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Patent Searching and Data


Title:
HYBRID COMPONENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/048586
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a hybrid component. The hybrid component comprises a metal element and a second element, preferably a plastic element. At least one intermediate layer is arranged between the metal element and the second element. The at least one intermediate layer contains a maximum of 2 wt. % of resin. The invention also relates to a method for producing a hybrid component, to the use thereof, and to the use of a thermoplastic film.

Inventors:
VOGLER CHRISTIAN (DE)
FREY THOMAS (CH)
KOCH DAVID (CH)
TRABER BRUNO (CH)
Application Number:
PCT/EP2018/074080
Publication Date:
March 14, 2019
Filing Date:
September 07, 2018
Export Citation:
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Assignee:
NOLAX AG (CH)
International Classes:
B32B15/08
Foreign References:
EP2886287A12015-06-24
DE102004046516A12006-04-06
DE4017145A11991-12-05
DE4017145A11991-12-05
Attorney, Agent or Firm:
WILMING, Martin et al. (CH)
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Claims:
Patentansprüche

Hybridbauteil (1), umfassend ein Metallelement (2) und ein zweites Element (3) , vorzugsweise ein Kunststoffelement, wobei zwischen dem Metallelement (2) und dem zweiten Ele¬ ment mindestens eine Zwischenschicht (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Zwischen¬ schicht (4) maximal 2 Gew.-% Harz aufweist.

Hybridbauteil (1) gemäss Anspruch 1, wobei die mindestens eine Zwischenschicht (4) thermoplastisch ist.

Hybridbauteil (1) gemäss Anspruch 2, wobei die mindestens eine Zwischenschicht (4) mindestens 50% eines thermoplasti sehen Kunststoffs umfasst, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe: Polypropylen, Polyethylen, modifiziertes Polyole- fin, Ionomer, Copolyamid, Copolyester, thermoplastisches Polyurethan, Styrol-Copolymer und Mischungen davon. 4. Hybridbauteil (1) gemäss einem der vorherigen Ansprüche, wo¬ bei die mindestens eine Zwischenschicht (4) eine komplexe, nicht nur in einer Ebene verlaufende, Geometrie aufweist und überall im Wesentlichen die gleiche Dicke aufweist. 5. Hybridbauteil (1) gemäss einem der vorherigen Ansprüche, wo¬ bei ein Material des zweiten Elements (3) ausgewählt ist aus der Gruppe: Kunststoff, insbesondere Thermoplast oder Duroplast; Metall; Metalllegierung; Textil oder Faserverbundwerkstoff .

6. Hybridbauteil (1) gemäss einem der vorherigen Ansprüche, wo- bei das Metallelement (2) ausgewählt ist aus der Gruppe: Aluminium; Aluminiumlegierung; Stahl, insbesondere Edel- stahl oder verzinkter Stahl; Kupfer oder Kupferlegierungen; Titan oder Titanlegierungen; Magnesium oder Magnesiumlegierungen; Zinn oder Zinnlegierungen; Blei oder Bleilegierungen .

7. Verfahren zur Herstellung eines Hybridbauteils (1) mit mindestens einem Metallelement (2), vorzugsweise eines Hybrid¬ bauteils (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend die Schritte a) Auftragen mindestens einer, insbesondere thermoplastisch verarbeitbaren, Zwischenschicht (4) auf eine Oberfläche (2a) des Metallelements (2) oder einer Oberfläche (3a) eines zweiten Elements (3) ,

b) Aufheizen der Oberfläche (2a) des Metallelements (2)

und/oder der Oberfläche (3a) des zweiten Elements (3), c) Fügen des Metallelements (2) und des zweiten Elements (3) an den Oberflächen (2a, 3a) , wobei die Schritte a) und b) unter einem Heissgasstrom (5) erfolgen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (4) maximal 2 % Gew.-% Harz aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Metallelement (2) vorgeheizt wird.

9. Verfahren gemäss Anspruch 7 oder 8, wobei die mindestens ei¬ ne Zwischenschicht (4) als Folie ausgebildet ist und bevor¬ zugt zwei Schichten (4a, 4b) und ganz besonders bevorzugt drei Schichten (4a, 4b, 4c) aufweist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Heissgasstrom (5) mittels Inertgas, vorzugsweise Stick¬ stoff, erzeugt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Zwischenschicht (4) nach dem Fügen eine komplexe, nicht nur in einer Ebene verlaufende, Geometrie aufweist und überall im Wesentlichen die gleiche Dicke aufweist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei das Aufheizen der Oberfläche (2a) des Metallelements (2) und das Aufheizen der Oberfläche (3a) des zweiten Elements (3) bei unterschiedlichen Temperaturen und unterschiedlichen Erwärmungszeiten erfolgen.

13. Verwendung einer thermoplastischen Folie (4) mit maximal 2 % Harz zum Verschweissen von zwei unterschiedlichen Elementen (2, 3), wobei zumindest ein Element ein Me¬ tallelement (2) ist.

14. Verwendung gemäss Anspruch 13, wobei die Folie (4) mindestens eine Schicht (4a) , bevorzugt zwei Schichten (4a,

4b) und ganz besonders bevorzugt drei Schichten (4a, 4b, 4c) aufweist.

15. Verwendung eines Hybridbauteils (1) nach einem der An¬ sprüche 1 bis 6 im Automobilbau.

Description:
Hybridbauteil

Die Erfindung betrifft ein Hybridbauteil, ein Verfahren zum Herstellen eines Hybridbauteils, Verwendung eines Hybridbauteils sowie die Verwendung einer thermoplastischen Folie gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.

Heissgasschweissen ist eine etablierte Technik zum Verbinden von Kunststoffteilen . DE 40 17 145 beschreibt das Verbinden von Thermoplasten mit Metallen mittels einer Schweisshilfe . Die Schweisshilfe besteht dabei aus Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, einem linearen thermoplastischen Polyurethan sowie mindestens 10 Gew.-% eines klebrigmachenden Harzes. Diese Zusammensetzung des Klebstoffes ist für die Anwendung im Automobilbereich jedoch un- geeignet. Die Schmelzpunkte der Grundpolymere und der hohe Harzanteil führen dazu, dass die Wärmestandfestigkeit nicht er ¬ reicht wird. Harze werden im aufgeschmolzenen Zustand sehr dünnflüssig, so dass bei dreidimensionalen Strukturen der Klebstoff zerfliesst und nicht mehr an den ursprünglich aufgetragenen Stellen zur Verfügung steht. Derart hergestellte dreidimensiona ¬ le Hybridbauteile würde es an der notwendigen Festigkeit fehlen.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden.

Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Hybridbau ¬ teil bereitzustellen, dass eine besonders gute Festigkeit und Wärmestandfestigkeit aufweist. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung ein Verfahren für die Herstellung eines solchen Hyb- ridbauteils bereitzustellen sowie dessen Verwendung.

Diese Aufgaben werden durch die in den unabhängigen Patentansprüchen definierten Vorrichtungen und Verfahren gelöst. Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen .

Die Erfindung betrifft ein Hybridbauteil. Das Hybridbauteil um- fasst ein Metallelement und ein zweites Element. Das zweite Ele ¬ ment ist vorzugsweise ein Kunststoffelement . Zwischen dem Me ¬ tallelement und dem zweiten Element ist mindestens eine Zwi ¬ schenschicht angeordnet. Die mindestens eine Zwischenschicht weist maximal 2 Gew.-% Harz auf. Es ist auch denkbar, dass die Formulierung der mindestens einen Zwischenschicht harzfrei ist.

Die mindestens eine Zwischenschicht ermöglicht eine feste Ver ¬ bindung zwischen dem Metallelement und dem zweiten Element. Auf ¬ grund des niedrigen Harzgehaltes in der Zwischenschicht weist das Hybridbauteil eine hohe Wärmebestandfestigkeit auf, so dass das Hybridbauteil auch an Orten eingesetzt werden kann, die üb ¬ licherweise hohe Betriebstemperaturen aufweisen.

Die mindestens eine Zwischenschicht ist vorzugsweise thermoplas- tisch. Die Zwischenschicht kann auch duroplastisch sein. Insbesondere entsteht die duroplastische Zwischenschicht durch Ener ¬ gieeintrag in das latent reaktive thermoplastische Material (z.B. UV, ebeam, Wärme) . Eine thermoplastische Zwischenschicht weist gegenüber herkömmli ¬ chen Haftvermittlern Vorteile auf. Eine thermoplastische Zwi ¬ schenschicht ist im Gegensatz zu Lacksystemen nicht lösungsmit ¬ telbasiert. Dies erhöht die Umweltverträglichkeit und schont die Gesundheit der Mitarbeitenden bei der Produktion. Ausserdem kann auf den zeitaufwändigen Trocknungsschritt verzichtet werden. Die thermoplastische Zwischenschicht ist im Gegensatz zu Zweikompo ¬ nentensystem einfach handhabbar, da die Wahl des richtigen Verhältnisses der Komponenten entfällt. Eine thermoplastische Zwi- schenschicht wie vorstehend beschrieben kann zur Haftvermittlung verwendet werden, ohne dass ergänzende Stoffe (Primer, vorgängi ¬ ge Beschichtungen, Reaktionsstarter) appliziert oder dazugegeben werden müssten.

Die mindestens eine Zwischenschicht kann mindestens 50 % eines thermoplastischen Kunststoffs umfassen. Vorzugsweise ist der Kunststoff ausgewählt aus der Gruppe: Polypropylen, Polyethylen, modifizierte Polyolefin, Ionomer, Copolyamid, Copolyester, ther- moplastisches Polyurethan, Styrol-Copolymer und Mischungen davon. Modifizierte Polyolefine können beispielsweise Ethylenac- rylsäure-Copolymer (EAA) , Ethylenvinylacetat (EVA) , Ethylenme- thylacrylat (EMA) und Ethylenbutylacrylat (EBA) sein. Vorzugs ¬ weise sind Polypropylen und Polyethylen mit funktionellen Grup- pen funktionalisiert . Bevorzugte funktionelle Gruppen sind An ¬ hydride und Epoxide, insbesondere Maleinsäureanhydrid oder Gly- cidylmethacrylat . Die funktionalisierten Polymere können entwe ¬ der als Pfropfpolymere oder Copolymere vorliegen. Eine solche Zwischenschicht hat den Vorteil, dass diese sehr gut unter einem Heissgasstrom verarbeitbar ist, ohne jedoch dünnflüssig zu werden. Durch die Wahl des Kunststoffs ist die Heiss- gasstromtemperatur einstellbar. Zudem kann der Verwendungszweck durch die Wahl des Kunststoffes angepasst werden. Bevorzugt kann die Zwischenschicht in einem Heissgasstrom aufweisend eine Tem ¬ peratur von 300 bis 700 °C aufgeheizt werden, ohne dünnflüssig zu werden. Bevorzugt ist der Temperaturbereich zwischen 400 und 600 °C und ganz besonders bevorzugt sind 500 bis 550 °C Vorzugsweise sind zwischen dem Metallelement und dem zweiten Element zwei oder mehr Zwischenschichten angeordnet. Die Schichten weisen vorzugsweise variierende Materialzusammensetzungen auf, die zusammen aber mindestens 50 Gew.-% eines thermoplasti ¬ schen Kunststoffes umfassen.

Mehrere Zwischenschichten haben den Vorteil, dass die jeweils zu dem entsprechenden Element weisende Oberfläche der Zwischenschicht derart angepasst werden kann, dass eine optimale Haftung zwischen beispielsweise einer ersten äusseren Zwischenschicht und dem Metallelement respektive einer zweiten äusseren Zwischenschicht und dem zweiten Element erzielt werden kann. Eine dritte Zwischenschicht, die beispielsweise zwischen zwei äusse ¬ ren Zwischenschichten angeordnet ist kann derart gestaltet sein, dass diese eine optimale Haftung zwischen den äusseren Schichten gewährleistet. Auf diese Art kann ein besonders fester Verbund erzielt werden. Unter einer „äusseren Zwischenschicht" ist damit die Zwischenschicht gemeint, die in einer Mehrschichtenanordnung zu dem Metallelement respektive dem zweiten Element weist.

Die mindestens eine Zwischenschicht kann als Klebstoff vorlie ¬ gen. Die Zwischenschicht kann auch in Form einer Folie oder Rau- pe vorliegen. Liegt die mindestens eine Zwischenschicht als Fo ¬ lie vor, was bevorzugt ist, so kann diese beispielsweise vorher in einem Extrusionsverfahren aus einer Schicht oder mehreren Schichten hergestellt worden sein. Es ist ein Vorteil einer als Folie ausgebildeten Zwischenschicht, dass sie gut gelagert wer- den kann, bei der Anwendung flexibel ist, ohne Zusatzstoffe und Vorapplikationen auskommt.

Die mindestens eine Zwischenschicht kann weitere Bestandteile umfassen. Beispielsweise können der Zwischenschicht 0-50 Gew.-% mineralische oder organische Füllstoffe zugesetzt sein. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Zwischenschicht 0-50 Gew.-% Elasto ¬ mere umfasst. Ebenfalls möglich ist der Einsatz von 0-10 Gew.-% Additiven, wie beispielsweise Stabilisatoren, Antiblockmittel , Verarbeitungshilfsmittel und/oder Farben.

Die mindestens eine Zwischenschicht lässt sich so entsprechend der geplanten Anwendung optimal anpassen.

Die mindestens eine Zwischenschicht weist vorteilhafterweise ei ¬ ne komplexe, nicht nur in einer Ebene verlaufende, Geometrie auf. Die Zwischenschicht weist vorzugsweise überall im Wesentli- chen die gleiche Dicke auf. Die Zwischenschicht kann 1 bis 1000 μιη dick sein. Sind die Zwischenschichten als Folien ausgebildet, werden bevorzugt Dicken von 10 bis 500 μιη verwendet. Besonders bevorzugt sind Dicken von 20 bis 200 μη. Die Zwischenschicht eignet sich besonders zur Herstellung von dreidimensionalen Bauteilen. Aufgrund der Zusammensetzung kann die Zwischenschicht auch an Bauteile komplexer Geometrien ange- passt werden. Ein Zerfliessen bei hoher Temperaturbelastung erfolgt nicht. Hybridbauteile mit einer solchen Zwischenschicht zeichnen sich dabei durch eine besondere Verbundfestigkeit aus unabhängig von der Komplexität der Geometrie des Hybridbauteils.

Vorteilhafterweise ist ein Material des zweiten Elements ausge ¬ wählt aus der Gruppe: Kunststoff, insbesondere Thermoplast oder Duroplast; Metall; Metalllegierung; Textil oder Faserverbund ¬ werkstoff. Bevorzugt sind verstärkte und gefüllte Kunststoffe. Die Füllstoffe können aus Mineralien oder biologischen Quellen gewonnen sein oder künstlich hergestellt sein. Beispiele für Füllstoffe sind Kreide, Talkum oder Glasfaser. Bevorzugt sind Kreide, Glimmer, Glasfaser und Kohlenstofffasern . Die Faserverbundwerkstoffe sind beispielsweise synthetische Textilien oder Filamenten sowie Kunststoffe. Die Wahl des zweiten Elements bietet eine optimale Anpassung an die Verwendung. Das Material kann hitzestabil, robust, und/oder resistent gegenüber einer Vielzahl an Chemikalien gestaltet werden und zeichnet sich durch Langlebigkeit aus.

Das Metallelement ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe: Aluminium; Aluminiumlegierung; Stahl, insbesondere Edelstahl o- der verzinkter Stahl; Kupfer oder Kupferlegierungen; Titan oder Titanlegierungen; Magnesium oder Magnesiumlegierungen; Zinn oder Zinnlegierungen; Blei oder Bleilegierungen. Weitere Beispiele sind Messing und Bronze.

Die Wahl des Metallelements ermöglicht eine breite Anwendungs ¬ möglichkeit. Die plastische Verformbarkeit ermöglicht eine Viel- zahl an komplexen Geometrien.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Hybridbauteils mit mindestens einem Metallele ¬ ment, vorzugsweise eines Hybridbauteils wie vorhergehend be- schrieben. Das Verfahren umfasst die Schritte: a) Auftragen mindestens einer, insbesondere thermoplastisch verarbeitbaren, Zwischenschicht auf eine Oberfläche des Metallelements oder auf einer Oberfläche eines zweiten Elements,

b) Aufheizen der Oberfläche des Metallelements und/oder der Oberfläche des zweiten Elements,

c) Fügen des Metallelements und des zweiten Elements an den Oberflächen .

Die Schritte a) und b) erfolgen unter einem Heissgasstrom. Die Zwischenschicht weist maximal 2 Gew.-% Harz auf. Die Zwischen ¬ schicht kann weitere Zusatzstoffe, wie bereits vorhergehend be- schrieben, aufweisen. Ebenso ist es denkbar, dass die Zwischenschicht zu einem Duroplast verarbeitet werden kann.

Besonders bevorzugt erfolgt das Aufheizen der Oberfläche des zweiten Elements, insbesondere, wenn das zweite Element aus ei ¬ nem Kunststoff gefertigt ist. Dazu wird die insbesondere thermo ¬ plastisch verarbeitbare Zwischenschicht beispielsweise in Form einer Folie lose an das Metallelement angeordnet. Das zweite Element wird beispielsweise für wenige Sekunden mit einem Heiss- gasstrom mit einer Temperatur von 550 °C erhitzt, so dass die erreichte Oberflächentemperatur des Kunststoffes zwischen 250 °C und 300 °C liegt.

Unter Fügen des Metallelements und des zweiten Elements wird das langfristige Verbinden mehrerer fester Werkstücke verstanden. Im Sinne der vorliegenden Anmeldungen sind die zu fügenden festen Werkstücke das Metallelement und das zweite Element, die unter Zuhilfenahme der Zwischenschicht gefügt werden. Das Fügen unter einem Heissgasstrom ist gegenüber anderen Verfahren zum Wärmeeintrag bevorzugt, da durch den Volumenstrom eine Zwischenschicht an eine nicht-planare Oberfläche angeformt werden kann. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Zwischenschicht als flexible Folie bereitgestellt ist. Es kann auf vor- bereitende Schritte, etwa Applikation eines lösungsmittelbasierten Haftvermittlers, verzichtet werden und dennoch eine flächige Beschichtung der Oberfläche einer 3D-Struktur erreicht werden.

Ganz besonders bevorzugt ist das Verfahren, wenn zusätzlich zum Kunststoffelement auch das Metallelement erhitzt oder zumindest erwärmt wird. Das Aufheizen verkürzt die Prozesszeiten. Durch die Erwärmung des zweiten Elements ist es beispielsweise möglich, den Energie ¬ eintrag in das Metallelement zu verringern. Die Temperaturen an den Oberflächen der Elemente sind für die Herstellung des Hyb- ridbauteils dennoch ausreichend.

Es ist alternativ denkbar, nur die Oberfläche des Metalls zu er ¬ hitzen. Das Aufheizen des Metallelements erfolgt üblicherweise in einem Zeitraum zwischen 1 min und 5 min, besonders bevorzugt 2 min. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Metall zusätzlich mit einem Kunststoffverarbeitungsverfahren bearbeitet wird. Beispielsweise kann mittels Spritzguss ein weiterer Kunst ¬ stoff an das Metall angefügt werden. Das Metallelement kann auch vorgeheizt werden. Das Vorheizen kann beispielsweise in einem Ofen oder mittels Strahlers, insbe ¬ sondere eines Infrarotstrahlers, erfolgen. Auch eine induktive Erwärmung ist denkbar. Alternativ kann das Metallelement auch mit einem beheizbaren Werkzeug in Kontakt sein.

Das Verfahren zeichnet sich durch die Herstellung einer besonders guten Stoffschlüssigen Verbindung zwischen unterschiedlichen Materialien aus. Die Prozesszeiten für die Herstellung eines Hybridbauteils werden gesenkt. Dies führt zu einem kosten- günstigeren Verfahren. Das Vorheizen des Metallelements hat den Vorteil, dass die nötigen Prozesstemperaturen schneller erreicht werden und Prozesszeiten dadurch verkürzt werden.

Mittels des erfindungsgemässen Verfahrens können Hybridbauteile mit einer Zugscherfestigkeit von über 12 MPa hergestellt werden.

Vorzugsweise ist die mindestens eine Zwischenschicht als Folie, insbesondere eine thermoplastische Folie, ausgebildet und weist bevorzugt zwei Schichten und ganz besonders bevorzugt drei

Schichten auf. Aber auch mehrere Schichten sind denkbar. Eine solche Folie kann beispielsweise im Vorfeld mittels eines Extru- sionsverfahrens hergestellt werden. Die Zwischenschicht kann aber auch als Raupe aufgetragen werden oder als Sprühkleber.

Vorteilhafterweise wird der Heissgasstrom mittels Inertgas, vor ¬ zugsweise Stickstoff, erzeugt. Inertgase sind kommerziell er ¬ hältlich, insbesondere Stickstoff und Argon. Die Speisung er- folgt über Druckflaschen oder entsprechend dafür vorgesehene

Gasleitungen. Das Gas wird typischerweise auf Temperaturen von 300 bis 700 °C erhitzt. Bevorzugt ist der Bereich zwischen 400 und 600 °C und ganz besonders bevorzugt sind 500 bis 550 °C. Die Verwendung von Inertgas hat den Vorteil, dass eine Schädi ¬ gung der Zwischenschicht bei Temperaturen oberhalb von 200 °C aufgrund sauerstoffhaltiger Luft vermieden wird.

Es ist aber auch denkbar, dass der Heissgasstrom mit Luft er- zeugt wird. Dies kann insbesondere dann erfolgen, wenn die Zwi ¬ schenschicht durch beispielsweise Zusätze gegen thermooxidativen Abbau zusätzlich hitzestabilisiert ist oder alternativ über das Metallelement ein schneller Wärmeabfluss erfolgt. Vorzugsweise weist die mindestens eine Zwischenschicht nach dem Fügen eine komplexe, nicht nur in einer Ebene verlaufende, Geo ¬ metrie auf und kann wie vorhergehend beschrieben gestaltet sein.

Das Aufheizen der Oberfläche des Metallelements und das Aufhei- zen der Oberfläche des zweiten Elements können bei unterschied ¬ lichen Temperaturen und unterschiedlichen Erwärmungszeiten erfolgen . Handelt es sich bei dem zweiten Element um einen Kunststoff, so wird der Kunststoff vorzugsweise nur oberflächlich angeschmol ¬ zen. Dies ist innerhalb weniger Sekunden möglich. Dadurch wird der Kunststoff nur minimal thermisch belastet und nicht geschä- digt. Der Kunststoff bewahrt dadurch langlebige Eigenschaften. Um die Oberfläche des Kunststoffs anzuschmelzen wird die Ober ¬ fläche typischerweise auf Temperaturen erhitzt, die zwischen 20 °C und 50°C oberhalb der Schmelztemperatur des Kunststoffs lie ¬ gen .

Die Erwärmungszeiten des Metallelements können je nach Grösse und verwendeten Metall variieren. Die Temperatur auf dem Metall sollte mindestens 20°C über dem Schmelzpunkt der Zwischenschicht liegen um eine optimale Haftung zu erzielen. Durch die separate Aufheizmöglichkeit können die Prozessparame ¬ ter optimiert und so der Herstellungsprozess beschleunigt wer ¬ den .

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung einer thermoplastischen Folie mit maximal 2 % Harz zum Verschweissen von zwei unterschiedlichen Elementen, wobei zumindest ein Element ein Metallelement ist. Unter Verschweissen ist hier das Erwärmen der Kontaktstellen zumindest des Metallelements und der Zwischenschicht verstanden, wobei zumindest die Zwischenschicht bis in den Schmelzbereich erwärmt wird, sodass an der Stossstel- le unter dem Heissgasstrom eine flüssige Zone vorhanden ist. Die Folie kann eine Schicht, bevorzugt zwei Schichten und ganz be ¬ sonders bevorzugt drei Schichten aufweisen. Auch mehr als drei Schichten sind denkbar. Die Folie kann weiter wie vorhergehend beschrieben ausgestaltet sein.

Eine solche Folie zeichnet sich dadurch aus, dass sie auch bei höherer Wärmebelastung nicht flüssig wird und damit nicht zer- fliesst. Es wird gewährleistet, dass die Folie im Wesentlichen überall die gleiche Dicke aufweist. Dadurch eignet sich die thermoplastische Folie auch zum Auftragen und Fügen auf komple ¬ xen dreidimensionalen Strukturen. Es können sehr robuste Hybridbauteile erzielt werden.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung eines Hybridbauteils wie vorhergehend beschrieben als strukturelle und semistrukturelle Bauteile oder im Automobilbau. Unter „struktu ¬ relle Bauteile" sind dabei lasttragende, d.h. besonders harte und feste, Bauteile gemeint. Unter „semi-strukturelle Bauteile" sind Bauteile gemeint, die weniger hart sind aber dennoch Lasten tragen können.

Die Hybridbauteile können beispielsweise aufgrund der hohen Fes ¬ tigkeit und Wärmestandfestigkeit im Motorraum eingesetzt werden.

Anhand von Figuren, welche lediglich Ausführungsbeispiele dar ¬ stellen, wird die Erfindung im Folgenden näher erläutert. Es zeigen :

Figur 1 : Einen Aufbau eines erfindungsgemässen Hybridbauteils,

Figur 2 : Eine erste Variante eines erfindungsgemässen Ver- fahrens zum Herstellen eines Hybridbauteils,

Figur 3 : Eine zweite Variante eines erfindungsgemässen Ver ¬ fahrens zum Herstellen eines Hybridbauteils, Figur 4: Eine dritte Variante eines erfindungsgemässen Ver ¬ fahrens zum Herstellen eines Hybridbauteils. Figur 5: Ausführungen der mindestens einen Zwischenschicht als Folie in einem Hybridbauteil gemäss Figur 2.

Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen gleiche Teile der Erfindung.

Figur 1 zeigt einen Aufbau eines erfindungsgemässen Hybridbauteils 1. Das Hybridbauteil 1 umfasst ein Metallelement 2 und ein Kunststoffelement 3 aus Polypropylen. Zwischen dem Metallelement 2 und dem Kunststoffelement 3 ist eine Zwischenschicht 4 ange- ordnet. Die Zwischenschicht weist eine Dicke von 100 μιη auf. Das Metallelement 2 weist eine zur Zwischenschicht 4 weisende Ober ¬ fläche 2a und eine ihr abgewandte Oberfläche 2b auf. Das Kunst ¬ stoffelement 3 weist ebenfalls eine zur Zwischenschicht 4 wei ¬ sende Oberfläche 3a und eine ihr abgewandte Oberfläche 3b auf. Das Metallelement 2 und das Kunststoffelement 3 sind über die Oberflächen 2a und 3b mit der Zwischenschicht 4 verbunden.

Figur 2 zeigt eine erste Variante eines erfindungsgemässen Verfahrens zum Herstellen eines Hybridbauteils. Dazu wird ein Me- tallelement 2 bereitgestellt und die Oberfläche 2a des Me ¬ tallelements mittels eines Heissgasstroms 5 erhitzt. Im An- schluss wird eine thermoplastische Zwischenschicht 4 in Form ei ¬ ner Folie an das Metallelement gefügt. Eine Oberfläche 3a eines Kunststoffelements 3 wird dann ebenfalls mittels eines Heiss- gastroms 5 erhitzt und anschliessend über die Zwischenschicht 4 an das Metallelement 2 gefügt. Bei dem Kunststoffelement handelt es sich um Polypropylen. Das Polypropylen wurde kurzzeitig mit einer Temperatur von 550 °C erhitzt, so dass die Temperatur der Oberfläche 3a einen Wert zwischen 250 °C und 330 °C aufwies.

In Figur 3 ist eine zweite Variante eines erfindungsgemässen Herstellungsverfahrens aufgezeigt. Die zweite Variante unter ¬ scheidet sich von der ersten Variante im Wesentlichen darin, dass kein Aufheizen der Metalloberfläche 2a erfolgt. Die Zwi ¬ schenschicht 4 wird als Folie auf das Metallelement 2 aufge ¬ bracht. Das Kunststoffelement 3 wird mittels eines Heiss- gasstroms 5 erhitzt, so dass die Temperatur der Oberfläche 3a des Kunststoffelements 3 deutlich über der Schmelztemperatur der Zwischenschicht 4 liegt. Die Oberfläche 3a des Kunststoffs 3 wird dabei angeschmolzen. Durch das Fügen des Kunststoffelements 3 mit der aufgeheizten Oberfläche 3a an die Zwischenschicht 4 wird diese geschmolzen. Nach Abkühlen und Aushärten der Zwi- schenschicht 4 erfolgt so eine feste und wärmestandfeste Verbin ¬ dung zwischen dem Kunststoffelement 3 und dem Metallelement 2.

Figur 4 zeigt eine weitere Variante eines erfindungsgemässen Verfahrens zum Herstellen eines Hybridbauteils. Dazu wird zu- nächst eine Metallelement 2 bereitgestellt. An die Oberfläche 2a des Metallelements 2 wird eine thermoplastische Zwischenschicht 4 lose angeordnet. Mittels eines Heissgastroms 5 wird die Zwi ¬ schenschicht geschmolzen. Im Anschluss wird an die geschmolzene Zwischenschicht 4 das Kunststoffelement 3 angefügt. Das Kunst- Stoffelement 3 wurde dazu wie in Bezug auf Figur 2 beschrieben erhitzt. Nach Abkühlen und Härtung der Zwischenschicht 4 resul ¬ tiert eine feste und wärmestandfeste Verbindung zwischen dem Me ¬ tallelement 2 und dem Kunststoffelement 3. Figur 5 zeigt mögliche Varianten der mindestens einen Zwischenschicht 4 in Form einer Folie wie in Figur 2 beschrieben. In Variante A ist die Folie 4 nur aus einer Schicht 4a aufgebaut. Ei ¬ ne Folie, wie in Variante A dargestellt, ist beispielsweise bei einem Verbund aus Stahl und Polypropylen denkbar. In diesem Fall kann die Schicht 4a beispielsweise aus MAH-g-PP sein. In Varian ¬ te B umfasst die Folie 4 mindestens zwei Zwischenschichten 4a und 4b. Die Schicht 4a kann beispielsweise derart gestaltet sein, dass die Schicht 4a eine besonders gute Verbindung mit ei- ner Metalloberfläche (2a, Figur 1) eingeht. Die Metalloberfläche kann beispielsweise Stahl sein. Beispielsweise eignet sich als Schicht 4a ebenfalls MAH-g-PP. Die Schicht 4b kann derart ge ¬ staltet sein, dass die Schicht 4b eine besonders gute Verbindung mit einer KunststoffOberfläche (3a, Figur 1) eingeht. Eine sol ¬ che KunststoffOberfläche kann beispielsweise aus Polyamid beste ¬ hen. In diesem Fall und in Kombination mit der genannten Schicht 4a sind beispielsweise PA oder CoPA als Schicht 4b denkbar. In Variante C ist zwischen der ersten äusseren Schicht 4a und der zweiten äusseren Schicht 4b eine Zwischenschicht 4c angeordnet. Die Zwischenschicht 4c kann derart gestaltet sein, dass die Schicht 4c einen besonders festen Verbund zu der Schicht 4a und zu der Schicht 4b bildet. Die Schichten 4a und 4b können wie vorhergehend beschrieben gestaltet sein.