WO2017108526A1 - Halbzeug für die herstellung von hohlprofilen, hohlprofile hieraus sowie verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Halbzeug für die herstellung von hohlprofilen, hohlprofile hieraus sowie verfahren zu deren herstellung Download PDF

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WO2017108526A1
WO2017108526A1 PCT/EP2016/080966 EP2016080966W WO2017108526A1 WO 2017108526 A1 WO2017108526 A1 WO 2017108526A1 EP 2016080966 W EP2016080966 W EP 2016080966W WO 2017108526 A1 WO2017108526 A1 WO 2017108526A1
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metal substrate
coupling layer
hollow profile
semifinished product
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PCT/EP2016/080966
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Andreas Cott
Manuel Grundmann
Dieter Kalemba
Torsten Krahnert
Stefan Mayer
Lothar Patberg
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Thyssenkrupp Steel Europe Ag
Thyssenkrupp Ag
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    • E04C2003/0465—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal beams, girders, or joists characterised by cross-sectional aspects characterised by substantial shape of the cross-section square- or rectangular-shaped

Definitions

  • the invention relates to semi-finished products for the production of hollow profiles, as e.g. in lightweight construction, building and plant engineering, as well as in pipeline construction. Furthermore, the application comprises hollow profiles produced from this semi-finished product and the method for producing such hollow profiles.
  • hollow profiles are known with multilayer structure, which usually takes place by possibly multiple one or two-sided coating of hollow profiles after their production.
  • Coating cost of 3D molded profiles is very high and can be applied only with effort sufficient pressure to allow adhesion.
  • Object of the present invention is to provide an alternative to the known in the prior art profiles, in particular the properties of the
  • a semifinished product for producing a hollow profile which has a metal substrate which has a width which is greater than the circumference of the hollow profile to be produced, and comprises a first connection region and a second connection region, which in the production of the hollow profile
  • first and second, connecting region is coated with a thermoplastic coupling layer.
  • the provision of the coupling layer on the flat metal substrate can be, for example, by
  • thermoplastic coupling layer preferably extends over the entire surface over the width of the metal substrate.
  • band coating operations can be applied to full-surface layers easily.
  • a full-surface coupling layer offers the advantage of an additional layer on the finished hollow profile, which optionally provides protection of the metal substrate against the environment in terms of corrosion or insulation, and the elimination of the requirement for accurate positioning of the coupling layer on the metal substrate.
  • the semifinished product is characterized in that, apart from the first and / or second connecting region, a further metal substrate, in particular with a width corresponding to the circumference of the hollow profile or the metal substrate minus the two connecting regions, is arranged on the coupling layer.
  • a further metal substrate is applied to the full-surface coupling layer. Due to the additional metal substrate, a multilayer wall structure is produced in the shaped hollow profile.
  • the metal substrate and / or further metal substrate consists of a sandwich material comprising at least two cover plates and an intermediate plastic layer, in particular a fiber-reinforced plastic layer.
  • connection region and the second connection region of the semifinished product are arranged in the widthwise direction in opposite edge regions and on different sides of the metal substrate or on the same side of the metal substrate.
  • the semi-finished hollow profiles with different arranged connecting areas produced.
  • connection areas arise over the circumference extending overlapping connection areas. If the connection areas lie on the same side, a flange protruding from the circumference can be formed by the connection areas.
  • the coupling layer is as
  • the mechanical properties of the semifinished product and the resulting hollow profile are improved.
  • the reinforcement may be targeted in the direction of loading, e.g. in the longitudinal or circumferential direction or by a relation to the longitudinal direction by preferably 45 ° twisted alignment also with respect to torsion done.
  • Hollow profiles according to the invention have a closed cross-section, which is formed by the deformation of a semifinished product according to the invention and joining the
  • first connection region and the second connection region are connected by a thermoplastic coupling layer.
  • a first connection region and a second connection region are provided overlapping at least over part of the circumference.
  • a first connection region and a second connection region are provided overlapping at an angle protruding from the periphery of the flange.
  • This flange can be provided projecting both inside or outside on the hollow profile at an arbitrary angle from the peripheral surface. Manufacturing technology, an outboard flange is preferably preferred with an angle of about 90 ° relative to the peripheral surface.
  • the production of the closed hollow profile comprises the following steps,
  • thermoplastic coupling layer Heating the thermoplastic coupling layer
  • the deformation can be carried out in continuous processes such as roll profiling in strip-shaped metal substrates, which is particularly advantageous for very long or endless hollow profiles.
  • stepped pressing operations are suitable.
  • mechanical mandrels or a pressurized medium can be used for shaping.
  • thermoplastic coupling layer for connecting the first and the second connection region may take place for the entire component, for example in an oven, or else preferably only locally at the connection regions by heat radiation or heat conduction, e.g. by infrared radiators, heating elements such as plates or rollers, or induction coils that heat the metal substrate.
  • the heating is expediently carried out after the forming of the semifinished product to the hollow profile or at the time at which the first and second connection region are brought into overlap. Alternatively, the heating at least partially already before or during the forming of the semifinished product.
  • An upstream heating has, for example, with regard to the formability of a multilayer composite of metal substrate, coupling layer and further metal substrate, in particular in the case of sandwich material as a further metal substrate, advantages.
  • Embodiments of the hollow profiles are shown as simple square profiles, wherein, of course, any closed cross-sectional shape for inventive
  • FIG. 1 a shows a semifinished product 1 according to the invention, which has a metal substrate 2, and a first connection region 3 and a second connection region 4, which are arranged on different sides of the metal substrate 2, and at the second connection region 4 a coupling layer 5 made of a thermoplastic material, such as For example, polyamide, in particular PA6, PE, PP, PET, PC and / or mixtures thereof is applied.
  • the metal substrate 2 preferably consists of a steel strip, which is present as an endless belt or in panels.
  • FIG. 1 b shows a hollow profile 7 in which the metal substrate 2 has been shaped from a semifinished product 1 shown in FIG. 1 a such that the first connection region 3 and the second connection region 4 are arranged opposite one another.
  • the hollow section 7 is not closed in this illustration.
  • a next step is the
  • FIG. 2 a shows a further semifinished product 1 according to the invention, the first connecting region 3 having the coupling layer 5 and the coupling layer 5 extending over the entire surface over the width of the metal substrate 2.
  • Connecting region 4, 4 ' may, as in Fig. La, on the other side of the Metal substrate 2 are - see.
  • FIG. 2 b shows a hollow profile 7 made of a semifinished product 1 according to FIG. 2 a, wherein the first connection region 3 and the second connection region 4 lie on different sides of the metal substrate 2. The transformation was carried out analogously to FIG. Ib.
  • FIG. 2 c shows a further embodiment of a hollow profile 7 made of a semifinished product 1 according to FIG. 2 a, wherein the first connecting region 3 and the second
  • Connecting region 4 ' lie on the same side of the metal substrate 2.
  • Forming in this case was such that the first connection region 3 and the second connection region 4 'to an outward at an angle 10 from the periphery
  • Fig. 3a shows an analogous embodiment to Fig. La, wherein the coupling layer 5, 5 'is provided locally on the first and the second connection region 3, 4.
  • Fig. 3b shows an analogous embodiment to Fig. Lb, wherein the
  • Coupling layers 5, 5 ', the first and second connecting portion 3, 4 connected to each other over a portion of the circumference 8, in particular glued or welded, are.
  • the coupling layer 5 extends from the first connection region 3 across the width of the metal substrate 2 to the second connection region 4, the second connection region 4 having no coupling layer 5.
  • a further metal substrate 6 is provided on the coupling layer 5, apart from the first and second connecting region 3, 4.
  • the Further metal substrate 6 thus has a width approximately corresponding to the circumference of the finished hollow profile minus the connecting region extending over part of the circumference 8. Other widths as well as the use of
  • Sandwich material for the further metal substrate 6 are also possible.
  • Sandwich material is in particular a multilayer composite with metallic
  • Fig. 4b shows a hollow section 7 of a semifinished product 1 according to the embodiment shown in Fig. 4a.
  • a semifinished product 1 is shown, which is provided on both sides of the entire surface with a coupling layer 5, 5 '.
  • the hollow profiles 7 produced therefrom there are always a first and a second connecting region 3, 4, 4 'with a coupling layer 5, 5', which is why always
  • FIG. 6 is a simplified schematic representation of the essential
  • step A the semi-finished product is formed to produce the shape of the hollow profile.
  • step B at least in the region of the first and / or second connection region, the coupling layer is heated in order to soften it and / or to activate it and to prepare it for step C.
  • step C the first and second connection regions are pressed together in order to connect the coupling layer to the metal substrate or to bond or weld to a further coupling layer or further section of the same coupling layer.
  • step D preferably with at least temporary maintenance of at least part of the pressing pressure from step C in order to solidify the connection. This is a closed hollow profile.
  • FIG. 7 illustrates a process flow with the same steps A to D as explained with reference to FIG. 6. With the difference that the step B of the heating takes place before step A of the forming, whereby preferably the complete semi-finished product is heated.
  • Room temperature relatively brittle plastic or semi-finished with another metal substrate, in particular from a sandwich material with fiber reinforcement, heating before forming has an advantageous effect on the process, as the
  • heating of the first and second connection regions can take place once the heated component has been formed again.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Halbzeug (1) zur Herstellung eines Hohlprofils (7), wobei das Halbzeug (1) eine Breite aufweist, die größer als der Umfang des Hohlprofils (7) ist, aufweisend ein Metallsubstrat (2), welches einen ersten Verbindungsbereich (3) und einen zweiten Verbindungsbereich (4, 4') umfasst, die bei der Herstellung des Hohlprofil (7) miteinander in Kontakt gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Verbindungsbereich (3, 4, 4') mit einer thermoplastischen Koppelschicht (5, 5') beschichtet ist. Sowie ein Hohlprofil aus diesem Halbzeug und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Hohlprofils.

Description

Halbzeug für die Herstellung von Hohlprofilen, Hohlprofile hieraus sowie
Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung betrifft Halbzeuge für die Herstellung von Hohlprofilen, wie sie z.B. im Leichtbau, der Gebäude- bzw. Anlagentechnik sowie im Leitungsbau Anwendung finden. Des Weiteren umfasst die Anmeldung aus diesem Halbzeug erstellte Hohlprofile sowie das Verfahren zum Herstellen derartige Hohlprofile.
Im Stand der Technik sind diverse Hohlprofile bekannt, die aus einem Material gefertigt sind. Diese werden entweder durch Extrusions- oder Gießverfahren direkt als
Hohlprofile mit definiertem Querschnitt erzeugt oder durch Verschweißen der stumpf aufeinander stoßenden Enden des aus einem Blech hergestellten Schlitzprofils mit einer konstanten Wandstärke gebildet.
Des Weiteren sind Hohlprofile mit mehrschichtigem Aufbau bekannt, wobei diese meist durch ggf. mehrfaches ein- oder beidseitiges Beschichten von Hohlprofilen nach deren Herstellung erfolgt.
Nachteilig an diesen aus dem Stand der Technik bekannten Profilen ist, dass der
Beschichtungsaufwand an 3D geformten Profilen sehr hoch ist und nur mit Aufwand ausreichender Druck aufgebracht werden kann um eine Haftung zu ermöglichen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Alternative zu den im Stand der Technik bekannten Profilen bereitzustellen, wobei insbesondere die Eigenschaften des
Hohlprofils flexibler und einfacher einstellbar sind und ein verbessertes
Leichtbaupotential gegeben ist.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Halbzeug zur Herstellung eines Hohlprofils, welches ein Metallsubstrat aufweist, welches eine Breite aufweist, die größer als der Umfang des herzustellenden Hohlprofils ist, und einen ersten Verbindungsbereich und einen zweiten Verbindungsbereich umfasst, die bei der Herstellung des Hohlprofils
miteinander in Kontakt gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass der erste oder zweite oder beide, also erster und zweiter, Verbindungsbereich mit einer thermoplastischen Koppelschicht beschichtet ist. Die Bereitstellung der Koppelschicht auf dem flachen Metallsubstrat lässt sich beispielsweise durch
Bandbeschichtungsvorgänge oder andere Methoden zur Kunststoffapplizierung leicht und kostengünstig erzielen. Unter Metallsubstrat sind neben band- auch blechförmige Ausführungen zu verstehen.
Beim Halbzeug erstreckt sich die thermoplastische Koppelschicht bevorzugt vollflächig über die Breite des Metallsubstrats. Insbesondere mit Bandbeschichtungsvorgängen lassen sich vollflächige Schichten leicht aufbringen. Des Weiteren bietet eine vollflächige Koppelschicht den Vorteil einer zusätzlichen Schicht am fertigen Hohlprofil, die ggf. einen Schutz des Metallsubstrats gegen die Umgebung hinsichtlich Korrosion oder Isolierung bietet, sowie dem Entfallen der Anforderung an eine genaue Positionierung der Koppelschicht auf dem Metallsubstrat.
In weiteren Ausführungen ist das Halbzeug dadurch gekennzeichnet, dass auf der Koppelschicht abgesehen von dem ersten und/oder zweiten Verbindungsbereich ein weiteres Metallsubstrat, insbesondere mit einer dem Umfang des herzustellenden Hohlprofils oder dem Metallsubstrat abzüglich der beiden Verbindungsbereiche entsprechenden Breite, angeordnet ist. Das heißt, dass neben den freibleibenden Verbindungsbereich oder Verbindungsbereichen ein weiteres Metallsubstrat auf der vollflächigen Koppelschicht aufgebracht ist. Durch das weitere Metallsubstrat wird beim geformten Hohlprofil ein mehrschichtiger Wandaufbau erzeugt.
In alternativen Ausführungen des Halbzeugs besteht das Metallsubstrat und/oder weitere Metallsubstrat aus einem Sandwichmaterial aus mindestens zwei Deckblechen und einer dazwischenliegenden Kunststoffschicht, insbesondere faserverstärkten Kunststoffschicht. Hierdurch werden insbesondere die mechanischen Eigenschaften des späteren Hohlprofils verbessert.
Der erste Verbindungsbereich und der zweite Verbindungsbereich des Halbzeugs sind in Breitenrichtung in entgegensetzten Randbereichen und auf unterschiedlichen Seiten des Metallsubstrats oder auf der gleichen Seiten des Metallsubstrats liegend angeordnet. Abhängig von der Anordnung werden aus dem Halbzeug Hohlprofile mit unterschiedlich angeordneten Verbindungsbereichen herstellbar. Bei auf unterschiedlichen Seiten des Metallsubstrats liegenden Verbindungsbereichen entstehen sich über dem Umfang verlaufend überlappende Verbindungsbereiche. Liegen die Verbindungsbereiche auf der gleichen Seite, kann durch die Verbindungsbereiche ein vom Umfang abstehender Flansch gebildet werden.
In weiteren Ausführungsformen weist das Metallsubstrat des Halbzeugs in
Längsrichtung unterschiedliche Breiten auf. Hierdurch können Hohlprofile mit in Längsrichtung variierenden Querschnitten erzeugt werden. Bevorzugt ist ein
kontinuierlicher Übergang zwischen den unterschiedlichen Breiten vorgesehen.
Bei bevorzugten Ausführungsformen des Halbzeugs ist die Koppelschicht als
faserverstärkte Koppelschicht ausgebildet. Durch die Faserverstärkung in der
Koppelschicht oder evtl. vorhandenen Kunststoffschichten werden die mechanischen Eigenschaften des Halbzeugs sowie des daraus gefertigten Hohlprofils verbessert. Bei der Verwendung von gerichteten Fasern, wie bei Geweben, Gewirken oder Rovings, kann im Gegensatz zu ungerichteten Fasern, wie Vliesen oder losen Kurzfasern, die Verstärkung gezielt in Belastungsrichtung, z.B. in Längs- oder Umfangsrichtung oder durch eine gegenüber der Längsrichtung um vorzugsweise 45° verdrehte Ausrichtung auch hinsichtlich Torsion, erfolgen.
Erfindungsgemäße Hohlprofile weisen einen geschlossenen Querschnitt auf, der durch die Umformung eines erfindungsgemäßen Halbzeugs und Fügen der
Verbindungsbereiche dieses Halbzeugs erzeugt ist, wobei der erste Verbindungsbereich und der zweite Verbindungsbereich durch eine thermoplastische Koppelschicht verbunden sind. In einer ersten Ausführungsform sind ein erster Verbindungsbereich und ein zweiter Verbindungsbereich sich zumindest über einen Teil des Umfangs überlappend vorgesehen. In weiteren Ausführungen ist ein erster Verbindungsbereich und ein zweiter Verbindungsbereich sich in einem Winkel vom Umfang abstehenden Flansch überlappend vorgesehen. Dieser Flansch kann sowohl innen oder auch außen am Hohlprofil in einem beliebigen Winkel von der Umfangsfläche abstehend vorgesehen sein. Fertigungstechnisch wird ein außenliegender Flansch vorzugsweise mit einem Winkel von ca. 90° gegenüber der Umfangsfläche bevorzugt. Durch die Verwendung von Halbzeugen mit unterschiedlichen Breiten in Längsrichtung werden erfindungsgemäße Hohlprofil mit in Längsrichtung unterschiedlichen
Querschnitten erzeugt.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Hohlprofils aus einem erfindungsgemäßen Halbzeug umfasst die Herstellung des geschlossenen Hohlprofils folgende Schritte,
- Umformen des Metallsubstrats (2) derart, dass der erste Verbindungsbereich (3) und der zweite Verbindungsbereich (4, 4') überlappen,
- Erwärmen der thermoplastischen Koppelschicht,
- Aufeinanderpressen des ersten und zweiten Verbindungsbereichs,
- Abkühlen der Koppelschicht.
Die Umformung kann bei bandförmigen Metallsubstraten in kontinuierlichen Prozessen, wie Rollprofilieren erfolgen, was insbesondere für sehr lange bzw. endlose Hohlprofile vorteilhaft ist. Für kleinere oder komplex geformte Bauteile eigenen sich gestufte Pressvorgänge. Gegebenenfalls kann zur Formgebung mechanische Dorne oder ein mit Druck beaufschlagtes Medium verwendet werden.
Die Erwärmung der thermoplastischen Koppelschicht zur Verbindung des ersten mit dem zweiten Verbindungsbereich kann für das ganze Bauteil beispielsweise in einem Ofen erfolgen, oder auch bevorzugt nur lokal an den Verbindungsbereichen durch Wärmestrahlung oder Wärmeleitung z.B. durch Infrarotstrahler, Heizelemente, wie Platten oder Rollen, oder Induktionsspulen, die das Metallsubstrat erwärmen.
Die Erwärmung erfolgt zweckmäßig nach dem Umformen des Halbzeugs zum Hohlprofil bzw. zum Zeitpunkt an dem der erste und zweite Verbindungsbereich in Überlappung gebracht werden. Alternativ kann die Erwärmung zumindest teilweise auch bereits vor oder während dem Umformen des Halbzeugs erfolgen. Eine vorgeschaltete Erwärmung weist beispielsweise hinsichtlich der Umformbarkeit eines mehrschichtigen Verbunds aus Metallsubstrat, Koppelschicht und weiteren Metallsubstrat, insbesondere im Falle von Sandwichmaterial als weiteres Metallsubstrat, Vorteile auf.
Die obigen Ausführungsformen können beliebig miteinander kombiniert werden. Bei den Figuren sind gleiche oder entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Darstellungen sind schematisch und insbesondere die gezeigten
Ausführungsformen der Hohlprofile sind als einfache Vierkantprofile gezeigt, wobei selbstverständig jegliche geschlossene Querschnittsform für erfindungsgemäße
Hohlprofile möglich ist. Die Figuren zeigen:
Fig. la, 2a, 3a, 4a, 5 verschiedene Ausführungsbeispiele eines
erfindungsgemäßen Halbzeugs
Fig. lb, 2b, 2c, 3b, 4b verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen
Hohlprofils
Fig. 6, 7 Schematische Ablaufdiagramme für Verfahren zur
Herstellung eines erfindungsgemäßen Hohlprofils
Fig. la zeigt ein erfindungsgemäßes Halbzeug 1, welches ein Metallsubstrat 2 aufweist, sowie einen ersten Verbindungsbereich 3 und einen zweiten Verbindungbereich 4, die auf unterschiedlichen Seiten des Metallsubstrats 2 angeordnet sind, und am zweiten Verbindungsbereich 4 eine Koppelschicht 5 aus einem thermoplastischen Kunststoff , wie beispielsweise Polyamid, insbesondere PA6, PE, PP, PET, PC und/oder deren Mischungen aufgebracht ist. Das Metallsubstrat 2 besteht vorzugsweise aus einem Stahlband, welches als Endlosband oder in Tafeln vorliegt.
Fig. lb zeigt ein Hohlprofil 7 bei dem aus einem in Fig. la dargestellten Halbzeug 1, das Metallsubstrat 2 derart umgeformt wurde, dass der erste Verbindungsbereich 3 und der zweite Verbindungsbereich 4 gegenüberliegend angeordnet sind. Das Hohlprofil 7 ist in dieser Darstellung noch nicht geschlossen. In einem nächsten Schritt ist die
Koppelschicht 5 zu erwärmen, z.B. für PA6 auf ca. 220°-250C, und die beiden
Verbindungsbereiche 3, 4 beispielsweise mit 0,2 - 5 MPa Druckkraft aufeinander zu pressen.
In Fig. 2a ist ein weiteres erfindungsgemäßes Halbzeug 1 dargestellt, wobei der erste Verbindungsbereich 3 die Koppelschicht 5 aufweist und die Koppelschicht 5 sich vollflächig über die Breite des Metallsubstrats 2 erstreckt. Der zweite
Verbindungsbereich 4, 4' kann sich, wie in Fig. la, auf der anderen Seite des Metallsubstrats 2 befinden - vgl. Bezugszeichen 4 - oder auf der gleichen Seite des Metallsubstrats 2 liegen - vgl. Bezugszeichen 4'. Wenn der zweite Verbindungsbereich 4' auf der gleichen Seite wie der erste Verbindungsbereich 3 liegt, weisen beide
Verbindungsbereiche 3, 4' die Koppelschicht 5 auf.
Fig. 2b zeigt ein Hohlprofil 7 aus einem ein Halbzeug 1 gemäß Fig. 2a, wobei der erste Verbindungsbereich 3 und der zweite Verbindungsbereich 4 auf unterschiedlichen Seiten des Metallsubstrats 2 liegen. Die Umformung erfolgte analog zu der Fig. Ib.
Fig. 2c zeigt eine weitere Ausführungsform eines Hohlprofils 7 aus einem Halbzeug 1 gemäß Fig. 2a, wobei der erste Verbindungsbereich 3 und der zweite
Verbindungsbereich 4' auf der gleiche Seite des Metallsubstrats 2 liegen. Die
Umformung erfolgte hierbei derart, dass der erste Verbindungsbereich 3 und der zweite Verbindungsbereich 4' zu einem nach außen in einem Winkel 10 vom Umfang
abstehenden Flansch 9 mit einer doppelt dazwischenliegenden Koppelschicht 5, die durch Erwärmung und Druck mit sich selbst stoffschlüssig verbunden wird,
überlappend angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich ein geschlossenes Hohlprofil 7, wobei der außenliegende Flansch 9 beispielsweise zur Anbindung an andere Bauteile verwendet werden kann. Durch die vollflächig ausgebildete Koppelschicht 5 ergibt sich ebenfalls eine geschlossene Beschichtung des Innenumfangs des Hohlprofils 7, wodurch der Hohlraum des Hohlprofils 7 versiegelt ist.
Fig. 3a zeigt eine analoge Ausführungsform zu Fig. la, wobei die Koppelschicht 5, 5' lokal auf dem ersten und dem zweiten Verbindungsbereich 3, 4 vorgesehen ist.
Entsprechend zeigt Fig. 3b eine analoge Ausführung zu Fig. lb, wobei die
Koppelschichten 5, 5' der erste und zweite Verbindungsbereich 3, 4 über einen Teil des Umfangs 8 miteinander verbunden, insbesondere verklebt bzw. verschweißt, sind.
Bei einer in Fig. 4a gezeigten Ausführungsform des Halbzeugs 1 erstreckt sich die Koppelschicht 5 vom ersten Verbindungsbereich 3 über die Breite des Metallsubstrats 2 bis zum dem zweiten Verbindungsbereich 4, wobei der zweite Verbindungsbereich 4 keine Koppelschicht 5 aufweist. Auf der Koppelschicht 5 ist abgesehen von dem ersten und zweiten Verbindungsbereich 3, 4 ein weiteres Metallsubstrat 6 vorgesehen. Das weitere Metallsubstrat 6 weist somit eine in etwa dem Umfang des fertigen Hohlprofils abzüglich des über einen Teil des Umfangs 8 verlaufenden Verbindungsbereichs entsprechenden Breite auf. Andere Breiten sowie die Verwendung von
Sandwichmaterial für das weitere Metallsubstrat 6 sind ebenfalls möglich. Als
Sandwichmaterial sind insbesondere ein mehrlagiger Verbund mit metallischen
Deckblechen und eine, insbesondere beispielsweise mit Kohle-, Glas-, Basalt- oder Aramidfaser faserverstärkte, Kunststoffschicht geeignet. Durch derartige Aufbauten des Halbzeugs 1 kann gezielt die Oberfläche oder die mechanischen Eigenschaften des Hohlprofils beeinflusst werden.
Fig. 4b zeigt ein Hohlprofil 7 aus einem Halbzeug 1 gemäß der in Fig. 4a dargestellten Ausführungsform. Durch ein Aussparen der Koppelschicht 5 im Bereich des zweiten Verbindungsbereichs 4 und einem sich in etwa bis zu diesem Bereich erstreckenden weiteren Metallsubstrat 6 ergibt sich ein Hohlprofil 7 mit einer im wesentlichen konstanten Wandstärke.
In Fig. 5 ist eine Ausführungsform eines Halbzeugs 1 gezeigt, welches beidseitig vollflächig mit einer Koppelschicht 5, 5' versehen ist. Derartige Halbzeuge 1 weisen, neben den zu Fig. 2a erläuterten, noch den Vorteil auf, dass flexibel und bedarfsabhängig gewählt werden kann, auf welcher Seite der zweite Verbindungsbereich 4, 4' vorgesehen ist. Bei den hieraus hergestellten Hohlprofilen 7 liegen stets ein erster und eine zweiter Verbindungsbereich 3, 4, 4' mit einer Koppelschicht 5, 5' vor, weshalb immer
Verbindungen mit doppelter Koppelschicht 5, 5', wie beispielsweise in Fig. 2c oder Fig. 3b gezeigt, entstehen.
Nicht dargestellt sind weitere Varianten, bei denen, wie in Fig. 2a, der erste und zweite Verbindungsbereich 3, 4 auf der gleichen Seite angeordnet sind, wodurch Hohlprofile analog zu Fig. 2c möglich sind, die einen überlappenden, vom Umfang abstehenden Flansch 9 bilden, wobei der Flansch 9, wie in Fig. 2c exemplarisch dargestellt, orthogonal nach außen abstehend ausgeführt sein kann. Allerdings sind auch
innenliegende Flansche 9 und/oder andere Winkel 10 zur Umfangsfläche, z.B. 45°, möglich. Fig. 6 ist eine vereinfachte schematische Darstellung der wesentlichen
Verfahrensschritte für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Hohlprofils aus einem erfindungsgemäßen Halbzeug. Zunächst wird in Schritt A das Halbzeug umgeformt, um die Form des Hohlprofils zu erzeugen. Anschließend wird in Schritt B zumindest im Bereich des ersten und/oder zweiten Verbindungsbereichs die Koppelschicht erwärmt, um diese zu erweichen und/oder zu aktivieren und für den Schritt C vorzubereiten. In Schritt C werden der erste und zweite Verbindungsbereich miteinander verpresst, um die Koppelschicht mit dem Metallsubstrat zu verbinden beziehungsweise mit einer weiteren Koppelschicht oder weiterem Abschnitt der gleichen Koppelschicht zu verkleben bzw. verschweißen. Anschließend wird das Hohlprofil in Schritt D abgekühlt, vorzugsweise unter zumindest zeitweiser Aufrechterhaltung von zumindest einem Teil des Pressdrucks aus Schritt C, um die Verbindung zu verfestigen. Dadurch liegt ein geschlossenes Hohlprofil vor.
Fig. 7 stellt einen Verfahrensablauf mit den gleichen Schritten A bis D dar, wie zu Fig. 6 erläutert. Mit dem Unterschied, dass der Schritt B der Erwärmung vor Schritt A der Umformung erfolgt, wobei bevorzugt das komplette Halbzeug erwärmt wird.
Insbesondere bei einer thermoplastischen Koppelschicht aus einem bei
Raumtemperatur relativ spröden Kunststoff oder Halbzeugen mit einem weiteren Metallsubstrat, insbesondere aus einem Sandwichmaterial mit Faserverstärkung, wirkt sich eine Erwärmung vor Umformung vorteilhaft auf den Prozess aus, da die
erforderlichen Umformkräfte reduziert und die Gefahr von Beschädigung oder Bruch der Koppelschicht in den umzuformenden Bereichen des Hohlprofils vermieden werden. In einer weiteren Ausführungsform kann nach dem Umformen des erwärmten Bauteils nochmals eine Erwärmung insbesondere der ersten und zweiten Verbindungsbereiche erfolgen.
Weitere Verfahrensschritte, wie Zuschneiden des Halbzeugs zu Rohlingen oder
Ablängen von kontinuierlich hergestellten Hohlprofilen sowie weitere bauteilabhängige Ver- und Bearbeitungen sind nicht dargestellt.
Generell ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern diese können beliebig kombiniert werden. Bezugszeichenliste
1 Halbzeug
2 Metallsubstrat
3 erster Verbindungsbereich
4, 4' zweiter Verbindungsbereich
5,5' Koppelschicht
6 weiteres Metallsubstrat
7 Hohlprofil
8 Teil des Umfangs mit überlappenden Verbindungsbereichen
9 Flansch (abstehende überlappende Verbindungsbereiche)
10 Winkel zwischen Flansch und Umfangsfläche
A Umformschritt
B Erwärmen der Koppelschicht
C Verpressen der Verbindungsbereiche
D Abkühlen

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Hohlprofil (7), welches einen geschlossenen Querschnitt aufweist, hergestellt aus einem Halbzeug (1), wobei das Halbzeug (1) eine Breite aufweist, die größer als der Umfang des herzustellenden Hohlprofils (7) ist, aufweisend ein
Metallsubstrat (2), welches einen ersten Verbindungsbereich (3) und einen zweiten Verbindungsbereich (4, 4') umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Verbindungsbereich (3, 4, 4') mit einer thermoplastischen Koppelschicht (5, 5') beschichtet ist, dass der erste Verbindungsbereich (3) und der zweite Verbindungsbereich (4, 4') sich zumindest über einen Teil des Umfangs (8) überlappen, und dass der erste Verbindungsbereich (3) und der zweite Verbindungsbereich (4, 4') durch die thermoplastische Koppelschicht (5, 5') verbunden sind.
2. Hohlprofil (7), welches einen geschlossenen Querschnitt aufweist, hergestellt aus einem Halbzeug (1), wobei das Halbzeug (1) eine Breite aufweist, die größer als der Umfang des herzustellenden Hohlprofils (7) ist, aufweisend ein
Metallsubstrat (2), welches einen ersten Verbindungsbereich (3) und einen zweiten Verbindungsbereich (4, 4') umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Verbindungsbereich (3, 4, 4') mit einer thermoplastischen Koppelschicht (5, 5') beschichtet ist, dass der erste Verbindungsbereich (3) und der zweite Verbindungsbereich (4, 4') sich in einem Winkel (10) vom Umfang abstehenden Flansch (9) überlappen, und dass der erste Verbindungsbereich (3) und der zweite Verbindungsbereich (4, 4') durch die thermoplastische
Koppelschicht (5, 5') verbunden sind.
3. Hohlprofil (7) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das
Hohlprofil (7) in Längsrichtung unterschiedliche Querschnitte aufweist.
4. Halbzeug (1) zur Herstellung eines Hohlprofils (7) nach Anspruch 1, wobei das Halbzeug (1) eine Breite aufweist, die größer als der Umfang des herzustellenden Hohlprofils (7) ist, aufweisend ein Metallsubstrat (2), welches einen ersten Verbindungsbereich (3) und einen zweiten Verbindungsbereich (4, 4') umfasst, wobei der erste Verbindungsbereich (3) und der zweite Verbindungsbereich (4, 4') in Breitenrichtung in entgegensetzten Randbereichen und auf
unterschiedlichen Seiten des Metallsubstrats (2) liegen, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Verbindungsbereich (3, 4, 4') mit einer thermoplastischen Koppelschicht (5, 5') beschichtet ist.
5. Halbzeug (1) zur Herstellung eines Hohlprofils (7) nach Anspruch 2, wobei das Halbzeug (1) eine Breite aufweist, die größer als der Umfang des herzustellenden Hohlprofils (7) ist, aufweisend ein Metallsubstrat (2), welches einen ersten Verbindungsbereich (3) und einen zweiten Verbindungsbereich (4, 4') umfasst, wobei der erste Verbindungsbereich (3) und der zweite Verbindungsbereich (4, 4') in Breitenrichtung in entgegensetzten Randbereichen und auf der gleichen Seiten des Metallsubstrats (2) liegen, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Verbindungsbereich (3, 4, 4') mit einer thermoplastischen Koppelschicht (5, 5') beschichtet ist.
6. Halbzeug (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die thermoplastische Koppelschicht (5, 5') vollflächig über die Breite des
Metallsubstrat (2) erstreckt.
7. Halbzeug (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf der
Koppelschicht (5, 5') abgesehen von dem ersten und/oder zweiten
Verbindungsbereich (3, 4, 4') ein weiteres Metallsubstrat (6) angeordnet ist.
8. Halbzeug (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallsubstrat (2) ein Sandwichmaterial aus mindestens zwei Deckblechen und einer dazwischenliegenden Kunststoffschicht, insbesondere faserverstärkte Kunststoffschicht, ist.
9. Halbzeug (1) nach einem der Ansprüchen 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallsubstrat (2) in Längsrichtung unterschiedliche Breiten aufweist.
10. Halbzeug (1) nach einem der Ansprüchen 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelschicht (5, 5') als faserverstärkte Koppelschicht (5, 5') ausgebildet ist.
11. Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofils (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 aus einem Halbzeug (1) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 10, wobei die Herstellung eines geschlossenen Hohlprofil (7) folgende Schritte beinhaltet,
A Umformen des Metallsubstrats (2) derart, dass der erste Verbindungsbereich
(3) und der zweite Verbindungsbereich (4, 4') überlappen,
B Erwärmen der thermoplastischen Koppelschicht (5, 5'),
C Aufeinanderpressen des ersten und zweiten Verbindungsbereichs (3, 4, 4'), D Abkühlen der Koppelschicht (5, 5').
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