DE102015014361B4 - Method for producing a node structure with at least one hollow profile component - Google Patents

Method for producing a node structure with at least one hollow profile component Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Knotenstruktur (110) mit wenigstens zwei Profilbauteilen (120, 130), die an knotenseitigen Profilenden (121, 131) in einem Verbindungsknoten (160) fest miteinander verbunden werden sollen, umfassend die Schritte:- Bereitstellen der vorgefertigten Profilbauteile (120, 130), wobei wenigstens eines der Profilbauteile (120, 130) ein Hohlprofilbauteil ist;-Verschließen des offenen Profilendes (121, 131) am Hohlprofilbauteil (120, 130) durch ein pfropfartiges, aus Kunststoffschaummaterial gebildetes Verschlusselement (125, 135), das in das offene Profilende (121, 131) eingeklebt wird oder durch Ausschäumen des offenen Profilendes (121, 131) erzeugt wird;- Erzeugen korrespondierender Stoßflächen durch mechanische Bearbeitung der miteinander zu verbindenden Profilenden (121, 131);- Positionieren der Profilenden (121, 131) in einem den Verbindungsknoten (160) erzeugenden Presswerkzeug (200), derart, dass zwischen den Stoßflächen an den Profilenden (121, 131) ein homogener Beabstandungsspalt (S) besteht;-Ausführen eines Pressvorgangs unter Zugabe von kurzfaserhaltiger Kunststoffmasse (K) zur Erzeugung des die Profilenden (121, 131) verbindenden Verbindungsknotens (160), wobei die kurzfaserhaltige Kunststoffmasse (K) den homogenen Beabstandungsspalt (S) auffüllt und das Verschlusselement (125, 135) ein Eindringen der kurzfaserhaltigen Kunststoffmasse (K) in das Hohlprofilbauteil (120, 130) verhindert.A method for producing a node structure (110) with at least two profile components (120, 130) which are to be firmly connected to one another at the node-side profile ends (121, 131) in a connection node (160), comprising the steps of: - providing the prefabricated profile components (120 , 130), wherein at least one of the profile components (120, 130) is a hollow profile component; -sealing of the open profile end (121, 131) on the hollow profile component (120, 130) by a plug-like closure element (125, 135) made of plastic foam material, the is glued into the open end of the profile (121, 131) or is produced by foaming the open end of the profile (121, 131); - Production of corresponding abutment surfaces by mechanical processing of the profile ends (121, 131) to be connected; - Positioning of the profile ends (121, 131) in a pressing tool (200) producing the connection node (160) in such a way that a homogeneous spacing gap (S); -performing a pressing process with the addition of short-fiber-containing plastic compound (K) to produce the connection node (160) connecting the profile ends (121, 131), the short-fiber plastic compound (K) filling the homogeneous spacing gap (S) and the closure element (125, 135) prevents the short fiber-containing plastic compound (K) from penetrating into the hollow profile component (120, 130).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Knotenstruktur mit wenigstens zwei Profilbauteilen, wobei es sich bei wenigstens einem dieser Profilbauteile um ein Hohlprofilbauteil handelt, und mit einem diese Profilbauteile verbindenden Verbindungsknoten.The invention relates to a method for producing a node structure with at least two profile components, at least one of these profile components being a hollow profile component, and with a connection node connecting these profile components.

Aus dem Stand der Technik sind Karosserieaufbauten für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, bekannt, die aus einzelnen vorgefertigten Profilbauteilen gebildet sind, wobei die Profilbauteile an sogenannten Knotenstellen mittels Verbindungsknoten gefügt bzw. miteinander verbunden sind. Zum Stand der Technik wird bspw. auf die Patentschriften DE 102 56 608 A1 , DE 10 2014 209 991 A1 und DE 10 2007 027 593 A1 hingewiesen. Ferner werden für derartige Karosserieaufbauten auch aus Faserkunststoffverbund gebildete Profilbauteile verwendet, wodurch sich mitunter erhebliche Gewichtseinsparungen erzielen lassen. Zum diesbezüglichen Stand der Technik wird bspw. auf die Patentschriften die DE 44 23 642 C1 , DE 10 2013 226 607 A1 und DE 10 2013 220 209 A1 hingewiesen.Body structures for motor vehicles, in particular passenger cars, are known from the prior art, which are formed from individual prefabricated profile components, the profile components being joined or connected to one another at so-called nodes by means of connecting nodes. For example, refer to the patent specifications as the state of the art DE 102 56 608 A1 , DE 10 2014 209 991 A1 and DE 10 2007 027 593 A1 pointed out. Furthermore, profile components formed from a fiber-reinforced plastic composite are also used for body structures of this type, as a result of which considerable weight savings can sometimes be achieved. The prior art in this regard is referred to, for example, in the patent specifications of DE 44 23 642 C1 , DE 10 2013 226 607 A1 and DE 10 2013 220 209 A1 pointed out.

Die DE 10 2013 223 769 A1 offenbart Verfahren zur Herstellung einer Baugruppe mit einem Knotenelement, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.The DE 10 2013 223 769 A1 discloses a method for producing an assembly with a node element, in particular for a motor vehicle.

Die DE 10 2013 206 238 A1 offenbart ein Faserverbundbauteil für ein Fahrzeug mit mindestens einen ersten Bereich aus einem ersten Faserverbundmaterial, der unmittelbar stoffschlüssig mit einem zweiten Bereich aus einem zweiten Faserverbundmaterial verbunden ist.The DE 10 2013 206 238 A1 discloses a fiber composite component for a vehicle with at least one first area made of a first fiber composite material, which is directly cohesively connected to a second area made of a second fiber composite material.

Die DE 44 23 642 C1 offenbart einen Tragrahmen in Gerüstbauweise, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bestehend aus separat vorgefertigten Rahmenprofilteilen.The DE 44 23 642 C1 discloses a support frame in scaffolding, in particular for a motor vehicle, consisting of separately prefabricated frame profile parts.

Die DE 10 2011 017 007 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Kraftfahrzeugstrukturbauteilen.The DE 10 2011 017 007 A1 discloses a method of manufacturing automotive structural components.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Knotenstruktur eingangs genannter Art anzugeben.The invention is based on the object of specifying an improved method for producing a node structure of the type mentioned at the beginning.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This object is achieved by a method according to the invention having the features of claim 1.

Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren.Further developments and refinements of the invention result from dependent claims, the following description and the figures.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Knotenstruktur mit wenigstens zwei Profilbauteilen, die an knotenseitigen Profilenden in einem Verbindungsknoten fest miteinander verbunden werden sollen, umfasst zumindest die folgenden Schritte:

  • • Bereitstellen der vorgefertigten Profilbauteile, wobei wenigstens eines der Profilbauteile ein Hohlprofilbauteil ist;
  • • Verschließen des offenen Profilendes am Hohlprofilbauteil durch ein pfropfartiges, aus Kunststoffschaummaterial gebildetes Verschlusselement, das in das offene Profilende eingeklebt wird oder durch Ausschäumen des offenen Profilendes erzeugt wird;
  • • Erzeugen korrespondierender Stoßflächen durch mechanische Bearbeitung der miteinander zu verbindenden Profilenden;
  • • Positionieren der Profilenden in einem den Verbindungsknoten erzeugenden Presswerkzeug, derart, dass zwischen den Stoßflächen an den Profilenden ein homogener Beabstandungsspalt besteht;
  • • Ausführen eines Pressvorgangs unter Zugabe von kurzfaserhaltiger Kunststoffmasse zur Erzeugung des die Profilenden verbindenden Verbindungsknotens, wobei die kurzfaserhaltige Kunststoffmasse den homogenen Beabstandungsspalt auffüllt und das Verschlusselement ein Eindringen der kurzfaserhaltigen Kunststoffmasse in das Hohlprofilbauteil verhindert.
The method according to the invention for producing a node structure with at least two profile components which are to be firmly connected to one another at the node-side profile ends in a connection node comprises at least the following steps:
  • • Provision of the prefabricated profile components, wherein at least one of the profile components is a hollow profile component;
  • • Closing of the open end of the profile on the hollow profile component by a plug-like closure element made of plastic foam material, which is glued into the open end of the profile or is produced by foaming the open end of the profile;
  • • Creation of corresponding abutment surfaces by mechanical processing of the profile ends to be connected;
  • • Positioning of the profile ends in a pressing tool producing the connection node in such a way that there is a homogeneous spacing gap between the abutment surfaces at the profile ends;
  • • Carrying out a pressing process with the addition of short fiber-containing plastic compound to create the connection node connecting the profile ends, the short-fiber plastic compound filling the homogeneous spacing gap and the closure element preventing the short-fiber plastic compound from penetrating into the hollow profile component.

Bevorzugt handelt es sich bei allen in einem zu erzeugenden Verbindungsknoten zu verbindenden Profilbauteilen um Hohlprofilbauteile. Die zu verbindenden Profilbauteile und/oder Hohlprofilbauteile können, zumindest an ihren zu verbindenden Profilenden bzw. an ihren knotenseitigen Endabschnitten, mit unterschiedlichen Querschnitten bzw. Querschnittsabmessungen und/oder mit unterschiedlichen Wandstärken bzw. Wanddicken ausgebildet sein.All profile components to be connected in a connection node to be produced are preferably hollow profile components. The profile components to be connected and / or hollow profile components can be designed with different cross-sections or cross-sectional dimensions and / or with different wall thicknesses or wall thicknesses, at least at their profile ends to be connected or at their node-side end sections.

Unter einem Profilbauteil wird insbesondere ein langgestrecktes, stangenartiges Bauteil mit einer definierten Querschnittsform (Profil) verstanden, das einen geraden oder auch gekrümmten bzw. gebogenen axialen Verlauf aufweisen kann. Die Querschnittsform bzw. das Profil kann sich über dem axialen Verlauf verändern. Unter einem Hohlprofilbauteil wird ein rohrartiges Profilbauteil mit geschlossenem Querschnitt (Hohlprofil) und mit wenigstens einer Profilkammer verstanden.A profile component is understood to mean, in particular, an elongated, rod-like component with a defined cross-sectional shape (profile), which can have a straight or also curved or curved axial course. The cross-sectional shape or the profile can change over the axial course. A hollow profile component is understood to mean a tubular profile component with a closed cross section (hollow profile) and with at least one profile chamber.

Die miteinander zu verbindenden Profilbauteile können aus jedem geeigneten Material bzw. Werkstoff gebildet sein. Bevorzugt ist wenigstens eines der Profilbauteile, insbesondere wenigstens das Hohlprofilbauteil, aus Faserkunststoffverbund (FKV) bzw. einem Faserkunststoffverbundmaterial gebildet (womit im Weiteren ein konsolidierter und ausgehärteter Faserkunststoffverbundwerkstoff gemeint ist). Besonders bevorzugt sind alle Profilbauteile aus Faserkunststoffverbundmaterial, insbesondere auch aus unterschiedlichen Faserkunststoffverbundmaterialien, gebildet. Bei den Fasern kann es sich um Kohlenstofffasern, Glasfasern und/oder sonstige Fasern handeln. Bevorzugt handelt es sich um Langfasern, die, bspw. auch in einem Lageaufbau, lastpfadgerecht angeordnet sind. Bei dem Kunststoffmaterial (Matrix) kann es sich um einen duroplastischen oder auch thermoplastischen Kunststoff handeln. Die aus Faserkunststoffverbundmaterial gebildeten Hohlprofilbauteile können eine Wandstärke von 0,6 mm bis 10 mm, bevorzugt von 2 mm bis 8 mm und insbesondere von 3 mm bis 7 mm aufweisen. Zwischen der den Verbindungsknoten erzeugenden Kunststoffmasse und dem Profilende eines aus Faserkunststoffverbundmaterial gebildeten Profilbauteils kann es zusätzlich zum Formschluss auch zu einer stoffschlüssigen Verbindung kommen. Durch geeignete Materialabstimmung kann ein Stoffschluss begünstigt werden.The profile components to be connected to one another can be formed from any suitable material or material. At least one of the profile components is preferred, in particular at least that Hollow profile component, formed from a fiber plastic composite (FRP) or a fiber plastic composite material (which in the following means a consolidated and cured fiber plastic composite material). All profile components are particularly preferably formed from fiber-reinforced plastic composite material, in particular also from different fiber-reinforced plastic composite materials. The fibers can be carbon fibers, glass fibers and / or other fibers. It is preferably long fibers which, for example, also in a layer structure, are arranged in accordance with the load path. The plastic material (matrix) can be a thermosetting or thermoplastic plastic. The hollow profile components formed from fiber plastic composite material can have a wall thickness of 0.6 mm to 10 mm, preferably from 2 mm to 8 mm and in particular from 3 mm to 7 mm. In addition to the form fit, a material-locking connection can also occur between the plastic compound producing the connection node and the profile end of a profile component formed from fiber-reinforced plastic composite material. A material bond can be promoted by suitable coordination of materials.

Bei den Profilbauteilen handelt es sich um vorgefertigte Bauteile, die in einem vorausgehenden Fertigungsprozess, gegebenenfalls auch bei einem Zulieferer, hergestellt werden, bspw. im Pultrusionsverfahren. Das Bereitstellen dieser Bauteile umfasst z. B. das Konfektionieren, das Herrichten, das Reinigen und/oder das Prüfen der zu verbindenden Profilbauteile. Bevorzugt werden die Profilbauteile aus vorgefertigten Profilhalbzeugen, wobei es sich bspw. um Stangenware handeln kann, hergestellt.The profile components are prefabricated components that are manufactured in a previous manufacturing process, possibly also by a supplier, for example using the pultrusion process. The provision of these components includes, for. B. assembling, preparing, cleaning and / or testing the profile components to be connected. The profile components are preferably made from prefabricated profile semi-finished products, which can be, for example, bar goods.

Nach dem an allen Hohlprofilbauteilen die offenen knotenseitigen Profilenden verschlossen sind, werden diese mittels des Verbindungsknotens zu verbindenden Profilenden in ein geöffnetes Presswerkzeug eingelegt. Das Presswerkzeug umfasst bevorzugt zwei teilbare Werkzeugteile die mit einer für den Verbindungsknoten formvorgebenden Werkzeugkavität ausgebildet sind. Das Presswerkzeug ist bspw. in einer Presse oder Schließvorrichtung eingebaut. Bei dem Presswerkzeug kann es sich sowohl um ein stationäres als auch um ein mobiles Werkzeug handeln.After the open node-side profile ends have been closed on all hollow profile components, these profile ends to be connected are inserted into an open pressing tool by means of the connection node. The pressing tool preferably comprises two divisible tool parts which are designed with a tool cavity that defines the shape of the connection node. The pressing tool is installed, for example, in a press or closing device. The pressing tool can be both a stationary and a mobile tool.

Nach dem Schließen des Presswerkzeugs wird unter Zugabe einer faserhaltigen Kunststoffmasse ein Pressvorgang ausgeführt, bei dem der Verbindungsknoten erzeugt wird. Bei der Kunststoffmasse kann es sich um einen duroplastischen Kunststoff oder einen thermoplastischen Kunststoff handeln. Bei den Fasern handelt es sich um Kurzfasern (bspw. Kohlenstofffasern, Glasfasern, Kunstfasern, Mineralfasern, Metallfasern, Mischfasern, Recyclingfasern oder dergleichen) mit einer Länge von bspw. 1 mm bis 100 mm, bevorzugt von 2 mm bis 50 mm und insbesondere von 3 mm bis 25 mm. Die Fasern können auch unterschiedliche Faserlängen aufweisen, so dass gegebenenfalls von einer mittleren Faserlänge auszugehen ist. Bevorzugt ist die zur Erzeugung des Verbindungsknotens verwendete faserhaltige Kunststoffmasse auf das Faserkunststoffverbundmaterial der zu verbindenden Profilbauteile abgestimmt.After the pressing tool has been closed, a pressing process is carried out with the addition of a fiber-containing plastic compound, in which the connection knot is created. The plastic compound can be a thermosetting plastic or a thermoplastic plastic. The fibers are short fibers (e.g. carbon fibers, glass fibers, synthetic fibers, mineral fibers, metal fibers, mixed fibers, recycled fibers or the like) with a length of e.g. 1 mm to 100 mm, preferably 2 mm to 50 mm and in particular 3 mm to 25 mm. The fibers can also have different fiber lengths, so that an average fiber length may be assumed. The fiber-containing plastic compound used to produce the connection node is preferably matched to the fiber-plastic composite material of the profile components to be connected.

Nach dem Aushärten kann das Presswerkzeug geöffnet und die hergestellte Knotenstruktur entnommen werden. Diese Knotenstruktur umfasst wenigstens zwei Profilbauteile und einen aus faserverstärktem Kunststoff gebildeten Verbindungsknoten, der die Profilbauteile an knotenseitigen Profilenden formschlüssig und gegebenenfalls auch stoffschlüssig miteinander verbindet, wobei wenigstens eines der Profilbauteile ein Hohlprofilbauteil ist, dessen im Verbindungsknoten verbundenes Profilende durch ein Verschlusselement verschlossen ist. Bei der Knotenstruktur handelt es sich demnach um ein Zusammenbauteil (ZSB-Teil). Bevorzugt sind alle Profilbauteile dieser Knotenstruktur Hohlprofilbauteile, die insbesondere aus Faserkunststoffverbundmaterial gebildet sind.After hardening, the pressing tool can be opened and the knot structure that has been produced can be removed. This node structure comprises at least two profile components and a connection node formed from fiber-reinforced plastic, which connects the profile components to one another at the node-side profile ends in a form-fitting and, if necessary, also materially, with at least one of the profile components being a hollow profile component whose profile end connected in the connection node is closed by a closure element. The node structure is therefore an assembly part (ZSB part). All profile components of this node structure are preferably hollow profile components, which are formed in particular from fiber-reinforced plastic composite material.

Das Verschlusselement am offenen Ende eines Hohlprofilbauteils verhindert beim Erzeugen des Verbindungsknotens das unkontrollierte Eindringen der faserhaltigen Kunststoffmasse in das Innere des Hohlprofilbauteils bzw. in dessen Profilkammer. Damit ist die zur Erzeugung des Verbindungsknotens benötigte faserhaltige Kunststoffmasse exakt bestimmbar. Ferner kann während des Pressvorgangs im Presswerkzeug ein optimaler Formungsdruck erzeugt werden, was sowohl die Formgebung des Verbindungsknotens als auch die Aushärtung der Kunststoffmasse begünstigt. Ferner wird die Entstehung von Lufteinschlüssen verhindert. Das Verschlusselement hat ferner auch vorteilhaften Einfluss auf die Festigkeit der hergestellten Knotenstruktur, insbesondere bei einer Crashbelastung.The closure element at the open end of a hollow profile component prevents uncontrolled penetration of the fiber-containing plastic compound into the interior of the hollow profile component or into its profile chamber when the connection node is created. The fiber-containing plastic compound required to produce the connection node can thus be precisely determined. Furthermore, an optimal forming pressure can be generated in the pressing tool during the pressing process, which promotes both the shaping of the connection node and the hardening of the plastic compound. Furthermore, the formation of air pockets is prevented. The closure element also has an advantageous influence on the strength of the node structure produced, in particular in the event of a crash load.

Mit der Erfindung wird eine leichte, äußerst stabile bzw. hoch belastbare und auch verhältnismäßig einfach zu recycelnde Knotenstruktur bereit gestellt, die sich insbesondere für den Fahrzeug-Karosseriebau eignet. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die einfache und kostengünstige Herstellung, insbesondere Serienherstellung, dieser Knotenstruktur. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann quasi in einem Arbeitsgang, dabei insbesondere mit kurzer Takt- bzw. Zykluszeit, ein Verbindungsknoten erzeugt und zugleich auch das die Knotenstruktur ausmachende Zusammenbauteil gebildet werden (One Step Technology).With the invention, a light, extremely stable or highly resilient and also relatively easy to recycle node structure is made available, which is particularly suitable for vehicle body construction. The method according to the invention enables simple and inexpensive production, in particular series production, of this node structure. With the method according to the invention, a connection node can be generated in one operation, in particular with a short cycle time, and at the same time the assembly part making up the node structure can also be formed (One Step Technology).

Erfindungsgemäß ist das Verschlusselement zum Verschließen des offenen Profilendes am Hohlprofilbauteil aus einem Kunststoffschaummaterial gebildet. Bei dem Kunststoffsschaummaterial handelt es sich insbesondere um einen hitzebeständigen und druckfesten, vorzugsweise geschlossenzelligen, Hartschaum bzw. Hartschaumstoff, bspw. auf PMI-Basis (Polymethacrylimid) oder auf PU-Basis (Polyurethan). Der Kunststoffschaum kann bspw. eine Dichte von 50 kg/m3, insbesondere von 100 kg/m3, bis 200 kg/m3 aufweisen. Das aus Kunststoffschaummaterial gebildete Verschlusselement kann bspw. aus einem vorgefertigten Schaummaterial (insbesondere ein Schaumhalbzeug, wie bspw. eine Hartschaumplatte oder dergleichen) hergestellt und pfropf- oder stopfenartig in das offene Profilende eingeklebt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das offene Profilende auszuschäumen und dadurch pfropfartig zu verschließen.According to the invention, the closure element for closing the open end of the profile is on Hollow profile component formed from a plastic foam material. The plastic foam material is in particular a heat-resistant and pressure-resistant, preferably closed-cell, rigid foam or rigid foam, for example based on PMI (polymethacrylimide) or based on PU (polyurethane). The plastic foam can, for example, have a density of 50 kg / m 3 , in particular 100 kg / m 3 , to 200 kg / m 3 . The closure element formed from plastic foam material can, for example, be made from a prefabricated foam material (in particular a semi-finished foam product such as a rigid foam sheet or the like) and glued into the open end of the profile in the manner of a plug or plug. Another possibility is to fill the open end of the profile with foam and thereby close it like a plug.

Die Verschlusstiefe des pfropf- bzw. stopfenartigen Verschlusselements (damit ist die Einsteck-, Einkleb- oder Einschäumtiefe gemeint) kann 10 mm bis 100 mm, bevorzugt 20 mm bis 80 mm, besonders bevorzugt 40 mm bis 60 mm und insbesondere ca. 50 mm betragen. Die zu wählende Verschlusstiefe ergibt sich insbesondere aus Steifigkeits- und/oder Festigkeitsanforderungen für das Herstellverfahren (die Auslegung erfolgt bspw. im Hinblick auf den Werkzeuginnendruck) und/oder für die herzustellende Knotenstruktur. Ein aus Kunststoffschaummaterial gebildetes Verschlusselement ermöglicht bei einem nur sehr geringen Gewicht einen guten, barriereartigen Verschluss des offenen Profilendes. Ferner kann mit dem Kunststoffschaumpfropf während des Pressvorgangs im Presswerkzeug, insbesondere bei kleineren Wandstärken, auch ein Abstützungseffekt erzielt werden, wobei dieser Abstützungseffekt auch bei späterer Belastung, insbesondere bei Crashbelastung, wirksam ist (Knick- und Brechschutz).The closure depth of the plug-like or plug-like closure element (this means the insertion, gluing or foaming depth) can be 10 mm to 100 mm, preferably 20 mm to 80 mm, particularly preferably 40 mm to 60 mm and in particular approx. 50 mm . The sealing depth to be selected results in particular from the rigidity and / or strength requirements for the manufacturing process (the design takes place, for example, with regard to the cavity pressure) and / or for the node structure to be manufactured. A closure element made of plastic foam material enables a good, barrier-like closure of the open end of the profile with only a very low weight. Furthermore, a support effect can be achieved with the plastic foam plug during the pressing process in the pressing tool, especially with smaller wall thicknesses, this support effect also being effective in the event of a later load, in particular in the event of a crash load (kink and break protection).

Die faserhaltige Kunststoffmasse zur Erzeugung des Verbindungsknotens kann vor dem Schließen des Presswerkzeugs in die Werkzeugkavität eingebracht werden. Dies kann bspw. mithilfe der in der DE 10 2005 061 474 B4 beschriebenen Sprühvorrichtung erfolgen. Nach dem Schließen Presswerkzeugs verteilt sich die insbesondere exakt portionierte Kunststoffmasse in der Werkzeugkavität und umformt die zu verbindenden Profilenden, wobei es zu einer form- und gegebenenfalls auch stoffschlüssigen Verbindung kommt. Ein duroplastisches Kunststoffmaterial (Harz) kann durch Wärmezufuhr (mittels Werkzeugheizung) ausgehärtet werden. Ein thermoplastisches Kunststoffmaterial kann durch Wärmeabfuhr (mittels Werkzeugkühlung) ausgehärtet werden. Bei der faserhaltigen Kunststoffmasse kann es sich auch um SMC (typische Faserlängen betragen bspw. 25 mm bis 50 mm) oder BMC (typischerweise mit kleineren Faserlängen als beim SMC) handeln.The fiber-containing plastic compound for producing the connection node can be introduced into the tool cavity before the pressing tool is closed. This can be done, for example, with the help of the DE 10 2005 061 474 B4 spray device described take place. After the pressing tool has been closed, the particularly precisely portioned plastic compound is distributed in the tool cavity and reshapes the profile ends to be connected, resulting in a form-fitting and, if appropriate, material-locking connection. A thermosetting plastic material (resin) can be hardened by supplying heat (by means of tool heating). A thermoplastic material can be hardened by dissipating heat (by means of tool cooling). The fiber-containing plastic compound can also be SMC (typical fiber lengths are, for example, 25 mm to 50 mm) or BMC (typically with smaller fiber lengths than SMC).

Die faserhaltige Kunststoffmasse zur Erzeugung des Verbindungsknotens kann auch nach dem Schließen des Presswerkzeugs durch Injektion in die Werkzeugkavität eingebracht werden. Dieser Vorgang ist vergleichbar mit einem Spritzgießen bzw. mit der RTM-Technologie. Die Kavitätsfüllung kann hier nicht nur mengengesteuert, sondern auch druckgesteuert erfolgen. Durch eine spezielle Anordnung der Einspritzdüsen kann prinzipiell, zumindest bereichsweise, eine ungefähre Faserorientierung der mit der Kunststoffmasse eingespritzten Kurzfasern, erzielt werden.The fiber-containing plastic compound for producing the connection node can also be introduced into the tool cavity by injection after the pressing tool has been closed. This process is comparable to injection molding or RTM technology. The cavity filling can not only be controlled by quantity, but also by pressure. By means of a special arrangement of the injection nozzles, an approximate fiber orientation of the short fibers injected with the plastic compound can in principle be achieved, at least in some areas.

Die knotenseitigen Profilenden der miteinander zu verbindenden Profilbauteile können mit korrespondierenden Stoßflächen ausgebildet sein, die insbesondere ein verschachteltes Anordnen dieser Profilenden ermöglichen. Unter korrespondierenden Stoßflächen werden insbesondere im Verbindungsknoten einander zugewandte bzw. sich gegenüberstehende Flächenabschnitte verstanden, die im Belastungsfall bspw. auch als Kraftübertragungsflächen dienen. Die korrespondierenden Stoßflächen können bspw. als gerade Schrägflächen, als konkave und konvexe Flächen (oder zumindest mit konkaven oder konvexen Flächenanteilen), als gewellte Flächen, als gestufte Flächen und/oder als verschachtelbare Flächen ausgebildet sein.The profile ends on the node side of the profile components to be connected to one another can be designed with corresponding abutment surfaces, which in particular enable these profile ends to be arranged in a nested manner. Corresponding abutment surfaces are understood to mean, in particular in the connection node, surface sections facing or opposing one another, which in the event of a load also serve, for example, as force transmission surfaces. The corresponding abutting surfaces can, for example, be designed as straight inclined surfaces, as concave and convex surfaces (or at least with concave or convex surface portions), as corrugated surfaces, as stepped surfaces and / or as nestable surfaces.

Die betreffenden Profilenden können bspw. vor dem Positionieren im Presswerkzeug durch mechanische Bearbeitung, insbesondere durch Schneiden und/oder Fräsen, präpariert werden, um solche speziell geformte Stoßflächen bzw. Fügeflächen zu erzeugen. Dieser Vorgang kann auch als Konturieren bezeichnet werden. Bei einem Hohlprofilbauteil erfolgt das Konturieren insbesondere erst nach dem Verschließen des offenen Profilendes mit einem Kunststoffschaum material.The relevant profile ends can, for example, be prepared by mechanical processing, in particular by cutting and / or milling, before positioning in the pressing tool, in order to produce such specially shaped abutting surfaces or joining surfaces. This process can also be referred to as contouring. In the case of a hollow profile component, the contouring takes place in particular only after the open profile end has been closed with a plastic foam material.

Die knotenseitigen Profilenden werden im Presswerkzeug derart positioniert, dass zwischen diesen Stoßflächen (wenigstens) ein homogener Beabstandungsspalt besteht. Das Presswerkzeug ist entsprechend ausgebildet. Während des Pressvorgangs kann die Kurzfasern enthaltende Kunststoffmasse auch in den Beabstandungsspalt eindringen und diesen auffüllen. Dadurch wird ein verbesserter Formschluss erreicht.The profile ends on the node side are positioned in the press tool in such a way that there is (at least) a homogeneous spacing gap between these abutment surfaces. The pressing tool is designed accordingly. During the pressing process, the plastic compound containing short fibers can also penetrate into the spacing gap and fill it up. As a result, an improved form fit is achieved.

Die Beabstandungsspalte weisen ein bevorzugtes Spaltmaß von wenigstens 0,5 mm und höchstens 2 mm auf. Das minimale Spaltmaß gewährleistet, dass die im Presswerkzeug positionierten Profilenden von der faserhaltigen Kunststoffmasse optimal umformt und dadurch form- und gegebenenfalls auch stoffschlüssig eingebunden werden können. Das maximale (höchstmögliche) Spaltmaß gewährleistet, dass im erzeugten Verbindungsknoten die Kraftflusswege zwischen den verbundenen Profilenden bzw. deren Stoßflächen kurz sind und nicht zu lang werden.The spacing gaps have a preferred gap size of at least 0.5 mm and at most 2 mm. The minimal gap ensures that the profile ends positioned in the press tool are optimally reshaped by the fiber-containing plastic compound and can thus be integrated in a form-fitting and, if necessary, materially bonded. The maximum (highest possible) gap size ensures that the force flow paths between the connected Profile ends or their abutment surfaces are short and not too long.

Die durch das Konturieren erzeugten Außenkonturen an den im Verbindungsknoten miteinander zu verbindenden Profilenden sind insbesondere so ausgebildet, dass diese Profilenden, vor allem auch unter Einhaltung der o. g. Spaltmaße, mit möglichst großen Stoßflächen und möglichst nahe beieinander liegend positioniert werden können. Dabei können auch mehr als zwei Profilenden, mitunter sogar bis zu fünf Profilenden und mehr, unter konstruktiver Berücksichtigung späterer Belastungslastpfade im Verbindungsknoten möglichst eng und somit auch platzsparend zusammengebracht werden.The outer contours generated by the contouring on the profile ends to be connected to one another in the connection node are designed in particular in such a way that these profile ends, especially in compliance with the above. Gaps can be positioned with the largest possible abutment surfaces and as close together as possible. More than two profile ends, sometimes even up to five profile ends and more, can be brought together as closely as possible and thus also save space, taking structural consideration of later load paths in the connection node.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und in nicht einschränkender Weise anhand der schematischen Figuren näher erläutert. Die in den Figuren gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch unabhängig von bestimmten Merkmalskombinationen, die Erfindung weiterbilden.

  • 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung einen aus Hohlprofilbauteilen gebildeten Rahmenabschnitt einer Kraftfahrzeugkarosserie.
  • 2 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine zum Rahmenabschnitt der 1 gehörende Knotenstruktur.
  • 3 zeigt in perspektivischen Darstellungen das Verschließen des offenen Endes eines Hohlprofilbauteils.
  • 4 zeigt in mehreren Schnittdarstellungen mögliche Ausgestaltungen von Stoßflächen an zu verbindenden Hohlprofilbauteilen.
  • 5 veranschaulicht in mehreren Schnittdarstellungen die Erzeugung eines Verbindungsknotens bei der Herstellung einer Knotenstruktur.
The invention is explained in more detail below by way of example and in a non-limiting manner with reference to the schematic figures. The features shown in the figures and / or explained below can further develop the invention, also independently of certain combinations of features.
  • 1 shows a perspective view of a frame section of a motor vehicle body formed from hollow profile components.
  • 2 FIG. 4 shows a perspective illustration of a frame section of FIG 1 associated node structure.
  • 3 shows in perspective representations the closing of the open end of a hollow profile component.
  • 4th shows in several sectional views possible configurations of abutment surfaces on hollow profile components to be connected.
  • 5 illustrates in several sectional views the creation of a connection node during the production of a node structure.

Bei dem in 1 gezeigten Rahmenabschnitt handelt es sich um eine Hinterwagenstruktur 100, die Teil eines Rahmens einer Fahrzeugkarosserie ist. Die Hinterwagenstruktur 100 umfasst mehrere aus Faserkunststoffverbundmaterial gebildete und getrennt voneinander vorgefertigte Hohlprofilbauteile 120, 120a, 130, 130a, 140, 140a und 150, die über Verbindungsknoten 160 und 160a fest miteinander verbunden sind. Die Hohlprofilbauteile 120, 120a, 130, 130a, 140, 140a und 150 sind bspw. mittels Pultrusion (Faserkunststoffverbund-Pultrusionsprofile), Flechten oder Wickeln hergestellt. Die Hohlprofilbauteile 120, 120a, 130, 130a, 140, 140a und 150 können belastungsabhängig unterschiedlich ausgebildet sein und daher verschiedene Querschnitte und/oder Wanddicken aufweisen und/oder auch aus verschiedenen Faserkunststoffverbundmaterialien gebildet sein. Ferner können einzelne dieser Hohlprofilbauteile gekrümmte Verläufe und/oder sich über der Längserstreckung verändernde Querschnitte aufweisen.The in 1 The frame section shown is a rear-end structure 100 which is part of a frame of a vehicle body. The rear structure 100 comprises several hollow profile components formed from fiber plastic composite material and prefabricated separately from one another 120 , 120a , 130 , 130a , 140 , 140a and 150 that have connection nodes 160 and 160a are firmly connected to each other. The hollow profile components 120 , 120a , 130 , 130a , 140 , 140a and 150 are produced, for example, by means of pultrusion (fiber plastic composite pultrusion profiles), braiding or winding. The hollow profile components 120 , 120a , 130 , 130a , 140 , 140a and 150 can be designed differently depending on the load and therefore have different cross-sections and / or wall thicknesses and / or also be formed from different fiber plastic composite materials. Furthermore, individual of these hollow profile components can have curved courses and / or cross-sections that change over the longitudinal extent.

Die Hinterwagenstruktur 100 kann ferner offene Profilbauteile (bspw. U-Profile) und/oder Vollprofilbauteile aufweisen, sowie Profilbauteile, die aus anderen Materialien (bspw. auch Metall) gebildet sind, wobei auch solche Profilbauteile über die Verbindungsknoten 160 bzw. 160a in die Rahmenstruktur 100 eingebunden sein können. Die Hinterwagenstruktur 100 verfügt trotzt ihres geringen Gewichts über eine hervorragende Festigkeit, Steifigkeit und Crashstabilität.The rear structure 100 can also have open profile components (e.g. U-profiles) and / or full profile components, as well as profile components that are formed from other materials (e.g. also metal), with such profile components also via the connection nodes 160 or. 160a into the frame structure 100 can be involved. The rear structure 100 Despite its low weight, it has excellent strength, rigidity and crash stability.

Die in einem Verbindungsknoten 160 bzw. 160a verbundenen Hohlprofilbauteile bilden zusammen mit diesem Verbindungsknoten eine Knotenstruktur im Sinne der Erfindung. 2 zeigt eine solche Knotenstruktur 110 für den in Fahrtrichtung x links liegenden Rahmenbereich. Die integrale Knotenstruktur 110 umfasst mehrere Hohlprofilbauteile 120, 130, 140 und 150, die an Profilenden in einem Verbindungsknoten 160 fest miteinander verbunden sind.The ones in a connection node 160 or. 160a connected hollow profile components together with this connection node form a node structure within the meaning of the invention. 2 shows such a node structure 110 for the frame area on the left in the direction of travel x. The integral knot structure 110 comprises several hollow profile components 120 , 130 , 140 and 150 at profile ends in a connection node 160 are firmly connected to each other.

Anhand der 3, 4 und 5 wird nachfolgend die Herstellung einer solchen Knotenstruktur 110 erläutert, wobei ohne Einschränkung und lediglich zum Zwecke einer vereinfachenden Darstellung und Beschreibung im Wesentlichen nur auf die Verbindung der beiden Hohlprofilbauteile 120 und 130 eingegangen wird. Die Hohlprofilbauteile 120 und 130 können, anders als dargestellt, zumindest an ihren zu verbindenden Profilenden bzw. an ihren knotenseitigen Endabschnitten 121 und 131 mit unterschiedlichen Querschnitten bzw. Querschnittsabmessungen und/oder mit unterschiedlichen Wandstärken bzw. Wanddicken ausgebildet sein, was ein bedeutender Vorteil der Erfindung ist.Based on 3 , 4th and 5 the following is the production of such a node structure 110 explained, without restriction and only for the purpose of a simplifying illustration and description essentially only on the connection of the two hollow profile components 120 and 130 is received. The hollow profile components 120 and 130 can, unlike shown, at least at their profile ends to be connected or at their node-side end sections 121 and 131 be designed with different cross-sections or cross-sectional dimensions and / or with different wall thicknesses or wall thicknesses, which is a significant advantage of the invention.

3a zeigt das offene Profilende 121 des Hohlprofilbauteils 120, mit einer durch geraden Trennschnitt erzeugten Stirnseite. Bei dem Hohlprofilbauteil 120 handelt es sich beispielhaft um ein einfaches Rechteckprofil, wobei prinzipiell auch andere Profilquerschnitte möglich sind. Das gezeigte Profilende 121 des Hohlprofilbauteils 120 wird zunächst durch ein aus Kunststoffschaummaterial gebildetes Verschlusselement 125 verschlossen. Das stopfen- bzw. pfropfartige Verschlusselement 125 kann mit einer zur Innenkontur des Hohlprofilbauteils 120 korrespondierenden Außenkontur durch Fräsbearbeitung eines vorgefertigten Schaummaterials hergestellt und nach dem Aufbringen eines Klebstoffs 126 (bspw. auf Harz-Basis) in das offene Profilende bzw. in die Profilkammer eingeklebt werden. Eine geschlossenzellige Schaumstruktur des Verschlusselements 125 vereinfacht die Benetzung der Oberfläche mit Klebstoff 126. Alternativ kann das Verschlusselement 125 durch Ausschäumen des Profilendes 121 erzeugt werden, wobei in vorteilhafter Weise auch Hinterschnitte hinterschäumt werden können (siehe 4c, Verschlusselement 135). Die Verschlusstiefe T beträgt bspw. 50 mm. 3a shows the open end of the profile 121 of the hollow profile component 120 , with an end face created by a straight severing cut. With the hollow profile component 120 it is, for example, a simple rectangular profile, with other profile cross-sections also being possible in principle. The end of the profile shown 121 of the hollow profile component 120 is initially by means of a closure element made of plastic foam material 125 locked. The plug-like or plug-like closure element 125 can with one to the inner contour of the hollow profile component 120 Corresponding outer contour produced by milling a prefabricated foam material and after applying an adhesive 126 (e.g. based on resin) are glued into the open end of the profile or into the profile chamber. A closed-cell foam structure of the closure element 125 simplifies the wetting of the surface with adhesive 126 . Alternatively, the closure element 125 by foaming the end of the profile 121 can be generated, whereby undercuts can advantageously also be back-foamed (see 4c , Closure element 135 ). The closure depth T is, for example, 50 mm.

3b zeigt das mithilfe des Verschlusselements 125 stirnseitig verschlossene Profilende 121 des Hohlprofilbauteils 120. Das aus einem Kunststoffschaummaterial gebildete Verschlusselement 125 ist bündig eingeklebt. Das Verschlusselement 125 kann jedoch auch nach innen zurückversetzt oder vorstehend (überstehend) eingesetzt bzw. eingeklebt sein. Auch die Profilenden der anderen im Verbindungsknoten 160 zu verbindenden Hohlprofilbauteile werden in entsprechender Weise mit einem Verschlusselement versehen (siehe Bezugszeichen 135 bzw. 145 in 4). 3b shows this with the help of the locking element 125 Profile end closed at the front 121 of the hollow profile component 120 . The closure element formed from a plastic foam material 125 is glued in flush. The closure element 125 however, it can also be set back inwards or protruding (protruding) inserted or glued in. Also the profile ends of the others in the connection node 160 Hollow profile components to be connected are provided with a closure element in a corresponding manner (see reference symbols 135 or. 145 in 4th ).

Anschließend werden die verschlossenen Profilenden durch spanende und/oder trennende Bearbeitung, insbesondere durch mechanische Bearbeitung wie bspw. Schneiden und/oder Fräsen, präpariert, wobei korrespondierende Stoß- bzw. Fügeflächen, insbesondere auch komplex gestaltete Stoßflächen, erzeugt werden, die eine überdeckende bzw. überschneidende oder sogar verschachtelte Anordnung dieser Profilenden im herzustellenden Verbindungsknoten 160 ermöglichen. 4a zeigt eine einfache Ausgestaltung an den miteinander zu verbindenden Profilenden 121 und 131 der Hohlprofilbauteile 120 und 130 mit schrägen Stoß- bzw. Verbindungsflächen 122 und 132. 4b zeigt eine etwas aufwändigere Ausgestaltung dieser Stoßflächen, die eine verschachtelte Anordnung der Profilenden 121 und 131 ermöglicht. 4c zeigt eine Ausgestaltung mit komplex geformten Stoßflächen für die im Verbindungsknoten 160 zu verbindenden Profilenden 121, 131 und 141. 4c zeigt ferner, dass die Stoßflächen auch im Hinblick auf gleichmäßige bzw. homogene Spaltmaße vorzusehender Beabstandungsspalte S ausgebildet sind.Subsequently, the closed profile ends are prepared by machining and / or separating processing, in particular by mechanical processing such as cutting and / or milling, with corresponding abutment or joining surfaces, in particular also complexly shaped abutting surfaces, are generated that provide an overlapping or jointing surface. overlapping or even nested arrangement of these profile ends in the connection node to be produced 160 enable. 4a shows a simple design on the profile ends to be connected to one another 121 and 131 the hollow profile components 120 and 130 with sloping abutment or connection surfaces 122 and 132 . 4b shows a somewhat more complex design of these abutment surfaces, the nested arrangement of the profile ends 121 and 131 enables. 4c shows an embodiment with complex shaped abutment surfaces for the in the connection node 160 profile ends to be connected 121 , 131 and 141 . 4c also shows that the abutment surfaces are also designed with regard to uniform or homogeneous gap dimensions of spacing gaps S to be provided.

Zur Erzeugung des Verbindungsknotens 160 werden die verschlossenen und mit korrespondierenden Stoßflächen ausgebildeten Profilenden 121 und 131 der Hohlprofilbauteile 120 und 130 in ein den Verbindungsknoten 160 erzeugendes Presswerkzeug 200 eingelegt, wie in 5a gezeigt. Bei entsprechender Ausgestaltung des mehrteiligen und insbesondere zweiteiligen Presswerkzeugs 200 sind auch andere Verbindungswinkel als der gezeigte 180°-Verbindungswinkel möglich. Die Stoßflächen der zu verbindenden Profilenden 121 und 131 sind mit einem gleichmäßigen Beabstandungsspalt S beabstandet, was durch eine entsprechende Ausgestaltung des Presswerkzeugs 200 gewährleistet werden kann. Das Spaltmaß beträgt bspw. 0,5 mm bis 2,0 mm.To create the connection node 160 become the closed profile ends formed with corresponding abutment surfaces 121 and 131 the hollow profile components 120 and 130 into a connection node 160 generating press tool 200 inserted, as in 5a shown. With a corresponding design of the multi-part and, in particular, two-part pressing tool 200 Connection angles other than the 180 ° connection angle shown are also possible. The abutting surfaces of the profile ends to be connected 121 and 131 are spaced apart with a uniform spacing gap S, which is achieved by a corresponding design of the pressing tool 200 can be guaranteed. The gap size is, for example, 0.5 mm to 2.0 mm.

In der Werkzeugkavität 230 des Werkzeugunterteils 210 befindet sich bereits eine vor dem Einlegen und Positionieren der Profilenden 121 und 131 eingebrachte kurzfaserhaltige Kunststoffmasse K. Bei der Kunststoffmasse K handelt es sich bevorzugt um eine duroplastische Kunststoffmasse (Harz). Nach dem Positionieren der zu verbindenden Profilenden 121 und 131 wird auf den Verbindungsbereich weitere kurzfaserhaltige Kunststoffmasse K aufgebracht bzw. aufgespritzt, bspw. mithilfe der gezeigten Sprühvorrichtung 300.In the mold cavity 230 of the lower part of the tool 210 there is already one before inserting and positioning the profile ends 121 and 131 introduced short-fiber-containing plastic compound K. The plastic compound K is preferably a thermosetting plastic compound (resin). After positioning the profile ends to be connected 121 and 131 further short-fiber-containing plastic compound K is applied or sprayed onto the connection area, for example with the aid of the spray device shown 300 .

Anschließend wird das Presswerkzeug 200 durch Absenken des Werkzeugoberteils 220 geschlossen, wie in 5b gezeigt, und ein Pressvorgang (typischerweise ein sogenanntes Heißpressen) ausgeführt. Bei diesem Pressvorgang verteilt sich die definierte Menge der faserhaltigen Kunststoffmasse K in der Kavität 230, wobei die in der Kavität 230 angeordneten Profilenden 121 und 131 der Hohlprofilbauteile 120 und 130 formschlüssig umformt werden und dabei auch der Beabstandungsspalt S aufgefüllt wird. Ferner kann sich auch eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der den Verbindungsknoten 160 formenden Kunststoffmasse K und den Profilenden 121 und 131 der Hohlprofilbauteile 120 und 130 ausbilden. Die Form des Verbindungsknotens 160 ergibt sich durch die Negativform der Werkzeugkavität 230.Then the press tool 200 by lowering the upper part of the tool 220 closed as in 5b and a pressing process (typically a so-called hot pressing) is carried out. During this pressing process, the defined amount of the fiber-containing plastic compound K is distributed in the cavity 230 , being those in the cavity 230 arranged profile ends 121 and 131 the hollow profile components 120 and 130 be reshaped in a form-fitting manner and the spacing gap S is also filled in the process. Furthermore, there can also be a material connection between the connection nodes 160 molding plastic compound K and the profile ends 121 and 131 the hollow profile components 120 and 130 form. The shape of the connection node 160 results from the negative shape of the mold cavity 230 .

Während des Pressvorgangs (Heißpressen) wirken die aus einem druck- und temperaturfesten Kunststoffschaummaterial gebildeten Verschlusselemente 125 und 135 als Barrieren und verhindern das Eindringen der faserhaltigen Kunststoffmasse K in die Profilkammern der Hohlprofilbauteile 120 und 130. During the pressing process (hot pressing), the closure elements formed from a pressure- and temperature-resistant plastic foam material act 125 and 135 as barriers and prevent the fiber-containing plastic compound K from penetrating into the profile chambers of the hollow profile components 120 and 130 .

Dadurch kann sich auch ein hoher definierter Formungsdruck in der Werkzeugkavität 230 ausbilden. Die Verschlusselemente 125 und 135 können zurückversetzt eingeklebt sein (wie obenstehend beschrieben und in 5b mit Strichlinien veranschaulicht), so dass sich in den dadurch gebildeten stirnseitigen Taschen ein Formschluss mit der faserhaltigen Kunststoffmasse K ausbilden kann.This can also result in a high, defined forming pressure in the mold cavity 230 form. The closure elements 125 and 135 can be glued set back (as described above and in 5b illustrated with dashed lines), so that a form fit with the fiber-containing plastic compound K can form in the front pockets formed thereby.

Bei der Erzeugung des Verbindungsknotens 160 werden nur die zu verbindenden Profilenden 121 und 131 in das Presswerkzeug 200 eingelegt, so dass die Hohlprofilbauteile 120 und 130 durch Öffnungen im Presswerkzeug 200 in die Werkzeugkavität 230 hineinragen. Das Presswerkzeug 200 ist so ausgebildet, dass eine lagegenaue Fixierung der Profilenden 121 und 131 ermöglicht wird. Während des Pressvorgangs wird die Abdichtung des Presswerkzeugs 200 mithilfe von Dichtungen 241 und 242 bewerkstelligt. Die druckfesten Verschlusselemente 125 und 135 können wenigstens bis zu dem durch die Werkzeugdichtungen 241 und 242 gebildeten Werkzeugdichtungsbereich heranreichen und dadurch eine Stabilisierung der Hohlprofilwandungen bewirken und die Kavitätsabdichtung verbessern.When creating the connection node 160 only the profile ends to be connected become 121 and 131 into the pressing tool 200 inserted so that the hollow profile components 120 and 130 through openings in the press tool 200 into the mold cavity 230 protrude. The pressing tool 200 is designed in such a way that the profile ends can be precisely positioned 121 and 131 is made possible. During the pressing process, the pressing tool is sealed 200 with the help of seals 241 and 242 accomplished. The pressure-resistant locking elements 125 and 135 can at least up to that through the tool seals 241 and 242 Reach formed tool sealing area and thereby bring about a stabilization of the hollow profile walls and improve the cavity sealing.

Nachdem die vorzugsweise duroplastische Kunststoffmasse K infolge von Druck- und Temperatureinwirkung ausgehärtet ist, kann das Presswerkzeug 200 geöffnet und die hergestellte Knotenstruktur 110 entnommen werden, wie in 5c gezeigt. Die hergestellte Knotenstruktur 110 umfasst wenigstens zwei aus Faserkunststoffverbundmaterial gebildete Hohlprofilbauteile 120 und 130 und einen aus faserverstärktem Kunststoff (mit unorientierten oder gegebenenfalls auch orientierten Verstärkungsfasern, insbesondere Kurzfasern) gebildeten Verbindungsknoten 160, der die Profilenden 121 und 131 form- und stoffschlüssig miteinander verbindet. Der Verbindungsknoten 160 kann Wandstärken im Bereich von 1 mm bis 15 mm aufweisen, wobei sowohl gleiche als auch unterschiedliche Wandstärken vorgesehen sein können. Die in den Verbindungsknoten 160 hineinragenden Profilenden 121 und 131 der Hohlprofilbauteile 120 und 130 sind durch die aus Kunststoffschaummaterial gebildeten Verschlusselemente 125 und 135 verschlossen. Diese Verschlusselemente 125 und 135 verbessern ohne nennenswerte Gewichtserhöhung die Festigkeit, Steifigkeit und Crashstabilität der Knotenstruktur 110.After the preferably thermosetting plastic compound K has hardened as a result of the effects of pressure and temperature, the pressing tool can 200 opened and the established node structure 110 as in 5c shown. The established knot structure 110 comprises at least two hollow profile components formed from fiber plastic composite material 120 and 130 and a connection node formed from fiber-reinforced plastic (with unoriented or possibly also oriented reinforcing fibers, in particular short fibers) 160 that ends the profile 121 and 131 connects positively and materially with each other. The connection node 160 can have wall thicknesses in the range from 1 mm to 15 mm, whereby both the same and different wall thicknesses can be provided. The ones in the connection nodes 160 protruding profile ends 121 and 131 the hollow profile components 120 and 130 are through the closure elements made of plastic foam material 125 and 135 locked. These closure elements 125 and 135 improve the strength, rigidity and crash stability of the node structure without any significant increase in weight 110 .

Die kurzfaserhaltige Kunststoffmasse K kann vorgemischt und vor dem Schließen des Presswerkzeugs 200, bspw. mit Hilfe der Sprühvorrichtung 300 oder dergleichen, in die Werkzeugkavität 230 eingebracht werden. Bei der kurzfaserhaltigen Kunststoffmasse K kann es sich auch um SMC oder BMC oder dergleichen handeln. Ferner ist ein schichtweiser Eintrag möglich, wobei abwechselnd Faserlagen und Kunststofflagen (Harzlagen) eingebracht werden können. Ebenso kann die kurzfaserhaltige Kunststoffmasse K auch nach dem Schließen des Presswerkzeugs 200 durch Injektion (Spritzgießen) in die Werkzeugkavität 230 eingebracht werden.The short fiber-containing plastic compound K can be premixed and before the pressing tool is closed 200 , for example with the help of the spray device 300 or the like, in the tool cavity 230 be introduced. The short-fiber plastic compound K can also be SMC or BMC or the like. It is also possible to add layers in layers, whereby fiber layers and plastic layers (resin layers) can be introduced alternately. Likewise, the short-fiber-containing plastic compound K can also after the pressing tool has been closed 200 by injection (injection molding) into the mold cavity 230 be introduced.

Claims (5)

Verfahren zur Herstellung einer Knotenstruktur (110) mit wenigstens zwei Profilbauteilen (120, 130), die an knotenseitigen Profilenden (121, 131) in einem Verbindungsknoten (160) fest miteinander verbunden werden sollen, umfassend die Schritte: - Bereitstellen der vorgefertigten Profilbauteile (120, 130), wobei wenigstens eines der Profilbauteile (120, 130) ein Hohlprofilbauteil ist; -Verschließen des offenen Profilendes (121, 131) am Hohlprofilbauteil (120, 130) durch ein pfropfartiges, aus Kunststoffschaummaterial gebildetes Verschlusselement (125, 135), das in das offene Profilende (121, 131) eingeklebt wird oder durch Ausschäumen des offenen Profilendes (121, 131) erzeugt wird; - Erzeugen korrespondierender Stoßflächen durch mechanische Bearbeitung der miteinander zu verbindenden Profilenden (121, 131); - Positionieren der Profilenden (121, 131) in einem den Verbindungsknoten (160) erzeugenden Presswerkzeug (200), derart, dass zwischen den Stoßflächen an den Profilenden (121, 131) ein homogener Beabstandungsspalt (S) besteht; -Ausführen eines Pressvorgangs unter Zugabe von kurzfaserhaltiger Kunststoffmasse (K) zur Erzeugung des die Profilenden (121, 131) verbindenden Verbindungsknotens (160), wobei die kurzfaserhaltige Kunststoffmasse (K) den homogenen Beabstandungsspalt (S) auffüllt und das Verschlusselement (125, 135) ein Eindringen der kurzfaserhaltigen Kunststoffmasse (K) in das Hohlprofilbauteil (120, 130) verhindert.A method for producing a node structure (110) with at least two profile components (120, 130) which are to be firmly connected to one another at the node-side profile ends (121, 131) in a connection node (160), comprising the steps of: - Provision of the prefabricated profile components (120, 130), wherein at least one of the profile components (120, 130) is a hollow profile component; - Closing the open profile end (121, 131) on the hollow profile component (120, 130) by a plug-like closure element (125, 135) made of plastic foam material, which is glued into the open profile end (121, 131) or by foaming the open profile end ( 121, 131) is generated; - Generating corresponding abutment surfaces by machining the profile ends (121, 131) to be connected to one another; - Positioning the profile ends (121, 131) in a pressing tool (200) producing the connection node (160) in such a way that a homogeneous spacing gap (S) exists between the abutment surfaces at the profile ends (121, 131); - Carrying out a pressing process with the addition of short-fiber-containing plastic compound (K) to produce the connection node (160) connecting the profile ends (121, 131), the short-fiber plastic compound (K) filling the homogeneous spacing gap (S) and the closure element (125, 135) prevents the short-fiber-containing plastic compound (K) from penetrating into the hollow profile component (120, 130). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kurzfaserhaltige Kunststoffmasse (K) zur Erzeugung des Verbindungsknotens (160) vor dem Schließen des Presswerkzeugs (200) in die Werkzeugkavität (230) eingebracht wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the plastic compound (K) containing short fibers is introduced into the tool cavity (230) to produce the connection node (160) before the pressing tool (200) is closed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kurzfaserhaltige Kunststoffmasse (K) zur Erzeugung des Verbindungsknotens (160) nach dem Schließen des Presswerkzeugs (200) durch Injektion in die Werkzeugkavität (230) eingebracht wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the short fiber-containing plastic compound (K) for producing the connection node (160) is introduced into the tool cavity (230) by injection after the pressing tool (200) has been closed. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den miteinander zu verbindenden Profilenden (121, 131) korrespondierende Stoßflächen (122, 132) erzeugt werden, die ein verschachteltes Anordnen dieser Profilenden (121, 131) ermöglichen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that corresponding abutment surfaces (122, 132) are produced on the profile ends (121, 131) to be connected to one another, which enable these profile ends (121, 131) to be nested. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Profilbauteile (120, 130) aus einem Faserkunststoffverbundmaterial gebildet ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the profile components (120, 130) is formed from a fiber plastic composite material.
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