DE102007023132A1 - Hybrid component i.e. body, manufacturing method for motor vehicle, involves allowing die casting component to flow round with plastic, where die casting component is made of metal and is partially coated with plastic - Google Patents

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Abstract

The method involves allowing a die casting component (3) to flow round with plastic i.e. polyurethane. The die casting component is made of metal and is partially coated with plastic. A surface of the die casting component is pre-treated regarding an adhesion with the plastic, plasma-treated and treated with primer. A hybrid component is painted.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Hybridbauteils sowie die Verwendung eines solchen Hybridbauteils als Sichtbauteil für ein Kraftfahrzeug.The The invention relates to a method for producing a hybrid component and the use of such a hybrid component as a visual component for a motor vehicle.

Für Sichtbauteile (der Karosserie) von Kraftfahrzeugen ist eine hohe Oberflächenqualität (sogenannte Zone-A-Qualtät) erforderlich, damit diese nach einer Lackierung den geforderten optischen und haptischen Qualitäten, die von den Kunden an ein Kraftfahrzeug gestellt werden, entsprechen.For visible components (the body) of motor vehicles is a high surface quality (so-called Zone-A-Qualtät) necessary, so that these after painting the required optical and haptic qualities, which are put by the customer to a motor vehicle, correspond.

Um den geforderten Qualitätsanforderungen für Sichtbauteile gerecht zu werden, werden Sichtbauteile derzeit nahezu ausschließlich aus Metallblechen, insbesondere aus Stahl- oder Aluminiumblech, als thermoplastische Spritzgussteile oder als Faser-verstärkte Kunststoffbauteile (GFK, CFK) hergestellt.Around the required quality requirements for visible components At present, sight components are almost exclusively made Metal sheets, in particular of steel or aluminum sheet, as thermoplastic injection-molded parts or as fiber-reinforced plastic components (GFK, CFK) manufactured.

Stahlbleche zeichnen sich durch eine einfache Herstellbarkeit bei gleichzeitig geringen Kosten aus. Durch die hervorragenden mechanischen Kennwerte von Stählen, die zudem durch verschiedene Vergütungsverfahren an den jeweiligen Einsatzfall angepasst werden können, eignen sich Stahlbleche sowohl für Struktur- als auch Beplankungsbauteile der Fahrzeugkarosserie. Zudem können diese durch Schweißen auf einfache, schnelle und kostengünstige Weise miteinander verbunden werden. Ein Nachteil von Stahlblechen beim Einsatz als Bauteil der Karosserie eines Kraftfahrzeugs besteht in der relativ beschränkten Möglichkeit, mittels der für Stahlbleche bekannten Umformverfahren (insbesondere Tiefziehen) komplexe dreidimensionale Geometrien zu formen.steel sheets are characterized by easy manufacturability at the same time low cost. Due to the excellent mechanical characteristics of steels, in addition by different remuneration procedures at the respective Case of application can be adapted Steel sheets are suitable for both Structural and Beplankungsbauteile the vehicle body. moreover can this by welding connected in a simple, fast and cost-effective way become. A disadvantage of steel sheets when used as a component of Body of a motor vehicle consists in the relatively limited possibility by means of for Steel sheets known forming process (especially deep drawing) to form complex three-dimensional geometries.

Die Verwendung von Aluminiumblechen ist grundsätzlich mit den gleichen Vor- und Nachteilen wie bei Stahlblechen behaftet. Die geringe Dichte von Aluminium macht diesen jedoch zu einem beliebten Werkstoff für den Leichtbau, wobei jedoch ein Teil des Leichtbaupotentials durch die geringere Festigkeit von Aluminium gegenüber Stahl und die dadurch bedingte größere Dimensionierung wieder aufgezehrt wird.The The use of aluminum sheets is basically the same and disadvantages as with steel sheets. The low density of aluminum, however, makes it a popular material for lightweight construction, However, part of the lightweight potential by the lower Strength of aluminum over Steel and the consequent larger sizing again is consumed.

Karosseriebauteile aus thermoplastischem Kunststoff ermöglichen die Herstellung komplexer dreidimensionaler Geometrien und sind schnell und kostengünstig als Großserienteile herstellbar. Aufgrund ihrer geringen mechanischen Festigkeiten, insbesondere bei höheren Temperaturen eignen sich thermoplastische Kunststoffbauteile in der Regel lediglich für die Beplankung von nicht tragenden Bauteilen. So ist es bekannt, z. B. Heckklappenbeplankungen und Kotflügel als Spritzgussteile aus thermoplastischem Kunststoff zu fertigen. Die Herstellung von tragenden Strukturbauteilen für Kraftfahrzeuge aus thermoplastischem Kunststoff ist dagegen nicht bekannt.body parts made of thermoplastic material allow the production of complex three-dimensional Geometries and are fast and cost effective as mass production parts produced. Due to their low mechanical strength, especially at higher levels Temperatures are suitable thermoplastic components in usually only for the planking of non-structural components. So it is known z. As tailgate skins and fenders as injection molded parts to produce thermoplastic material. The production of load-bearing Structural components for Motor vehicles made of thermoplastic material, however, is not known.

In der Einzelfertigung und im Kleinserienbereich ist es zudem bekannt, Bauteile der Karosserie eines Kraftfahrzeugs aus faserverstärktem Kunststoff herzustellen. Aufgrund der hervorragenden mechanischen Festigkeitswerte von faserverstärkten Kunststoffen (insbesondere im Verhältnis zu Ihrer Dichte) können diese sogar für tragende Strukturteile zur Anwendung kommen, wobei hierfür in der Regel ausschließlich Kohlefaser-verstärkter Kunststoff verwendet werden. Aufgrund des hohen Preises für Kohlfasern und den aufwändigen, häufig manuellen Herstellungsmethoden, eignen sich Kohlefaser-verstärkte Kunststoffbauteile lediglich als Sichtbauteile für exklusive Fahrzeuge, die in geringen Stückzahlen produziert werden.In the one-off production and in the small series area, it is also known Manufacture components of the body of a motor vehicle made of fiber-reinforced plastic. Due to the excellent mechanical strength of fiber reinforced plastics (especially in proportion to your density) this even for carrying structural parts are used, in which case in the Rule exclusively Carbon fiber reinforced Plastic used. Due to the high price of carbon fibers and the elaborate, often manual manufacturing methods, carbon fiber reinforced plastic components are suitable only as visible components for exclusive vehicles that are produced in small quantities.

Bekannt ist weiterhin die Herstellung von Strukturbauteilen für ein Kraftfahrzeug aus Metalldruckguss und insbesondere aus Aluminium-Druckguss. Auf diese Weise hergestellte Bauteile zeichnen sich – neben guten mechanischen Kennwerten – insbesondere durch die Möglichkeit der Darstellung quasi beliebiger, komplexer Geometrien aus. Metalldruckgussbauteile weisen jedoch verfahrensbedingt eine sehr unregelmäßige Oberfläche auf, so dass diese – aufgrund der geforderten hohen Oberflächequalität (Zone A) – derzeit nicht für den Einsatz in der Fahrzeugaußenhaut in Frage kommen, sondern ausschließlich im (nicht sichtbaren) Strukturbereich eingesetzt werden. Lediglich durch aufwendige Schleifprozesse wäre es möglich, die Qualität für den Einsatz im Zone A-Bereich zu erreichen. Die damit einhergehenden hohen Kosten haben einen solchen Einsatz jedoch bisher verhindert.Known is still the production of structural components for a motor vehicle made of die-cast metal and in particular die-cast aluminum. On This way manufactured components are characterized - in addition to good mechanical Characteristic values - in particular by the possibility the representation of quasi arbitrary, complex geometries. Die-cast metal components However, due to the process, they have a very irregular surface, so this - due the required high surface quality (zone A) - currently not for the use in the vehicle outer skin come into question, but only in the (not visible) Structural area are used. Only by consuming grinding processes would it be possible, the quality for the Use in Zone A area. The associated However, high costs have hitherto prevented such use.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit anzugeben, Metalldruckguss-Bauteile auch im Sichtbereich von Kraftfahrzeugen zu verwenden, wo sie einer hohen Oberflächenqualität genügen müssen.outgoing From this prior art, the invention is therefore the task underlying, a possibility specify, metal die-cast components also in the field of vision of motor vehicles to use where they must meet a high surface quality.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.These Task is governed by the objects of independent claims solved. Advantageous embodiments are the subject of the respective dependent claims.

Der Kern der Erfindung sieht vor, ein Druckgussbauteil aus Metall und insbesondere aus Aluminium, das mittels eines Druckgießverfahrens, wie sie aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt sind, hergestellt wurde, zumindest an den Flächen, die als Sichtflächen des Bauteils vorgesehen sind mit einem Kunststoff zu beschichten, wobei die Kunststoffbeschichtung eine die geforderte Güte aufweisende Oberfläche aufweisen soll. Auf diese Weise wird ein Hybridbauteil geschaffen, dass die Oberflächenanforderungen, die an ein Sichtbauteil einer Kraftfahrzeugkarosserie gestellt werden erfüllt, gleichzeitig – aufgrund der guten mechanischen Kennwerte des als Träger bauteil vorgesehenen Druckgussbauteils – eine tragende Funktionen übernehmen kann.The core of the invention provides a diecast component made of metal and in particular of aluminum, which has been produced by means of a pressure casting method, as is well known from the prior art, at least on the surfaces which are provided as visible surfaces of the component with a plastic to coat, wherein the plastic coating should have a required quality surface. In this way a hybrid component is created, that meets the surface requirements that are placed on a visible component of a motor vehicle body, at the same time - due to the good mechanical characteristics of the support member provided as a diecast component - can take on a supporting functions.

Die Beschichtung des Durckgussbauteils mit dem Kunststoff kann vorzugsweise dadurch erreicht werden, dass das Druckgussbauteil von dem Kunststoff umflutet wird. Dabei wird das Druckgussbauteil in ein Werkzeug eingelegt, dessen Kavität zumindest in dem Bereich, in dem die Kunststoffbeschichtung aufgetragen wird, der Außenkontur des fertigen Bauteils entspricht. Durch eine Öffnung in dem Werkzeug wird daraufhin ein Kunststoff, vorzugsweise ein Kunststoff auf Polyurethanbasis, in das Werkzeug eingebracht, wobei der Kunststoff den Zwischenraum zwischen dem Werkzeug und dem Druckgussbauteil ausfüllt und das Druckgussbauteil an den dafür vorgesehenen Stellen umflutet.The Coating the Durckgussbauteils with the plastic may preferably be achieved in that the die-cast component of the plastic is flooded. The die-cast component is inserted into a tool, its cavity at least in the area where the plastic coating is applied becomes, the outer contour corresponds to the finished component. Through an opening in the tool becomes then a plastic, preferably a polyurethane-based plastic, introduced into the tool, the plastic between the space the tool and the die casting component fills and the die-cast component at the for flooded areas.

Der Kunststoff härtet daraufhin in der Kavität des Werkzeugs aus, wobei die Außenseite des Kunststoffs, dass heißt die vom Druckgussbauteil abgewandte Seite, eine der Oberflächengüte des Werkzeugs in der Kavität im wesentlichen entsprechende Oberflächengüte erhält.Of the Plastic hardens then in the cavity of Tool out, with the outside of the plastic that means the side facing away from the die-cast component, one of the surface finish of the tool in the cavity essentially receives corresponding surface quality.

Vorzugsweise ist vorgesehen, die Kunststoffbeschichtung in einer Dicke vorzusehen, die gerade ein Abzeichnen der unregelmäßigen Oberfläche des Druckgussbauteils sicher verhindert; in diesem Fall dient die Kunststoffbeschichtung somit ausschließlich optischen Zwecken (hohe Oberflächengüte). Es ist jedoch ebenso möglich, dass die Kunststoffbeschichtung auch zur Erfüllung anderer, zusätzlicher Zwecken vorgesehen ist. Als Beispiel sei hier die Aufgabe der Energieabsorbtion beim Aufprall eines Gegenstands genannt werden, die durch die Deformations- und Dämpfungseigenschaften des Kunststoffwerkstoffs wahrgenommen werden kann. In diesem Fall kann die Beschichtung mittels eines Kunststoffschaums, der besondere Energie absorbierende Eigenschaften aufweist, ausgebildet sein, sofern mit diesem Werkstoff die geforderte Oberflächengüte erzielt werden kann. Selbstverständlich kann die Kunststoffbeschichtung auch mehrschichtig aufgebaut sein, so dass beispielsweise die äußere Schicht, bestehend aus einem bestimmten ersten Kunststoffwerkstoff, die geforderte Oberflächengüte sicherstellt und eine Zwischenschicht aus einem zweiten Kunststoff Energie absorbierend oder einem anderen Zwecke dienend wirkt. Weiterhin kann die Kunststoffbeschichtung auch akustischen Zwecken dienen, in dem diese eine Schallübertragung dämpft.Preferably is intended to provide the plastic coating in a thickness, which just marks off the irregular surface of the die-cast component safely prevented; in this case, the plastic coating serves thus exclusively optical purposes (high surface quality). It is but equally possible that the plastic coating also to fulfill other, additional purposes is provided. As an example, here is the task of energy absorption on impact of an object caused by the deformation and damping characteristics the plastic material can be perceived. In this case the coating can be made by means of a plastic foam, the special Energy absorbing properties, be formed, provided that the required surface quality is achieved with this material can be. Of course the plastic coating can also be multilayered, so that, for example, the outer layer consisting from a specific first plastic material, the required Ensures surface quality and an intermediate layer of a second plastic absorbing energy or serving another purpose. Furthermore, the plastic coating also serve acoustic purposes, in which this a sound transmission attenuates.

Erfindungsgemäß soll ebenfalls nicht ausgeschlossen sein, dass zwischen dem Druckgussbauteil und der die Oberflächengüte gewährleistenden Kunststoffbeschichtung eine oder mehrere zusätzliche Schichten aus einem Nicht-Kunststoff vorgesehen werden, die einen bestimmten Zweck erfüllen. Beispielsweise kann eine Zwischenschicht vorgesehen werden, die eine Verbesserung der Haftung zwischen der Kunststoffbeschichtung und der Oberfläche des metallischen Druckgussbauteils bewirkt.According to the invention should also not be excluded that between the die-cast component and the surface quality of ensuring plastic coating one or more additional Layers of a non-plastic are provided which have a fulfill certain purpose. For example An intermediate layer can be provided which is an improvement the adhesion between the plastic coating and the surface of the metallic die-cast component causes.

Das Einbringen des Kunststoffs in das Werkzeug kann auf beliebige Weise erfolgen; insbesondere kann der Kunststoff auch unter Überdruck eingebracht werden, um eine gute Füllung der Kavität zu unterstützen.The Introducing the plastic in the tool can in any way respectively; In particular, the plastic can also be under pressure be introduced to assist a good filling of the cavity.

Kunststoff auf Polyurethanbasis eignet sich vorteilhaft für die erfindungsgemäße Beschichtung eines Druckgussbauteils aus Metall, weil es sich um einen duroplastischen Werkstoff handelt. Die beiden Reaktionskomponenten können bei einer sehr niedrigen Viskosität initiiert werden, wobei die Reaktion im Werkzeug stattfindet. Polyurethan zeichnet sich weiterhin teilweise auch durch eine gute Haftung zu metallischen Werkstoffen aus (z. B. Polyurethanklebstoff).plastic based on polyurethane is advantageously suitable for the coating of the invention Diecast metal component, because it is a thermoset Material acts. The two reaction components can at a very low viscosity initiated, with the reaction taking place in the tool. polyurethane is also characterized partly by good adhesion metallic materials (eg polyurethane adhesive).

Vorzugsweise wird zum Erreichen einer guten Haftung zwischen der Oberfläche des Druckgussbauteils und der Kunststoffbeschichtung die Oberfläche des Druckgussbauteils vor dem Beschichten vorbehandelt. Hierzu sind beliebige Arten der Vorbehandlung möglich, die die Haftung zwischen den zwei verwendeten Werkstoffen verbessern.Preferably will achieve good adhesion between the surface of the Die-cast component and the plastic coating the surface of Die-cast component pretreated before coating. These are any types of pretreatment possible, the adhesion between improve the two materials used.

Besonders bevorzugt wird die Oberfläche zunächst entfettet, dann Plasma-behandelt und anschließend mit einem Primer behandelt. Beim Plasma-Behandeln wird das Gussbauteil mit einer definierten Geschwindigkeit und in einem definierten Abstand über einen Plasmastrahl geführt. Durch die Behandlung der Gussteil-Oberfläche mit Plasma kann eine signifikante Haftungsverbesserung zum Primer (Kunststoff) erzeugt werden. Der Primer dient dazu eine möglichst gute Haftvermittlung zwischen dem metallischen Bauteil und dem Kunststoff zu erzeugen. Als Primer können einschichtige Haftvermittler verwendet werden, diese dienen dem Binden von gießbaren, thermoplastischen Polyurethan-Elastomeren und weiteren thermoplastischen Kunststoffen auf allen Metalle während der Vernetzungsphase.Especially Preferably, the surface is first degreased, then plasma-treated and subsequently treated with a primer. In plasma treatment, the cast component with a defined speed and at a defined distance over a Plasma jet led. By treating the casting surface with plasma can be a significant Adhesion improvement to the primer (plastic) are generated. Of the Primer serves one as possible Good adhesion between the metallic component and the plastic to create. As a primer can monolayer adhesives are used, these serve the Binding of castable, thermoplastic polyurethane elastomers and other thermoplastic Plastics on all metals during the networking phase.

Zur weiteren Verbesserung der Haftung zwischen dem Kunststoff und dem Metallbauteil kann das Bauteil nach dem Entfetten und vor der Plasma-Behandlung noch sandgestrahlt werden.to further improve the adhesion between the plastic and the Metal component, the component still sandblasted after degreasing and before the plasma treatment become.

Unter anderem bei einer Verwendung des erfindungsgemäß hergestellten Hybridbauteils als Sichtbauteil einer Fahrzeugkarosserie kann das Bauteil nachträglich noch lackiert werden, wobei die Lackierung in der Regel im Verbund mit den übrigen Bauteilen der Karosserie erfolgt. Gegebenenfalls kann eine Lackierung des erfindungsgemäßen Kunststoffbauteils auch entfallen, wenn ein durchgefärbter Kunststoff verwendet wird, der vorzugsweise in einer der Lackierung der übrigen Bauteile der Karosserie entsprechenden Farbe vorgesehen wird.Among other things, when using the hybrid component according to the invention as a visible component of a vehicle body, the construction Part be subsequently painted, the painting is usually done in conjunction with the other components of the body. Optionally, a coating of the plastic component according to the invention also be omitted if a through-colored plastic is used, which is preferably provided in one of the paint of the other components of the body corresponding color.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The Invention will now be described with reference to a drawing embodiment explained in more detail.

In der Zeichnung zeigt die 1 die erfindungsgemäße Herstellung eines Hybridbauteils in einem Werkzeug.In the drawing shows the 1 the inventive production of a hybrid component in a tool.

Das in der 1 dargestellte Werkzeug ist zweiteilig ausgeführt, bestehend aus einer oberen 1 und einer unteren 2 Werkzeughälfte. Die beiden Werkzeughälften 1, 2 bilden eine Kavität aus, die als Negativform die Geometrie des fertigen Hybridbauteils abbildet.That in the 1 shown tool is made in two parts, consisting of an upper 1 and a lower one 2 Tool half. The two halves of the tool 1 . 2 form a cavity, which forms a negative mold, the geometry of the finished hybrid component.

Vorliegend ist vorgesehen, lediglich zwei Seiten eines Druckgussbauteils 3 mit einer Kunststoffbeschichtung zu versehen, so dass die untere Werkzeughälfte 2 so ausgebildet ist, dass das Druckgussbauteil 3 möglichst spaltfrei an dieser anliegt.In the present case, only two sides of a die-cast component are provided 3 provided with a plastic coating so that the lower mold half 2 is formed so that the die-cast component 3 as gap-free as possible at this.

Über ein Angusssystem 4 wird ein fließfähiges Polyurethan-(PU)-System 5, bestehen aus einem PU-Harz und einem Härter in den Spalt zwischen dem Druckgussbauteil 3 und der oberen Werkzeughälfte 1 unter Druck eingebracht. Dieses füllt den gesamten vorgesehenen Spalt aus, so dass die der oberen Werkzeughälfte 1 zugewandte Oberfläche der Kunststoffbeschichtung nach dem Aushärten des PU-Systems im wesentlichen die Oberflächengüte der Kavitätswandung in der oberen Werkzeughälfte 1 aufweist.About a gating system 4 becomes a flowable polyurethane (PU) system 5 , consist of a PU resin and a hardener in the gap between the die-cast component 3 and the upper half of the mold 1 introduced under pressure. This fills the entire gap provided, so that the upper mold half 1 facing surface of the plastic coating after curing of the PU system substantially the surface quality of the Kavitätswandung in the upper mold half 1 having.

Das fertige Hybridbauteil kann daraufhin aus dem Werkzeug entformt und nach einem Entgraten und Entfernen des Angusses als Sichtteil für die Karosserie eines Kraftfahrzeugs verwendet werden.The finished hybrid component can then be removed from the mold and after deburring and removing the sprue as visible part of the body a motor vehicle are used.

Claims (8)

Verfahren zur Herstellung eines Hybridbauteils, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckgussbauteil (3) aus Metall zumindest teilweise mit einem Kunststoff beschichtet wird.Method for producing a hybrid component, characterized in that a die-cast component ( 3 ) Of metal is at least partially coated with a plastic. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckgussbauteil (3) mit einem Kunststoff umflutet wird.Method according to claim 1, characterized in that the die-cast component ( 3 ) is flooded with a plastic. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckgussbauteil mit einem Kunststoff auf Polyurethanbasis umflutet wirdMethod according to claim 2, characterized in that the die-cast component with a plastic Flooded on polyurethane basis Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Druckgussbauteils (3) vorab hinsichtlich einer Haftung mit dem Kunststoff vorbehandelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the surface of the diecast component ( 3 ) is pretreated in advance with respect to adhesion with the plastic. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche zunächst entfettet, dann Plasma-behandelt und anschließend mit Primer behandelt wird.Method according to claim 3, characterized in that the surface is first degreased, then plasma-treated and subsequently treated with primer. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridbauteil abschließend lackiert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the hybrid component finally painted becomes. Hybridbauteil mit einem als Druckgussbauteil (3) aus Metall ausgebildeten Trägerbauteil und einer zumindest teilweisen Beschichtung aus Kunststoff.Hybrid component with a die-cast component ( 3 ) formed of metal support member and an at least partial coating of plastic. Verwendung eines Hybridbauteils gemäß Anspruch 6 als Sichtbauteil eines Kraftfahrzeugs.Use of a hybrid component according to claim 6 as a visual component of a motor vehicle.
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