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Patent Searching and Data


Title:
PROFILE COMPOSITE COMPONENT AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/002292
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a composite component consisting of two or more profiles (1) and (2) and to a method for the production thereof. According to the invention, at least one profile (1), with one free end, abuts against the second profile (2) or is inserted into the second profile (2). The invention is characterized in that reinforcing elements (3, 3'; 6, 6'; 23; 25; 21), which form a positive engagement with profiles (1) and (2), are provided in the area of the junction (10) of profiles (1) and (2), and profiles (1) and (2) are interconnected by a thermoplastic material that is sprayed or shrunk on in the area of the junction (10).

Inventors:
WAGENBLAST JOACHIM (DE)
Application Number:
PCT/EP2001/004632
Publication Date:
January 10, 2002
Filing Date:
April 25, 2001
Export Citation:
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Assignee:
BAYER AG (DE)
WAGENBLAST JOACHIM (DE)
International Classes:
F16S3/02; B29C45/14; B29C65/66; B29C65/68; B29C65/70; B60J5/00; B62D29/00; B62D29/04; F16B7/00; B29C45/33; B29L31/30; (IPC1-7): B29C45/14; B29C65/70; F16B7/04
Domestic Patent References:
WO1985002895A11985-07-04
Foreign References:
DE19538803A11996-04-25
EP0436805A21991-07-17
DE4423642C11995-10-12
DE19625359A11998-01-02
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Claims:
Patentansprüche
1. Verbundbauteil aus zwei oder mehreren Profilen (1) und (2), bei dem wenigstens ein Profil (1) mit einem freien Ende an das zweite Profil (2) angrenzt oder in das zweite Profil (2) eintaucht, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Anschlussstelle (10) der Profile (1) und (2) Verstärkungsele mente (3,3'; 6,6' ; 23 ; 25 ; 21) angebracht sind, die einen Formschluss mit den Profilen (l) und (2) bilden, und dass die Profile (1) und (2) durch im Bereich der Anschlussstelle (10) angespritzten oder aufgeschrumpften ther moplastischen Kunststoff miteinander verbunden sind.
2. Verbundbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Profile (1, 2) einen geschlossenen insbesondere runden oder rechteckigen oder einen offenen, insbesondere Uformigen Querschnitt aufweisen.
3. Verbundbauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Profile (1, 2) geschlossene Profile sind.
4. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungselemente (3,3' ; 6,6' ; 23 ; 25 ; 21) aus Metall, insbeson dere Stahl, Aluminium oder Magnesium, aus Keramik oder hoch festem Kunststoff, insbesondere Duromeren oder langfaserverstärktem Kunststoff oder aus Kunststoffen bestehen, die mit technischen Textilien verstärkt sind.
5. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungselemente (3,3' ; 6,6' ; 23 ; 25 ; 21) als Klammern, Ringe oder Halbschalen ausgebildet sind.
6. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungselemente (3,3' ; 6,6' ; 23 ; 25 ; 21) mit zusätzlichen Stützwänden (31) versehen sind.
7. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein einstückiges Verstärkungselement an der Anschlussstelle (10) vorge sehen ist in das die Profile vor dem Anspritzen des thermoplastischen Kunst stoffs eingeschoben oder eingesteckt sind.
8. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den Profilen (1, 2) und/oder in den Verstärkungselementen (3,3' ; 6, 6' ; 23 ; 25 ; 21) an übereinanderliegenden Stellen, Durchbrüche (34) oder Boh rungen vorgesehen sind durch die der thermoplastische Kunststoff hindurch ragt und an denen der thermoplastische Kunststoff verankert ist.
9. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in den Profilen (1, 2) und/oder in den Verstärkungselementen (3,3' ; 6, 6' ; 23 ; 25 ; 21) an übereinanderliegenden Stellen, Verformungen (16,26), insbesondere Sicken oder Wulste, vorgesehen sind an denen der thermoplasti sche Kunststoff verankert ist.
10. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als thermoplastischer Kunststoff ein unverstärkter oder verstärkter oder gefüllter Kunststoff bevorzugt auf Basis von Polyamid (PA), Polyester, insbe sondere Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Poly olefin, insbesondere Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Styrolacrylnitril copolymer insbesondere AcrylnitrilStyrolbutadiencopolymer (ABS), Poly carbonat (PC), Polypropylenoxid (PPO), (PSO), Polyphenylensulfid (PPS), Polyimid (PI), (PEEK), Polyketon, syndiotaktisches Polystyrol (PS) oder eine mögliche Mischung dieser Kunststoffe verwendet wird.
11. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungselemente (21,23,25) mit mindestens einem der Profile (1) oder (2) einstückig ausgebildet sind, und dass die Profile (1) und (2) mit einander einen Formschluss bilden.
12. Verwendung des Verbundbauteiles nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als Konstruktionselement für Maschinen, Fahrzeuge und Bauteile aller Art, ins besondere für Kraftfahrzeuge, für Elektronikartikel, Haushaltsartikel und für den Baubedarf.
13. Verwendung des Verbundbauteiles nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als Strukturteil für Kraftfahrzeuge, insbesondere Türen, Stoßfänger, Träger, Frontund Heckteile für PKW's, Türschwellertragrahmen, Instrumententafel träger, Heckklappenträger, Dachrahmen sowie Dekorationselemente.
14. Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteiles nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Profile (1, 2) in Ver stärkungselemente (3,3' ; 6,6' ; 23 ; 25 ; 21) eingesteckt oder eingeschoben oder von Verstärkungselementen (3,3' ; 6,6' ; 23 ; 25 ; 21) unter Bildung einer lösbaren Anschlussstelle (10) umklammert werden und dass anschließend die Anschlussstelle (10) in einem Spritzgießwerkzeug von thermoplastischem Kunststoff ganz oder teilweise umspritzt wird, wobei die Profile (1, 2) mit den Verstärkungselementen (3,3' ; 6,6' ; 23 ; 25 ; 21) verbunden werden.
15. Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteiles nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Profile (1, 2) in Ver stärkungselemente (3,3' ; 6,6' ; 23 ; 25 ; 21) eingesteckt oder eingeschoben oder von Verstärkungselementen (3,3' ; 6,6' ; 23 ; 25 ; 21) unter Bildung einer lösbaren Anschlussstelle (10) umklammert werden und dass anschließend die Anschlussstelle (10) mit einem oder mehreren Formstücken (4,5) aus schrumpfbarem thermoplastischem Kunststoff ganz oder teilweise umgeben wird, und die Profile (1, 2) mit den Verstärkungselementen (3,3' ; 6,6' ; 23 ; 25 ; 21) anschließend durch Heißbehandlung der Formstücke (4,5) verbunden werden.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass offene Profile (8,9,162,242,242', 247,222,227) verwendet werden und in den offenen Profilen (8,9,162,242,242', 247,222,227) beim Anspritzen des thermoplastischen Kunststoffs Verstärkungsstreben (41) erzeugt werden.
17. Verfahren nach Anspruch 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass beim Anspritzen des thermoplastischen Kunststoffs im Bereich der Anschlussstelle (10) zusätzliche Verstärkungsstreben (41) erzeugt werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in den Profilen (1, 2) und/oder in den Verstärkungselementen (3,3' ; 6,6' ; 23 ; 25 ; 21) vor dem Zusammenlegen bzw. Einschieben Verformungen (16,26), insbesondere Sicken oder Wulste, und/oder Durchbrüche (34) oder Bohrun gen an bestimmten Stellen der Profile (1, 2) und/oder der Verstärkungsele mente (3,3' ; 6,6' ; 23 ; 25 ; 21), angebracht werden, so dass diese beim Zusammenlegen bzw. Einschieben der Profile (1, 2) und/oder der Verstär kungselemente (3,3'; 6,6' ; 23 ; 25 ; 21) übereinanderliegen.
Description:
Profilverbundbauteil und Verfahren zu seiner Herstellen Die Erfindung betrifft ein Verbundbauteil aus zwei oder mehreren Profilen und ein Verfahren zu seiner Herstellung, bei dem wenigstens ein Profil mit einem freien Ende an das zweite Profil angrenzt oder in das zweite Profil eintaucht, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Anschlussstelle der Profile Verstärkungsele- mente angebracht sind, die einen Formschluss mit den Profilen bilden, und dass die Profile durch im Bereich der Anschlussstelle angespritzten oder aufgeschrumpften thermoplastischen Kunststoff miteinander verbunden sind.

Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Fügen von Profilen und Platten durch Schaffung von hoch festen und hoch steifen Verbundbauteilen, insbe- sondere in Kunststoff-Metall-Hybridbauweise, wobei das Fügen der Halbzeuge und das Herstellen der Verbundbauteile gleichzeitig durch einen Umformprozess thermo- plastischer Formmassen erreicht wird.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Verbinden von Halbzeugen durch die Schaffung von hoch belastbaren Fügebereichen in Hybridbauweise.

Bei dem Verfahren werden Verbundbauteile erzeugt, die aus hoch festen und hoch steifen Komponenten wie z. B. aus Stahl oder Composites bestehen, die mit Hilfe eines thermoplastischen Kunststoffes gefügt, in Position gehalten und in Form von Rippen oder massiven Wänden zusätzlich gestützt werden.

Hoch feste Verbindungen von hoch belastbaren Trägern, Profilen, Platten, etc. findet man häufig im Fahrzeug-oder Maschinenbau. Dabei werden überwiegend Träger aus Stahl oder Aluminium eingesetzt, die in den Fügebereichen miteinander verschweißt oder verklebt sind. Zur weiteren Versteifung der Verbindungsstellen, nachfolgend auch als Knotenpunkte bezeichnet, werden Verstrebungen integriert oder Gussknoten z. B. Al-Druckguss eingesetzt. Eine weitere Möglichkeit ist der Einsatz von Halbzeu-

gen aus Composite (langfaserverstarkter Kunststoff). Diese werden meist durch das anlaminieren von Knotenelementen, die ebenfalls aus Composites bestehen, mitein- ander verbunden.

Diese in der Praxis üblichen Vorgehensweisen haben den Nachteil, dass die Füge- prozesse zeitaufwendig sind und nur eine beschränkte Maßgenauigkeit und Repro- duzierbarkeit in Serienfertigungen erlauben. Werden Verstrebungen zur zusätzlichen Versteifung der Knotenelemente eingesetzt, müssen diese, um eine Versagen durch Beulen oder Knicken zu verhindern, dickwandig (1 bis 3 mm) ausgeführt werden.

Übliche Wandstärken von in der Automobilindustrie eingesetzten Blechen liegen im PKW-Bau bei 0,7 bis 1,2 mm. Dies erhöht das Gewicht des Bauteils, was den Bestrebungen der Konstrukteure insbesondere im Fahrzeugbau entgegensteht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Fügeverfahren mit Knotenpunkten der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die sowohl hoch feste und hoch steife Ver- bindungen von Trägern und Platten ermöglichen als auch eine wirtschaftliches Fügen von Halbzeugen und Bauteilkomponenten zu Bauteilen erlauben. Außerdem soll die Fertigung der Verbundbauteile mit hoher Maßhaltigkeit und Reproduzierbarkeit geschehen. Eine besondere Aufgabe besteht darin das durch den Spritzdruck bedingte Zusammenbrechen von dünnwandigen Profilen mit einer Wandstärke von 0,5 bis 1 mm beim Verarbeiten der Profile in Spritzgießmaschinen zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zum Verbinden der Halb- zeuge bzw. Bauteilkomponenten und zum Versteifen der Verbundbauteile Teile aus hoch festen Werkstoffen verwendet werden, die formschlüssig im Knotenbereich angeordnet werden. Anschließend wird der Knotenbereich mit einer thermoplasti- schen Komponente versehen, die alle Einzelteile zusammenhält und ein vorzeitiges Ausbeulen oder Knicken der hoch festen Einzelteile im Knotenbereich verhindert.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verbundbauteil aus zwei oder mehreren Profilen, bei dem wenigstens ein Profil mit einem freien Ende an das zweite Profil angrenzt

oder in zweite Profil eintaucht, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Anschlussstelle der Profile Verstärkungselemente angebracht sind, die einen Form- schluss mit den Profilen bilden, und dass die Profile durch im Bereich der Anschluss- stelle angespritzten oder aufgeschrumpften thermoplastischen Kunststoff miteinander verbunden sind.

Die Verstärkungselemente sind z. B. Bleche oder Druckgussteile aus hoch festem Werkstoff. Die hoch festen Werkstoffe können Stahl, Aluminium, Magnesium, Keramik, Duromere oder langfaserverstärkter Kunststoff, Composites oder Kunst- stoff, der mit technischen Textilien verstärkt ist, sein.

Als thermoplastischer Kunststoff kann ein unverstärkter oder verstärkter oder gefüll- ter Kunststoff z. B. auf Basis von Polyamid (PA), Polyester, insbesondere Polyethy- lenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyolefin, insbesondere Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Styrol-acrylnitril-copolymer insbesondere Acrylnitril-Styrol-butadiencopolymer (ABS), Polycarbonat (PC), Polypropylenoxid (PPO), (PSO), Polyphenylensulfid (PPS), Polyimid (PI), (PEEK), Polyketon syndio- taktisches Polystyrol (PS) oder aus einer möglichen Mischung dieser Kunststoffe bestehen.

Profile im Sinne der Erfindung sind beispielsweise offene oder geschlossene Profile aus Kunststoff oder Metall (bevorzugt Metall, z. B. Stahl, Aluminium, Magnesium) mit beliebigem Querschnitt. Bevorzugt sind geschlossene Profile mit rundem oder rechteckigem Querschnitt oder offene U-Profile. Die Profile haben bevorzugt eine Wandstärke von 0,3 bis 1,5 mm, besonders bevorzugt von 0,5 bis 1,2 mm.

Die Verstärkungselemente werden als hoch fest verbindende Komponenten in Form von z. B. Klammern, Ringen und Halbschalen eingesetzt, die in der Form den zu fügenden Profilen (Halbzeugen) und Bauteilkomponenten angepasst sind und insbe- sondere mit Hilfe von Verstrebungen und/oder bevorzugt mit weiteren Stützblechen gegeneinander zusätzlich abgestützt sind. Sie werden um die zu fügenden Profile und

anderen Bauteilkomponenten gelegt. Die Verstärkungselemente dienen zur Verstär- kung und Versteifung der Verbindungsstelle und sind so gestaltet, dass sie einen Formschluss mit den zu fugenden Halbzeugen und Bauteilkomponenten bilden.

In einer bevorzugten Form des Verbundbauteil sind die Verstärkungselemente mit zusätzlichen Stützwänden versehen, die insbesondere bei einem anstoßenden Profil ein Abknicken der Anschlussstelle zusätzlich erschweren.

Besonders bevorzugt ist ein Verbundbauteil bei dem ein einstückiges Verstärkungs- element an der Anschlussstelle der Profile vorgesehen ist, in das die Profile vor dem Anspritzen des thermoplastischen Kunststoffs eingeschoben oder eingesteckt sind.

Die thermoplastische Komponente wird als Verbindungswerkstoff mit Hilfe eines Umformprozesses so angeordnet, dass sie die mit Hilfe der Verstärkungselemente formschlüssig aneinander stoßenden aber ansonsten lose verbundenen Bauteile (Pro- file und oder Platten) sowie die Verstärkungselemente selbst in Position hält. Dies kann durch teilweises oder vollständiges Umschließen der Verstärkungselemente geschehen.

Die Kraftübertragung von einem Bauteil zum anderen erfolgt demnach über die hoch festen Komponenten der Verstärkungselemente. Durch gegebenenfalls zusätzlich angeformte Rippen oder durch das Ausfüllen von Zwischenräumen-die z. B. durch einzelne Stützbleche gebildet werden-mit der thermoplastischen Komponente wird eine zusätzliche Erhöhung der Festigkeit der Verbundbauteile erreicht, da ein Aus- beulen oder Knicken von Verstrebungen und Stützwänden der Verstärkungselemente dadurch erst bei höheren Lasten eintritt.

Als besonders vorteilhaft hat sich ein Verbundbauteil erwiesen, bei dem in den Pro- filen und/oder in den Verstärkungselementen an übereinanderliegenden Stellen, Durchbrüche oder Bohrungen vorgesehen sind, durch die der thermoplastische Kunststoff hindurchragt und an denen der thermoplastische Kunststoff verankert ist.

Zusätzlich oder alternativ können in einer weiteren bevorzugten Variante des Ver- bundbauteils in den Profilen und/oder in den Verstärkungselementen an übereinan- derliegenden Stellen, Verformungen, insbesondere Sicken oder Wulste, vorgesehen sein, an denen der thermoplastische Kunststoff verankert ist.

Besonders vorteilhaft ist ein bevorzugtes Verbundbauteil, in dem die Verstärkungs- elemente mit mindestens einem der Profile einstückig ausgebildet sind, und in dem die Profile miteinander einen Formschluss bilden.

Beispielsweise werden dazu die ineinandergreifenden Profile so vorgeformt, dass sie zueinander passende Nut/Feder-Kombinationen oder Vorsprunge aufweisen, die für einen Formschluss sorgen.

Ein Profil kann zusätzlich im Bereich der Anschlussstelle eine Verstärkung in Form der für die Verstärkungselemente bevorzugten Materialien aufweisen oder eine höhere Wandstärke haben.

Es wurde ferner ein Verfahren zum Verbinden von Profilen (Halbzeugen oder Bau- teilkomponenten) gefunden durch das Erzeugen eines Verbundbauteiles während des Fügeprozesses, das aus wenigsten zwei unterschiedlichen Werkstoffen aufgebaut ist.

Eine Werkstoffkomponente besteht aus einem Thermoplasten während die andere Komponente in der Regel aus einem hoch festen Werkstoff gefertigt ist.

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Verbundbauteiles, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Profile in Verstärkungselemente eingesteckt oder eingeschoben oder von Verstar- kungselementen unter Bildung einer lösbaren Anschlussstelle umklammert werden und dass anschließend die Anschlussstelle in einem Spritzgießwerkzeug von thermo- plastischem Kunststoff ganz oder teilweise umspritzt wird, wobei die Profile mit den Verstärkungselementen verbunden werden.

Bevorzugt ist ein Verfahren bei dem offene Profile verwendet werden und in den offenen Profilen beim Anspritzen des thermoplastischen Kunststoffs Verstärkungs- streben erzeugt werden.

Zur Verbesserung der Steifigkeit offener Profile werden in einem besonders bevor- zugten Verfahren beim Anspritzen des thermoplastischen Kunststoffs im Bereich der Anschlussstelle zusätzliche Verstärkungsstreben erzeugt.

Ein alternatives Herstellungsverfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Verbundbauteiles ist dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Profile in Ver- stärkungselemente eingesteckt oder eingeschoben oder von Verstärkungselementen unter Bildung einer lösbaren Anschlussstelle umklammert werden und dass anschlie- Bend die Anschlussstelle mit einem oder mehreren Formstücken aus schrumpfbarem thermoplastischem Kunststoff ganz oder teilweise umgeben wird, und die Profile mit den Verstärkungselementen anschließend durch Heißbehandlung der Formstücke verbunden werden.

Ein besonders bevorzugtes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in den Profi- len und/oder in den Verstärkungselementen vor dem Zusammenlegen bzw. Einschie- ben Verformungen, insbesondere Sicken oder Wulste, und/oder Durchbrüche oder Bohrungen an bestimmten Stellen der Profile und/oder der Verstärkungselemente, angebracht werden, so dass diese beim Zusammenlegen bzw. Einschieben der Profile und/oder der Verstärkungselemente vor dem Anbringen des thermoplastischen Kunststoffs übereinanderliegen.

Da der Fügeprozess über ein thermisches Umformen der thermoplastischen Kompo- nente erreicht wird, kann die Schwindung des thermoplastischen Kunststoffes zum Aufbau von Spannungen genutzt werden, die für einen dauerhaften und festen Ver- bund im Bereich der Verbindungsstelle der Profile sorgen.

In das Verbundbauteil können darüberhinaus weitere zusätzliche Elemente integriert werden, die mechanische Funktionen wie z. B. das Abstützen von zusätzlichen Platten oder Trägern, das Befestigen von nachträglich anzubringenden Teilen oder die Auf- nahme von weiteren Bauteilen erfüllen. Diese integrierten Elemente können einer- seits mit Hilfe von formschlüssig eingefügten weiteren Elementen aus hoch festen Werkstoffen und andererseits durch Anformen von Sicken, Aussparungen oder Schraubendomen mittels thermoplastischer Komponente hergestellt werden.

Die Herstellung des Verbundbauteiles und damit auch die Art der Durchführung des Fügeprozesses kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Die denkbaren Verfahren unterscheiden sich in erster Linie im Anbringen der thermoplastischen Komponente : Fügen mittels Spritzgießen Bei dem Fügeverfahren mittels Spritzgießen werden zunächst die zu fügenden Bau- teilkomponenten : Profile bzw. Profile und Platten und die Verstärkungselemente in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt. Danach wird das Spritzgießwerkzeug geschlossen und der thermoplastische Kunststoff eingespritzt. Da das Kunststoffmaterial in flüssiger Form in das Spritzgießwerkzeug gefüllt wird, kann es die Einlegeteile allseitig umschließen und dadurch den bereits über die Gestaltung der Verstärkungs- elemente realisierten Formschluss sichern. Mit Hilfe von Durchbrüchen in den zu fügenden Halbzeugen bzw. Bauteilkomponenten und/oder den Verstärkungselemen- ten kann auch eine Anbindung der thermoplastischen Komponente in Form von Nietköpfen insbesondere im Bereich von übereinander liegenden Durchbrüchen in den Profilen und Verstärkungselementen erreicht werden. Bei dieser Art der Anbin- dung ist kein vollständiges Ummanteln des Knotenbereiches erforderlich.

Um zu verhindern, dass beim Fügen von z. B. Hohlprofilen Kunststoffschmelze in das Innere der Profile eindringt, können diese an den Stirnseiten mit einer Abdeckung (z. B. mit Schweißblech oder mit blechverstärkte Kunststoffkappe) fest oder mit Hilfe von im Werkzeug angebrachten beweglichen Kernen temporär

verschlossen werden. Bei Anwendung hoher Spritzdrücke im Spritzgießprozess wird ein Kollabieren der Hohlprofile verhindert, indem ebenfalls im Spritzgießwerkzeug bewegliche Kerne oder im Hohlprofil verbleibende Rippenstrukturen, Doppel-T- Stücke oder andere Verstärkungen, z. B. aus Metallschäumen eingesetzt werden.

Fügen durch Aufschrumpfen thermoplastischer Elemente Die Vorgehensweise bei dieser Verfahrensvariante unterscheidet sich grundsätzlich zunächst nicht von der vorherigen Methode mittels Spritzgießen. Auch hier werden die zu fügenden Halbzeuge bzw. Bauteilkomponenten und die Verstärkungselemente formschlüssig aber in einem losen Verbund zusammengefügt. Anschließend wird jedoch der Zusammenhalt dieser Einzelteil mit einem Verbindungselement aus ther- moplastischem Kunststoff, das im Fügebereich über den Knoten gesteckt oder geschnappt wird, gesichert. Das eingesetzte thermoplastische Verbindungselement wurde zuvor gereckt und wird nun zum Aufbau einer kraftschlüssigen Unterstützung der formschlüssig gefügten Verstärkungselemente durch Erwärmen auf Halbzeuge bzw. Bauteilkomponenten und Verstärkungselemente im Knotenbereich aufge- schrumpft.

Kombination von verschiedenen Füge-und oder Umformverfahren Weitere Möglichkeiten zum Fügen der Halbzeuge bzw. Bauteilkomponenten und Verstärkungselemente bestehen bei Kombination beider oben beschriebenen Verfah- ren.

Darüberhinaus kann es auch vorteilhaft sein, dass Klammern, Schalen o. a. aus Ther- moplasten mit und ohne Verstärkungen (z. B. aus eingelegten Blechen) zunächst auf- gesteckt und nachträglich mittels Spritzgießen, Kleben oder Schweißen abschließend zu dem den Knotenbereich allseitig umgreifenden Verbindungselementen vervoll- ständigt werden.

Weiterhin kann die Herstellung der Verstärkungselemente sowie das Anfertigen des Verbindungselementes und der Fügeprozess zu einem Verfahrensschritt kombiniert werden. Bestehen die Verstärkungselemente z. B. aus Metallblech können diese wäh- rend des Sritzgießvorganges in ihre endgültige Gestalt umgeformt werden. Hierzu legt man ebene oder schon bis zu einem gewissen Grad vorgeformte Bleche mit den zu fügenden Bauteilen in das Spritzgießwerkzeug ein. Durch Zusammenfahren der beiden Werkzeughälften und Aufbringen der erforderlichen Schließkraft werden die Verstärkungsbleche so verformt, dass sie sich formschlüssig um die Bauteile legen.

Abschließend erfolgt durch das Einspritzen und Erkalten der Kunststoffschmelze die Verbindung der zu fügenden Bauteile und der Verstärkungselemente.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile können wie folgt zusammengefasst werden : Die Erfindung ermöglicht den Aufbau von dauerhaft hoch festen und hoch steifen Knoten und Verbundbauteilen unter Verwendung von einfach gestalteten Halbzeugen Es ist das gleichzeitige Fügen von mehreren Fügestellen innerhalb eines Spritzgieß- werkzeuges möglich.

Das Herstellverfahren bringt eine hohe Maßhaltigkeit und Reproduzierbarkeit in der Serienfertigung von Bauteilen mit Fügestellen mit sich.

Die Integration zusätzlicher mechanischer oder anderer Funktionen in naturgemäß hoch feste und hoch steife Knotenbereiche wird ermöglicht.

Die Gestaltung von Verbundbauteilen kann hinsichtlich Kosten und Gewicht opti- miert werden Weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Ver- bundbauteile in entsprechender Gestaltung als Konstruktionselement für Maschinen,

Fahrzeug und Bauteile aller Art, insbesondere für Kraftfahrzeuge, für Elektronikar- tikel, Haushaltsartikel und für den Baubedarf.

Besonders geeignete Anwendungen des Verbundbauteils sind Strukturteile für Kraft- fahrzeuge, insbesondere Türen, Stoßfänger, Träger, Front-und Heckteil für PKW's, Türschwellertragrahmen, Instrumententafelträger, Heckklappenträger, Dachrahmen sowie Dekorationselemente, welche eine erhöhte Festigkeit mit anderen Material- eigenschaften verbinden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Figuren näher erläutert, ohne dass dadurch die Erfindung im Einzelnen eingeschränkt wird.

Es zeigen : Fig. 1 ein Verbundbauteil mit zwei Verstärkungselementen 3,3'zur Ver- bindung von zwei Rechteckprofilen verbunden durch einen ange- spritzten Thermoplasten Fig. 2 ein Verbundbauteil ähnlich Fig. 1 mit einer zusätzlichen Verstär- kungskante Fig. 3 ein Verbundbauteil ähnlich Fig. 1 mit einer Verbindung durch aufge- schrumpfte thermoplastische Formteile 4,5 Fig. 4 ein Verbundbauteil ähnlich Fig. 1 jedoch ohne seitliche Rippenstruk- turen am Thermoplasten und mit einteiligem Verstärkungselement 3 Fig. 5 ein Verbundbauteil ähnlich Fig. 1 mit voll umspritzten Verstärkungs- elementen 3,3' Fig. 6 die seitliche Ansicht eines Verbundbauteil mit zwei Verstärkungsele- menten 3,3'mit einem Flansch 63 am Ende des Profils 2 und voll mit Kunststoff umspritzter Anschlussstelle 10 Fig. 7 den Querschnitt durch ein Verbundbauteil nach Fig. 6 entsprechend der Linie A-A in Fig. 6 Fig. 8 Die Einzeldarstellung der Verstärkungselemente3, 3'für ein Ver- bundbauteil nach Fig. 6 Fig. 9 die Aufsicht auf die Verstärkungselemente 3,3'nach Fig. 8 Fig. 10 die Seitenansicht auf die Verstärkungselemente 3,3'nach Fig. 8

Fig. 11 ein Verbundbauteil aus drei Profilen 1, 2,8 bei dem die Profile 1 und 8 an das Profil 2 angrenzen Fig. 12 das Verbundbauteil nach Fig. 11 von der Rückseite Fig. 13,14 verschieden geformte Verstärkungselemente 30,136 für das Verbund- bauteil nach Fig. 11 Fig. 15 ein Verbundbauteil aus dünnwandigen Hohlprofilen 1, 2 ähnlich Fig. 4 jedoch mit zwei Verstärkungselementen 3,3' Fig. 16 ein Verbundbauteil aus einem Kasten-161 und einem U-Profil 162 mit in dem U-Profil integrierten Verstärkungselement 21,23,25 Fig. 17 Einzeldarstellung des U-Profils aus Fig. 16 Fig. 18 Einzeldarstellung des Kastenprofils aus Fig. 16 Fig. 19 einen Querträger für eine KFZ-Instrumententafel als Beispiel für ein komplexes Verbundbauteil Fig. 20 den Längsschnitt durch das Profil 9 des Querträgers nach Fig. 19 gemäß der Linie A-A in Fig. 19 Fig. 21 die Ansicht des Querträgers nach Fig. 19 ohne Kunststoffumspritzung der Profile Fig. 22 die Türrahmenstruktur eines KFZs als weiteres Beispiel für ein kom- plexes Verbundbauteil

Fig. 23 die Ansicht der Türrahmenstruktur ohne Kunststoffumspritzung der Profile Fig. 24 den Heckklappenrahmen für ein KFZ als weiteres Beispiel für ein komplexes Verbundbauteil

Beispiele Verbindungen von stabförmigen Voll-und/oder dickwandigen Hohlprofilen : Figur 1 bis 10 Beispiel 1 Bei den in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Verbundbauteilen handelt es sich um die Verbindung von zwei rechteckstabRörmigen Bauteilen (Profile) 1 und 2, die über hoch feste und hoch steife Verstärkungselemente 3 und 3'formschlüssig zusammen- gehalten sind und mit Hilfe zweier Verbindungen 4 und 5 aus thermoplastischem Kunststoff fest verbunden und gestützt werden. In den Figuren 6 und 7 wird das Zusammenhalten und Stützen der zu verbindenden Bauteile und Verstärkungsele- mente durch einen die Anschlussstelle 10 umhüllenden thermoplastischen Kunststoff 4 realisiert.

In allen Darstellungen der Figuren 1 bis 10 erfolgt die gegenseitige Abstützung der Profile 1 und 2 durch in die Verstärkungselemente 3,3'integrierte Stützwände 31.

Damit wird ein seitliches Verbiegen des Profils 1 gegen Profil 2 verhindert. Die Kontur der Profile 1 und 2 wird dabei durch die Wände 32 der Verstärkungselemente 3 bzw. 3'umfasst. Dadurch entsteht ein Formschluss zwischen den zu fügenden Pro- filen lund 2 und den Verstärkungselementen 3,3'.

Werden dünnwandige Hohlprofile mittels Spritzgießen gefügt, muss darauf geachtet werden, dass es durch den relativ hohen Spritzdruck beim Einspritzen der Kunst- soffschmelze in das Spritzgießwerkzeug nicht zu einem Versagen bzw. Kollabieren der Hohlprofile kommt. Um dies zu verhindert, gibt es zwei grundsätzlich verschie- dene Lösungsvarianten. Einerseits können mit Hilfe von Kernen die Hohlprofile von innen gestützt werden und andererseits besteht die Möglchkeit durch konstruktive

Gestaltung des Verbundbauteils die Wirkung des Spritzdruckes auf die Verstärkungs- elemente zu beschranken.

Fig. 1 zeigt ein Verbundbauteil mit zwei Verstärkungselementen 3,3'zur Verbin- dung von zwei Rechteck-Profilen 1, 2, die durch einen angespritzten Thermoplasten 4 miteinander verbunden werden.

Fig. 2 zeigt ein ähnliches Verbundbauteil wie Fig. 1, bei dem die Verstärkungsele- mente im Bereich der Stützwand mit einer zusätzlichen Verstärkungskante versehen sind.

In dem Verbundbauteil nach Fig. 4 besteht das Verstärkungselement 3 aus einem Teil.

Bei dem Verbundbauteil nach Fig. 1 bis 3 werden die zu fügenden Profile 1 und 2 in die Verstärkungselemente 3,3'eingeschoben oder eingesteckt und in ein Spritzgieß- werkzeug eingelegt. Durch das Aufspritzen der thermoplastischen Komponente 4 entstehen die Verbindungselemente 4 und 5, die über die gleichzeitig entstandenen Wände 42 und die Rippenstruktur 41 aus thermoplastischen Kunststoff die Verstär- kungselemente 3,3'zusammenhalten.

Im Falle von einem Verbundbauteil nach Fig. 3 können die Verbindungselemente 4 und 5 auch separat vorgeformt werden. Diese werden dann vor dem Fügeprozess gereckt und dann auf die Stützwände 31 aufgesteckt. Durch nachträgliche Erwär- mung werden die thermoplastischen Teile 4,5 bei dieser Variante fest auf die Ver- stärkungselemente 3,3'aufgeschrumpft. In den Verbundbauteilen nach Fig. 1 bis 3 werden die beiden leicht nach innen gewölbten Stützwände 31 durch die Rippen- struktur 41 abgestützt. Ein vorzeitiges Beulen oder Knicken der Stützwände 31 wird dadurch verhindert.

In den Verbundbauteilen nach Fig. 4 und 5 übernimmt diese Aufgabe die zwischen den Stützwänden 31 angeordnete Wand 43 aus thermoplastischen Kunststoff. In. den Verbundbauteilen nach Fig. 1 und 4 wird der Thermoplast 4 bzw. 5 über Bohrungen 34, die in den Verstärkungselementen 3,3'angebracht sind und vom Thermoplasten durchzogen sind formschlüssig mit demselben Verstärkungselement 3,3'verankert.

In dem Verbundbauteil nach Fig. 5 werden die Verstärkungselemente 3,3'im Bereich der Verbindungsstellen 4 und 5 durch diese umlaufend von Wänden 42 um- schlossen. In diesem Fall sind die Verstärkungselemente 3,3'entlang der Längsachse 21 des Profils 2 an der Unterseite 22 geteilt. Die Funktionsweise ist dadurch nicht beeinträchtigt gegenüber der Ausführung nach Fig. 4 und die Montage der beiden Hälften des Verstärkungselementes 3 vereinfacht.

Die in den Fig. 1 bis 7 dargestellten Verbundbauteile zeigen Verbindungen von Pro- filen mit rechteckigem Querschnitt. Da die Innenkontur der Verstärkungselemente 3, 3'jedoch an die Kontur der zu verbindenden Profile angepasst werden kann, können auch andere Profilquerschnitte miteinander verbunden werden. Sind Profile mit kreisförmigen Querschnitt zu verbinden, sollte durch Anbringen von Passfedern, Verformen der Profile im Fügebereich zu einem ovalen Querschnitt oder durch ähn- liche Maßnahmen eine ausreichende Verwindungssteigfigkeit sichergestellt werden.

Das Verbundbauteil nach Fig. 6 wird durch Profile 1 und 2 und durch zwei Verstär- kungselemente 3 und 3' (siehe auch Fig. 8 bis 10) gebildet, die formschlüssig von beiden Seiten auf die zu fügenden Profile 1 und 2 aufgesteckt werden. Anschließend wird der Thermoplast 4 im Bereich der Anschlussstelle 10 auf die zu verbindenden Profile 1 und 2 sowie die Verstärkungselemente 3 und 3'aufgespritzt. In Fig. 6 sind auf der linken Seite der Figur die formschlüssig gefügten Profile 1 und 2 sowie das Verstärkungselement 3'dargestellt. Die rechte Seite zeigt die vollständig ausgebil- dete Verbindung, bei der Thermoplast 4 auf die Profile 1 und 2 und das Verstär- kungselement 3 aufgespritzt ist. In dieser Darstellung wird das Verstärkungselement

3 komplett von Verbindungsthermoplasten 4 überdeckt und ist daher nicht mehr zu sehen.

Die Verbundbauteile nach Fig. 6 und 7 zeigen, wie über die zusätzlichen Flansche 63 und 24 das Profil 2 mit Profil 1 verbunden wird. Die Verstärkungselemente 3 und 3' sorgen mittels der die Profile 1 und 2 formschlüssig umfassenden Wände 32 für eine hohe Verwindungssteifigkeit und mittels der Stützwände 31 für eine hohe Biegestei- figkeit zwischen den Profilen 1 und 2. Verbindungsthermoplast 4, der alle Einzelteile 1, 2,3,3'umschließt, sichert, durch die im Spritzgießprozess aufgebaute Werkstoff- spannung im Thermoplasten den Zusammenhalt der Verbindung. Die Rippen 41 aus Thermoplast stützen die nach innen gewölbten Stützwände 31 gegenseitig ab.

Verbindung von stabförmigen dünnwandigen Hohlprofilen : Figuren 11 bis 15 Beispiel 2 In Fig. 11 und 12 ist ein Verbundbauteil dargestellt, das auf der Rückseite eine Öff- nung 35 aufweist, um das Eintauchen eines Kernes im Spritzgießwerkzeug und damit das Abstützen der Hohlprofile 1, 2 und 8 während des Spritzgießvorganges zu ermöglichen. Bei Herstellung des Verbundbauteiles werden zunächst die zu fügenden Bauteile 1, 2 und 8 sowie die Verstärkungselemente 6,6'und 30 (siehe auch Fig. 14) in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt. Anschließend wird die thermoplastische Kom- ponente eingespritzt und die Wände 42, die Rippenstruktur 41 und die Füllungen der Bohrungen 34 geformt. Zur Erhöhung der Steifigkeit des Verbundbauteiles kann nach Einspritzen der thermoplastischen Komponente die Öffnung 35 mit einem Blech verschlossen werden.

Die zu verbindenden Profile 1, 2, und 8 werden durch die Stützwände 31 der Ver- stärkungselemente 6,6'und 30 gegenseitig abgestützt und durch die Rippenstruktur 41, die Füllungen der Bohrungen 34 und die Wände 42 zusammengehalten. Die Ver- stärkungselemente 6,6'und 30 können in Sicken (nicht dargestellt) der Bauteile 1, 2

und 8 eingelassen sein, um einen zusätzlichen Formschluss zwischen den Verstär- kungselementen 6,6'und 30 und den zu fügenden Profilen 1, 2, und 8 zu erreichen.

Ein weitere Möglichkeit zur Verstärkung von Verbundbauteilen ist in Fig. 13 darge- stellt. Gezeigt ist ein Verstärkungselement 136 zur Verstärkung einer Ecke, die durch drei stabRörmige Bauteile, ähnlich wie in Fig. 11, gebildet wird. Die zu fügenden Profile liegen hierbei an den Wänden 32 an und werden durch die Stützwände 31 gegeneinander abgestützt. Durch die Bohrungen 34 kann eine Nietverbindung zwischen den zu fügenden Profilen und dem Verstärkungselement 136 realisiert wer- den.

In dem Verbundteil nach Fig. 15 wird eine Lösung gezeigt, bei der die Wirkung des Spritzdruckes während des Spritzgießprozesses auf Bereiche außerhalb der zu fugen- den Hohlprofile beschränkt wird. Die Hohlprofile 1 und 2 sowie die Verstärkungs- elemente 3 und 3'werden hierzu in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt und mit der thermoplastischen Komponente lediglich im Bereich der Stützwände 31 umspritzt.

Die thermoplastische Komponente formt das Verbindungselement 4, das aus den Wänden 42, den Verbindungsstegen 44 und den Nietköpfen 45 gebildet wird. Durch die Verbindungsstege 44 wird erreicht, dass die Wände 42 und die Nietköpfe 45 über je einen Anguss über beiden Stützwänden 31 durch die thermoplastische Kompo- nente geformt werden können. Über deckungsgleiche Bohrungen (nicht gezeigt), die sich in den Stützwänden 31 der Verstärkungselemente 3 und 3'im Bereich der Niet- köpfe 45 befinden, wird eine Nietverbindung der Verstärkungselemente 3,3'herge- stellt. Die Verbindung der Verstärkungselemente 3 und 3'wird durch eine Kanten- umspritzung im Bereich der Wand 42 zusätzlich verstärkt.

Die Verstärkungselemente 3 und 3'können über Sicken (nicht dargestellt) in die Bauteile 1 und 2 eingelassen werden, um einen zusätzlichen Formschluss zwischen den Verstärkungselementen 3 und 3'und den zu verbindenen Profilen 1 und 2 zu er- reichen.

Verbindung eines dünnwandigen Hohlprofiles mit einem U-Profil unter Einsatz eines integrierten Verstärkungselementes : Figuren 16 bis 18 Beispiel 3 In dem Verbundbauteil nach Fig. 16 wird das Hohlprofil 161 direkt mit dem U-Profil 162 verbunden. Beide Profile sind aus Metall gefertigt und sind in den Figuren 17 und 18 separat im nicht verbundenen Zustand dargestellt. U-Profil 162 ist im An- schlussbereich tiefer ausgeführt, so dass auf der Ober-und Unterseite eine Stützwand 21 integriert werden kann. In dieser Ausführung weist das Profil eine Integration des Verstärkungselementes auf. Die Funktion des Verstärkungselementes wird durch das Zusammenwirken der Teile 21,23 und 25 übernommen. Durch die in Fig. 16 darge- stellte Rippenstruktur 4 mit den Rippen 41 und der Kantenumspritzung 42 werden die Stützwände 21 bei Belastung in Form gehalten, um ein vorzeitiges Versagen durch Beulen zu verhindern. Mittels der ineinandergreifenden Sicken 16 und 26 wird das Hohlprofil 161 formschlüssig mit U-Profil 162 verbunden. Im Breich der Durchbrüche 17 und 27 können an die Verbindungsstege 44 der Rippenstruktur 4 angeformte Kunststoffniete 45 gebildet werden, die den Verbund beider Profile 161 und 162 sichern. Zur weiteren Verbesserung der Verwindungssteifigkeit des Ver- bundbauteiles wird das U-Profil 162 auf der Rückseite über die Wand 25 und Flansch 23 geschlossen. Flansch 23 kann auch zusätzliche Bohrungen enthalten (nicht darge- stellt), die ebenfalls zur Ausbildung von Nietverbindungen dienen.

Bei der Herstellung des Verbundbauteiles wird zunächst das Profil 161 in das Profil 162 gesteckt, so dass das Profil 161 in der Aussparung 128 (siehe auch Fig. 17) von Profil 162 steckt. Dann werden beide Profile 161 und 162 in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt. Durch das Anspritzen der thermoplastischen Komponente 4 werden gleichzeitig die Rippen 41, die Randumspritzung 42, die Verbindungsstege 44 und die Kunststoffniete 45 geformt. Die Verbindungsstege 44 sorgen dafür, dass die Kunststoffschmelze während des Spritzgießprozesses sowohl in die Durchbrüche 17

und 27 (siehe Fig. 17 und 18), zur Ausbildung der Kunststoffiiiete 45, als auch zu Flansch 23 (siehe Fig. 17), gelangt. Dies dient zum Anformen einer Kantenumsprit- zung (nicht dargestellt) und wiederum zum Ausbilden eventueller weiterer Kunst- stoffniete (nicht dargestellt). Mit Hilfe eines beweglichen Kernes im Spritzgießwerk- zeug, der im Anschlussbereich 10 durch die Öffnung 28 in Profil 162 in das Hohlpro- fil 161 eintaucht, wird das Profil 161 gestützt, um ein Kollabieren des Profils 161 aufgrund des hohen Spritzdruckes während des Spritzgießprozesses zu verhindern.

Die in Fig. 16 dargestellte Art der Verbindung, kann auch mit einem um 180° ge- drehten U-Profil erfolgen. Darüber hinaus eignet sie sich auch zum Fügen von Profi- len mit folgende Profilkombinationen : -Zylindrisches Hohlprofil mit U-Profil -U-Profil mit U-Profil -U-Profil mit Doppel-T-Profil -U-Profil mit Z-Profil

Anwendungsbeispiele Querträger für eine Instrumententafel eines Kraftfahrzeuges (Figuren 19 bis 20) Beispiel 4 In Fig 19 ist ein Beispiel für einen Instrumententafel-Querträger für ein Kraftfahr- zeug dargestellt, der aus den Rohrsegmenten 1, 2 und 7 zusammengesetzt ist. Der Querträger wird an den nicht gezeigten Kotflügelbärlken über die Flansche 136 und 736 bzw. über die darin befindlichen Bohrungen 134 und 734 gehalten. In der Mitte wird er durch die beiden U-Profile 8 gestützt. Zur Befestigung der Lenksäule (nicht gezeichnet) ist an Rohrsegment 1 das U-Profil 9 angebracht. Über die Flansche 936 und die Bohrungen 934 wird das Profil 9 an der Karosserie befestigt (s. Fig. 21). Der Beifahrer-Airbag wird über die Bohrungen 334 der beiden Befestigungselemente 353, die mit dem Rohrsegment 7 verbunden sind, gehalten. Die einzelnen Profile 1, 2,3,7,8,9 sind zusammengesteckt und werden durch Überspritzungen aus thermo- plastischem Kunststoff 4 zusammengehalten. Um die Knotenbereiche der Verbin- dungen zwischen den Profilen 1, 2,3,7,8,9 aufzeigen zu können, sind diese in Fig 21 ohne thermoplastische Überspritzungen dargestellt. Die Profile 1, 2,7,8,9 sind über Sicken 126,326 726,826 und 926 formschlüssig miteinander verbunden. Über deckungsgleiche Bohrungen 327,827 und 927, die durch die thermoplastischen Überspritzungen 4 (siehe Fig 19) ausgefüllt werden, erfolgt eine feste Verbindung der einzelnen Komponenten 1, 2,7,8 und 9. Diese Verbindungen werden durch Niete 45 (siehe Fig 20), die als integraler Bestandteil der Überspritzungen 4 und 5 ausgebildet werden, erreicht. Mit Hilfe der Flansche 323,823 und 923 wird die Ver- windungssteifigkeit der Verbindungen weiter verbessert. Zur Versteifung der U-Pro- file 8 und 9 sind diese mit einer Rippenstruktur 41 versehen. Über die Kantenum- spritzung 42 und 47 ist die Rippenstruktur 41 mit der Überspritzung 4 im mehrteili- gen Anschlussbereich verbunden. Die Rippenstruktur 41 ist an den Rippenkreuzun-

gen 48 über Niete 45 mit dem U-Profil 8 bzw. 9 verankert. Die Aussparung 46 in der Rippenstruktur 41 des U-Profils 9 erlaubt die Aufnahme der Lenksäule.

Zur Herstellung des Querträgers werden zunächst die einzelnen Profile 1, 2,7,8 und 9 zusammengesteckt. Darüber hinaus ist es möglich die Rohrsegmente 1, 2 und 7 aus einem Rohr (durch knen-Hochdruck-Umformnung (IHU)) oder aus zwei Halbscha- len, die längs geteilt sind, herzustellen. Die zusammengesteckten Profile 1, 2,7,8 und 9 werden in einen Spritzgießwerkzeug eingelegt. Das Werkzeug wird geschlos- sen und je ein Kern, der Bestandteil des Spritzgießwerkzeuges ist, taucht in die Öff- nung der Profile 1 und 7 ein. Die Kerne sind so ausgeführt, dass sie in eingefahrenem Zustand die Innenkontur der Rohrsegmente 1, 2 und 7 abbilden. Anschließend wird der thermoplastische Kunststoff eingespritzt und die thermoplastischen Übersprit- zungen 4 und 5 mit den angeformten Rippenstrukturen 41, Kantenumspritzungen 42 und 47 ausgebildet. Die beweglichen Werkzeugkerne, die wahrend des Spritzgieß- vorganges in den Rohrsegmenten 1, 2 und 7 stecken, verhindern ein Kollabieren derselben aufgrund des hohen Spritzdruckes.

Beispiel 5 Türstruktur für ein Nutzfahrzeug (Fig 22 und 23) Fig 22 zeigt die Verbindung der Profile 221,222,227,228 und 229 zu einer Türrah- menstruktur mit thermoplastischen Überspritzungen 224. In Fig 23 sind wieder zur Veranschaulichung der Anschlussbereiche, lediglich die Profile 221,222,227,228 und 229 ohne thermoplastische Uberspritzungen dargestellt. Die Profile 221,228 und 229 bestehen aus torsionssteifen geschlossenen Kastenprofilen. Das Profil 228 bildet den Fensterrahmen und ist an den unteren Enden aufgeweitet, damit es mit den Pro- filen 221 und 229 formschlüssig zusammengesteckt werden kann. In einer weiteren Ausführungsvariante können die Profile 221,228 und 229 auch aus Einzelteilen zusammengeschweißt sein oder aus einem IHU-Teil bestehen. Die Profile 222 und 227 sind U-förmige Profile, die mit einer thermoplastischen Rippenstruktur 41

verstärkt sind. Über deckungsgleiche Sicken 226,726 und 826 wird ein Formschluss zwischen den Profilen 221,222,227,228 und 229 hergestellt. Die thermoplastischen Überspritzungen 224 halten die zusammengesteckten Einzelteile 221,222,227,228 und 229 fest zusammen.

Zur Herstellung der Türstruktur werden die Profile 221 bis 229 zusammengesteckt und in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt. Die Kastenprofile 221 und 229 werden ähn- lich wie im vorangegangenen Anwendungsbeispiel mit beweglichen Werkzeugker- nen ausgefüllt und dadurch während des Spritzgießvorganges gestützt. Durch Ein- spritzen des thermoplastischen Kunststoffes werden die Überspritzungen 224 im Anschlussbereichen sowie die Rippenstrukturen 41 ausgeformt.

Beispiel 6 Trägerstruktur Heckklappe für ein Kraftfahrzeug (Fig. 24) Die in Fig 24 dargestellte Struktur besteht aus einem torsionssteifen Kastenprofil 241, zwei vorwiegend auf Biegung beanspruchten seitlichen U-Profilen 242,242' sowie zur weiteren Versteifung der Rahmenstruktur aus einem weiteren U-Profil 247 und einem Z-Profil 248. Die Profile 247 und 248 können in weiteren Ausführungs- varianten auch aus U-Profilen oder geschlossenen Kastenprofilen bestehen. Die U- Profile 242,242'und 247 sind mit einer Rippenstruktur 41 verstärkt. Das Z-Profil 248 kann ebenfalls mit Rippen oder Funktionselementen zur Aufnahme von Schei- ben, Wischermotor, Schloss, u. a. (nicht dargestellt) ausgestattet werden. Die thermo- plastischen Uberspritzungen 244 halten die einzelnen Profile 241,242,242', 247 und 248 zusammen. Untereinander sind sie formschlüssig über Sicken (nicht dargestellt), ähnlich dem Querträger miteinander verankert. Die Öffnung 11 dient zur Stützung des Kastenprofils 241 während des Spritzgießvorganges. Die Herstellung erfolgt ähnlich wie bei den vorangegangenen Anwendungsbeispielen durch Zusammen- stecken der Profile 241,242,242', 247 und 248 und anschließendes Umspritzen der Anschlussbereiche mit thermoplastischem Kunststoff 244.