von Wärmequellen oder durch induktives Erwärmen möglich. Light metal blanks after step b) and before the step d) of the method, the temperature of at least a portion of the light metal blank is increased. This temperature increase achieves a temperature suitable for the second forming, preferably a temperature at which the light metal of the light metal blank becomes free-flowing. The temperature increase affects either the entire light metal blank or only a part thereof. In the latter case, this part comprises those areas of the light metal blank which still have to be reshaped for at least partially enclosing the fibrous insert by the light metal. The targeted heating of a portion of the light metal blank is possible for example by the approach of heat sources or by inductive heating.
Gemäß einer Ausführungsform ist beim zweiten Umformen des Leichtmetall-Rohlings die Temperatur des faserhaltigen Einlegers niedriger als die Temperatur des oder der umzuformenden Teile des Leichtmetall-Rohlings. In einer Weiterbildung werden die Materialien des faserhaltigen Einlegers und des Leichtmetall-Rohlings dabei so gewählt, dass der Leichtmetall-Rohling sich beim Abkühlen auf Raumtemperatur oder die According to one embodiment, during the second forming of the light metal blank, the temperature of the fibrous insert is lower than the temperature of the part or parts of the light metal blank to be formed. In one embodiment, the materials of the fiber-containing insert and the light metal blank are chosen so that the light metal blank is cooled to room temperature or the
Betriebstemperatur des faserverstärkten Leichtmetall-Bauteils stärker kontrahiert als der faserhaltige Einleger. Somit wird vorteilhaft ein Spalt zwischen dem faserhaltigen Einleger und dem Leichtmetall des faserverstärkten Leichtmetall-Bauteils minimiert. Falls der Einleger insbesondere größer ausgelegt ist als der Raum des Leichtmetalls, der den Einleger unter Berücksichtigung des Schwindmaßes des Leichtmetalls nach Abkühlung auf Raumtemperatur oder Betriebstemperatur umgeben wird, so wird der Einleger bei Raumtemperatur oder Betriebstemperatur spaltfrei und unter einer Druckspannung im Leichtmetall-Bauteil vorliegen. Diese Variante eignet sich vorteilhaft für Anwendungen, bei denen derjenige Bereich des faserverstärkten Leichtmetall-Bauteils, indem der faserhaltige Einleger vorliegt, gegebenenfalls Druckkräfte aufnehmen muss, die damit nicht nur auf das Leichtmetall, sondern auch auf den faserhaltigen Einleger abgeleitet werden. Besondere Weiterbildungen sehen für diesen Fall faserverstärkte Einleger vor, bei denen Fasern in eine druckbelastbare Matrix eingebettet sind. Durch das Operating temperature of the fiber-reinforced light metal component more contracted than the fibrous depositors. Thus, a gap between the fiber-containing insert and the light metal of the fiber-reinforced light metal component is advantageously minimized. If the insert is designed in particular larger than the space of the light metal, the depositor taking into account the shrinkage of the light metal after cooling is surrounded at room temperature or operating temperature, the insert will be present at room temperature or operating temperature gap-free and under a compressive stress in the light metal component. This variant is advantageously suitable for applications in which the region of the fiber-reinforced light metal component in which the fiber-containing insert is present may have to absorb compressive forces, which are thus dissipated not only to the light metal but also to the fibrous insert. Special developments provide fiber-reinforced inserts for this case, in which fibers are embedded in a pressure-resistant matrix. By the
erfindungsgemäße Verfahren sind somit faserverstärkte Leichtmetall-Bauteile bereitstellbar, die über den faserhaltigen Einleger zusätzlich für Druckbelastungen optimiert werden können, oder Leichtmetall-Bauteile, die bei Vorliegen des faserhaltigen Einlegers im Leichtmetall ohne Druckspannung über die Fasern zumindest für die Aufnahme von Zugspannungen optimiert sind. inventive method are thus fiber-reinforced light metal components available that can be optimized over the fibrous deposit additionally for pressure loads, or light metal components that are optimized in the presence of the fiber-containing insert in the light metal without compressive stress on the fibers at least for the absorption of tensile stresses.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft dementsprechend ein faserverstärktes Leichtmetall-Bauteil, das einen faserhaltigen Einleger umfasst, der wenigstens teilweise entweder spaltfrei oder unter Ausbildung eines Spalts von einem Leichtmetall umschlossen ist, oder betrifft ein faserverstärktes Leichtmetall-Bauteil, bestehend aus einem faserhaltigen Einleger, der wenigstens teilweise von einem Land Leichtmetall umschlossen ist. Another object of the invention accordingly relates to a fiber-reinforced light metal component comprising a fibrous insert, which is at least partially enclosed either gap-free or to form a gap of a light metal, or relates to a fiber-reinforced light metal component consisting of a fibrous depositors, the is at least partially enclosed by a country light metal.
Unter Leichtmetallen werden im Rahmen der Erfindung reine Metalle, gegebenenfalls dotiert mit nicht-metallischen Komponenten, sowie weiterhin Legierungen aus Metallen verstanden, die jeweils eine Dichte von weniger als 5 g/cm3 aufweisen. In the context of the invention, light metals are understood as meaning pure metals, optionally doped with non-metallic components, and also alloys of metals, each having a density of less than 5 g / cm 3 .
Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Leichtmetall um Aluminium, eine Aluminiumlegierung oder eine Aluminium-Stahllegierung. Beispiele für derartige According to one embodiment, the light metal is aluminum, an aluminum alloy or an aluminum-steel alloy. Examples of such
Aluminium-Legierungen sind solche der 5xxx- und der 6xxx-Aluminum alloys are those of the 5xxx and the 6xxx
Aluminiumknetlegierungsgruppen. In einer besonderen Weiterbildung ist vorgesehen, dass der faserhaltige Einleger selbst einen Kern aus Aluminium, einer Aluminiumknetlegierungsgruppen. In a particular embodiment, it is provided that the fiber-containing insert itself a core of aluminum, a
Aluminiumlegierung oder einer Aluminium-Stahllegierung aufweist, der mit Fasern umwickelt ist, welche die Zugfestigkeit des Kerns modifizieren. Bei Verwendung eines derartigen faserhaltigen Einlegers zusammen mit einem Leichtmetall aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder einer Aluminium-Stahllegierung liegt somit ein einheitlich auf einem gemeinsamen Leichtmetall basierendes hybrides System aus Leichtmetall und faserverstärkten Einleger vor. Aluminum alloy or an aluminum-steel alloy, which is wrapped with fibers that modify the tensile strength of the core. When using such a fibrous insert together with a light metal made of aluminum, an aluminum alloy or an aluminum-steel alloy is thus a uniform hybrid system based on a common light alloy of light metal and fiber reinforced inserts.
Gemäß einer Ausführungsform weist der faserhaltige Einleger gegenüber dem According to one embodiment, the fiber-containing insert relative to the
wenigstens teilweise umschließenden Leichtmetall eine Vorspannung auf. Bei dieser Vorspannung handelt es sich gemäß einer Weiterbildung um eine Zugspannung, die erreichbar ist, wenn der faserhaltige Einleger unter Zug im Leichtmetall-Rohling at least partially enclosing light metal on a bias. According to a further development, this pretension is a tensile stress that can be achieved when the fiber-containing insert under tension in the light metal blank
positioniert wird und der Zug nach Erhalt des faserverstärkten Leichtmetall-Bauteils bei dessen Betriebstemperatur der Umgebungstemperatur weiterhin vorherrscht. Vorteilhaft sind damit faserverstärkte Leichtmetall-Bauteile bereitstellbar, die über die Fasern sofort effektiv Verformungen des faserverstärkten Leichtmetall-Bauteils gegenüber zu is positioned and the train continues to prevail upon receipt of the fiber reinforced light metal component at its ambient temperature operating temperature. Advantageously, fiber-reinforced light metal components can be provided, which can be used to immediately effectively deform the fiber-reinforced light metal component over the fibers
Belastungen entgegenwirken. Gemäß einer alternativen Weiterbildung handelt es sich bei der Vorspannung um eine Druckspannung, die beispielsweise dadurch erreichbar ist, dass die Ausmaße des faserhaltigen Einlegers und der für diesen vorgesehenen Counteract burdens. According to an alternative development, the prestressing is a compressive stress that can be achieved, for example, by the dimensions of the fiber-containing inlay and that provided for it
Aufnahme im Leichtmetall-Rohling so aufeinander abgestimmt sind, dass nach Abkühlen auf Raumtemperatur oder die Betriebstemperatur des faserverstärkten Leichtmetall- Bauteils unter Berücksichtigung des Schwindmaßes des Leichtmetalls die Ausmaße der Aufnahme für den faserhaltigen Einleger nicht ausreichend sind. Im Rahmen der Recording in the light metal blank are coordinated so that after cooling to room temperature or the operating temperature of the fiber-reinforced light metal component, taking into account the Schwindmaßes of light metal, the dimensions of the receptacle for the fibrous depositors are not sufficient. As part of the
Erfindung weiterhin umfasst sind selbstverständlich faserverstärkte Leichtmetall-Bauteile, die mehrere faserhaltige Einleger umfassen, wobei auch Kombinationen der Of course, the invention also encompasses fiber-reinforced light metal components comprising a plurality of fiber-containing inserts, combinations of which
vorgenannten Weiterbildungen vorgenommen werden können. Beispielsweise können an Bereichen eines faserverstärkten Leichtmetall-Bauteils, bei denen insbesondere the aforementioned developments can be made. For example, in areas of a fiber-reinforced light metal component, in which in particular
Zugbelastungen erwartet werden, faserhaltige Einleger unter Zugspannung vorgesehen sein, und an anderen Bereichen des faserverstärkten Leichtmetall-Bauteils, bei denen insbesondere Druckbelastungen erwartet werden, wasserhaltige Einleger unter Tensile loads are expected to be provided fibrous depositors under tension, and at other areas of the fiber-reinforced light metal component, in which particular pressure loads are expected, watery depositors under
Druckspannung. Compressive stress.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der faserhaltige Einleger Glasfasern, According to one embodiment, the fiber-containing insert comprises glass fibers,
Keramikfasern, Kohlefasern, Basaltfasern, Aramidfasern oder Kombinationen zweier oder mehrerer Vertreter oder daraus. In einer besonderen Weiterbildung umfasst der faserverstärkte Einleger Basaltfasern, optional in Kombination mit einer oder mehreren weiteren Faserarten, oder besteht aus Basaltfasern, optional in Kombination mit einer oder mehreren weiteren Faserarten. Mit Basaltfasern wird vorteilhaft ein Ceramic fibers, carbon fibers, basalt fibers, aramid fibers or combinations of two or more members or thereof. In a particular embodiment, the fiber-reinforced insert basalt fibers, optionally in combination with one or more other fiber types, or consists of basalt fibers, optionally in combination with one or more other types of fibers. With basalt fibers is advantageous
korrosionsbeständiges und alkalibeständiges Material verwendet, das darüber hinaus nicht leitend ist und somit im Zusammenspiel mit dem Leichtmetall nicht zu unerwünschten elektrischen Spannungen führt. Darüber hinaus können Basaltfasern eine hohe Zugfestigkeit aufweisen, beispielsweise im Bereich von 3000 bis 4800 N/mm2, und zeichnen sich durch eine hohe thermische Belastbarkeit aus, so dass Basaltfasern enthaltende Leichtmetall-Bauteile insbesondere auch an thermisch belasteten Stellen eines Fahrzeugs, wie etwa in der Nähe eines Motors eines Landfahrzeugs oder eines Triebwerks eines Luftfahrzeugs verwendet werden können. corrosion-resistant and alkali-resistant material used, which is also non-conductive and thus in conjunction with the light metal not too unwanted electrical voltages leads. In addition, basalt fibers can have a high tensile strength, for example in the range of 3000 to 4800 N / mm 2 , and are characterized by high thermal stability, so that basalt fibers containing light metal components, especially at thermally stressed areas of a vehicle, such as in near an engine of a land vehicle or an engine of an aircraft.
Die vorstehend beschriebenen faserverstärkten Leichtmetall-Bauteile sind gemäß einer Ausführungsform hergestellt durch ein vorstehend beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Leichtmetall-Bauteils. Dementsprechend wird auf explizite oder implizite Offenbarungen hinsichtlich des faserverstärkten The fiber-reinforced light metal components described above are produced according to one embodiment by a method according to the invention described above for producing a fiber-reinforced light metal component. Accordingly, explicit or implicit disclosures regarding the fiber-reinforced
Leichtmetall-Bauteils, die im Rahmen der Offenbarung des Verfahrens gemacht wurden, und umgekehrt auf explizite oder implizite Offenbarungen hinsichtlich des Verfahrens, die im Rahmen der Offenbarung des faserverstärkten Leichtmetall-Bauteils gemacht wurden, Bezug genommen. Light metal component, which were made in the context of the disclosure of the method, and vice versa, to explicit or implicit disclosures regarding the method, which were made in the context of the disclosure of the fiber-reinforced light metal component, reference is made.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine faserverstärkte Leichtmetall- Baugruppe, umfassend ein erfindungsgemäßes faserverstärktes Leichtmetall-Bauteil wie vorstehend beschrieben, das mit wenigstens einem weiteren Bauteil und/oder mit wenigstens einem weiteren faserverstärkten Leichtmetall-Bauteil wie ebenfalls vorstehend beschrieben kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden ist. Die einzelnen Elemente der faserverstärkten Leichtmetall-Baugruppe sind gemäß In a further aspect, the invention relates to a fiber-reinforced light metal assembly comprising a fiber-reinforced light metal component according to the invention as described above, with at least one further component and / or with at least one further fiber-reinforced light metal component as also described above non-positively, positively and / or or cohesively connected. The individual elements of the fiber-reinforced light metal assembly are according to
Weiterbildungen insbesondere miteinander verschraubt, vernietet, hybridumgeformt, verklebt, verlötet, geclincht oder auf andere geeignete Weise gefügt. In einer besonderen Weiterbildung werden die Teilelemente miteinander verschweißt oder direkt Further developments in particular bolted together, riveted, hybrid-formed, glued, soldered, clinched or joined in any other suitable manner. In a particular embodiment, the sub-elements are welded together or directly
umschmiedet. umschmiedet.
Die faserverstärkten Leichtmetall-Bauteile oder faserverstärkten Leichtmetall-Baugruppen eignen sich beispielsweise als Fahrwerksbauteile eines Fahrzeugs, etwa als Zugstreben, Federlenker, Querlenker, Achsschenkel oder Radträger, als Karosseriebauteile eines Fahrzeugs wie beispielsweise A-sollen, B-Säule in C-Säulen oder Teilen davon, oder als Bauteile für weitere Teile eines Fahrzeugs, etwa besonders auf Zug beanspruchte Teile von Fahrzeugtüren wie beispielsweise Scharnierverstärkungselementen. In einem weiteren Aspekt betrifft Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, umfassend ein faserverstärktes Leichtmetall-Bauteil wie vorstehend beschrieben oder eine faserverstärkte Leichtmetall-Baugruppe wie vorstehend beschrieben. The fiber-reinforced light metal components or fiber-reinforced light metal assemblies are suitable, for example, as suspension components of a vehicle, such as tie rods, spring links, wishbones, steering knuckles or wheel carriers, as body components of a vehicle such as A-soll, B-pillar in C-pillars or parts thereof , or as components for other parts of a vehicle, for example, particularly on train claimed parts of vehicle doors such as hinge reinforcement elements. In a further aspect, the invention relates to a vehicle, in particular a motor vehicle, comprising a fiber-reinforced light metal component as described above or a fiber-reinforced light metal assembly as described above.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Further advantages, features and details emerge from the following
Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder Description in which - where appropriate with reference to the drawing - at least one embodiment is described in detail. Same, similar and / or
funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. functionally identical parts are provided with the same reference numerals.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens,1 is a schematic flow diagram of a method according to the invention,
Fig. 2 ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens anhand schematischer Fig. 2 shows an example of a manufacturing method with reference to schematic
Querschnitte,  Cross-sections,
Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf einen Leichtmetallrohling mit  Fig. 3 is a schematic plan view of a light metal blank with
positioniertem faserverstärkten Einleger, und  positioned fiber reinforced insert, and
Fig. 4 eine schematische räumliche Darstellung eines Beispiels eines Fig. 4 is a schematic spatial representation of an example of a
faserverstärkter Leichtmetall-Bauteils.  fiber-reinforced light metal component.
Figur 1 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens. In einem Verfahrensschritt 100, der dem Schritt a) entspricht, erfolgt ein Bereitstellen eines faserhaltigen Einlegers 3. Der faserhaltige Einleger 3 wird bereitgestellt als reines Fasermaterial, oder als in eine Matrix eingelagerte Fasern, wobei vorzugsweise die Matrix durch Gießen bereitgestellt wird, oder wobei die Fasern in eine unausgehärtete Matrix eines Duroplasten eingelagert sind. In einem Verfahrensschritt 200, der dem Schritt b) erfolgt ein erstes Umformen eines Leichtmetall-Rohlings 5. In diesem Zusammenhang wird eine Aufnahme für den faserhaltigen Einleger 3 auf dem Leichtmetall-Rohling 5 bereitgestellt. In einem Verfahrensschritt 300, der dem Schritt c) entspricht, wird der faserhaltige Einleger 3 in der Aufnahme des Leichtmetall-Rohlings 5 positioniert. FIG. 1 shows a schematic flow diagram of a method according to the invention. In a method step 100, which corresponds to step a), a fiber-containing insert 3 is provided. The fiber-containing insert 3 is provided as a pure fiber material or as fibers embedded in a matrix, wherein preferably the matrix is provided by casting, or wherein the Fibers are embedded in an uncured matrix of a thermoset. In a method step 200, the step b) is carried out a first forming a light metal blank 5. In this context, a receptacle for the fiber-containing insert 3 is provided on the light metal blank 5. In a method step 300, which corresponds to step c), the fiber-containing insert 3 is positioned in the receptacle of the light metal blank 5.
Anschließend erfolgt in einem Verfahrensschritt 400, der dem Schritt d) entspricht, ein zweites Umformen des Leichtmetall-Rohlings 5, wobei ein faserverstärktes Leichtmetall- Bauteil 1 erhalten wird. In diesem faserverstärkten Leichtmetall-Bauteil 1 ist der faserhaltige Einleger 3 wenigstens teilweise vom umgeformten Leichtmetall 5a Subsequently, in a method step 400, which corresponds to step d), a second forming of the light metal blank 5 takes place, wherein a fiber-reinforced light metal component 1 is obtained. In this fiber-reinforced light metal component 1 of the fiber-containing insert 3 is at least partially from the converted light metal 5a
umschlossen. enclosed.
Figur 2 zeigt anhand schematischer Querschnitte die Herstellung eines faserverstärkten Leichtmetall-Bauteils 1. Dabei wird ein faserhaltiger Einleger 3 gemäß Schritt a) des Verfahrens bereitgestellt, dessen Herstellungsweg in Figur 2 nicht dargestellt ist. FIG. 2 shows, by means of schematic cross sections, the production of a fiber-reinforced material Light metal component 1. In this case, a fiber-containing insert 3 according to step a) of the method is provided, whose production path is not shown in Figure 2.
Weiterhin erfolgt ein Umformen eines bereitgestellten Leichtmetall-Rohlings 5, der in der rechten oberen Ecke von Figur 2 noch in seiner Ausgangsform dargestellt ist und gemäß Schritt b), der dem geraden, mit Strichlinie gezeichneten Pfeil entspricht, unter Bildung einer Aufnahme 7 für den faserhaltigen Einleger 3 umgeformt wird. Das Umformen erfolgt vorzugsweise in einem dafür ausgebildeten Vorgesenk. Entsprechend dem Schritt c) des Verfahrens, der dem einfach gebogenen Pfeil mit Strichlinie entspricht, erfolgt Furthermore, forming a provided light metal blank 5, which is shown in the upper right corner of Figure 2 is still in its original form and according to step b), which corresponds to the straight, dashed line arrow, to form a receptacle 7 for the fibrous Depositors 3 is transformed. The forming is preferably carried out in a pre-formed for this purpose. According to the step c) of the method, which corresponds to the single-curved arrow with dashed line takes place
anschließend ein Positionieren des faserhaltigen Einlegers 3 in der Aufnahme 7 des Leichtmetall-Rohlings 5. Das Positionieren erfolgt wiederum vorzugsweise automatisiert, beispielsweise unter Verwendung eines Industrie-Roboters. Nach dem Positionieren befindet sich der faserhaltige Einleger 3 in der Aufnahme 7 des Leichtmetall-Rohlings 5. In dem vorliegend gezeigten Beispiel sind die Aufnahme 7 und der faserhaltige Einleger 3 so dimensioniert, dass der faserhaltige Einleger 3 in Hochrichtung nicht über die then positioning of the fibrous insert 3 in the receptacle 7 of the light metal blank 5. The positioning is again preferably carried out automatically, for example using an industrial robot. After positioning, the fiber-containing insert 3 is in the receptacle 7 of the light metal blank 5. In the example shown here, the receptacle 7 and the fiber-containing insert 3 are dimensioned so that the fiber-containing insert 3 in the vertical direction not on the
Aufnahme 7 hinausragt. Der Leichtmetall-Rohling 7 wird anschließend einem zweiten Umformen unterzogen (symbolisiert durch einen senkrechten Pfeil mit Strichlinie). Zu diesem Zweck wird der vorzugsweise der Leichtmetall-Rohling 5 zusammen mit dem in dessen Aufnahme 7 befindlichen faserhaltigen Einleger 3 in ein Hauptgesenk überführt, vorzugsweise ebenfalls automatisiert, beispielsweise unter Verwendung eines Industrie- Roboters. Das zweite Umformen findet vorzugsweise bei geringerer Temperatur statt als das erste Umformen, wobei gegebenenfalls insbesondere die umzuformenden Bereiche nochmals erwärmt werden. Nach dem zweiten Umformen ist der faserhaltige Einleger 3 des faserverstärkten Leichtmetall-Bauteils 1 in der gezeigten Schnittebene vom Picture 7 protrudes. The light metal blank 7 is then subjected to a second forming (symbolized by a vertical arrow with dashed line). For this purpose, preferably the light metal blank 5 is transferred together with the fiber-containing insert 3 located in the receptacle 7 in a Hauptgesenk, preferably also automated, for example using an industrial robot. The second forming preferably takes place at a lower temperature than the first forming, where appropriate, in particular, the regions to be reshaped are heated again. After the second forming of the fiber-containing insert 3 of the fiber-reinforced light metal component 1 in the sectional plane shown by
Leichtmetall 5a im Wesentlichen umschlossen, wobei die Bereiche des Leichtmetalls 5a, die nach dem zweiten Umformen den faserhaltigen Einleger 3 umschließen, unter Ausbildung eines schmalen Spalts gegenüber zu liegen kommen. Der Spalt, über den ein eingeschränkter Zugang zum faserhaltigen Einleger 3 möglich ist, kann optional durch ein weiteres Umformen, bei dem die Spaltstirnflächen miteinander in Kontakt treten, oder durch Nachbehandlungsschritte wie Schweißen minimiert beziehungsweise geschlossen werden, so dass über diesen Pfad auch kein eingeschränkter Zugang möglich ist. Light metal 5a substantially enclosed, wherein the regions of the light metal 5a, which surround the fiber-containing insert 3 after the second forming, come to form a narrow gap to face. The gap over which limited access to the fibrous insert 3 is possible may optionally be minimized or closed by further reshaping in which the split end surfaces contact each other or by post-treatment steps such as welding so that there is no restricted access via this path is possible.
Figur 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Leichtmetallrohling 5 aus Figur 2 mit dem in einer Aufnahme 7 positionierten faserverstärkten Einleger 3. Die vertikale FIG. 3 shows a schematic plan view of the light metal blank 5 from FIG. 2 with the fiber-reinforced insert 3 positioned in a receptacle 7
Strichlinie deutet die Figur 2 zugrunde gelegte Schnittebene an. Die Abmessungen des faserhaltigen Einlegers 3 und der Aufnahme 7 sind so aufeinander abgestimmt, dass ein Dashed line indicates the figure 2 based cutting plane. The dimensions of the fibrous insert 3 and the receptacle 7 are coordinated so that a
Verlagern des faserhaltigen Einlegers 3 in der Aufnahme 7 nach dem zweiten Umformen entlang der in Pfeilrichtung angreifenden Kräfte verhindert wird, so dass der faserhaltige Einleger 3 diese Kräfte aufnehmen kann. Displacement of the fiber-containing insert 3 in the receptacle 7 after the second forming along the forces acting in the direction of the arrow is prevented, so that the fiber-containing Depositors 3 can absorb these forces.
Figur 4 zeigt eine schematische räumliche Darstellung eines Beispiels eines FIG. 4 shows a schematic spatial representation of an example of a
faserverstärkter Leichtmetall-Bauteils 1. Bereiche des Leichtmetalls 5a, unter denen sich faserhaltige Einleger 3 befinden, welche aufgrund des zweiten Umformens an der Oberfläche Leichtmetall-Bauteils 1 nicht mehr sichtbar sind, sind durch gestreifte 1. Areas of the light metal 5a, under which fibrous depositors 3 are located, which are no longer visible due to the second forming on the surface of light metal component 1, are by striped
Umrandungen gekennzeichnet. Outlined borders.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele Although the invention has been illustrated and explained in detail by preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples
eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der and other variations can be deduced therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention. It is therefore clear that a multitude of possible variations exists. It is also to be understood that exemplified embodiments are really only examples that are not in any way intended to limit such scope, uses, or uses
Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Configuration of the invention are to be construed. Rather, the foregoing description and description of the figures enable one skilled in the art to practice the exemplary embodiments, and those skilled in the art, having the benefit of the disclosed inventive concept, can make various changes, for example, to the function or arrangement of individual elements recited in an exemplary embodiment, without Scope of protection by the claims and their legal equivalents, such as
Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird. Explanation in the description, is defined.

Claims

Patentansprüche claims
Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Leichtmetall-Bauteils (1), umfassend folgende Schritte: a) Bereitstellen eines faserhaltigen Einlegers (3), b) erstes Umformen eines Leichtmetall-Rohlings (5) zur Bereitstellung einer Aufnahme (7) für den faserhaltigen Einleger (3), c) Positionieren des faserhaltigen Einlegers (3) in der Aufnahme (7), d) zweites Umformen des Leichtmetall-Rohlings (5) unter Erhalt des Method for producing a fiber-reinforced light metal component (1), comprising the following steps: a) providing a fibrous insert (3), b) first forming a light metal blank (5) to provide a receptacle (7) for the fibrous insert (3 c) positioning the fibrous insert (3) in the receptacle (7), d) second forming the light metal blank (5) to obtain the
faserverstärkten Leichtmetall-Bauteils (5), wobei der faserhaltige Einleger (3) wenigstens teilweise vom umgeformten Leichtmetall (5a) umschlossen wird. *  fiber-reinforced light metal component (5), wherein the fiber-containing insert (3) is at least partially enclosed by the converted light metal (5a). *
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt b) und vor Schritt d) die Temperatur wenigstens eines Teils des Leichtmetall-Rohlings (5) erhöht wird. A method according to claim 1, characterized in that after step b) and before step d), the temperature of at least a portion of the light metal blank (5) is increased.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim zweiten Umformen des Leichtmetall-Rohlings (5) die Temperatur des faserhaltigen Einlegers (3) niedriger ist als die Temperatur des oder der umzuformenden Teile des Leichtmetall-Rohlings (5). Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that during the second forming of the light metal blank (5), the temperature of the fiber-containing insert (3) is lower than the temperature of the or to be reshaped parts of the light metal blank (5).
Faserverstärktes Leichtmetall-Bauteil (1), umfassend einen faserhaltigen Einleger (3), der wenigstens teilweise spaltfrei oder unter Ausbildung eines Spalts von einem Leichtmetall (5a) umschlossen ist, oder bestehend aus einem faserhaltigen Einleger (3), der wenigstens teilweise von einem Leichtmetall (5a) umschlossen ist. A fiber-reinforced light metal component (1), comprising a fiber-containing insert (3), which is at least partially gap-free or enclosed by a light metal (5a), or consisting of a fibrous material Insert (3), which is at least partially enclosed by a light metal (5a).
5. Faserverstärktes Leichtmetall-Bauteil (1) nach Anspruch 4, dadurch 5. fiber-reinforced light metal component (1) according to claim 4, characterized
gekennzeichnet, dass das Leichtmetall Aluminium, eine Aluminium-Legierung oder eine Aluminium-Stahllegierung ist.  characterized in that the light metal is aluminum, an aluminum alloy or an aluminum-steel alloy.
6. Faserverstärktes Leichtmetall-Bauteil (1 ) nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, 6. fiber-reinforced light metal component (1) according to claim 4 or claim 5,
dadurch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, dass der faserhaltige Einleger (3) gegenüber dem wenigstens teilweise umschließenden Leichtmetall (5a) eine Vorspannung aufweist.  characterized in that the fiber-containing insert (3) relative to the at least partially enclosing light metal (5a) has a bias.
7. Faserverstärktes Leichtmetall-Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, 7. Fiber-reinforced light metal component (1) according to one of claims 4 to 6,
dadurch gekennzeichnet, dass der faserhaltige Einleger (3) Glasfasern,  characterized in that the fiber-containing insert (3) comprises glass fibers,
Keramikfasern, Kohlefasern, Basaltfasern, Aramidfasern oder Kombinationen zweier oder mehrerer Vertreter umfasst oder daraus besteht.  Includes or consists of ceramic fibers, carbon fibers, basalt fibers, aramid fibers or combinations of two or more representatives.
8. Faserverstärktes Leichtmetall-Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, 8. fiber-reinforced light metal component (1) according to one of claims 4 to 7,
hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3.  manufactured by a method according to one of claims 1 to 3.
9. Faserverstärkte Leichtmetall-Baugruppe, umfassend ein faserverstärktes A fiber reinforced light metal assembly comprising a fiber reinforced
Leichtmetall-Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, das mit wenigstens einem weiteren Bauteil und/oder mit wenigstens einem weiteren faserverstärkten Leichtmetall-Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 8 kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden ist.  Light metal component (1) according to one of claims 4 to 8, which is at least one further component and / or at least one further fiber-reinforced light metal component (1) according to one of claims 4 to 8 non-positively, positively and / or materially connected ,
10. Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, umfassend ein faserverstärktes 10. vehicle, in particular motor vehicle, comprising a fiber-reinforced
Leichtmetall-Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 8 oder eine  Light metal component (1) according to one of claims 4 to 8 or a
faserverstärkte Leichtmetall-Baugruppe nach Anspruch 9.  Fiber-reinforced light metal assembly according to claim 9.
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