Derartige Bauteile, z. B. ein Rohr-oder Querträger werden im Fahrzeugbau, aber auch in entsprechender Gestaltung im Flugzeugbau eingesetzt. Ein beispielsweise aus einem Rohr bestehender Querträger wird meist, aufgrund des besseren E-Moduls, ausschließlich aus Metall hergestellt, wobei bei- spielsweise ein aus Stahlblech oder Alumiriiumblech tiefgezogener Grund- körper mit Verstärkungsrippen verschweißt, vernietet oder verschraubt wird.

Das Bauteil weist entsprechend große Wandstärken auf, damit eine ausrei- chende Biege-, Knick-und Torsionssteifigkeit und eine ausreichende Druck- belastung gegeben ist. Daraus resultiert ein hohes Gewicht und Kosten- nachteile. Das Bauteil läßt sich prinzipiell zur Luftführung, beispielsweise für eine Klimaanlage, nutzen. Hierbei tritt das Problem auf, dass sich an den Metallrohren leicht unerwünschtes Kondenswasser abscheiden kann.

Weiter ist ein Bauteil bekannt, das eine zweischalige Konstruktion mit einge- schweißten Stegen zur Stabilisierung aufweist. Ein derartiges Bauteil ist bei-

spielsweise aus der DE 197 20 902 bekannt. Das Bauteil ist in der Herstel- lung sehr aufwendig und weist ein hohes Gewicht auf.

Aus der EP 0 370 342 ist ein als Träger im Kraftfahrzeug einsetzbares Leichtbauteil in Hybridbauweise bekannt, das einen bevorzugt aus Metall bestehenden, schalenförmigen Grundkörper aufweist, in dessen Innenraum Verstärkungsrippen angeordnet sind. Die Verstärkungsrippen bestehen aus eingespritzten Kunststoff und sind mit dem Metallgrundkörper an diskreten Verbindungsstellen verbunden, indem der Kunststoff im Metallteil angeord- nete Durchbrüche durchsetzt und über die Flächen der Durchbrüche hinaus- reicht. Der Metaligrundkörper ist U-förmig ausgebildet, und die Verstärkungs- rippen durchsetzen zur Erzielung einer hohen Steifigkeit und Festigkeit den Innenraum des Grundkörpers. Dieses bekannte Hybridbauteil hat ein vorteil- haft geringes Gewicht bei gleichzeitig ausreichender Festigkeit, Steifigkeit und Belastbarkeit.

Aus der DE 200 08 201 U ist ein Querträger in Hybridbauweise mit einem schalenartigen Grundkörper, der durch eine eingespritzte Kunststoffverrip- pung ausgesteift ist, bekannt. Die Kunststoffrippen sind derart ausgeformt, dass ein als Luftkanal dienendes Kunststoffrohr formschlüssig eingelegt werden kann. Ein solches Einbringen eines Kanals ist aufwendig, da der Ka- nal separat hergestellt und in einem Arbeitsschritt eingelegt werden muss.

Die derart in ihrer Form angepassten Rippen verlieren an Stabilität.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil in Leichtbauweise und ein Verfahren zu dessen Her- stellung zur Verfügung zu stellen, das verbesserte Eigenschaften aufweist und kostengünstig ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Bauteil, umfassend ei- nen schalenförmigen Grundträger und mindestens ein Kernelement, wobei

der Grundträger mindestens eine Schließnaht aufweist und über mindestens eine Toleranzen ausgleichende Zwischenlage mit dem Kernelement verbun- den ist.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungs- gemäßen Bauteils, bei dem auf die Innenseite des nicht geschlossen Grundträgers die Toleranzen ausgleichende Zwischenlage eingebracht wird und mindestens ein Kernelement auf die Zwischenlage aufgebracht wird, der Grundträger geschlossen wird und über eine geeignete Fügetechnik entlang einer oder mehrere Schließnähte dauerhaft verbunden wird.

Des weiteren bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung des erfindungs- gemäßen Bauteils in Fahrzeugen oder Flugzeugen.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, ein kostengünstiges, stabiles Bauteil in Leichtbauweise bereitzustellen, das ein hohes Elastizitäts-Moduls (kurz E-Modul genannt) und gleichzeitig ein geringes Gewicht und eine ge- ringe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Das Bauteil umfaßt dazu einen stabilen schalenförmigen Grundträger beispielsweise aus Metall und ein Kernel- ment, beispielsweise aus Kunststoff. Die Innenseite des Grundträgers und das Kernelement sind über mindestens eine Toleranzen ausgleichende Zwi- schenlage verbunden.

Beim Bauteil sind zahlreiche Material-und Oberflächenkombinationen mög- lich. Dies führt zu einer hohen Flexibilität in der Herstellung des Bauteils so- wie einer hohen Flexibilität in seinen Verwendungsmöglichkeiten.

Ferner ist mittels des Herstellungsverfahrens ein stoffschlüssiges Verbinden des metallischen Grundträgers und des Kernelements über Adhäsion mög-

lich. Der Toleranzausgleich wird bevorzugt durch Zwischenlagen wie Kleb- stoff erreicht. Das Herstellungsverfahren und das damit hergestellte Bauteil ermöglichen eine einfache Modellierung des Verbundsystems im Bauteil durch eine gleichmäßige Spannungsverteilung bei adhäsiven Zwischenla- gen. Das Bauteil weist des Weiteren ein hohes Flächenwiderstandsmoment auf, da ein geschlossener, möglichst dünner Metall-Grundträger die Ker- elemente umgibt. Der Grundträger ist dabei nicht auf einen geraden Grundträger beschränkt, sondern kann in der Draufsicht auch eine Form an- nehmen, wie sie beispielsweise in Bodengruppen oder flächigen Verstei- fungsteilen von Fahrzeugen oder Flugzeugen vorkommen können.

Des weiteren führt das Bauteil zu einer Raumersparnis, da im Grundträger, beispielsweise in durch den Grundträger gebildete Hohlräume Führungsele- mente wie Luftführungselemente oder Leitungen geführt werden können.

Durch eine spezielle Grundträgerstruktur wie Ausnehmungen in Form von Löchern im Grundträger können Kernelemente nach außen dringen, wo- durch beispielsweise mechanische Integrationen wie das Anschrauben eines Airbags ermöglicht werden. Die besondere Verbundstruktur des Bauteils und die Herstellungsweise lässt weiterhin eine schnelle und preisgünstige Proto- typengenerierung zu, was gerade in der Fahrzeugherstellung von großer Be- deutung ist. Dies wird unter anderem auch durch die geringen Werkzeug- kosten und Werkzeugänderungskosten erreicht, da ein modularer Aufbau mit Kernelementen gewählt werden kann. Hierdurch sind flexible Lösungen, bei- spielsweise für linke und rechte Hälften gegeben, die wiederum kleine Spritz- oder Umformwerkzeuge ermöglicht.

Die Kernelemente können ferner Aufgaben wie das Leiten und Isolieren von Luftströmen, das Integrieren von Bauteilen, die sich außerhalb des Metall- Grundträgers befinden, und/oder das Versteifen der Struktur durch Verstär- kungen aus Metall erfüllen.

Unter schalenförmigen Metall-Grundträger im Sinne der Erfindung sind ins- besondere ein-oder mehrteilige Grundträger aus Metall oder Metalizusam- mensetzungen mit hohem E-Modul zu verstehen. Vorzugsweise umfaßt das Bauteil, d. h. das Verbundelement einen Grundträger aus Stahl. Der Metall- Grundträger kann eine spezielle Oberfläche mit unterschiedlichen Strukturen oder aufgesetzten Materialien, beispielsweise eine Oberfläche mit Löchern aufweisen. Durch die Löcher im Grundträger können die Kernelemente nach außen dringen, wodurch Integrationen ermöglicht werden. Unter Integratio- nen im Sinne der Erfindung sind beispielsweise mechanische Integrationen zu verstehen. Besonders geeignet sind mechanische Integrationen, bei- spielsweise Airbags und/oder eine Lenksäule.

In einer weiteren Ausgestaltung ist im Bauteil mindestens ein Kernelement mit dem Grundträger im Verbund angeordnet. Das Kernelement kann vor- zugsweise ein Funktionsbauteil aus Kunststoff oder Metall, wie Stahl sein.

Vorzugsweise ist das Kernelement ein Kunststoffelement. Der Kunststoff weist ein geringes Gewicht und eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf. Das Kernelement kann ein-oder mehrteilig sein. Vorzugsweise können die Ker- elemente Aufgaben erfüllen, wie das Leiten und Isolieren von Luftströmen, das Integrieren von Bauteilen, die sich außerhalb des Metall-Grundträgers befinden oder das Versteifen der Struktur durch Verstärkungen aus Metall in den Kernelementen. Das Bauteil kann neben dem Kernelement zusätzlich elektrische Leitungen, Leiterbahnen, Glasfaserkabel, Sensoren, Dehnungs- messstreifen und/oder, elektronische Chips enthalten.

Des Weiteren weist der Grundträger mindestens eine Schließnaht auf. Die Schließnaht kann den aus Metall-Grundträger und Kernelementen gebilde- ten Raum weitestgehend umschließen. Eine kurze Unterbrechung der Schließnaht kann insbesondere an spannungsarmen Stellen ohne Nachteile

möglich sein, um beispielsweise einen Kabelbaum von innen nach außen oder umgekehrt zu führen.

Die Schließnaht weist vorzugsweise mindestens eine Fügestelle auf. Der Grundträger ist vorzugsweise über die Schließnaht mit geeigneter Fügetech- nik geschlossen. Besonders bevorzugt ist der Grundträger durch Schweißen, Löten, Kleben, Durchsetzfügen, Schrauben und/oder Nieten über die Schließnaht geschlossen. In einer weiteren Ausführungsform ist der Grundträger durch eine Kombination aus Kleben und Durchsetzfügen ge- schlossen.

Vorzugsweise weist die Schließnaht, insbesondere beim Schweißen, Löten Durchsetzfügen oder Verkleben eine der Dicke des geschlossenen Grundträgers entsprechende Dicke auf. Bei Fügeverfahren, wie Nieten oder Schrauben soll die Dicke der Schließnaht vorzugsweise das Zehnfache der Dicke des geschlossenen Grundträgers nicht überschreiten.

Die Verbindung des Grundträgers mit den Kernelementen erfolgt größten- teils über Toleranzen ausgleichende Zwischenlagen. Unter Toleranzen aus- gleichenden Zwischenlagen im Sinne der Erfindung sind bevorzugt Zwi- schenlagen zu verstehen, die Kleb-und Dichtstoffe, doppelseitiges Klebe- band und/oder Dicht-oder Schaumstoffstreifen umfassen. Besonders ge- eignete Toleranzen ausgleichende Zwischenlagen sind beispielsweise Po- lyurethan-Klebstoffe.

Das Bauteil ist nicht auf ein gerades Grundträger beschränkt, sondern kann in der Draufsicht auch eine andere Form annehmen. Andere Formen im Sin- ne der Erfindung können Formen sein, wie sie beispielsweise in Bodengrup- pen oder flächigen Vertiefungsteilen von Fahrzeugen oder Flugzeugen vor- kommen.

Beim Verfahren zur Herstellung des Bauteils wird zu Beginn auf die Innen- seite eines nicht geschlossen Grundträgers die toleranzausgleichende Zwi- schenlage eingebracht und mindestens ein Kernelement auf die Zwischen- lage aufgebracht. Der offene Grundträger wird danach geschlossen und über eine geeignete Fügetechnik entlang einer oder mehrere Schließnähte dau- erhaft verbunden. Optional können zusätzlich beispielsweise elektrische Leitungen, Leiterbahnen, Glasfaserkabel, Sensoren, Dehnungsmessstreifen und/oder elektronische Chips mit eingelegt oder geklebt werden.

Das Verfahren zur Herstellung des Bauteils setzt sich aus folgenden Verfah- rensschritten zusammen : l) Vorliegen eines oder mehrerer Grundträger, die nicht geschlossen sind, II) Einbringen mindestens einer Toleranzen ausgleichenden Zwi- schenlage, III) Einbringen von mindestens eines Kernelements und/oder optional anderer Elemente wie beispielsweise elektrische Leitungen, Lei- terbahnen, Glasfaserkabel, Sensoren, Dehnungsmessstreifen und/oder elektronischen Chips, IV) Verschließen des offenen Grundträgers, V) Dauerhaftes Verbinden des geschlossenen Grundträgers über ei- ne geeignete Fügetechnik entlang einer oder mehrerer Schließ- nähte.

< Das Bauteil kann in jeglichen technischen Gebieten Verwendung finden. Be- sonders bevorzugt wird das Bauteil im Fahrzeug-und Flugzeugbau verwen- det. Das Bauteil kann beispielsweise als lnstrumententafelträger, sämtliche Halterungen und Luftkanäle sowie einen Teil der Klimaanlage enthalten.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen : Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Bauteils mit einer Schließ- naht, Figur 2 eine Draufsicht auf ein Bauteil mit zwei Schließnähten, Figur 3 eine Detailansicht einer Schiießnaht eines Bauteils, Figur 4 eine Detailansicht einer Schtieß. naht mit Durchsetzverbindung, Figuren 5 I) bis 5 V) schematisch den Ablauf eines Verfahrens zur Herstel- lung eines Bauteils mit einem Grundträger und einer Schließnaht, Figuren 6 I) bis V) schematisch den Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung eines Bauteils mit zwei Grundträgern und zwei Schließnähten.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen erläutert. Einander entspre- chende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen verse- hen.

Figur 1 zeigt ein rechteckiges Ausführungsbeispiel eines Bauteils 1, z. B. ei- nes Querträgers für ein Fahrzeug oder ein Flugzeug. Das Bauteil 1 umfaßt einen Grundträger 2. Auf der Innenseite des Grundträger 2 ist unter Zwi- schenanordnung einer Toleranzen ausgleichenden Zwischenlage 4 ein Ker- element 6 eingebracht. Ais Grundträger 2 dient beispielsweise ein metall- scher Körper oder ein metallisches Profil, insbesondere ein schalenförmiges Metallprofil. Das Kernelement 6 ist zur Leichtbauweise des Bauteils 1 aus Kunststoff. Als Zwischenlage 4 ist vorzugsweise eine Schicht aus Klebstoff

stoff vorgesehen. Alternativ kann die Zwischenlage 4 als ein doppelseitiges Klebeband und/oder Dicht-oder Schaumstoffstreifen ausgebildet sein. D. h. der Grundträger 2 ist über die Zwischenlage 4 mit dem Kernelement 6 ver- bunden. Der Grundträger 2 kann darüber hinaus entlang einer Schließnaht 8 über Fügestellen 10 dauerhaft verbunden sein.

Figur 2 zeigt ein mehrteiliges Bauteil 1. Der Grundträger 2 umfaßt in diesem Ausführungsbeispiel zwei Schließnähte 8, die mehrere Fügestellen 10 zur dauerhaften Verbindung aufweisen. Zusätzlich zum Kunststoff-Einfügeteil oder Kernelement 6 sind in das Bauteil 1, insbesondere in einem zwischen dem Kernelement 6 und den Grundträger 2 gebildeten Hohlraum H weitere Elemente 12, wie z. B. elektrische Leitungen eingebracht.

Figuren 3 und 4 zeigen Detailansichten einer Schließnaht 8 des Bauteils 1.

In Figur 3 ist der Grundträger 2 über die Schließnaht 8 durch Schweißen ge- schlossen. Die Dicke 8a der Schließnaht 8 entspricht der Stärke oder Dicke des verbundenen Grundträgers 2 an dieser Stelle. In Figur 4 ist der Grundträger 2 über die Schließnaht 8 durch eine Schraube 14 geschlossen.

Dabei ist der Grundträger 2 zweiteilig ausgebildet, so dass die beiden Ele- mente des Grundträgers 2 im Bereich der Schließnaht 8 unter Zwischenan- ordnung der Zwischenlage 4 und des Kernelements 6 miteinander verbun- den sind. Somit entspricht die Dicke 8a der Schließnaht 8 in diesem Ausfüh- rungsbeispiel der Dicke der beiden Elemente, z. B. zwei Halbschalen, des Grundträgers 2, der Dicke der Zwischenlagen 4 und der Dicke des Kernel- ments 6.

Die Figuren 5 f) bis V) zeigen den Ablauf eines Verfahren zur Herstellung eines Bauteils 1, z. B. eines Rohrträgers, mit einem einteiligen Grundträger 2.

In die beiden Halbschalen 3 des Grundträgers 2 wird als Zwischenlage 4 Klebstoff und/oder ein doppelseitiges Klebeband und/oder ein Dicht-oder Schaumstoffstreifen eingebracht. Das Kernelement 6 wird in eine der beiden

Halbschalen 3 auf die Zwischenlage 4 aufgebracht und der Grundträger 2 über eine Biegestelle 16 geschlossen. Der Grundträger 2 wird über die Schließnaht 8 an der Fügestelle 10 mit einer Schraube 14 dauerhaft verbun- den. Je nach Art und Form der Zwischenlage 4 kann beim Schließen des Grundträgers 2 durch mechanische Belastung in dem zwischen dem Ker- element 6 und dem Grundträger 2 gebildeten Hohlraum H der Klebstoff verteilt werden, so dass eine umlaufende Zwischenlage 4 gebildet ist.

Figuren 6 I) bis 6 V) zeigen schematisch den Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung eines Bauteils 1 mit einem zweiteiligen Grundträgern 2. Bei- spielsweise umfaßt der Grundträger 2 zwei Elemente 2a und 2b, z. B. ein halboffenes Profil und einen Deckel. Alternativ kann der Grundträger 2 mit aus zwei Halbschalen oder zwei andere Halbprofile gebildet sein. Bei einer zweiteiligen Ausführungsform des Grundträgers 2 weist dieser zur dauer- haften Verbindung zwei Schließnähte 8 auf. Auf den Innenseiten der Ele- mente 2a, 2b des Grundträgers 2 wird als Toleranzen ausgleichende Zwi- schenlage 4 Klebstoff, ein doppelseitiges Klebeband und/oder ein Dicht- oder Schaumstoffstreifen eingebracht. Das Kernelement 6 wird auf die Zwi- schenlage 4 des einen Elements 2b des Grundträgers 2 aufgebracht. Dann wird das andere Element 2a des Grundträgers 2 auf das Element 2b und das in dieses eingesetzte Kernelement 6 aufgebracht und beide Elemente 2a, 2b des Grundträgers 2 über die Schließnähte 8 mit Schrauben 14 an den Füge- stellen 10 dauerhaft verbunden.

Bezugszeichenliste 1 Bauteil 2 Grundträger 2a, 2b Elemente eines Grundträgers 3 Halbschale eines Grundträgers 4 Zwischenlage 6 Kernelement 8 Schließnaht 8a Dicke der Schließnaht 10 Fügestelle 12 Elemente 14 Schraube 16 Biegestelle