CN115397656A - 加强件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于制造用于加强机动车中的结构件的加强件的方法包括以下步骤：拉挤成型载体件，该载体件具有一个纵轴线，该纵轴线在使用状态中沿着结构件的纵轴线延伸，其中所述载体件具有多个沿着所述纵轴线的方向延伸的外表面；将粘合剂布置到所述载体件的至少一个外表面上；并且定长切断拉挤成型的载体件。

Description

加强件的制造方法
技术领域
本发明涉及一种制造用于加强机动车中的结构件的加强件的方法。
背景技术
结构元件、例如运输和运送工具的主体和/或框架、尤其是水上或陆地车辆或飞机的主体和/或框架在许多情况下包括具有空腔的结构件，以便能够实现轻量化构造。但是，这些空腔是引起各种问题的原因。根据空腔的类型，必须将其密封，以防止导致结构元件腐蚀的湿气和污物进入。通常还期望显著增强空腔和因此结构元件，但是要保持低重量。通常还需要使空腔稳定，从而使结构元件稳定，以减少噪声，否则该噪声会沿空腔或通过空腔传播。
所以特别是在汽车制造以及在飞机制造和船舶制造中，主要使用加强件(英文：reinforcer)用于加强空腔。用于制造这样的加强件的已知方法是，在双组份注塑法中对载体件进行注塑，并且在该载体件的一个外侧面上喷射一种可膨胀的粘合剂作为第二组份。这样的加强件被***结构件的空腔中，在那里粘合剂然后在热作用下膨胀，从而将所述载体件与结构件粘合在一起。
这样的和类似的已知加强件或者加强件的制造方法的缺点是，载体件的材料在整个***中在机械稳定性方面可能是一个限制因素。然而，通过上述注塑法，在载体件材料方面的材料选择是有限的，从而在此不能在机械稳定性方面随意地进行优化。然而，就是在与碰撞相关的结构区域中***的机械稳定性具有重要意义，因为对于这样的应用来说，期望最大可能的机械稳定性。
发明内容
因此，本发明的目的提供一种用于制造加强件的改进方法，该方法特别是能够提供具有改善的机械稳定性的加强件。此外，本发明的用于制造加强件的方法还允许实现加强件的高效且成本优化的生产。
这个目的通过一种用于制造用于加强机动车中的结构件的加强件的方法得以实现，该方法包括以下步骤：拉挤成型载体件，该载体件具有一个纵轴线，该纵轴线在使用状态中沿着结构件的纵轴线延伸，其中所述载体件具有多个沿着所述纵轴线的方向延伸的外表面；将粘合剂布置到所述载体件的至少一个外表面上；和定长切断拉挤成型的载体件。
这个解决方案首先具有以下优点：通过拉挤成型载体件，可以制造具有更好的机械稳定性的载体件。通过沿着所述载体件的纵轴线方向使用连续纤维，能够实现稳定得多的载体件。
另一个优点是，通过拉挤成型方法，应该比注塑法需要更少的模具投资成本。例如在拉挤成型时只需要调整一个模型元件(造型元件)，就能够将一个生产设备用于制造具有不同横截面的载体件。相比之下，在注塑法中必须为每个不同的载体件分别制造一个新的注塑模具，这导致了高的投资成本。
在此提出的解决方法此外具有以下优点：由此可以在一条不间断的生产线中进行加强件的整个制造。这致使整个工艺流程的简化。在理想的情况中，不再需要对已定长切断的加强件进行进一步的再加工步骤。
在一个示例性的实施方式中，在拉挤成型载体件时使用连续纤维。
在一个示例性的实施方式中，使用玻璃纤维和/或碳纤维和/或芳香族聚酰胺纤维和/或天然纤维。
在另一个示例性的实施方式中，在拉挤成型载体件时使用一种聚酰胺成分作为围绕纤维布置的基质。
在一个优选的发展中，使用聚酰胺6。
在另一个示例性的发展中，使用原位聚合的聚酰胺。
在第一备选的实施例中，在定长切断所述拉挤成型的载体件之前，将粘合剂布置在该载体件上。
这具有优点：由此能够实现紧凑的和成本优化的生产线。
在第二备选的实施例中，在将粘合剂布置在所述载体件的外侧面上之前，定长切断所述拉挤成型的载体件。
制造工序中的这样的顺序具有优点：在进一步的工艺流程中由此使更大的设计灵活性成为可能。例如，可以加工所有尺寸的已定长切断的载体件，而这在利用连续的生产线的工艺流程中是难以实现的。
原则上，作为粘合剂可以使用各种粘合剂。
在第一示例性的实施方式中，所述粘合剂是一种形状记忆材料。
例如，在公开文献WO 2019/145503 A1中说明了这样的形状记忆材料。
在一个示例性的发展中，所述方法包括另外的步骤：挤压所述粘合剂，以将该粘合剂转移到应力状态。
在一个示例性的发展中，通过辊子挤压所述粘合剂。
在另一个示例性的发展中，在定长切断所述载体件之前，将粘合剂布置在该载体件上。
在另一个示例性的发展中，在定长切断所述载体件之前，对粘合剂进行挤压。
将形状记忆材料用作粘合剂，具有以下优点：由此可以在一条连续的生产线中实现粘合剂的布置和准备。这样，例如可以将加设到载体件上的粘合剂引导穿过一个挤压工位，在该挤压工位中辊子使所述粘合剂转移到应力状态。
在一个备选的实施方式中，所述粘合剂是不可膨胀的粘合剂。
在一个示例性的发展中，所述不可膨胀的粘合剂在激活时膨胀小于±20％，优选小于±10％，特别优选小于±5％。
可用作这样的不可膨胀粘合剂的、示例性的市售材料是可以以商品名称
Figure BDA0003883690260000031
采购到。
在另一个示例性的实施方式中，所述粘合剂是可膨胀的粘合剂。
在一个示例性的发展中，所述可膨胀的粘合剂具有50与800％之间、优选50与500％之间、特别优选100与400％之间的膨胀率。
可用作可膨胀粘合剂的示例性材料是可以以商品名称
Figure BDA0003883690260000041
采购到。一种可用作可膨胀粘合剂的备选材料可以以商品名称
Figure BDA0003883690260000042
采购到。
在另一个示例性的实施方式中，所述粘合剂是不可膨胀的粘合剂，其中在该粘合剂之下额外地布置有一种可膨胀的材料。
在一个优选的发展中，首先将可膨胀材料布置在载体件的所述至少一个外表面上，然后将不可膨胀的粘合剂布置在所述可膨胀材料上。因此，所述可膨胀材料最终被布置在载体件与不可膨胀粘合剂之间。
通过这样的布置，所述不可膨胀的粘合剂可以被所述可膨胀材料在其被激活时压到结构件上，从而可以构成结构件与载体件之间的连接。
例如一种可以商品名称为
Figure BDA0003883690260000043
采购到的材料可用作可膨胀材料。例如一种可以商品名称为
Figure BDA0003883690260000044
采购到的材料也可用作不可膨胀的粘合剂。
在一个示例性的实施方式中，所述方法包括另外的步骤：将附加元件挤出或者喷涂到所述载体件上。
设置这样的步骤具有优点：由此提供了加强件的一种独立于拉挤成型方法的生产方向的设计可能性。因此，例如可以添加一个非沿着所述载体件的纵轴线延伸的附加元件。
在一个示例性的发展中，所述载体件具有与附加元件不同的材料。
在一个示例性的发展中，所述附加元件没有纤维，其中所述载体件含有沿该载体件的纵向方向的纤维。
在一个示例性的发展中，在定长切断拉挤成型的载体件之前，通过集成在生产线中的喷嘴将所述附加元件挤出或者喷涂到该载体件上。
在一个备选的发展中，在将拉挤成型的载体件定长切断之后，通过机器人将所述附加元件挤出或者喷涂到该载体件上。
在一个示例性的实施方式中，所述附加元件构造为一个肋条或者多个肋条，所述肋条基本上横向于载体件的纵轴线延伸，并且该肋条提高载体件的抗扭曲刚度和/或抗弯刚度。
在一个示例性的实施方式中，所述附加元件作为壁布置在载体件的至少一个外表面上。
在一个优选的发展中，所述至少一个壁在载体件的外表面上沿至少一个方向限制粘合剂。
设置一个这样的壁或者多个这样的壁，具有优点：由此在将粘合剂布置到结构件中之前，对所述粘合剂进行机械式保护。例如这样降低了所述粘合剂从载体件上刮掉或者打掉的风险。此外，这样的壁还具有优点：在所述粘合剂激活时，该粘合剂在膨胀过程中可以通过所述壁引导，或者在不可膨胀的粘合剂的情况中该粘合剂被保持形状。
在一个示例性的实施方式中，所述附加元件构造为至少一个间隔件。
在一个示例性的发展中，所述至少一个间隔件在加强件的使用状态中与结构件接触，从而沿至少一个方向定义所述加强件相对于结构件的位置。
在一个示例性的实施方式中，所述附加元件构造为可膨胀的元件。
在一个示例性的发展中，所述可膨胀的元件在其膨胀状态中起到密封件的作用。
在一个示例性的实施方式中，在多个工艺步骤中和/或通过多个喷嘴将所述附加元件挤出或者喷涂在载体件上。
这样分多个工艺步骤的制造具有优点：由此能够确保在材料和形状方面的更大的自由。
在一个示例性的实施方式中，所述附加元件含有聚酰胺。
在一个示例性的实施方式中，将所述附加元件围绕载体件挤出或者喷涂，使得所述附加元件基本上横向于载体件的纵轴线定向。
在一个示例性的实施方式中，所述方法包括附加的步骤：将第二附加元件挤出或者喷涂到载体件上和/或第一附加元件上。
在一个示例性的发展中，第一附加元件具有与第二附加元件不同的材料。
在另一个示例性的发展中，第一附加元件具有与第二附加元件不同的抗弯强度和/或不同的断裂负荷。
在一个示例性的实施方式中，所述方法包括另外的步骤：将拉挤成型的载体件弯曲。
在此，该完全可以在定长切断之前或者之后实现。
附图说明
下面借助实施例并参照示意图说明本发明的细节和优点。附图示出：
图1A是拉挤成型方法的示例性示图；
图1B是拉挤成型生产线中的另外的工位的示例性示图；
图1C是下游工位的示例性示图；
图2是一个加强件的立体图的示例性示图；
图3A至3C是加强件的横截面的示例性示图；和
图4和5是加强件的立体图的示例性示图。
具体实施方式
在图1A至1C中示出了一种制造加强件的示例性方法。在此，图1A示出了这种方法的总平面图，并且图1B和1C示出了这个制造方法中的各区段的进一步细节。在此，在图1B中示意性地示出了生产线内一个具有其它工位的区段，并且在图1C中示出了下游工位，这些工位并不位于拉挤成型方法的主生产线中。
根据图1A，在进行拉挤时首先将纤维2从纤维锭子1引导穿过一个树脂槽3。在一个固化模具4中成形和固化型材10。通过拉拔工具5确保了纤维2在这些工艺步骤期间有序地处于拉力下。因此通过这些步骤制造一种作为载体件出发点的型材10。最后，一个定长切断工位6将连续生产的型材10分割成定长切断的元件7。
在图1B中示意性地示出了生产线内的工位，这些工位布置在根据图1A的总平面图中的区段8中。在该实施例中，首先示出了一个粘合剂施加工位21。在这个工位处，将粘合剂设置到已拉挤的型材10上。在这个实施例中将一种形状记忆材料用作粘合剂。此外，在一个挤压工位22中通过辊子28对粘合剂进行挤压并使之转移到应力状态。此外，在这个实施例中还有一个挤出工位23，由该挤出工位借助喷嘴29将附加元件挤出到所述型材10或者载体件上。
在图1C中，示意性地示出了下游的工位，这些工位布置在根据图1的总图中的区段9中。在这个实施例中，具有第一下游工位24、第二下游工位25和第三下游工位26。这些下游工位24、26、26的共同点是，在此分别始终在拉挤型材10的定长切断的元件7上实施一个工艺步骤。例如，在第一下游工位24处可以将第一附加元件挤出或者喷涂到载体件上。在第二下游工位25处，例如可以将粘合剂布置到所述载体件的至少一个外表面上。而在第三下游工位26处，例如可以将第二附加元件挤出或者喷涂到所述载体件上和/或第一附加元件上。
为了由已拉挤的型材10制造加强件，例如可以只利用生产线中的工位运行，或者也可以只利用下游的工位运行，或者既可以利用生产线中的工位，也可以利用下游的工位运行。
在图2至5中，然后示例性和示意性地示出了可以通过根据图1A至1C的方法制造的加强件16。
在图2中示意性和示例性地示出了一个加强件16。该加强件16具有一个载体件11，其具有一个纵轴线15。所述载体件11具有多个沿纵轴线15的方向延伸的外表面17。在这些外表面17上布置有粘合剂13。在这个示例性的实施方式中，所述加强件16没有另外的附加元件，如肋条或者壁或者间隔元件。
在图3A至3C中示意性地示出了示例性的加强件16的横截面。
在图3A中示出了一个具有梯形横截面的加强件16。载体件11在三个外表面上分别布置有粘合剂13，该粘合剂在侧面由壁14封闭。这样的壁14因此是有利的，因为它们一方面能够保护所述粘合剂13免受机械影响，另一方面能够在激活粘合剂13时确保该粘合剂13膨胀或者该粘合剂13的形状稳定性。
在图3B中示意性地示出了另一个示例性的加强件16的另一个横截面。在这个实施例中，载体件11具有矩形横截面。在这个实施例中，在所述载体件11的两个较宽的外表面17上布置有一种可膨胀材料19和一种布置在可膨胀材料上的粘合剂13。所述可膨胀材料19和粘合剂13在此也由壁14在侧面封闭。在将可膨胀材料19和粘合剂13激活时，所述粘合剂13通过所述可膨胀材料19的膨胀被挤压到结构件的内侧面上。
在图3C中示意性地示出了一个加强件16的另一个示例性的横截面。在这个实施例中，载体件11具有一个M形或者W形的横截面。在四个外表面上分别布置有粘合剂件13。此外，这个加强件16还具有间隔元件18，该间隔元件在加强件16的使用状态中定义所述载体件11与结构件(未示出)的间距。
在图4中示意性地示出了一个示例性的加强件16的立体图。在此，载体件11具有基本上U形横截面，并且在该载体件的外表面17上布置有粘合剂13。在这个实施例中，加强件具有形式上为肋条12的附加元件，这些肋条横向于所述载体件11的纵向延伸。通过设置这样的肋条12，提高了载体件的抗扭曲刚度和/或抗弯刚度。
现在在图5中示意性地示出了一个加强件16的立体图。在这个实施例中，载体件11具有矩形横截面。在所述载体件11的一个外表面17上布置有粘合剂13。在这个实施例中，所述粘合剂13在所有侧面上通过壁14限制。
附图标记列表
1 纤维锭子
2 纤维
3 树脂槽
4 固化模具
5 拉拔工具
6 定长切断工位
7 定长切断的元件
8 生产线中具有工位的区段
9 具有下游工位的区段
10 连续型材
11 载体件
12 肋条
13 粘合剂
14 壁
15 纵轴线
16 加强件
17 外表面
18 间隔元件
19 可膨胀材料
21 粘合剂施加工位
22 挤压工位
23 挤出工位
24 第一下游工位
25 第二下游工位
26 第三下游工位
28 辊子
29 喷嘴

Claims (15)

1.一种用于制造用于加强机动车中的结构件的加强件(16)的方法，该方法包括以下步骤：
拉挤成型载体件(11)，该载体件具有纵轴线(15)，该纵轴线在使用状态中沿着结构件的纵轴线延伸，所述载体件(11)具有多个沿着所述纵轴线(15)的方向延伸的外表面(17)；
将粘合剂(13)布置到所述载体件(11)的至少一个外表面(17)上；和
定长切断拉挤成型的载体件(11)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述粘合剂(13)是形状记忆材料。
3.根据权利要求2所述的方法，其中该方法包括另外的步骤：
挤压所述粘合剂(13)，以将该粘合剂(13)转移到应力状态。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中在定长切断所述载体件(11)之前，将粘合剂(13)布置在该载体件(11)上，和/或在定长切断所述载体件(11)之前，对粘合剂(13)进行挤压。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其中通过辊子对所述粘合剂(13)进行挤压。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中该方法包括另外的步骤：
将附加元件(12，14，18)挤出或者喷涂到所述载体件(11)上。
7.根据权利要求6所述的方法，其中在定长切断拉挤成型的载体件(11)之前(在线工艺流程)，通过集成在生产线中的喷嘴(29)将所述附加元件(12，14，18)挤出或者喷涂到该载体件(11)上。
8.根据权利要求6所述的方法，其中在将拉挤成型的载体件(11)定长切断之后，通过下游工位(24，26)将所述附加元件(12，14，18)挤出或者喷涂到该载体件(11)上。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其中所述附加元件(12，14，18)构造为肋条(12)，所述肋条基本上横向于载体件(11)的纵轴线(15)延伸，并且所述肋条提高载体件(11)的抗扭曲刚度和/或抗弯刚度。
10.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其中所述附加元件(12，14，18)构造为在载体件(11)的至少一个外表面(17)上的至少一个壁(14)，其中所述壁(14)在外表面(17)上沿至少一个方向限制粘合剂(13)。
11.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其中所述附加元件(12，14，18)构造为至少一个间隔元件(18)，该间隔元件在加强件(16)的使用状态中与结构件接触并且从而沿至少一个方向定义所述加强件(16)相对于结构件的位置。
12.根据权利要求6至11中任一项所述的方法，其中在多个工艺步骤中和/或通过多个喷嘴(29)将所述附加元件(12，14，18)挤出或者喷涂到载体件(11)上。
13.根据权利要求6至12中任一项所述的方法，其中所述附加元件(12，14，18)包含聚酰胺。
14.根据权利要求6至13中任一项所述的方法，其中将所述附加元件(12，14，18)围绕载体件(11)挤出或者喷涂，使得所述附加元件(12，14，18)基本上横向于载体件(11)的纵轴线(15)定向。
15.根据权利要求6至14中任一项所述的方法，其中该方法包括附加的步骤：
将第二附加元件(12，14，18)挤出或者喷涂到载体件(11)上和/或第一附加元件(12，14，18)上。
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