DE102007022385A1 - Hybridbauteilherstellungsverfahren - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hybridbauteilherstellungsverfahren mit den folgenden Schritten: . separates Herstellen eines Blechbauteils (1) und eines Kunststoffeinlegebauteils (2), die jeweils Verbindungselemente (11) aufweisen, . Anspritzen einer Kunststoffkomponente (9) an die Verbindungselemente (11) des Kunststoffeinlegebauteils (2), . Fixieren des Kunststoffeinlegebauteils (2) am Blechbauteil (1) über die Verbindungselemente (11) und . Expandieren der Kunststoffkomponente (9) durch Erwärmung.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Hybridbauteilherstellungsverfahren.
  • Bauteile, die aus Metall und Kunststoff bestehen, werden als Hybridbauteile bezeichnet und sind im Stand der Technik bespielsweise durch die DE 10 2005 004 917 A1 für Fahrwerksbauteile bekannt. Sie zeichnen sich durch eine hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht aus. Zur Herstellung von Hybridbauteilen können Kunststoffeinlegebauteile in metallischen Hohlbauteilen angeordnet werden. Die Kunststoffeinlegebauteile können eine Gitter- oder Rippenstruktur aufweisen.
  • Als nachteilig wird bei bekannten Hybribbauteilen angesehen, dass die Kunststoffeinlegebauteile nicht immer einwandfrei an den metallischen Blechbauteilen anliegen, weil die Radien der hohlen Pressteile variieren. Dies könnte beispielsweise dazu führen, dass im laufenden Betrieb eines Kraftfahrzeugs störende Klappergeräusche auftreten. Zudem sind die bekannten Verfahren zur Herstellung von Hybridbauteilen sehr aufwendig und kostenträchtig.
  • Insbesondere das Verbinden von Bauteilen durch Spritzguss erfordert komplexe Maschinen und verursacht einen hohen Handhabungs- und Logistikaufwand aufgrund der Größe der metallischen Bauteile. Dies wird gerade bei der Massenfertigung von Automobilen als nachteilig angesehen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Hybridbauteilherstellungsverfahren aufzuzeigen, welches eine rationelle Herstellung von hochwertigen Hybridbauteilen ermöglicht, die sich durch eine lange Lebensdauer auszeichnen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Maßnahmen von Patentanspruch 1 gelöst.
  • Gemäß Patentanspruch 1 ist vorgesehen, zunächst ein Blechbauteil und ein Kunststoffeinlegebauteil, die jeweils Verbindungselemente aufweisen, separat herzustellen. Sodann wird an die Verbindungselemente des Kunststoffeinlegebauteils eine Kunststoffkomponente angespritzt. Im nächsten Schritt wird das Kunststoffeinlegebauteil am Blechbauteil über die Verbindungselemente fixiert. Abschließend wird die Kunststoffkomponente durch Erwärmung expandiert.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Hybridbauteil auf besonders rationelle Weise hergestellt werden. Zur Herstellung der einzelnen Bauteile können auf bestehende Fertigungsstrukturen zurückgegriffen werden. Eine Verwendung von aufwendigen Spritzgussmaschinen und Werkzeugen zum Anspritzen des Kunststoffs an das Blechbauteil ist nicht erforderlich. Durch die Kunststoffkomponente, die im abschließenden Verfahrensschritt expandiert wird, kann eine optimale Anpassung an die Radien der gepressten Blechbauteile erzeugt werden, so dass lästiges Klappern unterbleibt. Ein weiterer Vorteil ist, dass bei einem verschleißbedingten Auswaschen der Radien des Blechwerkzeugs, das Spritzgusswerkzeug nicht an die sich verändernde Geometrie des Blechwerkzeugs angepasst zu werden braucht. Dadurch ist das Abdichtproblem beim Spritzguss gelöst. Das Verfahren eignet sich daher insbesondere für die Massenfertigung von Automobilen.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kunststoffkomponente durch einen Zwei-Komponenten-Spritzguss angespritzt wird. Der Zwei-Komponenten-Spritzguss ermöglicht das Anspritzen der Kunststoffkomponente in einem Arbeitsschritt.
  • Das Kunststoffeinlegebauteil kann über Verbindungselemente in Form einer Schnappverbindung im Blechbauteil fixiert werden. Die Schnappverbindung ermöglicht eine besonders einfache und schnelle Fixierung des Kunststoffeinlegebauteils im Blechbauteil. Die hierzu erforderlichen Verbindungselemente können am Kunststoffeinlegebauteil und im Blechbauteil während des Herstellungsprozesses vorgesehen werden, ohne dass es dazu eines eigenen Arbeitsschrittes bedürfte. Die Fixierung des Kunststoffeinlegebauteils ist innerhalb eines Arbeitstaktes möglich. Durch Anwendung der Prinzipien des Poka Yoke kann das Kunststoffeinlegebauteil in der Form so gestaltet sein, dass eine fehlerhafte Fixierung mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen wird. Dies ist insbesondere unter den Bedingungen einer Massenfertigung vorteilhaft.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird die Kunststoffkomponente während des Aushärtprozesses einer kathodischen Tauchlackierung expandiert. Durch diese Maßnahme kann die Herstellung des Hybridbauteils vorteilhaft in den Herstellungsprozess einer Karosserie integriert werden. Die Herstellung des Blechbauteils und des Kunststoffeinlegebauteils können auch von Zulieferern übernommen werden ebenso wie das Anspritzen des expandierenden "Zweikomponenten-Spritzgusses" an die Verbindungselemente des Kunststoffeinlegebauteils. Im Rohkarosseriebau oder auch durch den Zulieferer erfolgt dann die Fixierung des Kunststoffeinlegebauteils am Blechbauteil über die Verbindungselemente. In der abschließenden Karosserielackierung, die vorzugsweise durch eine kathodische Tauchlackierung erfolgt, wird die Kunststoffkomponente im Rahmen des Aushärtprozesses expandiert und das Kunststoffeinlegebauteil fest im Blechbauteil verankert. Auf diese Weise wird ein einwandfreies Hybridbauteil bereitgestellt, das sich mit minimalem zusätzlichen Aufwand herstellen lässt.
  • Zweckmäßigerweise wird das Kunststoffeinlegebauteil mit dem Blechbauteil durch die Kunststoffkomponente zusätzlich verklebt. Dies führt zu einer Erhöhung der Lebensdauer des Hybridbauteils.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen technisch vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Blechbauteil und ein Kunststoffeinlegebauteil, die zu einem Hybridbauteil verbunden werden
  • 2 die Schritte des Verfahrens in einer schematischen Darstellung.
  • In der 1 sind ein Blechbauteil 1 und ein Kunststoffeinlegebauteil 2 nebeneinander dargestellt. Diese werden durch das erfindungsgemäße Verfahren zu einem Hybridbauteil 3 verbunden. Das Blechbauteil 1 ist eine B-Säule eines Kraftfahrzeugs. Es handelt sich um ein Hohlbauteil in Form einer Schale 4, die mit einer Verstärkung aus Blech versehen sein kann. Bei dem Kunststoffeinlegebauteil 2 handelt es sich um eine Kunststoffgitterstrukur 5, die aus Streben 6 und Knoten 7 gebildet ist. An den äußeren Knoten 8 sind Verbindungselemente 11 in Form von Schnappverbindungselementen, sogenannte Clips, angeformt, die in Verbindungselementen im Blechbauteil 1 in Form von Rastöffnungen fixiert werden können.
  • Wie man insbesondere in der 2 besser erkennen kann, wird an die Verbindungselemente 11 an den äußeren Knoten 8 des Kunststoffeinlegebauteils 2 eine Kunststoffkomponente 9 beispielsweise durch einen Zwei-Komponenten-Spritzguss angespritzt. Anschließend wird das Kunststoffeinlegebauteil 2 in das Blechbauteil 1 eingeclipst. Im Rahmen einer abschließenden kathodischen Tauchlackierung wird während des Aushärtprozesses das Blechbauteil 1 stark erwärmt, um die chemische Vernetzung eines epoxidharzhaltigen Lacks zu bewirken. Diese Erwärmung wird genutzt, um zeitgleich die Kunststoffkomponente 9 zu expandieren. Die Kunststoffkomponente 9 legt sich an die Wandung 10 des Blechbauteils 1 an. Hierbei verbindet sie klebetechnisch das Kunststoffeinlegebauteil 2 mit dem Blechbauteil 1. Auf diese Weise wird ein Hybridbauteil 3 mit dauerhaft haltbarem Form- und Stoffschluss zwischen Kunststoffeinlegebauteil 2 und Blechbauteil 1 erzeugt.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird es als besonders vorteilhaft angesehen, dass die Fertigung der Einzelkomponenten wesentlich einfacher ist als die spritztechnische Fertigung eines integrierten Hybridbauteils 3. Toleranzen des Blechbauteils 1 können durch die Expansion der Kunststoffkomponente 9 im Rahmen der kathodischen Tauchlackierung auf vorteilhafte Weise ausgeglichen werden. Das Blechbauteil 1 muss nicht an einer Spritzgussmaschine gehandhabt werden, wodurch Handlingkosten vermieden werden. Durch Expansion der Kunststoffkomponente 9 und dem dadurch erzeugten guten Form- und Stoffschluss werden spätere Klappergeräusche unterbunden.
    • 1
    Blechbauteil
    2
    Kunststoffeinlegebauteil
    3
    Hybridbauteil
    4
    Schale
    5
    Kunststoffgitterstruktur
    6
    Strebe
    7
    Knoten
    8
    äußerer Knoten v. 5
    9
    Kunststoffkomponente
    10
    Wandung
    11
    Verbindungselement
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102005004917 A1 [0002]

Claims (4)

  1. Hybridbauteilherstellungsverfahren, gekennzeichnet durch folgende Schritte: • separates Herstellen eines Blechbauteils (1) und eines Kunststoffeinlegebauteils (2), die jeweils Verbindungselemente (11) aufweisen, • Anspritzen einer Kunststoffkomponente (9) an die Verbindungselemente (11) des Kunststoffeinlegebauteils (2), • Fixieren des Kunststoffeinlegebauteils (2) am Blechbauteil (1) über die Verbindungselemente (11) und • Expandieren der Kunststoffkomponente (9) durch Erwärmung.
  2. Hybridbauteilherstellungsverfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffkomponente (9) durch einen Zwei-Komponenten-Spritzguss angespritzt wird.
  3. Hybridbauteilherstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffkomponente (9) während des Aushärtprozesses einer kathodischen Tauchlackierung expandiert wird.
  4. Hybridbauteilherstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffeinlegebauteil (2) mit dem Blechbauteil (1) durch die Kunststoffkomponente (9) verklebt wird.
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