Die Erfindung betrifft ein Kunststoffbauteil mit einem eine duromere Matrix aufweisenden Kern und einem daran verankerten Anbauteil.

Es ist bekannt, in einem Kunststoffbauteil, das einen eine duromere Matrix auf- weisenden Kern enthält, einen aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial bestehenden Ankerstift in den Kern des Kunststoffbauteils einzubringen und darin mit Hilfe von mechanischer Anregung, z. B. mittels einer Sonotrode erzeugter Ultraschallschwingungen, zu erweichen, so dass ein Anteil des Kunststoffmateri- als des Ankerstifts in den Kern fließt und nach dem Verfestigen darin den Anker- stift fest verankert hält. Mit einem solchen Ankerstift kann ein Anbauteil an dem Kunststoffbauteil befestigt werden.

Aus der WO 2014/075200 A1 ist eine solche Befestigung eines Anbauteils mittels eines thermoplastischen Ankerstifts bekannt geworden, der in eine Ausnehmung in dem Kunststoffbauteil eingesetzt und darin mit Hilfe einer Sonotrode erweicht worden ist und nach seinem Verfestigen das Anbauteil am Kunststoffbauteil fest hält. Weiterhin ist es bekannt, thermoplastische Dübel in eine duromere Matrix eines Kunststoffbauteils einzudrücken, so dass anschließend Schrauben in die Dübel einschraubbar sind und Anbauteile fixieren können. Die duromere Matrix besteht dabei vorzugsweise aus einem porösen Grundwerkstoff oder alternativ aus einer im Kern offenen Sandwichstruktur.

Zur Befestigung von Anbauteilen sind somit zusätzliche Verbindungs- oder Ankerbauteile wie Ankerstifte oder auch thermoplastische Dübel erforderlich. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Kunststoffbauteil zu schaffen, an dem ein Anbauteil mit geringem Aufwand festlegbar ist.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Kunststoffbauteil erfindungs- gemäß dadurch gelöst, dass das Anbauteil zumindest in seinem Verankerungsbereich aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet ist und am Kern des Kunststoffbauteils mit seinem Verankerungsbereich festgelegt ist, wobei der Verankerungsbereich am Kern angesetzt oder in dem Kern eingesetzt oder einge- presst ist, sich in einem mittels Energiezufuhr und insbesondere mittels Ultra- schallschwingungen erzeugten fließfähigen Zustand mit der duromeren Matrix des Kerns verbindet und daran bzw. darin in erstarrtem Zustand insbesondere als Verbindungsanker verankert ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Dadurch, dass das Anbauteil selbst oder zumindest ein Verankerungsbereich als Teil oder Abschnitt des Anbauteils die Verankerung oder den Verbindungsanker breit stellt, sind keine weiteren Verankerungsteile erforderlich. Da der Veranke- rungsbereich oder zumindest ein Abschnitt davon durch Energiezufuhr plastifi- ziert und in einen fließfähigen oder teilfließfähigen Zustand überführt wird, kann der Verankerungsbereich in das Kernmaterial oder in die duromere Matrix des Kerns eindringen und sich mit diesem innig verbinden. Nach dem Erstarren und Verfestigen des thermoplastischen Kunststoffmaterials des Verankerungsbereichs bildet dieser eine feste Verankerung in dem Kunststoffbauteil. Die Energiezufuhr erfolgt bevorzugt mittels Ultraschallschwingungen unter Verwendung einer Sonotrode.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Anbauteil zumindest in seinem Verankerungsbereich oder in seiner Gesamtheit ausschließlich aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet ist. Bei einer solchen mate- rialeinheitlichen Gestaltung ist das Anbauteil insbesondere als Kunststoff- Spritzgussteil kostengünstig herstellbar und einfach zu plastifizieren.

Zweckmäßigerweise ist der Kern aus einem porösen Grundwerkstoff oder aus einer im Kern offenen Sandwichstruktur, insbesondere einem PU-Composite- Bauteil (z. B. Sandwichstruktur aus Polyurethan, Glasfaser und Papierwabe) gebildet.

Der Kern kann eine Deckschicht aufweisen, an der das Anbauteil anliegt und durch die der Verankerungsbereich bzw. die Vertiefung des Anbauteils einge- presst ist. Die Deckschicht ist z. B. aus mit Glasfasern verstärktem PU gebildet. Der Kern kann auch an seiner gegenüberliegenden Seite von einer Deckschicht abgedeckt sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Verankerungsbereich des Anbauteils zumindest eine Vertiefung, die in den Kern eingesetzt oder ein- gepresst ist. Die Vertiefung ist insbesondere derart gebildet, dass sie vom Anbauteil oder von einer äußeren Deckplatte des Anbauteils einwärts gegen das Kunststoffbauteil vorragt. Die Vertiefung ist z. B. als ringförmiger oder topfförmi- ger Abschnitt des Verankerungsbereichs bzw. des Anbauteils gebildet. Die Ver- tiefung ist demnach ein vom Anbauteil vorragender Abschnitt oder Vorsprung, der in die Tiefe des Kerns eingesetzt ist. Der Verankerungsbereich kann noch weitere Verankerungsabschnitte aufweisen, die in den Kern eingesetzt oder eingepresst werden und gleichfalls eine Verankerung bilden. Ein solcher Verankerungsabschnitt ist z. B. als Stift oder als Platte oder auch ringförmig gebildet und kann außerhalb neben der Vertiefung und z. B. ringförmig oder ringabschnittsförmig um die Vertiefung herum angeordnet sein.

Zweckmäßigerweise ist der Verankerungsbereich oder die Vertiefung zum Aufnehmen einer Sonotrode geformt, die im Eingriff in dieser Vertiefung mittels Ultraschallschwingungen Energie unmittelbar auf das thermoplastische Kunststoff- material des Verankerungsbereichs des Anbauteils überträgt.

Andererseits kann der Verankerungsbereich des Anbauteils auch ebenflächig geformt sein. Die Anlagefläche des Kerns ist dann dementsprechend angepasst. Das Anbauteil kann zweckmäßigerweise zumindest ein Funktions- oder Anbin- dungsbauteil, beispielsweise einen Gleiter, eine Führung oder eine Öffnung oder eine Bohrung z. B. an einem Steg des Anbauteils, aufweisen, das aus dem thermoplastischen Kunststoff des Anbauteils geformt ist. Damit kann der Herstellungsaufwand wesentlich verringert werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kunststoffbauteils unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 in einer Schnittansicht in Explosionsdarstellung ein PU-Composite-

Bauteil mit einem Anbauteil und einer Sonotrode vor dem Befestigen des Anbauteils; und in einer Schnittansicht das PU-Composite-Bauteil mit daran festgelegtem Anbauteil. Ein Kunststoffbauteil 1 ist z. B. als PU-Composite-Bauteil gebildet und weist einen Kern 15 mit einer duromeren Matrix auf, der beispielsweise als offene Sandwichstruktur, z. B. einer Papierwabenstruktur, oder aus einem porösen Grundwerkstoff wie z. B. Polyurethan-Hartschaum gebildet ist und jeweils von einer Deckschicht (nicht dargestellt) z. B. aus mit Glasfasern verstärktem PU abgedeckt sein kann.

Ein Anbauteil 2 ist zum Festlegen an dem Kern 15 des Kunststoffbauteils 1 vorgesehen. Über das Anbauteil 2 kann eine Verbindung zu anderen Teilen herge- stellt werden und es können Kräfte auf das Kunststoffbauteil 1 übertragen werden. Das Anbauteil 2 kann Funktions- oder Anbauteile wie z. B. einen Gleiter 1 1 enthalten, der an einer Führung 12 zu lagern ist, die das z. B. einen Schiebehimmel bildende Kunststoffbauteil 1 über den Gleiter 1 1 verschiebbar lagert. Das Anbauteil 2 kann auch mit einem Steg 13 gebildet sein, der ein Durchgangsloch 14 oder dergleichen zur Verbindung mit einem anderen Bauteil enthält.

Das Anbauteil 2 ist zumindest in einem Verankerungsbereich 3 und bevorzugt in seiner Gesamtheit aus thermoplastischem Kunststoffmaterial hergestellt. Der Verankerungsbereich 3 des in Fig. 1 dargestellten Anbauteils 2 weist eine bei- spielsweise zylindrisch geformte Vertiefung 4 auf, die von einem als Deckplatte 5 geformten Abschnitt vorragt, sowie Verankerungsabschnitte 6, die neben der Vertiefung 4 von der Deckplatte 5 vorragen. Die Verankerungsabschnitte 6 sind stift- oder plattenförmige Elemente oder als ein die Vertiefung 4 ringförmig umgebendes Element gebildet.

Das Anbauteil 2 wird am Kunststoffbauteil 1 befestigt, indem es gegen die Seitenfläche 7 des Kunststoffbauteils 1 geführt und - durch eine fakultativ vorhandene Deckschicht - in den Kern 15 des Kunststoffbauteils 1 eingepresst wird, bis es seine vorgesehene Position erreicht hat, in der die Deckplatte 5 an der Seitenflä- che 7 des Kunststoffbauteils 1 bzw. des Kerns 15 anliegt. Beim Einpressen des Verankerungsbereichs 3 mit der Vertiefung 4 und den Verankerungsabschnitten 6 in den Kern 15 wird das nachgebende Kernmaterial dementsprechend verdrängt.

Eine Sonotrode 8 wird an das Anbauteil 2 herangeführt und mit ihm in Kontakt gebracht. Die Sonotrode 8 enthält beispielsweise einen von einer Basis 9 aus vorstehenden zylindrischen Zapfen 10, der in seiner Form und Größe an die Vertiefung 4 des Verankerungsbereichs 3 des Anbauteils 2 angepasst ist und der in seiner Arbeitsstellung in der Vertiefung 4 durch Ultraschallschwingungen das thermoplastische Kunststoffmaterial erweicht und soweit plastifiziert, dass das fließfähige Kunststoffmaterial der Vertiefung 4 eine innige Verbindung mit dem umgebenden Kernmaterial des Kerns 15 des Kunststoffbauteils 1 sowie der gegebenenfalls vorhandenen Deckschicht eingehen kann. Bei ausreichend hoher Leistung der Sonotrode 8 können die Ultraschallschwingungen auch die Verankerungsabschnitte 6 plastifizieren, so dass auch sie in einem fließfähigen Zu- stand eine innige Verbindung mit dem Kernmaterial des Kerns 15 des Kunststoffbauteils 1 bzw. der Deckschicht eingehen können. Die duromere Matrix des Kernmaterials, die im Bereich des eingepressten Anbauteils verformt oder verdrängt wird und durch das plastische Kunststoffmaterial wieder verfestigt wird, wird ansonsten durch die Energiezufuhr nicht beeinträchtigt.

Nachdem die Sonotrode 8 die Erzeugung der Ultraschallschwingungen beendet hat, verfestigt sich das Kunststoffmaterial des Verankerungsbereichs 3 des Anbauteils 2 und der Verankerungsbereich 3 bildet einen stabilen und dauerhaften Verbindungsanker, der das Anbauteil 2 an dem Kern 15 und der ggfs. vorhande- nen Deckschicht des Kunststoffbauteils 1 fixiert hält. Die Sonotrode 8 wird beim Verfestigen des Kunststoffmaterials oder danach entfernt.

Fig. 2 zeigt das Kunststoffbauteil 1 mit dem daran verankerten Anbauteil 2. Die Gestaltung des Verankerungsbereichs 3, der Vertiefung 4 und der Veranke- rungsabschnitte 6 sind beispielhaft dargestellt. Auch andere Gestaltungen des Verankerungsbereichs 3 mit in das offene oder offenporige Kernmaterial eindrin- genden oder daran aufliegenden Teilen oder Verbindungsanker können verwendet werden, soweit sie eine innige Verbindung oder Verankerung ermöglichen.

Bei diesem Kunststoffbauteil 1 benötigt somit die Verankerung des Anbauteils 2 keine zusätzlichen Bauteile wie Schrauben, Nieten oder Dübel oder dergleichen.

Da sich der Verankerungsbereich 3 bei eingebautem Anbauteil 2 unterhalb der Deckplatte 5 im Kernmaterial befindet und im Wesentlichen von der Deckplatte 5 abgedeckt ist, ergibt sich ein bevorzugtes optisches Erscheinungsbild ohne zu- sätzliche Schrauben oder Nieten.

Das Einpressen des Anbauteils 2 in das Kernmaterial des Kerns 15 des Kunststoffbauteils 1 , gegebenenfalls durch eine Deckschicht hindurch, kann von einer eigenen Pressvorrichtung oder auch mittels der Sonotrode 8 erfolgen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann in dem Kernmaterial des Kunststoffbauteils 1 zumindest eine Ausnehmung gebildet werden, die im Wesentlichen der Form des Verankerungsbereichs 3 angepasst ist oder mit dieser übereinstimmt, so dass beim Einpressen des Anbauteils 2 weniger Kernmaterial verformt werden muss. Diese Vorbereitung des Kunststoffbauteils 1 ist insbesondere bei Verwendung eines weniger verformbaren Kernmaterials zweckmäßig.

Das Anbauteil 2 kann gänzlich aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial gebildet sein oder zumindest in seinem Verankerungsbereich 3.

Das Anbauteil 2 kann abweichend von der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform auch zumindest in seinem Verankerungsbereich 3 auch eben geformt sein, so dass es in ebenflächiger Anlage auf dem gleichfalls zumindest im Anlagebereich ebenflächigen Kern 15 des Kunststoffbauteils 1 befestigt und ver- ankert ist. Verankerung bedeutet daher nicht nur ein verdrängendes und verformendes Eindringen in das Kernmaterial, sondern auch eine flächige Verbindung. Eine hierbei verwendete Sonotrode hat eine dementsprechend angepasste Form. Wenn auch der Einsatz einer Sonotrode 8 zum Erzeugen der Energie, die zum Plastifizieren des thermoplastischen Kunststoffmaterials des Verankerungsbereichs 3 des Anbauteils 2 benötigt wird, besonders bevorzugt ist, so kann den- noch auch ergänzend oder alternativ die Energiezufuhr z. B. durch eine Heizeinrichtung wie eine Infrarotheizung erfolgen.

Die in der Beschreibung und anhand des Ausführungsbeispiels sowie in den Figuren offenbarten einzelnen Merkmale der Erfindung können in beliebigen tech- nisch zweckmäßigen Anordnungen und Gestaltungen mit dem Erfindungsgegenstand in seiner allgemeinen Form kombiniert werden.

Bezugszeichenliste Kunststoffbauteil 9 Basis

Anbauteil 10 Zapfen

Verankerungsbereich 1 1 Gleiter

Vertiefung 12 Führung Deckplatte 13 Steg

Verankerungsabschnitt 14 Durchgangsloch Seitenfläche 15 Kern

Sonotrode