EP-A 0 370 342 bezieht sich auf ein Leichtbauteil. Dieses weist einen schalenförmigen Grundkörper auf, dessen Innenraum Verstär- kungsrippen aufweist, welche mit dem Grundkörper fest verbunden sind. Die Verstärkungsrippen bestehen aus angespritztem Kunst- stoff, wobei deren Verbindung mit dem Grundkörper an diskreten Verbindungsstellen über Durchbrüche im Grundkörper erfolgt, durch welche der Kunststoff hindurch-und über die Flächen der Durch- brüche hinausreicht. Dieses Verfahren ist sehr komplex und ver- schleißanfällig. Es erfordert einen hohen Einsatz in Bezug auf die Werkzeuginstandhaltung. Ein hoher Anteil an Ausschussware lässt sich häufig nicht vermeiden. Außerdem benötigt man für jede <BR> <BR> neue Modellvariante bzw. -änderung ein neues, zumeist komplizier- tes Spritzgusswerkzeug, was das Verfahren nochmals verteuert.

Eine Serienfertigung ist daher häufig mit unwägbaren Risiken be- haftet.

In der noch unveröffentlichten europäischen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 00119476.0 werden weitere Metall/Kunststoff-Ver- bindungstechniken beschrieben. Diese sollen zu einem geringeren Anteil an Produktausschuss führen. Beispielsweise wird das par- tielle oder vollflächige Verkleben von Metall und Kunststoff in den Kontaktbereichen, das nachträgliche Ausbilden von Kunststoff- nieten mittels Aufschmelzens in den Durchbrüchen des Metall- blechs, das Verbinden mit Schrauben oder Schnapphaken sowie das Zusammenfügen durch Umbördeln von Laschen am Metallblech oder an den Rändern oder Durchbrüchen der Kunststoffstruktur offenbart.

Diese Verbindungstechniken machen jedoch entweder die Verwendung weiterer Materialien, z. B. Klebstoffe oder Schrauben, oder zu- sätzlicher Verfahrensschritte erforderlich.

Schließlich lässt sich mittels eines weiteren Verfahrens zur Her- stellung eines Verbundbauteiles, wie z. B. in der noch unveröf- fentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 100 14 332.6 beschrieben, ein solches herstellen, welches einen Hohlprofil-Grundkörper umfasst. Der Hohlprofil-Grundkörper weist einen Hohlprofilquerschnitt auf, der nach dem IHU-Verfahren her-

gestellt werden kann. Mindestens ein Kunststoffelement wird mit dem Hohlprofil-Grundkörper fest verbunden. Das Kunststoffelement ist an den Hohlprofil-Grundkörper angespritzt und dessen Ver- bindung mit dem Hohlprofil-Grundkörper erfolgt an diskreten Ver- bindungsstellen, durch teilweises oder vollständiges Ummanteln des Hohlprofil-Grundkörpers an den Verbindungsstellen mit dem für das Kunststoffelement angespritzten Kunststoff.

Gemäß der vorstehend kurz skizzierten Verfahren gefertigte Kunst- stoff-Metallverbundbauteile, die auch als Hybride oder Hybridbau- teile bezeichnet werden, finden in entsprechender Gestaltung Verwendung bei Kraftfahrzeugen. Die Hybridbauteile weisen einen schalenförmigen Grundkörper oder ein Hohlprofil aus Metall und eine damit fest verbundene Kunststoffstruktur auf. Der metalli- sche Grundkörper gibt dem Verbundbauteil die grundlegende Stei- figkeit und Festigkeit. Die Kunststoffstruktur dient zum einen der weiteren Erhöhung der Steifigkeit und Festigkeit, zum anderen der Funktionsintegration im Sinne einer System-und Modulbildung, ferner einer Gewichtsreduzierung. Besonders geeignete Anwendungen für Hybridbauteile sind im Automobilbau beispielsweise die Front- endträger bzw. Frontendmodule, Instrumententafelmodule bzw. In- strumententafelträger, Türfunktionsträger bzw. Türmodule und gleichartige Bauteile für Heckklappen bzw. Hecktüren.

Angesichts der aufgezeigten Lösungen des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Hybridbauteil unter Anwendung eines wirtschaftlich verfügbaren Fügeverfahrens bereit- zustellen, welches sich bei vergleichbarem Gewicht durch erhöhte Steifigkeit und Festigkeit auszeichnet und ohne weiteres für eine Serienfertigung geeignet ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Her- stellung eines Verbundbauteiles aus einem Metallbauteil und einer Kunststoffstruktur, wobei man das Metallbauteil, das über minde- stens eine Fläche mit mindestens einem Stanzrand verfügt, und die Kunststoffstruktur in Fügewerkzeuge einlegt, und die Fügewerk- zeuge zusammenfährt, so dass der Stanzrand unter Druck form-und kraftschlüssig in die Kunststoffstruktur eingepresst wird.

An der Fügestelle lässt sich durch Zusammenpressen von Kunst- stoffstruktur und Metallbauteil eine dauerhafte form-und kraft- schlüssige Verbindung erzielen. <BR> <BR> <P>Für das Fügen, d. h. das Zusammenpressen bzw. -stanzen von Metall- bauteil und Kunststoffstruktur können übliche, zur Blechbearbei- tung bzw.-umformung geeignete Pressen bzw. Stanz-und/oder Tief- ziehmaschinen oder ähnliche, hydraulisch wirkende Fügemaschinen

verwendet werden. Diese Maschinen sind in der Regel mit einem oder mehreren Werkzeugen bestückt, die der Kontur des Verbundbau- teils angepasst sind. Beim Fügen ist zur Vermeidung von Brüchen oder Rissen darauf zu achten, dass das Metallbauteil und die ge- genüberliegende Kunststoffstruktur an der oder den Verbindungs- stellen. bzw. in deren jeweiliger unmittelbarer Umgebung direkt und plan am Werkzeug anliegen.

Zur Herstellung höherer Stückzahlen können die Fügemaschinen mit einem oder mehreren Werkzeugen bestückt sein, die den Konturen der jeweils zu fügenden Komponenten der Hybridbauteile, d. h. der Verbundbauteile, genau angepasst sind, wobei die Fügekraft in op- timaler Weise derart eingeleitet wird, dass der metallische Kör- per auf der einen Werkzeugseite und der gegenüberliegende Kunst- stoffkörper an den Verbindungsstellen bzw. in deren unmittelbarer Nachbarschaft an der anderen Werkzeugseite am Werkzeug anliegen.

Das Fügen kann durch schnelles wie auch durch langsames Zusammen- fahren der Fügewerkzeuge bewerkstelligt werden. Durch das Fügen lässt sich eine als Stanzkragen ausgeführte Erhebung im metalli- schen Grundkörper in der Wandung des Kunststoffbauteiles verspan- nen bzw. verkrallen, so dass eine form-und kraftschlüssige Ver- bindung entsteht. Durch den Fügevorgang kann es beim Eindringen in den Kunststoffkörper bereits zu Verformungen des Stanzrandes bzw. Stanzkragens kommen. Die Gestalt des durch die Fügeoperation verformten Vorsprungs kann zum einen durch den Anstellwinkel und die Höhe des unverformten Vorsprungs am metallischen Bauteil und andererseits durch die Gestaltung des Fügewerkzeuges beeinflusst werden.

Mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren können sowohl herkömmliche Kunststoffstrukturen, die z. B. Umgebungstemperatur aufweisen, als auch spritzfrische, werkzeugfallende Teile, die noch eine erhöhte Temperatur aufweisen und daher noch relativ weich sind, sowie nachträglich getemperte Kunststoffstrukturen, d. h. solche, die erst kurz vor dem Fügen auf eine erhöhte Temperatur gebracht worden sind, zu einer belastbaren Verbindung mit einem Metallbauteil zusammengefügt werden.

Solcherart erhaltene Hybridbauteile weisen gegenüber entsprechen- den bekannten Konstruktionen bei gleichem Gewicht Vorteile hin- sichtlich ihrer Steifigkeit bzw. Festigkeit auf.

Das Metallbauteil, auch metallischer Körper oder metallischer Grundkörper genannt, verfügt über mindestens eine Fläche, die einen Stanzrand aufweist. Dieser Stanzrand kann bereits direkt bei der Herstellung des Metallbauteils mitberücksichtigt oder nachträglich angebracht werden. Es handelt sich hierbei um einen

Aufsatz, Vorsprung oder Erhebung, die geeignet ist, bei Druckan- wendung in die Kunststoffstruktur einzudringen. Das Ende des Stanzrandes ist demgemäß bevorzugt kantig ausgebildet, kann also z. B. im Querschnitt rechteckig, dreieckig oder trapezförmig gear- beitet sein.

Geeignete Stanzränder können dadurch erhalten werden, dass man sie nachträglich mittels bekannter Verfahren wie Löten oder Schweißen auf der Metalloberfläche anbringt. Des Weiteren können solche Stanzränder bereits bei der Herstellung der Metallstruktur berücksichtigt werden. Bevorzugt werden Stanzränder dadurch er- halten, dass man über Stanz-oder Tiefziehprozesse Durchbrüche in die Fläche des Metallbauteils einarbeitet. Je nach Wahl des Stan- zwerkzeuges sind unterschiedlichste Durchbruchformen möglich, die sich dadurch auszeichnen, dass sie einen im wesentlichen senk- rechten Stanzrand aufweisen, der den Durchbruch gegenüber der Metallfläche abgrenzt. Eine im wesentlichen senkrechte Stellung des Stanzrandes, unabhängig davon, ob als Durchbruch geformt oder separat oder einstückig hergestellt, im Sinne der vorliegenden Erfindung soll bedeuten, dass der Stanzrand in Bezug auf die Metallfläche des Metallbauteils bevorzugt einen Anstellwinkel von 60 bis 120°, insbesondere von 70 bis 110° einnimmt.

Der Stanzrand kann bei Draufsicht auf die Metallfläche der Form einer geraden oder wellen-oder winkelförmigen Linie nachgebildet sein oder die Form eines Rechtecks, Quadrats, Dreiecks, Ovals, Kreises oder einer sonstigen beliebigen geometrischen Figur an- nehmen. Daneben ist jede weitere denkbare Form möglich, soweit sie das Zusammenfügen mittels Zusammenpressens von Metallbauteil und Kunststoffstruktur zulässt. Es können auch zwei oder mehrere Stanzränder mit der selben oder mit unterschiedlichen Formen auf einer Metallfläche angebracht sein. Die Dicke des Stanzrandes kann in großen Bereichen frei gewählt werden, solange die Kunst- stoffstruktur beim Pressvorgang nicht zerstört wird oder ein Ver- bundbauteil zustande kommt. Die Dicke des Stanzrandes liegt in der Regel im Bereich von 0,2 bis 2 mm, bevorzugt sind Dicken im Bereich von 0,4 bis 1,2 mm.

Die Höhe des Stanzrandes, gemessen von der Metallfläche, ist im allgemeinen bereits ausreichend, wenn sie der Dicke der Kunst- stoffstruktur an der zu verbindenden Stelle entspricht. Aller- dings ist auch bereits mit geringeren Höhen, z. B. mit einer Höhe im Bereich der halben Dicke der Kunststoffstruktur an der zu fügenden Stelle eine dauerhafte Verbindung herbeizuführen.

Das Metallbauteil, auch metallischer Körper oder Metallkörper ge- nannt, kann aus jedwedem Metall oder Legierung gefertigt sein. Es hat unter den Fügebedingungen eine Festigkeit aufzuweisen, die ausreicht, über die Stanzränder eine dauerhafte und form-

schlüssige Verbindung mit der Kunststoffstruktur eingehen zu können.

In bevorzugter Weise beträgt die Wanddicke der Kunststoffstruktur mindestens 1 mm, bevorzugt 2 bis 8 mm. Werden Kunststoffstruktu- ren in dieser Wanddicke mit Metallkörpern gemäß dem erfindungs- gemäß vorgeschlagenen Verfahren gefügt, dringen die stanzkragen- förmigen Erhebungen des Metallkörpers in die Kunststoffstruktur ein, so dass eine dauerhafte, form-und kraftschlüssige Ver- bindung erhalten wird.

Die Durchbrüche in den metallischen Körpern werden vorzugsweise kreisrund ausgeführt. Sie können aber auch oval oder als Rechteck mit gerundeten Ecken beschaffen sein. In vorteilhafter Weise las- sen sich die Durchbrüche an den Randbereichen mit stanzkragen- förmig konfigurierten Erhebungen ausführen, welche aus dem Metallblech getrieben und nach oben hin aufgebogen sind.

In bevorzugter Weise werden die Durchbrüche in den metallischen Körpern in ihren Randbereichen als kragenförmige Erhebungen aus- gebildet. Kragenförmige Erhebungen bieten den Vorteil, dass sie eine Umlaufkante aufweisen, die insbesondere zur Erzielung eines verbesserten Eintretens in den Kunststoff scharfkantig ausgebil- det werden kann. Im metallischen Grundkörper lassen sich die Durchbrüche beispielsweise durch Ausstanzen erzielen, wobei wäh- rend des Stanzens eine Verformung der Randbereiche der Durch- brüche automatisch erfolgt. Neben dem Ausstanzen lassen sich im metallischen Grundkörper die Verformungen im Wege des Tiefziehens des metallischen Körpers formen.

Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren kann die Höhe der Erhebungen am Metallkörper die Wanddicke der Kunststoffstruktur übersteigen. Bevorzugt wird daher auf Stanzränder zurückgegrif- fen, deren Höhen die Dicke der Kunststoffstruktur an der Verbin- dungsstelle um 2 bis 40, bevorzugt um 5 bis 25 und besonders bevorzugt um 10 bis 20 % übertreffen. Da beim Fügevorgang sowohl von der rückwärtigen Seite des Metallbauteils als auch der Kunst- stoffstruktur durch in der Regel verformungsstabile Werkzeugwan- dungen aus Metall Druck aufgebaut und aufrechterhalten wird, ver- formen sich die überstehenden Stanzränder nach Durchdringung der Kunststoffstruktur an der gegenüberliegenden Pressplatte, wodurch eine noch form-und kraftschlüssigere Verbindung mit der Kunst- stoffstruktur entsteht.

Neben der Ausbildung der stanzkragenartigen Erhebungen am Metall- körper in einer die Wanddicke der Kunststoffstruktur übersteigen- den Höhe können die stanzkragenförmigen Erhebungen auch in einer

Höhe beschaffen sein, welche unterhalb oder auf gleichen Niveau der Wanddicke der Kunststoffstruktur liegt, welche mit einem Metallkörper zu fügen ist. Auch in diesem Fall kommt durch das Zusammenpressen eine form-und kraftschlüssige Verbindung zu- stande.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsvariante des der Erfindung zu- grunde liegenden Gedankens lassen sich die Verformungen unter einem Anstellwinkel in der Ebene der Durchbrüche im metallischen Körper vorsehen, so dass diese nahezu senkrecht zur Ebene des me- tallischen Körpers verlaufend, hervorstehen. Durch die Wahl des Anstellwinkels der Vorsprünge in bezug auf die Ebene des metalli- schen Werkstückes, in welchem die Durchbrüche und damit die Ver- formungen erzeugt werden, kann die Gestalt der bei der Fügeopera- tion entstehenden Verbindungsstelle wesentlich beeinflusst wer- den. Je nach Anstellwinkel der Verformung am Metallbauteil kann die Verformungskontur der stanzkragenartigen Erhebung in der Mitte oder am oberen Bereich aufgeweitet bzw. eingeengt sein.

In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt der Durchmesserbereich der im metallischen Bauteil erzeug- ten Durchbrüche im Bereich von 2 bis 50, insbesondere von 2 bis 12 mm.

Bei der Herstellung der Durchbrüche wird die Umlaufkante der die Durchbrüche begrenzenden Verformungen bevorzugt kantig, ins- besondere scharfkantig ausgebildet, um ein Eintreten der Umlauf- kante in die Kunststoffstruktur beim Aufeinandertreffen der zu fügenden und ein Verbundbauteil bildenden Teilekomponenten zu er- möglichen.

Durch die geeignete Wahl des Anstellwinkels der stanzkragenartig konfigurierten Erhebungen am metallischen Körper kann die sich einstellende Verformungskontur der Verformung im Bereich der Fügestelle zwischen metallischem Körper und Kunststoffelement be- einflusst werden. Daneben lässt sich die sich einstellende Ver- formungskontur zwischen metallischem Bauteil und Kunststoffstruk- tur im Bereich der Fügestelle der beiden Bauteilkomponenten durch die Konfiguration der den Vorsprung beaufschlagenden Auftreff- fläche des entsprechenden oberen Fügewerkzeuges beeinflussen, wenn der Stanzrand höher ist als die Dicke der Kunststoffstruktur an der Fügestelle.

In einer weiteren Ausführungsform werden zwei oder mehrere Kunst- stoffstrukturen in einem Arbeitsgang durch Zusammenpressen mit einem Metallbauteil, das über mindestens einen Stanzrand verfügt, wie vorgehend beschrieben zu einem Verbundbauteil gefügt. Die

Kunststoffstrukturen liegen zu diesem Zweck an der Fügestelle spielfrei übereinander, so dass eine kraft-und formschlüssige Verbindung möglich ist. Die Höhe des Stanzrandes ist derart ein- zustellen, dass das Stanzrandende die am Metallbauteil anliegende bzw. die anliegenden Kunststoffstrukturen durchdringt und in die äußere, an der Fügewerkzeugwandung anliegende Kunststoffstruktur zumindest eindringt oder diese unter Verformung des Stanzrandes durchdringt.

An der Kunststoffstruktur, welche mit einem metallischen Bauteil zu einem Hybridbauteil gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ver- bunden wird, kann des weiteren eine versteifende Verrippung ange- spritzt werden.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Kunststoffstruktur mindestens eine domförmige nach oben offene Erhebung auf, deren Grundfläche eine Fügefläche für das Zusammenwirken mit dem Stanz- rand des Metallbauteils bilden kann.

In die domförmigen, nach oben offenen Erhebungen kann ein Füge- werkzeug einfahren, welches am Boden der offenen, domförmigen Er- hebungen die zur Ausbildung einer dauerhaften form-und kraft- schlüssigen Verbindung zwischen Kunststoffstruktur und Metallkör- per erforderliche Anpresskraft beim Zusammentreffen der Füge- flächen aufbringt, so dass die stanzkragenförmigen Erhebungen des Metallkörpers in den Kunststoff der Bodenfläche der domförmigen Erhebungen eindringt.

In einer bevorzugten Ausführungsform verfügt die Kunststoffstruk- tur über zwei oder mehrere domförmige nach oben offene Erhe- bungen, von denen mindestens zwei durch eine versteifende Kunst- stoffrippe, deren Unterseite auch am Metallbauteil anliegen kann, miteinander verbunden sind. Besonders bevorzugt stellen die dom- förmigen Erhebungen Kreuzungspunkte rippenförmiger Kunststoff- strukturen dar. Diese Kunststoffstrukturen lassen sich ohne wei- teres mittels gängiger Spritzgussverfahren herstellen. Besondere Festigkeiten und Steifigkeiten werden bei Verbundbauteilen er- zielt, wenn jede oder nahezu jede Bodenplatte einer domförmigen Erhebung über einen Stanzrand mit dem Metallbauteil verbunden ist.

Die offenen, domförmigen Erhebungen lassen sich darüber hinaus nicht nur in Kreuzungspunkten einer die Kunststoffstruktur ver- steifenden Verrippung einsetzen bzw. anspritzen, sondern auch an den versteifenden Rippen zwischen den Kreuzungspunkten, so dass mehrere Fügestellen gebildet werden, an welchen die Kunststoff- struktur und der Metallkörper miteinander form-und kraftschlüs-

sig verbunden werden können. Neben den Domflächen können die Kunststoffstrukturen selbstverständlich auch an weiteren Füge- stellen mit dem Metallbauteil auf erfindungsgemäße oder herkömm- liche Weise verbunden werden.

Die Kunststoffrippen der die Kunststoffstruktur versteifenden Verrippung weisen bevorzugt an ihrer Oberkante, d. h. in dem Be- reich der höchsten Belastungen, eine im wesentlichen senkrecht zu dieser Verrippung angeordnete, flach aufliegende Wandung auf.

Dies reduziert einerseits die Maximal-Spannungen im belasteten Kunststoff und verhindert andererseits ein Beulen bzw. Ausknicken der Verrippung bei Belastung.

Des Weiteren kann die Kunststoffstruktur so ausgebildet sein, dass sie neben den Kunststoffrippen am oberen Ende der Rippen oder Dome eine geschlossene Fläche in der Art eines Deckels auf- weist, der nur an den oberen Enden der Dome mit Durchbrüchen bzw.

Durchlässen versehen ist. In Kombination mit einem U-förmigen Metallkörper entsteht auf diese Weise ein quasi geschlossenes Hohlprofil. In einer Ausführungsform sind auch die Randbereiche von Deckel und Metallkörper auf erfindungsgemäße oder herkömmli- che Art und Weise, z. B. mittels nachträglichem Umspritzens, mit- einander verbunden.

Es sind weiterhin Verbundbauteile in Sandwichbauweise herstellbar derart, dass sie aus einer mittig bzw. im Kern angeordneten Kunststoffstruktur und zwei damit verbundenen, außen liegenden, vorzugsweise flach ausgebildeten Metallblechen bestehen. Die als Abstandshalter dienende Kunststoffstruktur weist zur Ausbildung der Fügestellen die vorstehend beschriebenen Dome auf, wobei der eine Teil der Dome nach oben offen ist und eine Bodenfläche an der unteren Stirnseite besitzt und der andere Teil der Dome im genau entgegengesetzten Sinne ausgebildet ist, d. h. nach unten offen steht und mit oben liegender Bodenfläche versehen ist. Die benachbarten Metallbleche weisen an den Stellen der Kunststoff- struktur, an denen die Dome offen sind, Durchbrüche auf, wodurch das Fügewerkzeug in die Dome eintauchen kann und Zugang zu den Fügestellen hat. Die Verbindungen zwischen Kunststoffstruktur und Metallblech werden analog der vorstehend beschriebenen Verfahrensweise im Boden der Dome erzeugt.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

Es zeigt :

Figur 1 einen Metall-Grundkörper und die Kunststoff- struktur im Bereich der Verbindungsstelle vor dem Fügen, Figur 2 einen Metall-Grundkörper und die Kunststoff- struktur im Bereich der Verbindungsstelle nach dem Fügen in form-und kraftschlüssige Verbindung durch Aufweiten der stanzkragen- artig konfigurierten Erhebung in seiner Mitte und Einengung am oberen Ende, Figur 3 einen Metall-Grundkörper und die Kunststoff- struktur im Bereich der Verbindungsstelle nach dem Fügen mit form-und kraftschlüssi- ger Verbindung durch Einengung des Stanzkra- gens in der Mitte und Aufweitung desselben am oberen Ende, Figur 4 einen Ausschnitt der oberen Hälfte des Füge- werkzeuges mit speziell umlaufender Ringnut in vergrößerter Darstellung, Figur 5 einen Metall-Grundkörper und die Kunststoff- struktur im Bereich der Verbindungsstelle nach dem Fügen mit form-und kraftschlüssi- ger Verbindung durch Aufweiten der aus der Kunststoffstruktur herausragenden stanzkra- genartigen Erhebung an dessen oberen Ende, Figuren 6 und 6. 1 eine domförmige Erhebung in perspektivischer Ansicht und im Querschnitt, Figuren 7 und 7.1 einen U-förmigen Metallkörper mit spritzge- gossenem, verripptem Kunststoffeinsatz mit domförmigen Erhebungen an den Kreuzungspunk- ten der Rippenstruktur, Figuren 8 und 8. 1 einen U-förmigen Metallkörper mit spritzge- gossenem verripptem Kunststoffeinsatz und domförmigen Erhebungen in der Mitte zwischen den Kreuzungspunkten der Rippenstruktur, Figuren 9 und 9. 1 einen U-förmigen Metallkörper mit verripp- tem, spritzgegossenem Kunststoffeinsatz, der als Deckel ausgebildet ist und nach dem

Fügen zusammen mit dem Metallkörper ein geschlossenes Hohlprofil bildet und Figuren 10 und 10.1 einen Verbundkörper in Sandwichbauweise, be- stehend aus einem oberen und einem unteren Metallblech und einer mit Seitenwänden und domförmigen Erhebungen versehenen spritzge- gossenen Kunststoffstruktur.

Aus der Darstellung gemäß Figur 1 geht ein Metall-Grundkörper und die Kunststoffstruktur im Bereich der Verbindungsstelle vor dem Fügevorgang hervor.

In der Darstellung gemäß Figur 1 sind die Presswerkzeuge eines die Fügeoperation vornehmenden Werkzeugs im auseinandergefahrenen Zustand wiedergegeben. Die beiden einander gegenüberliegenden Fügewerkzeuge, das obere Fügewerkzeug 11 und das untere Fügewerk- zeug 13, weisen einander zuweisende Auftreffflächen 12 bzw. 14 auf. Zwischen den auseinander gefahrenen Auftreffflächen 12 bzw.

14 des oberen Fügewerkzeuges 11 und des unteren Fügewerkzeuges 13 befinden sich die beiden miteinander zu fügenden Teile des Ver- bundbauteiles, nämlich Kunststoffstruktur 1 sowie das metallische Bauteil 4.

Der Metallkörper oder das Metallblech 4 kann im Zuge von Stanzen oder Tiefziehen mit beispielsweise kreisförmig konfigurierten Durchbrüchen 6 versehen werden. Die kreisförmig konfigurierten Durchbrüche 6 werden bevorzugt im Durchmesserbereich von 2 bis 12 mm im metallischen Bauteil 4 ausgeführt, wobei zur Erzeugung der- selben die genannten Verfahren zur Anwendung kommen können. Wäh- rend der Anwendung des Stanzens bzw. des Tiefziehens entstehen seitlich an den Durchbrüchen 6 stanzkragenartig verlaufende Erhe- bungen 7, die in einer scharfen Umlaufkante 8 am oberen Ende des Durchbruches auslaufen. Der Durchbruch 6 wird im wesentlichen symmetrisch zu seiner Symmetrielinie 10 gefertigt. Die sich am oberen Ende 9 des stanzkragenartig konfigurierten verformten Be- reiches 7 einstellende Umlaufkante 8 wird bevorzugt scharfkantig ausgebildet, um ein Eindringen der Verformung 7 an der Unterseite 3 der Kunststoffstruktur 1 zu ermöglichen.

Für das Zusammenpressen von Metallblech-Grundkörper 4 und Kunst- stoffstruktur 1 können zur Blechbearbeitung bzw. Blechumformung geeignete Pressen bzw. Stanz-und/oder Tiefziehmaschinen oder ähnliche hydraulisch wirkende Fügemaschinen verwendet werden.

Diese werden in der Regel mit einem oder mehreren Werkzeugen 11 bzw. 13 bestückt, die der Kontur der miteinander zu verbindenden Bauteile 1 bzw. 4 genau angepasst sind. Zur optimalen Einleitung

der Fügekraft beim Zusammenfügen der genannten Bauteile kommt es darauf an, dass sowohl der metallische Grundkörper 4 auf der einen Seite und die diesem gegenüberliegend angeordnete Kunst- stoffstruktur 1 auf der anderen Seite an den Verbindungsstellen, d. h. den Fügestellen bzw. in deren jeweilige unmittelbare Umge- bung passgenau an der entsprechenden Werkzeugauftrefffläche 12 bzw. 14 anliegen.

Für das Metallbauteil kann im allgemeinen jedes Metall oder jede Metalllegierung verwendet werden, sofern diese im festen Zustand hart genug ist, um in die Kunststoffstruktur eingestanzt werden zu können. Üblicherweise wird ein Metallbauteil aus unverzinktem oder verzinktem Stahl, Aluminium oder Magnesium verwendet. Das Metallbauteil kann aus Gründen des Korrosionsschutzes oder aus optischen Gründen auch mit einer handelsüblichen Lackschicht überzogen sein. Derartige Korrosionsschutz-oder Farbüberzüge so- wie deren Anbringung sind dem Fachmann bekannt.

Als Kunststoffstrukturen kommen spritzgegossene oder tiefgezogene Formteile, einschließlich Folien und Halbzeuge (Tafeln, Rohre, Platten, Stäbe, etc. ) in Frage. Die Kunststoffstrukturen sind üblicherweise aus thermoplastischen teilkristallinen oder amor- phen Polymeren aufgebaut, können aber auch aus Duroplasten oder Mischungen dieser Polymerklassen gebildet werden.

Als thermoplastische Polymere kommen alle dem Fachmann bekannten Thermoplaste in Betracht. Geeignete thermoplastische Polymere werden beispielsweise im Kunststoff-Taschenbuch, Hrsg. Saecht- ling, 25. Ausgabe, Hanser-Verlag, München, 1992, insbesondere Kap. 4 sowie darin zitierte Verweise, und im Kunststoff-Handbuch, Hrsg. G. Becker und D. Braun, Bände 1-11, Hanser-Verlag, 1966- 1996, beschrieben.

Exemplarisch seien als geeignete Thermoplaste genannt Polyoxy- alkylene wie Polyoxymethylen, z. B. Ultraform (BASF AG), Poly- carbonate (PC), Polyester wie Polybutylenterephthalat (PBT), z. B.

Ultradur (BASF AG), oder Polyethylenterephthalat (PET), Poly- olefine wie Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP), Poly (meth) acrylate, z. B. PMMA, Polyamide wie Polyamid-6 oder Po- lyamid-66, (z. B. Ultramid@ ; BASF AG), vinylaromatische (Co) polymere wie Polystyrol, syndiotaktisches Polystyrol, schlag- zähmodifiziertes Polystyrol wie HIPS, oder ASA- (z. B. Luran S ; BASF AG), ABS- (z. B. Terluran ; BASF AG), SAN- (z. B. Luran ; BASF AG) oder AES-Polymerisate, Polyarylenether wie Polyphenylen- ether (PPE), Polyphenylensulfide, Polysulfone, Polyethersulfone, Polyurethane, Polylactide, halogenhaltige Polymerisate, Imidgrup- pen-haltige Polymere, Celluloseester, Silicon-Polymere und Ther-

moplastische Elastomere. Es können auch Mischungen unterschiedli- cher Thermoplaste als Materialien für die Kunststoffstrukturen eingesetzt werden. Bei diesen Mischungen kann es sich um ein- oder mehrphasige Polymerblends handeln.

Die Kunststoffstrukturen können darüber hinaus übliche Zusatz- stoffe und Verarbeitungshilfsmittel enthalten.

Geeignete Zusatzstoffe und Verarbeitungshilfsmittel sind z. B.

Gleit-oder Entformungsmittel, Kautschuke, Antioxidantien, Stabi- lisatoren gegen Lichteinwirkung, Antistatika, Flammschutzmittel oder faser-und pulverförmige Füll-oder Verstärkungsmittel so- wie andere Zusatzstoffe oder deren Mischungen.

Als Beispiele für faserförmige bzw. pulverförmige Füll-und Ver- stärkungsstoffe seien Kohlenstoff-oder Glasfasern in Form von Glasgeweben, Glasmatten oder Glasseidenrovings, Schnittglas sowie Glaskugeln genannt. Besonders bevorzugt sind Glasfasern. Die ver- wendeten Glasfasern können aus E-, A-oder C-Glas sein und sind vorzugsweise mit einer Schlichte, z. B. auf Epoxyharz-, Silan-, Aminosilan-oder Polyurethanbasis und einem Haftvermittler auf der Basis funktionalisierter Silane ausgerüstet. Die Einarbeitung der Glasfasern kann sowohl in Form von Kurzglasfasern als auch in Form von Endlossträngen (rowings) erfolgen.

Als teilchenförmige Füllstoffe eignen sich z. B. Ruß, Graphit, amorphe Kieselsäure, Whisker, Aluminiumoxidfasern, Magnesium- carbonat (Kreide), gepulverter Quarz, Glimmer, Mica, Bentonite, Talkum, Feldspat oder insbesondere Calciumsilikate wie Wollastonit und Kaolin.

Des weiteren können die Kunststoffstrukturen auch Farbmittel oder Pigmente enthalten.

Bevorzugt werden die vorgenannten Zusatzstoffe, Verarbeitungs- hilfsmittel und/oder Farbmittel in einem Extruder oder einer an- deren Mischvorrichtung bei Temperaturen von 100 bis 320°C unter Aufschmelzen des thermoplastischen Polymeren vermischt und ausge- tragen. Die Verwendung eines Extruders ist besonders bevorzugt, insbesondere eines gleichsinnig drehenden, dicht kämmenden Zwei- schnecken-Extruders. Verfahren zur Herstellung der Kunststoff- formmassen sind dem Fachmann hinlänglich bekannt.

Aus den so erhaltenen Formmassen lassen sich Kunststoffstrukturen (auch Halbzeuge) aller Art herstellen, z. B. nach dem Spritzguss- oder Tiefziehverfahren.

Aus der Darstellung gemäß Figur 1 gehen ferner die Wandungsdicke 1.1 der Kunststoffstruktur 1 zwischen Oberseite 2 und Unterseite 3 näher hervor wie auch die Höhe der stanzkragenartig ausgebilde- ten Erhebungen 7 am metallischen Grundkörper 4. Bevorzugte Werte für die Wandungsstärke 1.1 des Kunststoffkörpers liegen zwischen 2 und 8 mm. Die mit 7.1 bezeichnete Höhe der stanzkragenartig verformten Ränder der Durchbrüche 6 übersteigt die Kunststoff- wanddicke 1.1 im Ausgangszustand, d. h. im unverformten Zustand, bevorzugt um etwa 10-30 %. Der Prozentsatz kann je nach Aus- führungsform variieren.

Figur 2 zeigt einen Metall-Grundkörper und die Kunststoffstruktur im Bereich der Verbindungsstelle nach dem Fügen in form-und kraftschlüssiger Verbindung durch Aufweiten der stanzkragen- artigen Erhebung in seiner Mitte und Einengung der stanzkragen- artigen Erhebung am oberen Ende.

Durch die vorstehend beschriebene Überhöhung der Randbereiche 7 des Durchbruches 6 im metallischen Bauteil 4 wird erreicht, dass die scharfkantig ausgebildete Umlaufkante 8 der Begrenzung der Durchbrüche 6 an der Unterseite 3 in die Kunststoffstruktur 1 eindringt und gegen Ende der Phase der Durchdringung durch die Kunststoffwandung 1.1 den erhöhten Widerstand der gegenüber- liegend angeordneten Auftrefffläche 12 des oberen Fügewerkzeuges erfährt und sich in der Folge verformt. Je nach Anstellwinkel bzw. Länge der Überhöhung 7.1 in bezug auf die Wanddicke 1.1 kann sich eine Krümmung 17 des Randbereiches 7 des Durchbruches 6 ein- stellen, mit einer in der Mitte liegenden Aufweitung 18 sowie einer Einengung im oberen Bereich 19. Durch die verformte Kontur 17 verspannt bzw. verkrallt sich die stanzkragenartige Erhebung 7 in der Kunststoffwandung 1, wodurch eine dauerhafte, form-und kraftschlüssige Verbindung entsteht. Die Gestalt der durch die Fügeoperation verformten stanzkragenartigen Erhebung 7 kann zum einen durch den Anstellwinkel des unverformten Vorsprunges 7 und andererseits durch die Konfiguration des oberen Fügewerkzeuges 11 beeinflusst werden. Je nach Anstellwinkel des Vorsprunges oder der Verformung 7 in ihrer Mitte erfahren diese entweder eine Aus- weitung 18 oder eine Einengung 21 (vergleiche Figur 3).

Aus der Darstellung gemäß Figur 3 geht ein Metall-Grundkörper und die Kunststoffstruktur im Bereich der Verbindungsstelle nach dem Fügen mit form-und kraftschlüssiger Verbindung durch Einengung der stanzkragenartigen Erhebung in seiner Mitte und Aufweitung desselben am oberen Ende hervor.

In dieser Konfiguration hat die stanzkragenartige Erhebung 7 im Metall-Grundkörper 4 eine der Verformungskontur 17 in Figur 2 entgegengesetzte Geometrie erfahren. Auch in diesem Beispiel wird durch die über die Wandungsdicke 1.1 der Kunststoffstruktur 1 hervorstehende Höhe 7.1 der stanzkragenartigen Erhebung 7 er- reicht, dass nach Auftreffen der Auftrefffläche 12 des oberen Fügewerkzeugs 11 eine Verkrallung bzw. vollständige Durchdringung und damit eine formschlüssige Verbindung zwischen Kunststoff- struktur 1 und metallischem Körper 4 erreicht wird.

Das Ausmaß der Aufweitung bzw. Einengung der stanzkragenartigen Erhebung 7 gemäß der Figuren 2 und 3 wird durch die Größe des Un- terschiedes zwischen der Höhe 7.1 der stanzkragenartigen Ränder und der Wanddicke 1.1 der Kunststoffwand bestimmt. Damit steht ein weiterer Parameter zur Beeinflussung der Festigkeit der Ver- bindung zur Verfügung.

Aus der Darstellung gemäß Figur 4 geht ein Ausschnitt der oberen Hälfte des Fügewerkzeuges mit speziell konfigurierter Auftreff- fläche 12 näher hervor. Gemäß dieses Ausführungsbeispiels kann in der Auftrefffläche 12 des oberen Fügewerkzeuges 11 eine in bezug auf die Mittellinie 10 symmetrische Ausnehmung in Gestalt einer Ringnut 23 in die Auftrefffläche 12 des Fügewerkzeuges 11 einge- lassen sein. Wird ein Verbundbauteil mittels eines gemäß Figur 4 konfigurierten oberen Fügewerkzeuges 11 gefertigt, so stellen sich im Bereich der Oberseite 2 des in Wandungsdicke 1.1 ausge- führten Kunststoffbauteiles 1 Vorsprünge des metallischen Stanz- kragens 7 ein, die über die Oberseite 2 der Kunststoffstruktur 1 hervortreten, d. h. nicht in dieser liegen und durch die Gestalt der Ringnut 23 umgeformt und flachgepresst werden.

Aus der Darstellung gemäß Figur 5 geht ein Fügewerkzeug 11 näher hervor, dessen Auftreffläche 12 entsprechend der in Figur 4 dar- gestellten Weise mit einer ringnutförmigen Ausnehmung 22 versehen ist.

Beim Zusammenpressen der einander gegenüberliegend angeordneten Fügewerkzeuge 11 und 13 erfolgt eine Durchdringung der stanzkra- genartig konfigurierten Erhebung 7 im Metallkörper 4 bzw. Metall- blech 4 des in Wandungsdicke 1.1 ausgeführten Kunststoffbauteiles 1, wobei überstehende Partien der stanzkragenartigen Erhebung 7 in die in Figur 4 dargestellte Ringnut 22 in der Auftrefffläche 12 des oberen Fügewerkzeugs 11 eingreifen. Aus der Darstellung gemäß Figur 5 geht hervor, dass die stanzkragenartig konfigurier- ten Erhebungen 7 des Metallbleches oder des Metallkörpers 4 in der Mitte des Durchbruches 6 eine mittige Einengung erfahren haben, während im oberen Bereich die überstehenden Partien 23 der

stanzkragenartigen Erhebung 7 weiter auseinanderliegend, ent- sprechend der Geometrie der Ringnut 22 in der Auftrefffläche 12 des oberen Fügewerkzeuges 11 ausgebildet sind. Die Genauigkeit der Fügeoperation gemäß Figur 5 wird dadurch verbessert, dass so- wohl das Metallblech oder der Metallkörper 4 auf der entsprechen- den Auftrefffläche 14 des unteren Fügewerkzeuges 16 spielfrei und mit gleichmäßiger Abstützung in der Umgebung der Fügestelle un- terstützt sind. Gleiches gilt auch für die Anordnung des oberhalb des Metallkörpers bzw. Metallbleches 4 angeordneten Kunststoff- bauteils 1 in bezug auf die Auftrefffläche 12 des oberen Füge- werkzeugs 11.

Figur 6 zeigt eine domförmige Erhebung der spritzgegossenen Kunststoffstruktur in perspektivischer Ansicht und im Quer- schnitt.

Gemäß der Darstellung gemäß Figur 6 ist im Kreuzungspunkt 27 einer mit einer Verrippung 29 versehenen Kunststoffstruktur 25 eine domförmige Erhebung 30 eingelassen. Diese ist mit einem offenen Ende 30.1 versehen, in welche das Fügewerkzeug einfährt.

Am dem dem schalenförmigen Metallkörper 24 zuweisenden Ende ist die domförmige Erhebung 30 mit einer Bodenfläche 30.2 versehen.

Die Wandungsdicke der domförmigen Erhebung, an deren Boden 30.2 eine Fügestelle 34 erzeugt wird, ist mit Bezugszeichen 30.3 be- zeichnet.

Aus der Querschnittsdarstellung der domförmigen Erhebung 30 gemäß Figur 6 geht hervor, dass deren Bodenfläche 30.2 vom Kragenende 9 der stanzkragenartigen Erhebung 7 durchdrungen ist, so dass an der Bodenfläche 30.2 der domförmigen Erhebung 30 eine Fügestelle 34 ausgebildet wird, an der der Metallkörper 4, der auf der Auf- trefffläche 14 des unteren Fügewerkzeuges 13 aufliegt, mit der Kunststoffstruktur 1 formschlüssig verbunden wird. Die zum Form- schluss erforderliche Gegenkraft wird durch einen in die Öffnung der domförmigen Erhebung 30 einfahrenden Stempel aufgebracht.

Die Darstellung gemäß Figur 6.1 zeigt eine Kunststoffstruktur 1, die in einer Wanddicke 1.1 ausgebildet ist. Diese wird vom Kragenende 9 einer stanzkragenartigen Erhebung 7 durchsetzt, welche symmetrisch zu einer Mittellinie 10 am Metallkörper 4 aus- gebildet ist. Die Höhe der stanzkragenartigen Erhebung 7 liegt unter der Wanddicke 1.1 der Kunststoffstruktur, so dass das Kragenende 9 nicht aus der dem Metallkörper 4 gegenüberliegenden Seite hervortritt.

Aus der Darstellung gemäß der Figuren 7 und 7.1 geht ein schalen- artig konfigurierter Metallkörper hervor, der mit einem spritzge- gossenen, versteifenden Kunststoffeinsatz versehen ist, der dom- förmige Erhebungen an den Kreuzungspunkten der Verrippung ent- hält.

Gemäß der Darstellung der Figur 7 ist der Einsatz-Kunststoffkör- per 25, der der Versteifung der schalenförmig konfigurierten Metallstruktur 24 dient, von einzelnen in Vertikalrichtung ver- laufenden domförmigen Erhebungen 30 durchsetzt. Die domförmigen Erhebungen 30 sind im wesentlichen als Hohlzylinder beschaffen, die nach oben eine Öffnung 30.1 zum Einfahren eines Fügewerkzeu- ges, d. h. beispielsweise eines Stempels aufweisen und an ihrem gegenüberliegenden, dem metallischen Körper 4 zugewandten Ende mit einer Bodenfläche 30.2 versehen sind. Die Bodenflächen 30.2 stehen beim Fügen der Ausbildung der Verbindungen 34 (Fügestel- len) gemäß der Figuren 1 bis 6 zur Verfügung. Die Wanddicke 30.3 der als domförmige Erhebungen 30 beschaffenen Hohlzylinder liegt vorzugsweise im Bereich der Wanddicke der Kunststoffstruktur 1 bzw. 24. Der Kunststoffkörper 25 ist an seinen Seiten mit Auf- lagezungen 26 versehen, an Kreuzungspunkten 27 des spritzge- gossenen Kunststoffkörpers 25 kreuzen sich versteifende Rippen.

Eine ebenfalls in Vertikalrichtung, d. h. parallel zu den domför- migen Erhebungen 30 verlaufende Verrippung 29 des spritzge- gossenen Kunststoffkörpers 25 verleiht diesem einerseits in Teil- bereichen eine Aufsetzfläche auf die Sohle des schalenartig kon- figurierten Metallkörpers 24, andererseits eine zusätzliche mechanische Versteifung. Im Auflagebereich der Auflagezungen 26 auf die Wandung des U-förmig konfigurierten schalenförmigen Metallkörpers bildet sich ein Fügebereich 28, der durch eine ge- mäß der Figuren 1-6 ausgebildeten auf Kaltumformwege erzeug- baren Fügeverbindung ausgebildet ist. Man kann bei derart gefüg- ten Bauteilen auch davon sprechen, dass sie verkrallt vorliegen.

Erfolgt dies gleichzeitig an mehreren Stellen (vergleiche Figur 7.1), an allen mit Bezugszeichen 28 und 34 bezeichneten Fügebe- reichen wohnt dem derart geformten und gefügten Verbundbauteil eine enorme Steifigkeit und eine hohe Präzision in bezug auf die Abmessungen der beiden zueinander zu fixierenden Bauteile inne.

In ihrem oberen Bereich ist jede der Kunststoffrippen der Kunst- stoffstruktur 24 in dem Bereich, an dem sie hoch belastet ist, mit Versteifungsflächen 16 versehen. Die Versteifungsflächen 16 sind zusätzlich angespritzte, senkrecht zur Verrippung 29 an- geordnete Wände. Diese verhindern einerseits das Auftreten von unzulässig hohen Maximalspannungen im belasteten Kunststoffkörper und wirken andererseits dem Beulen und Ausknicken der Verrippung 29 entgegen. Um dem Prinzip des Leichtbaus Rechnung zu tragen,

sind die Kunststoffrippen in den der Sohle und den Ecken des U-Metallblechs zugewandten Regionen 29.1 zurückgenommen bzw. aus- gespart. Diese Art der Gestaltung der Kunststoffrippenstruktur folgt dem Prinzip, Material dort anzuordnen, wo unter Belastung hohe Spannungen auftreten und dort wegzulassen, wo die auftreten- den Spannungen gering sind.

Aus der Darstellung gemäß der Figuren 8 und 8.1 geht ein U-förmi- ger Metallkörper mit verripptem Kunststoffeinsatz hervor, wobei in der Mitte zwischen den Rippenkreuzungspunkten einzelne domför- mige Erhebungen vorgesehen sind, die bevorzugt als Hohlzylinder ausgeführt werden.

Im Unterschied zu der in den Figuren 7 und 7. 1 dargestellten spritzgegossenen Kunststoffstruktur 25 sind an der spritzge- gossenen Kunststoffstruktur 25 gemäß den Darstellungen der Figuren 8 und 8.1 die domförmigen Erhebungen 30 nicht in den Kreuzungspunkten 27 der Kunststoffstruktur 25 angeordnet, sondern im Verlauf der diagonal verlaufenden Rippen jeweils im Bereich zwischen zwei Kreuzungspunkten, sei es in der Mitte der Kunst- stoffstruktur 25 oder einem Kreuzungspunkt an der Wandung der Kunststoffstruktur 25. Auch gemäß dieser Ausgestaltungsvariante der Kunststoffstruktur sind die Verrippungen 29 an ihrer Ober- seite mit Versteifungsflächen 16 versehen, die ein Beulen bzw.

Ausknicken der Verrippung 29 der Kunststoffstruktur 25 im Be- lastungsfall wirksam verhindern. Mit der Ausführungsvariante der Kunststoffstruktur gemäß der Figuren 8 und 8.1 lassen sich mehrere Fügestellen 34 in Kunststoffstruktur 25 und schalenförmig konfigurierten Metallkörper 24 ausbilden, so dass die Festigkeit eines solcherart gefertigten Hybridbauteils erheblich gesteigert werden kann. Im in Figur 7 bzw. 7.1 dargestellten Ausführungsbei- spiel eines spritzgegossenen versteifenden Kunststoffeinsatzes in ein schalenförmig konfiguriertes Metallprofil können sich domför- mige Erhebungen 30 an den Kreuzungsstellen der Verrippung 29 mit- tig in bezug auf den schalenförmig konfigurierten Metallkörper 24 ergeben.

Auch in den Kunststoffstrukturen 25 gemäß Figur 8 und 8.1 sind im Bereich der Auflagen Auflagezungen 26 angespritzt. Diese liegen auf den U-förmig profilierten Seitenflächen des schalenartigen metallischen Körpers 24 auf und werden mit diesem gemäß der vor- stehend skizzierten Verfahren auf dem Kaltumformwege gefügt.

Die Darstellung gemäß der Figuren 9 und 9.1 zeigen einen U-förmi- gen Metallkörper mit verripptem Kunststoffeinsatz der vereinfacht ausgedrückt als Deckel ausgebildet ist und nach dem Fügen zusam- men mit dem Metallkörper ein geschlossenes Hohlprofil bildet.

Derartige Profile zeichnen sich durch erhöhte Torsionssteifigkeit aus.

Gemäß dieser Ausführungsvariante werden ein schalenförmiger Me- tallkörper 24 und eine an der rückwärtigen Seite verrippte Kunst- stoffplattenstruktur 31 miteinander verbunden. Auf der Rückseite der Deckelfläche 31.1 ist eine Kreuzrippenstruktur 29 zur Ver- steifung der Deckelfläche 31.1 vorgesehen. In den Kreuzungspunk- ten der Einzelrippen 29 sind als Abstandhalter und domförmige Er- hebungen fungierende, oben offene Hohlzylinder mit einer Boden- fläche 30.2 ausgebildet, die der tiefgezogenen Seite des schalen- förmigen Metallkörpers 24 zugewandt sind. Im schalenförmigen Metallkörpers 24 befinden sich die vorstehend beschriebenen Durchbrüche mit den stanzkragenartig konfigurierten Erhebungen 7 (Figuren 1-6), die in der Darstellung gemäß Figur 9 nicht wie- dergegeben sind. Beim Zusammenpressen, d. h. dem Einfahren eines Fügewerkzeuges in die hohlzylindrisch ausgeführten Abstandhalter bzw. domförmigen Erhebungen 30,33 und dem Anpressen des schalen- förmig konfigurierten Metallkörpers entsteht in der Bodenfläche 30.2 einer jeden domförmigen Erhebung bzw. Abstandshalter 30 bzw.

33 gemäß der Darstellung in Figur 9 eine Fügestelle 34 mit dem schalenförmig konfigurierten Metallkörper 24 gemäß Figuren 1-6.

Aus der Darstellung gemäß Figur 9 geht hervor, dass die verrippte Kunststoffplattenstruktur 31 an ihrer Oberseite im Bereich der domförmigen Erhebungen 30 bzw. Abstandshalter 33 mit Öffnungen 30.1 versehen ist, in welche ein Fügewerkzeug einfährt. Das Füge- werkzeug, welches die Hohlzylinder der domförmigen Erhebungen 30 bzw. Abstandshalter 33 bis an deren Bodenfläche 30.2 durchsetzt, bringt die zum Fügen des schalenförmigen Metallkörpers 24 mit der verrippten Plattenstruktur 31 benötigten Fügekräfte auf. Es ent- steht demnach eine Verkrallung, d. h. eine dauerhafte, form-kraft- schlüssige Verbindung zwischen der verrippten Plattenstruktur 31 im Bereich der Bodenfläche 30.2 und der Sohle des metallischen Grundkörpers 24 und durch weitere Fügestellen 34 entlang der Kon- taktbereiche 32 zwischen den abgewinkelten Schenkeln des schalen- förmigen Grundkörpers 24 und den diese überdeckenden Bereichen der verrippten Plattenstruktur 31.

Aus der Zusammenstellungszeichnung 9.1 geht das gefügte Verbund- bauteil näher hervor, bestehend aus einer verrippten platten- förmigen Kunststoffstruktur 31 und dem U-förmig profilierten schalenförmigen Metallprofil 24. Die auf der Sohle des schalen- förmigen Metallprofils aufsitzende Bodenfläche 30.2 der hohl- zylindrisch konfigurierten domförmigen Erhebungen 30 bzw. Ab- standhalter 33 bildet die Fügestelle 34, an welche sich der zylinderförmige Bereich, d. h. der Abstandshalter 33 zwischen ver-

rippter Plattenstruktur 31 und schalenförmigem Metallkörper 24 anschließt.

Aus der Darstellung gemäß der Figuren 10 und 10.1 geht eine Aus- führungsvariante eines Verbundbauteiles hervor, welches einer Sandwichbauweise entspricht. Derartige Profile zeichnen sich durch hohe Biegesteifigkeit aus.

Die in Figur 10 dargestellten Komponenten des Verbundbauteiles, welches in Figur 10.1 in seinem gefügten Zustand gezeigt ist, um- fassen an Ober-und Unterseite jeweils einen metallischen, flä- chigen Körper 35 bzw. 40. Die metallischen flächigen Körper 35 bzw. 40 sind in dem Bereich, an welchem sie auf den Öffnungen 30.1 domförmiger Erhebungen 30 der Kunststoffstruktur 37 auflie- gen, mit Öffnungen versehen, so dass das Fügewerkzeug in die hohlzylindrisch ausgeführten domförmigen Erhebungen 30 der Kunst- stoffstruktur 37 einzufahren vermag. Die metallischen flächigen Körper 35 und 40, die als Deckel bzw. als Boden eines Verbundbau- teiles fungieren, sind im Bereich der Öffnungen 44 in den Seiten- wänden 43 des spritzgegossenen Bauteiles 37 mit Ausnehmungen 42 versehen. Die Ausnehmungen 42 sind in der Oberseite 35 bzw. der Unterseite 40 der metallischen Flächen so ausgeführt, dass je- weils die Zugänge zu den einander gegenüberliegenden Ausnehmungen 44 in den Seitenwänden 43 des spritzgegossenen Kunststoffbau- teiles 37 an der Oberseite geöffnet sind.

Aus der Darstellung gemäß Figur 10.1 geht hervor, dass die ein- zelnen nebeneinander liegenden Ausnehmungen 44 in den Seiten- wänden 43 des spritzgegossenen Bauteiles 37 gemäß Figur 11 ent- weder von der Oberseite oder von der Unterseite des Verbundbau- teils gemäß 11.1 zugänglich sind.

Durch mittig am spritzgegossenen Bauteil 37 ausgeführte domför- mige Erhebungen 30, wird neben der Höhe der Seitenwände 43 der Abstand zwischen der oberen metallischen Fläche 35 und der un- teren metallischen Fläche 40 am Verbundbauteil gemäß Figur 10.1 festgelegt. Beim Fügen der Metallbleche 35,40 und der Kunst- stoffstruktur 37 entstehen an den Fügestellen 34 die vorstehend beschriebenen Verbindungen gemäß der Figuren 1-6 durch welche die grundlegende Steifigkeit und Festigkeit des Verbundbauteiles erzielt wird.

Der metallische Grundkörper 4 gibt dem gemäß der verschiedenen Ausführungsvarianten gestalteten Verbundbauteil die grundlegende Steifigkeit und Festigkeit. Die Kunststoffstruktur, welche gemäß den in den vorstehenden Beispielen zugrundeliegenden Ausführungs- varianten beschaffen sein kann, dient zum einen der weiteren Er-

höhung der Steifigkeit und Festigkeit und zum anderen der Funk- tionsintegration im Sinne einer System-bzw. Modulbildung.

Die beschriebenen Verbundbauteile können vielfältig eingesetzt werden, beispielsweise als Bauteile oder Bauteilekomponenten im Automobil-, Flugzeug-oder Schiffbau oder bei der Herstellung von Haushalts-oder Elektrogeräten, der so genannten weißen bzw. braunen Ware. Anwendungen im Automobilbau stellen z. B. Frontend- module, Frontendträger, Sitzschalen, Sitzstrukturen, Instrumen- tentafeln, Türfunktionsträger, Türfunktionsmodule, Heckklappen oder Seitentüren dar. Bei Haushalts-und Elektrogeräten kommen beispielsweise Tragrahmen von Kopierern, Fernsehgeräten, Wasch- oder Spülmaschinen, Kühlschränken und Nähmaschinen in Betracht.

Die vorgestellten Verbundbauteile haben gegenüber den bekannten, andersartig gemäß EP 0 370 342 B1 hergestellten Hybridbauteilen den Vorteil, dass die Kunststoffstruktur hier weitgehend frei von Restriktionen gestaltet werden kann, da die Kunststoffstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung in einem separaten Produktions- schritt gefertigt werden kann. Im Unterschied dazu wird die Kunststoffstruktur gemäß EP 0 370 342 B1 an den metallischen, schalenförmigen Grundkörper angespritzt, wodurch die Freiheits- grade bezüglich der Entformung der spritzgegossenen Kunststoff- struktur deutlich herabgesetzt werden. In der Folge kann die erfindungsgemäße Kunststoffstruktur belastungsgerechter gestaltet werden als solche aus dem Stand der Technik. Dieser Vorteil drückt sich im erhaltenen Verbundbauteil durch höhere Steifigkeit bzw. Festigkeit bei vergleichbarem Bauteilgewicht aus.

Von Vorteil ist weiterhin, dass sich, da keine zusätzlichen Ver- arbeitungsschritte, z. B. Klebeschritte, anfallen, kurze Zyklus- zeiten bei der Serienherstellung verwirklichen lassen. Des Wei- teren sind keine zusätzlichen Bauteile oder Komponenten für das Fügen von Kunststoffstruktur und Metallbauteil erforderlich.

Außerdem ist das erfindungsgemäße Verfahren insgesamt unempfind- licher gegenüber Abweichungen bei der Positionierung von Stanz- rand und Kunststoffstruktur. Bei dem Verfahren nach EP 0 370 342 B1 ist eine weitaus höhere Lagegenauigkeit einzuhalten, um zu funktionsfähigen Verbundbauteilen zu gelangen. Auch erfordert das erfindungsgemäße Fügeverfahren keine Nachbehandlung. Darüber hin- aus können beliebige Kunststoffstrukturen, unabhängig vom Her- stellprozess, verwendet werden, wobei auch faserverstärkte Kunst- stoffe gleichwertig geeignet sind. Beispielsweise liegen im Scherversuch bei einem Verbundbauteil mit einer Kunststoffstruk- tur aus glasfaserverstärktem (30 Gew.-%) Polyamid bei kreisförmi-

gen Stanzrändern mit einem Durchmesser von 5 mm im Metallbauteil die Bruchkräfte je Verbindungsstelle bei etwa 1300 N.

Bezugszeichenliste 1 Kunststoffstruktur 1. 1 Wanddicke 2 Oberseite 3 Unterseite 4 Metallkörper/Metallblech 5 Fügestelle 6 Durchbruch 7 stanzkragenartige Erhebung 7. 1 Höhe des Vorsprungs 8 Umlaufkante 9 Kragenende 10 Mittellinie 11 oberes Fügewerkzeug 12 Auftrefffläche 13 unteres Fügewerkzeug 14 Auftrefffläche 15 verformter Kragenbereich 16 Versteifungsfläche 17 Krümmung 18 Aufweitung mittig 19 Einengung oben 20 Aufweitung oben 21 Einengung mittig 22 Ausnehmung oberes Fügewerkzeug 11 23 überstehende Partie 24 schalenförmiger Metallkörper 25 Kunststoffkörper 26 Auflagezungen 27 Kreuzungspunkt 28 Fügebereich 29 Verrippung 29.1 Ausnehmung bzw. Aussparung 30 domförmige Erhebung 30.1 Öffnung 30.2 Bodenfläche 30.3 Wanddicke 31 verrippte Plattenstruktur 31.1 Deckelfläche 32 Auflage schalenförmiger Metallkörper 33 Abstandshalter 34 Fügestelle 35 Metallplatte oben

36 Durchbrüche 37 Kunststoffstruktur 38 Gitterstruktur 39 Öffnung Metallkörper 40 Metallplatte unten 41 Rippe 42 Ausnehmung 43 Seitenwand 44 gegenläufige Ausnehmung