FRIEBEL KEVIN (DE)
BENZUS BORIS (DE)
HOTZ DOMINIK (DE)
| JPH11343938A | 1999-12-14 | |||
| US20190061286A1 | 2019-02-28 |
| Ansprüche 1. Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofilbauteils (1 ), insbesondere eines kanalförmigen Hohlprofilbauteils (1 ), aus einem Vlieswerkstoff, umfassend: - Bereitstellen einer ersten Vlieswerkstoff läge (11 ) und einer zweiten Vlies werkstofflage (12), - Anordnen der ersten Vlieswerkstoff läge (11 ) und der zweiten Vlieswerkstof flage (12) in einem Formwerkzeug mit einer ersten Formwerkzeughälfte (21 ), einer zweiten Formwerkzeughälfte (22) und einem Kernkörper (25), wobei zwischen der ersten Formwerkzeughälfte (21 ) und der zweite Formwerk zeughälfte (22) eine Formation aus der ersten Vlieswerkstoff läge (11 ), der zweiten Vlieswerkstofflage (12) und dem Kernkörper (25) angeordnet wird, wobei in der Formation der Kernkörper (25) zwischen dem ersten Vlieswerk stofflage (11 ) und der zweiten Vlieswerkstoff läge (12) angeordnet ist, und - Umformen, insbesondere gleichzeitiges Umformen, der ersten Vlieswerk stofflage (11 ) und der zweiten Vlieswerkstoff läge (12) im Formwerkzeug zur Bildung einer ersten Vliesteilschale (31 ) und/oder einer zweiten Vliesteil schale (32). 2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , wobei nach dem Umformen die erste Vliesteil schale (31 ) und die zweite Vliesteilschale (32) im Formwerkzeug zusammen gefügt werden. 3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei der Kernkörper (25) vor dem Zusam menfügen aus dem Formwerkzeug entfernt wird. 4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Vliesteilschale (31 ) und die zweite Vliesteilschale (32) mittels einer Rest wärme der ersten Vliesteilschale (31 ) und /oder der zweiten Vliesteilschale (32) miteinander verschweißt werden. 5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Formwerkzeughälfte (21 ) und/oder die zweite Formwerkzeughälfte (22) und/oder der Kernkörper (25) aus einem Metall, insbesondere aus Aluminium und/oder Stahl, gefertigt sind. 6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Vliesteilschale (31 ) und die zweite Vliesteilschale (32) über einen am späte ren Hohlprofilbauteil (1 ) abstehenden Flanschabschnitt (15) miteinander ge fügt werden, wobei der Flanschabschnitt (15) - mit einer Länge (L) zwischen 0,5 mm und 10 mm, bevorzugt zwischen 0,5 mm und 6 mm und besonders bevorzugt zwischen 0,5 mm und 3 mm absteht und/oder - eine Dicke (D) aufweist, die einen Wert zwischen 0,01 mm und 3 mm, be vorzugt zwischen 0,05 mm und 2 mm und besonders bevorzugt zwischen 0,5 mm und 2 mm. 7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Vlieswerkstofflage (11 ) und/oder die zweite Vlieswerkstoff läge (12) aus ei nem Vlies mit einer Grammatur zwischen 1 und 2500 g/m2, bevorzugt zwi schen 100 und 2000 g/m2 und besonders bevorzugt mit einer Grammatur zwischen 400 g/m2 und 950 g/m2 hergestellt ist. 8. Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofilbauteils (1 ), insbesondere eines kanalförmigen Hohlprofilbauteils (1 ), aus einem Schaumwerkstoff, umfas send: - Bereitstellen einer ersten Schaumwerkstofflage (11 ) und einer zweiten Schaumwerkstofflage (12), - Anordnen der ersten Schaumwerkstofflage (11 ) und der zweiten Schaum werkstofflage (12) in einem Formwerkzeug mit einer ersten Formwerkzeug hälfte (21 ), einer zweiten Formwerkzeughälfte (22) und einem Kernkörper (22), wobei zwischen der ersten Formwerkzeughälfte (21 ) und der zweite Formwerkzeughälfte (22) eine Formation aus der ersten Schaumwerkstoff lage (11 ), der zweiten Schaumwerkstofflage (12) und dem Kernkörper (25) angeordnet wird, wobei in der Formation der Kernkörper (25) zwischen dem ersten Schaumwerkstofflage (11 ) und der zweiten Schaumwerkstofflage (12) angeordnet ist, und - Umformen, insbesondere gleichzeitiges Umformen, der ersten Schaum werkstofflage (11 ) und der zweiten Schaumwerkstofflage (12) im Formwerk zeug Bildung einer ersten Schaumstoffteilschale (31 ) und/oder einer zweiten Schaumstoffteilschale (32). 9. Formwerkzeug mit einer ersten Formwerkzeughälfte (21 ), einer zweiten Formwerkzeughälfte (22) und einem Kernkörper (25), wobei das Formwerk zeug dazu ausgelegt ist, ein Verfahren zur Fierstellung eines Hohlprofilbau- teils (1 ), insbesondere eines kanalförmige Hohlprofilbauteils (1 ), aus einem Vlieswerkstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder aus einem Schaumwerkstoff gemäß Anspruch 8 durchzuführen. 10. Hohlprofilbauteil (1 ), wobei das Hohlprofilbauteil (1 ) hergestellt ist mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 oder gemäß Anspruch 8. 11. Kanalförmiges Hohlprofilbauteil (1 ), - das zumindest teilweise aus einer ersten Vliesteilschale (31 ) und einer zweiten Vliesteilschale (32) zusammengesetzt ist, wobei die erste Vliesteil schale (31 ) und die zweite Vliesteilschale (32) miteinander über eine stoff schlüssige Verbindungsnaht in einem Flanschabschnitt (15), in dem die erste Vliesteilschale (31 ) und die zweite Vliesteilschale (32) einander kontaktieren, miteinander verbunden sind, oder - das zumindest teilweise aus einer ersten Vliesteilschale (31 ) gebildet ist, die derart geformt ist, das Abschnitte der ersten Vliesteilschale (31 ) über eine stoffschlüssige Verbindungsnaht in einem Flanschabschnitt (15), in dem die Abschnitte der ersten Vliesteilschale (31 ) einander kontaktieren, miteinander verbunden sind. 12. Kanalförmiges Hohlprofilbauteil (1 ) gemäß Anspruch 11 , wobei die stoff schlüssige Verbindungsnaht Vorsprünge (35) und/oder Einbuchtungen (36) aufweist, die an einer Oberseite (OS) und/oder einer Unterseite (US) des Flanschabschnitts (15), vorzugsweise einseitig, ausgebildet sind. 13. Kanalförmiges Hohlprofilbauteil (1 ) gemäß Anspruch 12, wobei sich die Vor sprünge (35) und/oder Einbuchtungen (36) an der Oberseite (OS) und Vor- Sprünge (35) und/oder Einbuchtungen (36) an der Unterseite (US) in Längserstreckung des Flanschabschnitts (15) abwechseln. 14. Kanalförmiges Hohlprofilbauteil (1 ) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Vorsprünge (35) und/oder Einbuchtungen (36) zueinander beab- standet sind und/oder aneinander angrenzen. 15. Kanalförmiges Hohlprofilbauteil (1 ) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei ein Verhältnis einer Fläche an Vorsprüngen (35) und/oder Einbuchtun gen (36) im Flanschabschnitt (15) zu einer Fläche des Flanschabschnitts (15) einen Wert zwischen 0,4 und 0,9, bevorzugt zwischen 0,6 und 0,85 und be sonders bevorzugt zwischen 0,7 und 0,85 annimmt. |
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofil bauteils, ein Formwerkzeug und ein Hohlprofilbauteil.
Aus dem Stand der Technik sind Hohlprofilbauteile, insbesondere in Gestalt von kanalförmigen Hohlprofilbauteilen, hinlänglich bekannt. Beispielsweise ist in der Automobilindustrie ein Akustikdiffusor bekannt, der ein solches kanalartiges Hohl profilbauteil darstellt. Dabei kann ein solches kanalartiges Hohlprofilbauteil bevor zugt einen generell geschwungenen Verlauf entlang einer Haupterstreckungsrich tung bzw. Vorzugsrichtung und an seiner kanalartigen Wandung einen strukturier ten bzw. profilierten Verlauf aufweisen.
Typischerweise werden solche Hohlprofilbauteile mittels Blasformen in einem Stück oder in einem Twinsheet-Verfahren als Schaumkanäle hergestellt.
Alternativ ist es bekannt, Halbschalenprofile zur fertigen, die wiederum in einem anschließenden Verfahrensschritt über einen entsprechenden Flanschbereich mit einander gefügt werden. Die sich daraus ergebenden Hohlprofilbauteile weisen in entsprechender Weise einen abstehenden Flanschbereich auf, der in Hinblick auf bauraumökonomische Gesichtspunkte in der Regel kritisch zu bewerten ist. Sol che Hohlprofilbauteile lassen sich alternativ auch als Spritzgussteile einteilig oder mehrteilig hersteilen. Sofern das Hohlprofilbauteil mehrteilig ausgebildet ist, wer den die einzelnen Teile miteinander verschweißt bzw. verclipst. Zudem müssen die Halbschalenprofile zwischengelagert werden, bevor sie in einem aufwändigen Fügeprozess miteinander gefügt werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bzw. ein Formwerk zeug bereitzustellen, mit dem sich ein verbessertes Hohlprofilbauteil realisieren lässt, insbesondere in Hinblick auf die Herstellungskosten, die Bauteilqualität die Bauraumökonomie und die Herstellungsgeschwindigkeit.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 , ein Formwerk zeug gemäß Anspruch 8 und ein Hohlprofilbauteil gemäß Anspruch 9 bzw. gemäß 10. Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus den Unter ansprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Her stellung eines Hohlprofilbauteils, insbesondere eines kanalförmigen Hohlprofilbau teils, aus einem Vlieswerkstoff, vorgesehen, umfassend:
- Bereitstellen einer ersten Vlieswerkstoff läge und einer zweiten Vlieswerkstoff lage,
- Anordnen der ersten Vlieswerkstoff läge und der zweiten Vlieswerkstoff läge in ei nem Formwerkzeug mit einer ersten Formwerkzeughälfte, einer zweiten Form werkzeughälfte und einem Kernkörper, wobei zwischen der ersten Formwerkzeug hälfte und der zweiten Formwerkzeughälfte eine Formation aus dem ersten Vlies werkstoff, dem zweiten Vlieswerkstoff und dem Kernkörper angeordnet wird, wo bei in der Formation der Kernkörper zwischen der ersten Vlieswerkstoff läge und der zweiten Vlieswerkstoff läge angeordnet ist, und
- Umformen, insbesondere gleichzeitiges Umformen, der ersten Vlieswerkstoff lage und der zweiten Vlieswerkstoff läge im Formwerkzeug zur Bildung einer ers ten Vliesteilschale und/ einer zweiten Vliesteilschale.
Gegenüber dem Stand der Technik ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die erste Vlieswerkstoff läge und die zweite Vlieswerkstoff läge zusammen in einem Formwerkzeug unter Verwendung eines zwischen ihnen angeordneten Kernkör pers umgeformt werden, insbesondere durch Pressen umgeformt werden. Durch dieses Umformen ist es in vorteilhafter weise möglich, sowohl die erste als auch die zweite Vlieswerkstoff läge in eine erste Vliesteilschale und eine zweite Vliesteil schale zu überführen, die zur späteren Ausbildung des Hohlprofilbauteils anschlie ßend nur noch zusammengefügt werden müssen. Dabei dient der Kernkörper ins besondere jeweils als Widerlager für die erste Formwerkzeughälfte und für die zweite Formwerkzeughälfte. Insbesondere wird die erste Vlieswerkstofflage im Formwerkzeug derart gegen den Kernkörper gepresst, dass sich die erste Vlies teilschale bildet. Gleiches gilt für die zweite Vlieswerkstoff läge und die zweite Vliesteilschale. Mit anderen Worten: die Außenkontur des Kernkörpers gibt im Sinne eines Platzhalters im Formwerkzeug vorzugsweise die Formgebung für das später gefertigte Hohlprofilbauteil vor, insbesondere für dessen Hohlbereich. Da bei ist es bevorzugt vorgesehen, dass die erste Vliesteilschale und die zweite Vliesteilschale eine erste Vlieshalbschale und eine zweite Vlieshalbschale sind, so dass nur zwei Bauteile aneinander gefügt werden müssen, um ein Hohlprofilbau teil zu fertigen. Es ist allerdings auch vorstellbar, dass mehrere erste Vliesteilscha len und mehrere zweite Vliesteilschalen zusammengefügt werden, um einen ge schlossenen Umfang in mindestens einer Schnittebene durch das Hohlprofilbauteil zu realisieren. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das Hohlprofilbauteil kanal förmig ausgestaltet ist. Das heißt, das Hohlprofilbauteil weist stirnseitig Öffnungen auf, wobei sich bevorzugt das Hohlprofilbauteil zwischen den beiden Öffnung ent lang eines generellen Verlaufs erstreckt, der beispielsweise geradlinig und/oder geschwungen sein kann, wobei insbesondere zwischen den beiden Öffnungen der Umfang in einer senkrecht zum generellen Verlauf liegenden Ebene geschlossen ist, insbesondere entlang der gesamten Erstreckung entlang des generellen Ver laufs. Solche derartigen kanalförmigen Hohlprofilbauteile lassen sich in vorteilhaf ter Weise zur Gas- bzw. Luftführung in Fahrzeugen verwenden, insbesondere als Akustikdiffusor. Alternativ oder ergänzend ist es vorstellbar, dass das Hohlprofil bauteil seitliche bzw. laterale Öffnungen (bezogen auf den generellen Verlauf) auf weist. Ferner ist es bevorzugt vorgesehen, dass ein Hohlbereich (gemessen bezogen auf eine Außenfläche des Hohlprofilbauteils, die dem Hohlbereich zuzuordnen ist) des Hohlprofilbauteils einen Anteil von weniger als 25 %, bevorzugt weniger als 15 % und besonders bevorzugt einen Anteile von weniger als 10 % am gesamten Hohlprofilbauteils ausmacht (gemessen bezogen auf die Außenfläche). Beispiels weise handelt es sich bei dem Hohlprofilbauteil um eine Komponente, die im Fuß raumbereich eines Fahrzeugs verbaut ist. Insbesondere erweist es sich als Vorteil, dass mittels des Verfahrens zeitgleich die erste Vliesteilschale und die zweite Vliesteilschale hergestellt werden können, wodurch das Herstellungsverfahren des Hohlprofilbauteils beschleunigt werden kann. Darüber hinaus gestattet das Verfah ren die Möglichkeit, aus einer ersten Vlieswerkstoff läge und einer zweiten Vlies werkstofflage eine formstabile erste Vliesteilschale und/oder eine formstabile zweite Vliesteilschalen zu formen, die geeignet sind, ein formstabiles bzw. starres Hohlprofilbauteil bereitzustellen. Dies erweist sich insbesondere deswegen als Vorteil, weil ein Hohlprofilbauteil aus einem Vliesstoff bzw. Vlieswerkstoff preis günstiger und auch leichter ist als ein baugleiches Hohlprofilbauteil aus einem Kunststoff, das in der Regel im Blasformverfahren oder zur Ausbildung von Kanä len aus Schaumstoff mittels eines Twinsheet-Verfahrens hergestellt wird. Darüber hinaus weist ein Hohlprofilbauteil aus Vliesstoff erhebliche Vorteile hinsichtlich dessen akustischen Wirksamkeit, dessen Luftdurchlässigkeit und/oder dessen thermischen Isolation auf, insbesondere im Vergleich zu solchen Hohlprofilbautei len, die aus Kunstsoff bzw. Schaumstoff gefertigt werden. Dabei wird insbeson dere auf die üblichen Vorgehensweisen zum Formen von Hohlprofilbauteilen ver zichtet, bei denen zum Beispiel unter Verwendung von Vakuum eine Profilierung vorgegeben wird. Insbesondere bei Vliesmaterialien, wäre in diesem Fall eine Fo lie erforderlich, die auf das Vliesmaterial kaschiert würde und typischerweise bei der Verstreckung reißen kann. Insbesondere hat es sich herausgestellt, dass selbst bei hohem Vakuum keine richtige Ausformung zur Bildung einer geeigneten ersten Vliesteilschale und einer zweiten Vliesteilschale möglich ist.
Entsprechend bietet das Verfahren mit dem Kernkörper eine Möglichkeit, aus ei ner ersten und einer zweiten Vlieswerkstoff läge effizient ein Hohlprofilbauteil aus einem Vlieswerkstoff zu realisieren. Dabei ist insbesondere die Innenseite der ers ten Formwerkzeughälfte und/oder die Innenseite der zweiten Formwerkzeughälfte als Negativform ausgebildet und der Kernkörper dient insbesondere als innenlie gender Stempel bzw. Widerlager, der zwischen der ersten Formwerkzeughälfte und der zweiten Formwerkzeughälfte während des Pressvorgangs angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Kernkörper als separates Bauteil im Formwerkzeug ausge staltet. Beispielsweise umfasst der Kernkörper Griffe, die während des Pressvor gangs und nach dem Pressvorgang vom Formwerkzeug abstehen, so dass eine einfache Entnahme bzw. ein einfaches Einsetzen des Kernkörpers möglich ist.
Das Zuführen der ersten Vliesstoff läge und der zweiten Vliesstofflage, die Ent nahme des Kernkörper bzw. dessen Einbringen zwischen die erste Formwerk zeughälfte und die zweite Formwerkzeughälfte und/oder die Entnahme des Hohl profilbauteils kann dabei manuell oder automatisiert erfolgen. Beispielsweise wer den die erste Vliesstoff läge und die zweite Vliesstofflage als Rollenware oder als Zuschnitt bereitgestellt.
Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass die erste Vliesstofflage und/oder die zweite Vliesstofflage während des Umformens mit mindestens einer Öffnung ver sehen wird, wobei die Öffnung besonders bevorzugt während des Umformens mit dem Kernkörper ausgestanzt bzw. gepincht wird. Dabei ist die Öffnung nicht am Rand der ersten Vliesstoff läge und/oder der zweiten Vliesstoff läge ausgeformt, sondern ins Innere versetzt angeordnet und bildet dann beispielsweise eine fens terähnliche bzw. Luken-ähnliche laterale Öffnung im gefertigten Zustand des Hohl profilbauteils. Flierzu ist an der Außenseite des Kernkörpers bzw. der ersten und/oder zweiten Formwerkzeughälfte ein entsprechender Abschnitt ausgebildet, der zum Ausstanzen der Öffnung geeignet ist. Beispielsweise handelt es sich hier bei um einen klingenähnlichen Vorsprung, gegen den die erste Vliesstoff läge und/oder die zweite Vliesstofflage während des Umformens gepresst wird, um die Öffnung auszustanzen. Insbesondere werden die erste Vliesstofflage und die zweite Vliesstofflage in ei nem Vorbereitungsschritt erwärmt, beispielsweise in einem Ofen, einer Heiß presse, einer Mikrowelle, und/oder einem Strahlerfeld. Es ist auch vorstellbar, dass die erste Vliesstoff läge und/oder die zweite Vliesstoff läge mittels eines Reib verfahrens erwärmt werden. Anschließend wird die noch warme bzw. heiße erste Vliesstofflage und/oder zweite Vliesstoff läge in das Formwerkzeug eingeführt. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich durch das Formpressen der erwärm ten ersten und/oder zweiten Vliesstofflage diese dauerhaft zu verformen.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die erste Vliesstoff läge und/oder die zweite Vliesstofflage ein Bindemittel umfasst. Insbesondere ist das Bindemittel derart ausgebildet, dass es unter Wärmeeinfluss verflüssigt. Dadurch ist es in vorteilhaf ter Weise möglich eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der ersten Vliesteil schale und der zweiten Vliesteilschale zu realisieren, in dem die im späteren Flanschabschnitt aufgewärmten Bereiche der ersten Vliesteilschale und der zwei ten Vliesteilschale in Kontakt gebracht werden und über das Bindemitte entspre chend miteinander stoffschlüssige verbunden werden. Außerdem lässt sich die warme erste bzw. zweite Vliesstoff läge im erwärmten Zustand, d. h. wenn das Bin demittel flüssig ist, verformen und nach dem Aushärten des Bindemittels wird eine formstabile und starre erste bzw. zweite Vliesstoff läge bereitgestellt. Beispiels weise handelt es sich bei der ersten Vliesstofflage und/oder der zweiten Vliesstof flage um ein thermisch verformbares Material, das beispielsweise aus Naturfa sern, einem Bauwollfasergemisch und/oder Kunststofffasern zusammengesetzt ist und vorzugsweise in einem Einzel- oder Mehrlagenaufbau bereitgestellt wird.
Auch die Verwendung von Glasfasern ist vorstellbar. Dabei kann die erste
Vliesstofflage und/oder die zweite Vliesstofflage aus Einzelfasern oder Mischfa sern zusammengesetzt sein.
Es ist auch vorstellbar, dass die erste Vliesteilschale und die zweite Vliesteilschale ohne Flanschabschnitt miteinander verbunden werden, beispielsweise über eine außen anliegende Folie. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vor gesehen, dass nach dem Umformen die erste Vliesteilschale und die zweite Vlies teilschale im Formwerkzeug zusammengefügt werden. Dadurch ist es in vorteilhaf ter Weise möglich, unmittelbar im Anschluss an die Umformung das Hohlprofilbau teil zu realisieren, indem die erste Vliesteilschale an die zweite Vliesteilschale ge fügt wird. Beispielsweise ist es vorstellbar, dass die erste Vliesteilschale und die zweite Vliesteilschale miteinander verklebt und/oder verschweißt werden, das heißt, insbesondere stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Mit Vorteil lässt sich auf diese Weise ein Lagern der einzeln hergestellten Vliesteilschalen vermei den, wie es zum Beispiel bei dem üblichen Vorgehen zum Herstellen von Hohlpro filbauteilen aus Kunststoff üblich ist. Insbesondere werden die erste Vliesteilschale und die zweite Vliesteilschale miteinander stoffschlüssig zusammengefügt, indem das Formwerkzeug ohne Kernkörper wieder geschlossen wird und die erste Form werkzeughälfte und die zweite Formwerkzeughälfte aufeinander gepresst werden, während von der ersten Vliesteilschale und der zweiten Vliesteilschale überste hende Abschnitte zwischen den aufeinander gepressten ersten Formwerkzeug hälfte und der zweiten Formwerkzeughälfte angeordnet sind.
Insbesondere ist es vorgesehen, dass vor dem Zusammenfügen der Kernkörper aus dem Formwerkzeug entfernt wird. Insbesondere ist es dabei vorgesehen, dass nach dem Umformungsprozess zunächst einmal das Formwerkzeug wieder geöffnet wird, so dass die erste Formwerkzeughälfte von der zweiten Formwerk zeughälfte beabstandet ist. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die erste Vlieswerk stofflage an der ersten Formwerkzeughälfte anhaftet bzw. angehaftet bleibt, insbe sondere wegen eines entsprechenden Fixierungsmittels an der ersten Formwerk zeughälfte. Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass die erste Vliesteilschale zum Beispiel an der ersten Formwerkzeughälfte fixiert wird bzw. kurzfristig fixiert bleibt, um zu verhindern, dass beim ersten Öffnen des Formwerkzeugs die erste Vlieswerkstofflage verrutscht bzw. sich gegenüber der zweiten Vlieseilschale ver schiebt und/oder mit dem Kernelement entnommen wird. Dies stellt in vorteilhafter Weise sicher, dass beim anschließenden Fügeprozess die erste Vliesteilschale und die zweite Vliesteilschale gewünscht ausgerichtet und orientiert sind. Es ist beispielsweise vorstellbar, dass ein aus dem Formwerkzeug herausragender Ab schnitt der ersten Vlieswerkstoff läge an eine Außenseite der ersten Formwerk zeughälfte angebunden wird, beispielsweise über eine Öse oder ein anderes Formschlussmittel, um sicherzustellen, dass sich die erste Vlieswerkstoff läge nicht von der ersten Formwerkzeughälfte löst, wenn die erste Formwerkzeughälfte von der zweiten Formwerkzeughälfte beabstandet wird. Es ist auch vorstellbar dass die erste Vliesstoff läge bzw. die erste Vliesteilschale mittels mindestens eines Kle bepunkts, mittels Vakuum und/oder eines Spannrahmens an der ersten Form werkzeughälfte zumindest zeitweise fixiert wird.
Zweckmäßigerweise wird die erste Vliesteilschale mit der zweiten Vliesteilschale mittels einer Restwärme der ersten Vliesteilschale und/oder der zweiten Vliesteil schale verschweißt. Flierzu ist es insbesondere vorgesehen, dass die erste Form werkzeughälfte und die zweite Formwerkzeughälfte zeitnah nach Entfernen des Kernkörpers wieder zusammengefügt werden, insbesondere entlang einer Press richtung zusammengepresst werden. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise mög lich, die Restwärme in der ersten Vliesteilschale und der zweiten Vliesteilschale dazu zu nutzen, eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der ersten Vliesteil schale und der zweiten Vliesteilschale zu bilden, insbesondere über Kragenele mente der beispielsweise topfförmig ausgeformten ersten Vliesteilschale und der zweiten Vliesteilschale, wobei die Kragenelemente zwischen Stirnseiten bzw. Ab schnitten der ersten Formwerkzeughälfte und der zweiten Formwerkzeughälfte, die insbesondere zumindest einen Teil eines Rahmen des Formwerkzeugs bilden, während des Pressvorgangs angeordnet sind. Durch das Verbinden mittels der Restwärme lässt sich in vorteilhafter Weise eine homogen ausgeprägte stoff schlüssige Verbindungsnaht realisieren, die sich insbesondere als besonders elas tische, d. h. nicht spröde, Verbindung herausgestellt hat. Außerdem gestattet das Verpressen die Realisierung von Schweiß-Geometrien, die mittels Infrarotver schweißung nicht möglich wären. Vorzugsweise vergehen zwischen der Ent nahme des Kernkörpers und dem Verschweißen durch das Aufeinanderpressen der ersten Vliesteilschale und der zweiten Vliesteilschale mittels des Formwerk zeugs weniger als 120 Sekunden, bevorzugt weniger als 90 Sekunden und beson ders bevorzugt weniger als 40 Sekunden. Durch das unmittelbar im Anschluss an die Umformung stattfindende Fügen lässt sich in vorteilhafter weise eine Gesamt zykluszeit reduzieren.
Es ist auch vorstellbar, dass die erste Vliesteilschale und/oder die zweite Vliesteil schale mittels eines, vorzugsweise zwischengeschalteten, Aufheizvorgang auf die nötige Restwärme gebracht und miteinander verschweißt werden.
Vorzugsweise werden die erste Vliesteilschale und die zweite Vliesteilschale der art erwärmt bzw. erhitzt, dass die zu erwartende Restwärme nach dem Formge bungsprozess ausreicht, um über das Bindemittel in der ersten Vliesteilschale und der zweiten Vliesteilschale die stoffschlüssige Verbindung zu realisieren. Dabei wird die Verbindung vorzugsweise zumindest durch eine Plastifizierung und/oder ein Verkrallen der einzelnen Fasern bzw. Elemente unterstützt. Vorzugsweise wird die Verbindung allein durch die Vliesfasern realisiert, ohne die Beanspruchung ei nes Bindemittels hierfür.
Weiterhin ist es vorstellbar, dass ein Bereich der stoffschlüssigen Verbindung zwi schen der ersten Vliesteilschale und der zweiten Vliesteilschale eine Struktur und/oder eine Prägung aufweist, innerhalb des Flanschabschnitts. Dadurch lässt sich die Verbindungsstärke zwischen der ersten Vliesteilschale und der zweiten Vliesteilschale weiter verbessern bzw. auf den jeweiligen Anwendungsfall optimie ren.
Insbesondere ist es vorgesehen, dass die erste Formwerkzeughälfte und die zweite Formwerkzeughälfte und/oder der Kernkörper aus Metall insbesondere aus Aluminium und/oder Stahl gefertigt ist. Insbesondere im Vergleich zu Formwerk zeughälften, die aus Kunststoff gefertigt sind, erweist sich die Fertigung der ersten Formwerkzeughälfte und der zweiten Formwerkzeughälfte und des Kernkörperele ments insofern als vorteilhaft, dass eine aus Metall gefertigte erste bzw. zweite Formwerkzeughälfte bzw. ein Kernkörper aus Metall den bei dem Zusammenpres sen entstehenden Kräften standhalten kann.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die erste Vliesteilschale und die zweite Vliesteilschale über einen am späteren Hohlprofilbauteil abstehenden Flanschab schnitt miteinander gefügt werden, wobei der Flanschabschnitt mit einer Länge zwischen 0,5 mm und 10 mm, bevorzugt zwischen 0,5 mm und 6 mm und beson ders bevorzugt zwischen 0,5 mm und 3 mm absteht und/oder eine Dicke aufweist, die einen Wert zwischen 0,01 mm und 2 mm, bevorzugt zwischen 0,05 mm und 1 ,5 mm und besonders bevorzugt zwischen 0,5 mm und 1 mm annimmt. Entspre chend lässt sich in vorteilhafter Weise ein Flanschabschnitt realisieren, der ver gleichsweise schmal ist, insbesondere im Vergleich zu denen, die von alternativen Verfahren zur Herstellung von Halbschalenelementen aus Vlieswerkstoff bekannt sind. Entsprechend lässt sich ein bauraumökonomisches Bauteil realisieren, das einen vergleichsweise geringen Überhang am äußeren Umfang aufweist, der le diglich der Anbindung zwischen den beiden Bauteilen dient und keinen weiteren funktionalen Zweck am jeweiligen Hohlkörperprofilbauteil erfüllt. Dabei ist es ins besondere vorgesehen, dass die Dicke des Flanschabschnitts beeinflusst wird durch eine Dicke der ersten Vlieswerkstofflage und/oder zweiten Vlieswerkstoff lage, dem Material der ersten Vlieswerkstoff läge und der zweiten Vlieswerkstoff lage und/oder einem Druck, der während des Pressens zum Fügen der ersten Vliesteilschale und der zweiten Vliesteilschale verwendet wird.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die erste Vliesteilschale und die zweite Vliesteilschale über einen am späteren Hohlprofilbauteil abstehenden Flanschab schnitt miteinander gefügt werden, wobei der Flanschabschnitt
- mit einer Länge zwischen 0,5 mm und 10 mm, bevorzugt zwischen 0,5 mm und 6 mm und besonders bevorzugt zwischen 0,5 mm und 3 mm absteht und/oder
- eine Dicke aufweist, die einen Wert zwischen 0,01 mm und 3 mm, bevorzugt zwischen 0,05 mm und 2,5 mm und besonders bevorzugt zwischen 0,5 mm und 2 mm. Zweckmäßigerweise wird das Zusammenfügen bei einer Temperatur zwischen 50 und 500°C, bevorzugt zwischen 80°C und 400° C und besonders bevorzugt zwi schen 100 °C und 300 °C und/oder einem Druck zwischen 1 und 30.000 kg/cm 2 , bevorzugt zwischen 1 und 25.000 kg/cm 2 und besonders bevorzugt zwischen 1 und 20.000 kg/cm 2 realisiert. Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass der Druck zum Umformen und der Druck zum Fügen einander im Wesentlichen ent sprechen. Alternativ ist es auch vorstellbar, dass der Druck beim Umformen grö ßer oder kleiner ist als beim Fügen in dem Formwerkzeug. Die Temperatur zwi schen 100 °C und 300°C stellt sicher, dass für die Mehrheit der Bindemittel in der ersten Vliesstoff läge und der zweiten Vliesstoff läge dieses während des Fügepro zesses flüssig ist, um die stoffschlüssige Verbindung zu realisieren. Weiterhin ist es vorgesehen, dass die erste Vliesstoff läge und/oder die zweite Vliesstoff läge im Ofen derart erwärmt werden, dass die Restwärme nach dem Umformen für das Zusammenfügen ausreichend hoch ist.
Insbesondere ist es vorgesehen, dass die erste Vlieswerkstoff läge und/oder die zweite Vlieswerkstoff läge aus einem Vlies hergestellt ist die erste Vlieswerkstoff lage und/oder die zweite Vlieswerkstoff läge aus einem Vlies mit einer Grammatur zwischen 1 und 2500 g/m 2 , bevorzugt zwischen 100 und 2000 g/m 2 und besonders bevorzugt mit einer Grammatur zwischen 700 g/m 2 und 950 g/m 2 hergestellt ist. Insbesondere für eine Grammatur zwischen 400 g/m 2 und 950 g/m 2 ist es in vor teilhafter Weise möglich möglichst geringe Toleranzen hinsichtlich der Formger bung des Hohlprofilbauteils zu realisieren.
Insbesondere ist die erste Vlieswerkstoff läge und/oder die zweite Vlieswerkstoff lage aus einem Vlies mit einer Grammatur zwischen 400 g/m 2 und 950 g/m 2 oder sogar von im Wesentlichen 500 g/mm 2 hergestellt.
Insbesondere ist es vorgesehen, dass beim Umformen ein strukturierter Verlauf in der ersten Vliesteilschale und/oder der zweiten Vliesteilschale realisiert wird.
Dadurch ist es in vorteilhafter weise möglich, zum Beispiel Rillenkanäle und/oder Ähnliches am Umfang des Hohlkörperbauteils zu realisieren, die zum Beispiel bei der Luftführung für entsprechende Formstabilität sorgen können.
Insbesondere ist es vorgesehen, dass die erste Vliesteilschale und/oder die zweite Vliesteilschale im Wesentlichen einen topfförmigen Verlauf aufweist, wobei der topfförmige Verlauf abgeschlossen wird durch ein Kragenelement, insbesondere durch Kragenelemente auf gegenüberliegenden Seiten (in einer senkrecht zur Vorzugsrichtung des generellen Verlaufs verlaufenden Richtung), wobei diese Kragenelemente dazu vorgesehen sind, dass die erste Vliesteilschale und die zweite Vliesteilschale miteinander unter Ausbildung des Flanschabschnittes zu sammenzufügen sind.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her stellung eines Hohlprofilbauteils, insbesondere eines kanalförmigen Hohlprofilbau teils, aus einem Schaumwerkstoff, umfassend die Schritte:
- Bereitstellen einer ersten Schaumwerkstofflage und einer zweiten Schaumwerk stofflage,
- Anordnen der ersten Schaumwerkstofflage und der zweiten Schaumwerkstoff lage in einem Formwerkzeug mit einer ersten Formwerkzeughälfte, einer zweiten Formwerkzeughälfte und einem Kernkörper, wobei zwischen der ersten Form werkzeughälfte und der zweite Formwerkzeughälfte eine Formation aus der ersten Schaumwerkstofflage, der zweiten Schaumwerkstofflage und dem Kernkörper an geordnet wird, wobei in der Formation der Kernkörper zwischen dem ersten Schaumwerkstofflage und der zweiten Schaumwerkstofflage angeordnet ist, und
- Umformen, insbesondere gleichzeitiges Umformen, der ersten Schaumwerkstof flage und der zweiten Schaumwerkstofflage im Formwerkzeug Bildung einer ers ten Schaumstoffteilschale und/oder einer zweiten Schaumstoffteilschale. Alle für das Verfahren zur Herstellung des Hohlprofilbauteils aus dem Vlieswerkstoff be schriebenen Eigenschaften und Vorteile lassen sich analog auf das Verfahren des Hohlprofilbauteils aus dem Schaumwerkstoff übertragen und andersrum. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her stellung eines Hohlprofilbauteils, insbesondere eines kanalförmigen Hohlprofilbau teils, aus einem Schaumwerkstoff und einem Vlieswerkstoff, umfassend:
- Bereitstellen einer ersten Schaumwerkstofflage und einer ersten Vlieswerkstoff lage,
- Anordnen der ersten Schaumwerkstofflage und der ersten Vlieswerkstoff läge in einem Formwerkzeug mit einer ersten Formwerkzeughälfte, einer zweiten Form werkzeughälfte und einem Kernkörper, wobei zwischen der ersten Formwerkzeug hälfte und der zweite Formwerkzeughälfte eine Formation aus der ersten Schaum werkstofflage, der ersten Vlieswerkstofflage und dem Kernkörper angeordnet wird, wobei in der Formation der Kernkörper zwischen dem ersten Schaumwerkstoff lage und der ersten Vlieswerkstoff läge angeordnet ist, und
- Umformen, insbesondere gleichzeitiges Umformen, der ersten Schaumwerkstof flage und der erste Vlieswerkstofflage im Formwerkzeug zur Bildung einer ersten Schaumstoffteilschale und/oder einer ersten Vliesteilschale. Alle für das Verfahren zur Herstellung des Hohlprofilbauteils aus dem Vlieswerkstoff beschriebenen Ei genschaften und Vorteile lassen sich analog auf das Verfahren des Hohlprofilbau teils aus dem Schaumwerkstoff und dem Vlieswerkstoff übertragen und anders rum. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die erste Vliesteilschale und die erste Schaumwerkstofflage im Formwerkzeug miteinander gefügt werden, insbesondere unter Ausbildung einer Verbindungsnaht.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Formwerkzeug mit einer ersten Formwerkzeughälfte, einer zweiten Formwerkzeughälfte und einem Kern körper, wobei das Formwerkzeug dazu ausgelegt ist, ein erfindungsgemäß Ver fahren zur Herstellung eines Hohlprofilbauteils, insbesondere eines kanalförmigen Hohlprofilbauteils, aus einem Vlieswerkstoff oder einem Schaumwerkstoff durch zuführen. Alle für das Verfahren zur Herstellung des Hohlprofilbauteils beschriebe nen Eigenschaften und Vorteile lassen sich analog auf das Formwerkzeug über tragen und andersrum. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Hohlprofilbauteil, wobei das Hohlprofilbauteil hergestellt ist mit einem erfindungsgemäßen Verfahren. Alle für das Verfahren beschriebenen Vorteile und Eigenschaften lassen sich analog auf das Hohlprofilbauteil übertragen und andersrum.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Hohlprofilbauteil, das
zumindest teilweise zusammengesetzt ist aus einer ersten Vliesteilschale und ei ner zweiten Vliesteilschale, wobei die erste Vliesteilschale und die zweite Vliesteil schale über eine homogen ausgebildete, stoffschlüssige Verbindungsnaht mitei nander verbunden sind oder
- zumindest teilweise zusammengesetzt aus einer ersten Schaumstoffteilschale und einer zweiten Schaumstoffteilschale, wobei die erste Schaumstoffteilschale und die zweite Schaumstoffeilschale über eine homogen ausgebildete, stoffschlüs sige Verbindungsnaht miteinander verbunden sind. Alle für das Verfahren be schriebenen Vorteile und Eigenschaften lassen sich analog auf das Hohlprofilbau teil übertragen und andersrum.
Insbesondere unterscheidet sich das Hohlprofilbauteil vom Stand der Technik durch die homogen ausgebildete stoffschlüssige Verbindungsnaht, die sich vor zugsweise entlang des Flanschabschnitts erstreckt. Dabei unterscheidet sich die homogen ausgebildete Verbindungsnaht insbesondere von den Verbindungsnäh ten aus dem Stand der Technik, die mittels Infrarotverschweißung und/oder Ultra schall-Schweißung realisiert werden und eine entlang ihrer Erstreckung diskonti nuierliche Bindungsstärke aufweisen. Durch den homogene stoffschlüssige Ver bindung entlang der Verbindungsnaht, bevorzugt hergestellt durch das stoffschlüs sige Verpressen im Formwerkzeug, ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Ver bindung, insbesondere die Verbindungsstärke, zwischen der ersten Vliesteilschale und der zweiten Vliesteilschale zu verbessern. Insbesondere hat es sich heraus gestellt, dass unter einer Zugbelastung zwischen der ersten Vliesteilschale und der zweiten Vliesteilschale trotz eines Anrisses, d. h. eines teilweisen Auftrennens, ein signifikanter Kraftaufwand erforderlich ist, um die erste Vliesteilschale von der zweiten Vliesteilschale endgültig voneinander zu trennen. Dies ist bei den aus dem Stand der Technik bekannten, durch Infrarotbeleuchtung veranlassten Ver schweißungen, nicht der Fall. Hier wird nach einem anfänglichen Auftrennen, eine weiterhin auf die Vliesteilschalen wirkende Zugkraft schnell zu einem endgültigen Auftrennen führen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein kanalförmiges Hohl profilbauteil,
- das zumindest teilweise aus einer ersten Vliesteilschale und einer zweiten Vlies teilschale zusammengesetzt ist, wobei die erste Vliesteilschale und die zweite Vliesteilschale miteinander über eine stoffschlüssige Verbindungsnaht in einem Flanschabschnitt, in dem die erste Vliesteilschale und die zweite Vliesteilschale ei nander kontaktieren, miteinander verbunden sind, oder
- das zumindest teilweise aus einer ersten Vliesteilschale gebildet ist, die derart geformt ist, das Abschnitte der ersten Vliesteilschale über eine stoffschlüssige Verbindungsnaht in einem Flanschabschnitt, in dem die Abschnitte der ersten Vliesteilschale einander kontaktieren, miteinander verbunden sind. Alle Eigen schaften und Vorteile, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Ver fahren beschrieben wurden, gelten analog für das kanalförmige Hohlprofilbauteil und andersrum.
Der Flanschabschnitt steht dabei vorzugsweise vom generellen Verlauf des Hohl profilbauteils ab, insbesondere im Wesentlichen senkrecht. Dabei ist der generelle Verlauf des Hohlprofilbauteils durch den Verlauf der Seitenwand des Hohlprofil bauteils festgelegt, der den Kanal des kanalförmigen Hohlprofilbauteils begrenzt. Insbesondere ist der generelle Verlauf in einer senkrecht zur Kanalrichtung verlau fenden Ebene gemeint.
Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass die stoffschlüssige Verbindungsnaht derart gestaltet ist, dass ihre geometrische Form eine widerstandsfähige und lang lebige stoffschlüssige Verbindung zwischen der ersten Vliesteilschale und der zweiten Vliesteilschale realisiert. Alternativ ist es vorstellbar, dass die stoffschlüs sige Verbindung zwischen zwei Abschnitten der ersten Vliesteilschale und/oder der zweiten Vliesteilschale realisiert wird. Beispielsweise kann die erste Vliesteil schale einen im Querschnitt geschlossenen Verlauf aufweisen, sodass ein erstes Ende mit einem zweiten Ende der ersten Vliesteilschale verbunden werden kann.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die stoffschlüssige Verbindungsnaht Vor sprünge und/oder Einbuchtungen aufweist, die an einer Oberseite und/oder Unter seite des Flanschabschnitts ausgebildet sind. Vorzugsweise sind die Vorsprünge und/oder Einbuchtungen nur einseitig am Flanschabschnitt ausgebildet. Insbeson dere bilden die Vorsprünge und/oder Einbuchtungen die Verbindungsnaht aus, d. h. in den Bereichen mit Vorsprünge und/oder Einbuchtungen im Flanschabschnitt wird die stoffschlüssige Verbindung der Verbindungsnaht gebildet. Es hat sich her ausgestellt, dass durch entsprechende Vorsprünge und/oder Einbuchtungen eine langlebige und widerstandsfähige stoffschlüssige Verbindungsnaht zwischen der ersten Vliesteilschale und der zweiten Vliesteilschale bzw. zwischen zwei ver schiedenen Abschnitten der ersten Vliesteilschale realisierbar ist. Insbesondere ist es dabei vorgesehen, dass die Vorsprünge und/oder Einbuchtungen jeweils an der ersten Vliesteilschale und/oder der zweiten Vliesteilschale ausgeformt sind. Insbe sondere ist es in den Ausführungsbeispielen, in denen die Einbuchtungen und/o der Vorsprünge lediglich an der ersten Vliesteilschale ausgeformt sind, vorgese hen, dass die zweite Vliesteilschale, beispielsweise an der Unterseite des Flan schabschnitts, keine Vorsprünge und/oder Einbuchtungen aufweist.
Alternativ ist es vorstellbar, dass sowohl die erste Vliesteilschale als auch die zweite Vliesteilschale Einbuchtungen und/oder Vorsprünge aufweist, wobei bevor zugt jeweils eine Einbuchtung einem Vorsprung an der Unterseite gegenüberliegt, insbesondere in einer Richtung betrachtet, die senkrecht zur Erstreckungsebene des Flanschabschnitts verläuft. Dadurch kann gewährleistet werden, dass der Flanschabschnitt im Wesentlichen eine konstante Dicke aufweist, auch wenn die Oberfläche der Oberseite und/oder Unterseite des Flanschabschnitts in Längser streckungsrichtung des Flanschabschnitts moduliert ist. Beispielsweise sind die Einbuchtungen und/oder Vorsprünge deckungsgleich in der senkrecht zur Erstre ckungsebene des Flanschabschnitts verlaufenden Richtung zumindest abschnitts weise zueinander angeordnet und/oder zueinander versetzt. Weiterhin ist es be vorzugt vorgesehen, dass sich die Vorsprünge und/oder Einbuchtungen an der Oberseite und die Vorsprünge und/oder Einbuchtungen an der Unterseite in Längserstreckung des Flanschabschnitts abwechsen. Insbesondere ist es vorge sehen, dass sich jeweils ein Vorsprung und eine Einbuchtungen abwechseln oder jeweils ein Paar an Vorsprüngen und ein Paar an Einbuchtungen.
Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Vorsprünge und/oder Einbuchtun gen zueinander beabstandet sind und/oder aneinander angrenzen. Insbesondere hat sich überraschender Weise herausgestellt, dass ein, insbesondere luftdichtes, Hohlprofilbauteil auch dann realisierbar ist, wenn die Vorsprünge und/oder Ein buchtungen voneinander beabstandet sind. Besonders bevorzugt ist die Verbin dungsnaht in Längserstreckungsrichtung des Flanschabschnitts unterbrochen.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass ein Verhältnis einer Fläche an Vorsprüngen und/oder Einbuchtungen im Flanschabschnitt zu einer Fläche des Flanschab schnitts einen Wert zwischen 0,4 und 0,9, bevorzugt zwischen 0,6 und 0,85 und besonders bevorzugt zwischen 0,7 und 0,85 annimmt. Insbesondere ist die Ver bindungsnaht nicht vollflächig am Flanschabschnitt ausgebildet. Es hat sich her ausgestellt, dass das Realisieren einer vollflächigen Verbindungsnaht nicht erfor derlich ist, um ein funktionstüchtiges und betriebssicheres Hohlprofilbauteil der in Rede stehenden Art zu realisieren.
Weitere Vorteile und Eigenschaften ergeben sich aus der nachfolgenden Be schreibung bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegen stands mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigt:
Fig.la bis 1f: schematisch ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofilbau teils gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vor liegende Erfindung, Fig.2: eine schematische Explosionsdarstellung eines Formwerk zeugs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorlie genden Erfindung zusammen mit einer ersten Vliesteilschale und einer zweiten Vliesteilschale,
Fig.3a bis 3c schematische Darstellungen von Formwerkzeugen gemäß wei terer bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfin dung und
Fig 4a bis 4j schematische Darstellungen von Hohlprofilbauteilen gemäß be vorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
In den Figuren 1 a bis 1f ist schematisch ein Verfahren zur Herstellung eines Hohl profilbauteils 1 gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Der artige Hohlprofilbauteile 1 , insbesondere kanalförmige Hohlprofilbauteile 1 , werden beispielsweise in Fahrzeugen zur Führung von Gas, insbesondere Luft, verwendet oder als Fußraumabdeckung. Entsprechend weisen derartige Hohlprofilbauteile 1 einen Hohlbereich 16 auf, der zumindest entlang einer Schnittebene einen ge schlossenen Umfang aufweist. Vorzugsweise erstreckt sich ein derartiges Hohl profilbauteil 1 entlang einer Vorzugsrichtung, die gerade oder geschwungen sein kann und insbesondere dem generellen Verlauf des kanalförmigen Hohlprofils folgt, und in einer senkrecht zur Vorzugsrichtung verlaufenden Ebene ist eine ge schlossene Wandung für das Hohlprofilbauteil 1 vorgesehen. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist es dabei vorgesehen, dass das Hohlprofilbauteil 1 aus ei nem Vlieswerkstoff hergestellt ist. Hierzu werden zunächst eine erste Vlieswerk stofflage 11 und eine zweite Vlieswerkstoff läge 12 bereitgestellt. Vorzugsweise entspricht das Material bzw. die Materialzusammensetzung der ersten Vlieswerk stofflage 11 derjenigen der zweiten Vlieswerkstoff läge 12. Es ist allerdings auch vorstellbar, zur Ausbildung eines verbundwerkstoffartigen Hohlprofilbauteils 1 eine erste Vlieswerkstofflage 11 aus einer ersten Vliesart und eine zweite Vlieswerk- stofflage 12 aus einer zweiten Vliesart bereitzustellen. Zur Ausbildung eines Hohl profilbauteils 1 , insbesondere zur Formgebung des späteren Hohlprofilbauteils 1 ist es insbesondere vorgesehen, die erste Vlieswerkstoff läge 1 1 und/oder die zweite Vlieswerkstoff läge 12 in einem Formwerkzeug mit einem Profil bzw. einer Struktur bzw. einer Auswölbung zu versehen. Insbesondere handelt es sich bei dem Formwerkzeug um ein Presswerkzeug mit einer ersten Formwerkzeughälfte 21 und einer zweiten Formwerkzeughälfte 22, die für den Pressvorgang entlang einer Pressrichtung P zusammengeschoben werden bzw. aufeinander gepresst werden. Um gleichzeitig die erste Vlieswerkstoff läge 1 1 und die zweiten Vlieswerk stofflage 12 zu prägen bzw. zu formen, umfasst das Formwerkzeug darüber hin aus einen Kernkörper 25. Der Kernkörper 25 dient sowohl für die erste Vlieswerk stofflage 1 1 als auch die zweite Vlieswerkstoff läge 12 als Stempel bzw. als Wider lager. Insbesondere ist der Kernkörper 25 dazu vorgesehen, als Platzhalter zu die nen für den später ausgebildeten Hohlbereich 16 im Hohlprofilbauteil 1 . Hierzu ist es vorgesehen, dass eine Formation aus der ersten Vlieswerkstofflage 1 1 , der zweiten Vlieswerkstoff läge 12 und dem Kernkörper 25 zwischen der ersten Form werkzeughälfte 21 und der zweiten Formwerkzeughälfte 22 angeordnet wird. Da bei wird die Formation aus erster Vlieswerkstofflage 1 1 , zweiter Vlieswerkstofflage 12 und dem Kernkörper 25 durch ein sandwichartiges Anordnen realisiert, bei dem der Kernkörper 25 zwischen der ersten Vlieswerkstoff läge 1 1 und der zweiten Vlieswerkstofflage 12 angeordnet wird. Das heißt: der Kernkörper 25 ist insbeson dere entlang der Pressrichtung P zwischen der ersten Vlieswerkstoff läge 1 1 und der zweiten Vlieswerkstoff läge 12 angeordnet. Beispielsweise wird die Formation gebildet, indem zunächst die zweite Vliesstoffwerklage 12 auf die zweite Form werkzeughälfte 22 aufgelegt wird und dann der Kernkörper 25 auf die zweite Vlies werkstofflage 12 gelegt wird und die erste Vlieswerkstoff läge 1 1 auf den Kernkör per 25. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die erste Vlieswerkstoff läge 1 1 und die zweite Vlieswerkstoff läge 12 derart dimensioniert sind, dass sie in der Formation in einer senkrecht zur Pressrichtung P verlaufenden Ebene gegenüber dem Kernkörper 25 vorstehen, insbesondere auf zwei gegenüberliegenden Seiten vorstehen. Insbesondere steht die erste Vlieswerkstofflage 1 1 und die zweite Vlieswerkstofflage 12 derart weit gegenüber dem Kernkörper 25 über, dass wäh rend des Formprozesses, das heißt im geschlossenen Zustand des Formwerk zeugs, die erste Vlieswerkstoff läge 11 und die zweite Vlieswerkstoff läge 12 nicht in das Formwerkzeug vollständig hineingezogen werden, sondern zumindest inso weit vorstehen, dass sie im geschlossenen Zustand entweder aus dem geschlos senen Formwerkzeug hinausragen und/oder Teil eines Rahmens sind, der durch die erste Formwerkzeughälfte 21 und die zweite Formwerkzeughälfte 22 entlang eines äußeren Umfangs des Formwerkzeugs gebildet wird.
Vorzugsweise werden die erste Vlieswerkstoff läge 11 und die zweite Vlieswerk stofflage in einem Ofen, einer Fleißpresse und/oder einem Strahlerfeld erwärmt, bevor sie als Teil der Formation in das Formwerkzeug gegeben werden. Es ist auch vorstellbar, dass die erste Formwerkzeughälfte und/oder die zweite Form werkzeughälfte zumindest teilweise erwärmt werden bzw. temperiert sind, bei spielsweise in Bereichen, die beim Verpressen aufeinander gedrückt werden. So können die später für das Fügen vorgesehenen Abschnitte bzw. Bereiche der ers ten Vliesstofflage bzw. der zweiten Vliesstoff läge länger warm gehalten werden. Durch das Zusammenpressen entlang der Pressrichtung P ist es dann vorgese hen, den Umformungsprozess durchzuführen, so dass aus der ersten Vlieswerk stofflage 11 eine erste Vliesteilschale 31 , insbesondere erste Vlieshalbschale, und aus der zweiten Vlieswerkstoff läge 12 eine zweite Vlieshalbschale 32 wird. Der Umformungsprozess bzw. Prägeprozess ist in Figur 1 b graphisch illustriert.
Im Anschluss an den Prägevorgang ist es vorgesehen, dass die erste Formwerk zeughälfte 21 und die zweite Formwerkzeughälfte 22 wieder voneinander getrennt bzw. zueinander distanziert werden (siehe Fig. 1 c). In diesem geöffneten Zustand ist es insbesondere vorgesehen, dass die erste Vliesteilschale 31 an der ersten Formwerkzeughälfte 21 anhaftet und die zweite Vliesteilschale 32 an der zweiten Formwerkzeughälfte 22 anliegt, so dass eine einfache Entnahme des Kernkör perelements 25 möglich ist. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die erste Vlies teilschale 31 bzw. die zweite Vliesteilschale 32 einen im Querschnitt topfförmigen Verlauf aufweisen. In der dargestellten Ausführungsform sind die erste Vliesteil schale 31 und die zweite Vliesteilschale 32 gleich ausgeformt, insbesondere im Hinblick auf eine Tiefe des topfförmigen Verlaufes der ersten Vliesteilschale 31 und der zweiten Vliesteilschale 32. Es ist allerdings auch vorstellbar, dass sich die erste Vliesteilschale 31 und die zweite Vliesteilschale 32 hinsichtlich ihrer Form unterscheiden, zum Beispiel unterscheidet sich die erste Vliesteilschale 31 von der zweiten Vliesteilschale 32 im Hinblick auf die Tiefe des topfförmig ausgeformten Verlaufs. Insbesondere ist es vorgesehen, dass eine Innenseite der ersten Form werkzeughälfte 1 und/oder eine Innenseite der zweiten Formwerkzeughälfte 22 vollständig mit der ersten Vlieswerkstoff läge 11 bzw. zweiten Vlieswerkstofflage 12 bedeckt ist.
Nach dem Entfernen des Kernkörpers 25, illustriert in Figur 1 d, ist es vorgesehen, dass die erste Formwerkzeughälfte 21 und die zweite Formwerkzeughälfte 22 er neut aufeinander zu bewegt werden, insbesondere innerhalb eines festgelegten Zeitintervalls, so dass es möglich ist, eine Restwärme der ersten Vliesteilschale 31 und der zweiten Vliesteilschale 32 dazu zu nutzen, beim erneuten Anpressen der ersten Vliesteilschale 31 an die zweite Vliesteilschale 32 eine Verbindung über ei nen gemeinsamen Flanschabschnitt 15 zu realisieren (siehe Fig. 1e). Insbeson dere ist es vorgesehen, dass die erste Vliesteilschale 31 und die zweite Vliesteil schale 32 jeweils ein Kragenelement aufweisen, die während dieses Pressvorgan ges zusammengefügt bzw. zusammengeschweißt werden zur Bildung des Flan schabschnittes 15, der vom gefertigten Hohlprofilbauteil 1 vorzugsweise senkrecht absteht. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die Verschweißung und Ver- pressung durch das Aufeinanderpressen von gegenüberliegenden, insbesondere stirnseitigen, Abschnitten der ersten Formwerkzeughälfte 21 und der zweiten Formwerkzeughälfte 22 realisiert wird, während die Kragenelemente der ersten Vliesteilschale 31 und der zweiten Vliesteilschale 32 an den andernfalls unmittel bar aneinander liegenden stirnseitigen bzw. gegenüberliegende Abschnitten ange ordnet sind. Dadurch lässt sich in vorteilhafter Weise in dem Formwerkzeug auch der Fügeprozess realisieren, wodurch der Fertigungsprozess vereinfacht und be- schleunigt wird. Das gefertigte Hohlprofilbauteil 1 ist in einer Schnittansicht in Fi gur 1f dargestellt. Zudem hat es sich herausgestellt, dass durch dieses Fügever fahren vergleichsweise schmale Flanschabschnitte 15 realisierbar sind. Insbeson dere ist es möglich, Längen L für die Flanschabschnitte 15 zu realisieren, die Werte zwischen 0,5 mm und 10 mm, bevorzugt zwischen 0,5 mm und 6 mm und besonders bevorzugt zwischen 0,5 mm und 3 mm annehmen. Weiterhin ist es vor gesehen, dass sich dem geformten Flanschabschnitt 15 über den die Verbindung zwischen der ersten Vliesteilschale 31 und der zweiten Vliesteilschale 32 erfolgt, eine Dicke D aufweist, die einen Wert zwischen 0,01 mm und 2 mm, bevorzugt zwischen 0,05 mm und 1 ,5 mm und besonders bevorzugt zwischen 0,5 mm und 1 mm aufweist.
In Figur 2 ist ein Formwerkzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in ei ner schematischen Explosionsdarstellung dargestellt, wobei zusätzlich eine ge formte erste Vliesteilschale 31 und eine zweite 32 Vliesteilschale dargestellt sind. Insbesondere zeichnet sich das Formwerkzeug aus Figur 2 dadurch aus, dass die erste Formwerkzeughälfte 21 und die zweite Formwerkzeughälfte 22 an ihren In nenseiten IS profiliert sind. Dadurch ist es möglich, zum Beispiel eine Rillen- und /oder Wölbungsstruktur in die erste Vliesteilschale 31 miteinzuprägen. Mit anderen Worten: Es ist vorzugsweise möglich, durch die entsprechende Gestaltung der In nenseite IS des Formwerkzeugs dem hergestellten Hohlprofilbauteil 1 eine ent sprechende Profilierung entlang seines geschlossenen Umfanges zu verleihen.
In den Figuren 3a bis 3c sind Formwerkzeuge zur Durchführung eines Verfah rens zur Herstellung eines Hohlprofilbausteiles 1 gemäß weiterer bevorzugter Aus führungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Insbesondere in dem in Figur 3a dargestellten Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass die zweite Form werkzeughälfte 22 ortsfest angeordnet ist und der Kernkörper 25 schiebbar, insbe sondere an einer Schiene 80, gelagert ist. Dadurch ist in vorteilhafterweise mög lich, bevorzugt automatisiert, den Kernkörper 25 seitlich aus dem Bereich zwi schen der ersten Formwerkzeughälfte 21 und der zweiten Formwerkzeughälfte 22 herauszufahren und/oder in den Bereich zwischen der ersten Formwerkzeughälfte 21 und der zweiten Formwerkzeughälfte 22 hineinzufahren. Weiterhin ist es bevor zugt vorgesehen, dass mittels einer Hubeinrichtung 81 die erste Formwerkzeug hälfte 21 angehoben und/oder abgesenkt werden kann, um die erste Formwerk zeughälfte 21 auf die zweite Formwerkzeughälfte 22 zu zubewegen und/oder sie von der zweiten Formwerkzeughälfte 22 wegzubewegen. Dadurch lässt sich das Formwerkzeug zum Durchführen des Pressvorgangs, insbesondere für das Um formen und/oder Fügen, in entsprechender Weise bewegen.
In dem in Figur 3b dargestellten Ausführungsbeispiel ist es zusätzlich vorgesehen, dass die erste Formwerkzeughälfte 21 und/oder die zweite Formwerkzeughälfte
22 schiebbar gelagert sind, insbesondere jeweils an einer Schiene 80. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, dass die erste Formwerkzeughälfte 21 und die zweite Formwerkzeughälfte 22 und/oder der Kernkörper 25 verschiebbar sind, ins besondere in eine Position überführbar sind, um das Formwerkzeug zu schließen und/oder zu öffnen, insbesondere um ein Umformen und/oder Fügen der ersten Vlieswerkstoff läge 11 und/oder der zweiten Vlieswerkstoff läge 12 zu realisieren.
In Figur 3c sind die erste Formwerkzeughälfte 21 und die zweite Formwerkzeug hälfte 22 schwenkbar gelagert, insbesondere schwenkbar um jeweils einen Dreh punkt 84 an der ersten Formwerkzeughälfte 21 und/oder der zweiten Formwerk zeughälfte 22. Hierzu sind insbesondere Schwenkarme 82 vorgesehen, mit denen durch eine Schwenkbewegung das Formwerkzeug geöffnet und/oder geschlossen werden kann.
In den Figuren 4a-4j sind verschiedene kanalförmige Hohlprofilbauteile 1 gemäß weiterer beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt. Insbesondere sind in der Regel solche kanalförmigen Hohlprofilbauteile 1 darge stellt, die zusammengesetzt sind aus einer ersten Vliesteilschale 31 und einer zweiten Vliesteilschale 32. Die erste Vliesteilschale 31 und die zweite Vliesteil schale 32 werden über einen lateral bzw. seitlich vom Grundkörper des Hohlprofil körper 1 abstehenden Flanschabschnitt 15 miteinander verbunden. Insbesondere ist in diesem Flanschabschnitt 15 eine Verbindungsnaht realisiert, mit der die erste Vliesteilschale 31 und die zweite Vliesteilschale 32 miteinander verbunden sind, insbesondere stoffschlüssig miteinander verbunden sind. In dem in Figur 4a dar gestellten Ausführungsbeispiel ist die Verbindungsnaht derart realisiert, dass an einer Oberseite OS und/oder an einer Unterseite US des Flanschabschnitts 15 ebene, insbesondere glatte, Oberflächen ausgebildet sind. Mit anderen Worten: es sind keinerlei Erhebungen und/oder Vorsprünge durch die Verbindungsnaht zwi schen der ersten Vliesteilschale 31 und der zweiten Vliesteilschale 32 ausgeprägt.
In dem in Figur 4b dargestellten Ausführungsbeispiel sind Vorsprünge 35 an der Oberseite OS des Flanschabschnitts 15 ausgebildet. Dabei sind die Vorsprünge 35 in Längserstreckungsrichtung LE des Flanschabschnitts 15 voneinander beab- standet. Die in Figur 4b beispielhaft dargestellten Vorsprünge 35 sind in Figur 4c im Detail dargestellt. Insbesondere ist es vorgesehen, dass solche Vorsprünge 35 durch entsprechende Rücksprünge bzw. Taschen an der ersten Formwerkzeug hälfte 21 und/oder der zweiten Formwerkzeughälfte 22 ausgebildet werden. Dabei handelt es sich bei den Vorsprüngen 36 um jeweils solche Materialanhäufungen beziehungsweise Materialvorsprünge, die gegenüber der Oberseite des Flan schabschnitts 15 vorstehen und die nicht dadurch entstehen, dass die erste Vlies werkstofflage 21 und die zweite Vlieswerkstoff läge 22 gemeinsam deformiert wer den. Vielmehr ist der Vorsprung 35 bzw. die Erhebung an der ersten Vliesteil schale 31 ausgeprägt, ohne dass eine entsprechende Einbuchtung 36 an der zweiten Vliesteilschale 32 vorhanden ist. Die Flanschabschnitt 15 ist ferner in die sem Ausführungsbeispiel nur einseitig durch die Verbindungsnaht strukturiert.
In Figur 4d ist ein Ausführungsbeispiel für eine Verbindungsnaht dargestellt, bei der in Längserstreckungsrichtung LE im Flanschabschnitt 15 abwechselnd Vor sprünge 35 und Einbuchtungen 36 abwechselnd angeordnet sind. Insbesondere ist es beispielsweise vorgesehen, dass Einbuchtungen 36 und Vorsprünge 35 sich unmittelbar aneinander anschließen, d. h. kein Abstand zwischen Vorsprüngen 35 und Erhebungen 36 ausgebildet ist. Alternativ ist es vorstellbar, dass zwischen Vorsprüngen 35 und Einbuchtungen 36 gleiche Abstände und/oder unterschiedli che Abstände realisiert sind. Vorzugsweise sind die Einbuchtungen 36 und/oder Vorsprünge 35 als inselartige bzw. halbinselartige Ausbuchtungen ausgestaltet. Grundsätzlich sind auch elliptische bzw. ovale Formen für die Einbuchtungen 36 und Vorsprünge 35 vorstellbar. Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass in der ersten Vliesteilschale 31 und der zweiten Vliesteilschale 32 an Ober- und Unter seite jeweils gegenüberliegend eine Einbuchtung 36 und ein Vorsprung 35 ausge bildet ist.
In der Figur 4f ist ein kanalförmiges Hohlprofil 1 dargestellt, das sich im Wesentli chen von dem aus der Figur 4e dahingehend unterscheidet, dass die Vorsprünge
35 und/oder Einbuchtungen 36 statt der inselförmigen Gestalt kreisförmige For men annehmen. Dabei ist es vorstellbar, dass sich die Größe für Einbuchtungen
36 und/oder Vorsprünge 35 unterscheiden. Alternativ ist es vorstellbar, dass sich die Größen von Vorsprüngen 35 und/oder Einbuchtungen 36 ähneln bzw. einan der entsprechen. Dabei können die Flächen beispielsweise übereinstimmen, aber die Formen voneinander abweichen.
In Figur 4g ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein kanalförmiges Hohlprofil beziehungsweise einen kanalförmigen Hohlprofilkörper dargestellt, bei dem der Flanschabschnitt 15 Vorsprünge und/oder Einbuchtungen 36 aufweist. Dabei un terscheidet sich das Ausführungsbeispiel aus der Figur 4g lediglich dahingehend von den Ausführungsbeispielen der Figuren 4e und 4f, dass als Vorsprünge und/o der Einbuchtungen ein gradliniger Verlauf angenommen wird. Dabei verlaufen die gradlinigen Einbuchtungen und/oder Vorsprünge vorzugsweise senkrecht und/o der schräg zur Längserstreckungsrichtung des Flanschabschnitts.
In Figur 4h ist ein Ausführungsbeispiel für ein kanalförmiges Hohlprofil 1 darge stellt, bei dem eine Einbuchtung 36 in Gestalt einer schlangenförmigen Nut im Flanschabschnitt 15 ausgebildet ist. Alternativ ist es vorstellbar, dass die Einbuch tung als zackenförmige Nut im Flanschabschnitt 15 ausgebildet ist. In Figur 4i ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen kanalförmigen Hohlprofil körper 1 dargestellt, bei dem Einbuchtungen 36 in Form von zwei parallel zuei nander verlaufenen nutförmigen Einkerbungen realisiert sind, die insbesondere parallel zur Längserstreckungsrichtung LE des Flanschabschnitts 15 verlaufen.
In Figur 4j ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen kanalförmigen Hohlprofil körper 1 dargestellt, bei dem sich die Verbindungsnaht von derjenigen in den vor anstehenden Ausführungsbeispielen dahingehend unterscheidet, dass für Vor sprünge 35 und Einbuchtungen36 unterschiedliche geometrische Formen vorge sehen sind. Insbesondere ist es hier vorgesehen, dass die Vorsprünge 35 als gradlinige Verläufe ausgebildet sind, während die Einbuchtungen 36 als kreisför mige Einbuchtungen ausgestaltet sind. Vorsprünge 35 und/oder Einbuchtungen 36 nehmen die Form von geradlinigen Streben bzw. Stäben an.
Bezuqszeichenliste:
1 Hohlprofilbauteil
1 1 erste Vlieswerkstoff läge
12 zweite Vlieswerkstoff läge
15 Flanschabschnitt
16 Hohlbereich
21 erste Formwerkzeughälfte
22 zweite Formwerkzeughälfte
31 erste Vliesteilschale
32 zweite Vliesteilschale
35 Vorsprung
36 Einbuchtung
25 Kernkörper
80 Schiene
81 Hubeinrichtung
82 Schwenkarm
84 Drehpunkt P Pressrichtung
IS Innenseite
L Länge
D Dicke
LE Längserstreckung
Next Patent: ELECTRONIC ASSEMBLY AND ELECTRONIC ARRANGEMENT