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Patent Searching and Data


Title:
VEHICLE COMPONENT MADE OF A PARTICLE-REINFORCED METAL MATERIAL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/192937
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a vehicle component (100) made of a particle-reinforced metal material (101) that comprises ceramic particles (103), a distribution of said ceramic particles (103) in the particle-reinforced metal material (101) being selected in accordance with a predefined material property of the particle-reinforced metal material (101).

Inventors:
FREHN ANDREAS (DE)
ILSKENS RALF (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/059824
Publication Date:
October 25, 2018
Filing Date:
April 18, 2018
Export Citation:
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Assignee:
BENTELER AUTOMOBILTECHNIK GMBH (DE)
International Classes:
B22D19/02; B22D19/14; B22D21/00; B22F3/17; B22F3/20; C22C32/00
Foreign References:
DE102015206183A12016-10-13
US6180258B12001-01-30
FR2880086A12006-06-30
US5560420A1996-10-01
DE102010008202A12011-08-18
US20140272451A12014-09-18
US20090011211A12009-01-08
US5702542A1997-12-30
DE102015206183A12016-10-13
Attorney, Agent or Firm:
PATENTSHIP PATENTANWALTSGESELLSCHAFT MBH (DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE

1 . Fahrzeugbauteil (100) eines Fahrzeuges, das aus einem partikelverstärkten Metall Werkstoff (101 ) geformt ist, wobei der partikelverstärkte Metallwerkstoff (101 ) keramische Partikel (103) umfasst, und wobei eine Verteilung der keramischen Partikel (103) in dem partikelverstärkten Metall Werkstoff (101 ) in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Materialeigenschaft des partikelverstärkten Metall Werkstoff es (101 ) gewählt ist. 2. Fahrzeugbauteil (100) nach Anspruch 1 , wobei die keramischen Partikel (103) in dem partikelverstärkten Metallwerkstoff (101 ) homogen verteilt sind, und wobei die keramischen Partikel (103) insbesondere in dem gesamten Volumen des Fahrzeugbauteils (100) homogen in dem partikelverstärkten Metallwerkstoff (101 ) verteilt sind.

3. Fahrzeugbauteil (100) nach Anspruch 2, wobei die Anzahl der keramischen Partikel (103) in einem ersten Volumenbereich (105) des Fahrzeugbauteils (100) und die Anzahl der keramischen Partikel (103) in einem zweiten Volumenbereich (107) des Fahrzeugbauteils (100) gleich groß ist, und wobei der erste Volumenbereich (105) und der zweite Volumenbereich (107) dasselbe Volumen aufweisen.

4. Fahrzeugbauteil (100) nach Anspruch 1 , wobei die keramischen Partikel (103) in dem partikelverstärkten Metall Werkstoff (101 ) inhomogen verteilt sind, wobei das Fahrzeugbauteil (100) insbesondere einen ersten Volumenbereich (105) und einen zweiten Volumenbereich (107) aufweist, welche dasselbe Volumen aufweisen, wobei die Anzahl der keramischen Partikel (103) in dem ersten Volumenbereich (105) des Fahrzeugbauteils (100) und die Anzahl der keramischen Partikel (103) in dem zweiten Volumenbereich (107) des Fahrzeugbauteils (100) unterschiedlich groß ist. 5. Fahrzeugbauteil (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der partikelverstärkte Metallwerkstoff (101 ) partikelverstärktes Aluminium, insbesondere eine partikelverstärkte Aluminium-Legierung, umfasst.

6. Fahrzeugbauteil (100) nach Anspruch 5, wobei die partikelverstärkte Aluminium- Legierung, neben Aluminium zusätzlich Mangan, Magnesium, Eisen, Chrom, Kupfer, Titian, Silicium, Nickel, Zink und/oder Beryllium umfasst, und wobei die partikelverstärkte Aluminium-Legierung insbesondere eine Aluminium-Silicium-Magnesium-Mangan- Legierung und/oder eine Aluminium-Magnesium-Silicium-Kupfer-Legierung und/oder eine Aluminium-Zink-Legierung umfasst.

7. Fahrzeugbauteil (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die keramischen Partikel (103) Bornitrid, Aluminiumnitrid, Titannitrid, Zirconiumnitrid, Borcarbid, Zirconiumcarbid, Siliciumcarbid, Titancarbid, Wolframcarbid, Zirconiumoxid, Aluminiumoxid, Chromoxid, Titanborid, Zirconiumborid, Wolframborid oder Mischungen davon, insbesondere Siliciumcarbid, umfassen.

8. Fahrzeugbauteil (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Anteil der keramischen Partikel (103) in dem partikelverstärkten Metall Werkstoff (101 ) von

5 Gew-% bis 40 Gew-%, insbesondere von 15 Gew-% bis 30 Gew-%, gewählt ist.

9. Fahrzeugbauteil (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Materialeigenschaft eine Dichte des partikelverstärkten Metallwerkstoffes (101 ), ein Elastizitätsmodul des partikelverstärkten Metallwerkstoffes (101 ), eine Wärmeleitfähigkeit des partikelverstärkten Metall Werkstoff es (101 ) und/oder eine Solidustemperatur des partikelverstärkten Metall Werkstoff es (101 ) umfasst, und wobei die Materialeigenschaft insbesondere ein Elastizitätsmodul des partikelverstärkten Metall Werkstoff es (101 ) umfasst.

10. Fahrzeugbauteil (100) nach Anspruch 9, wobei die Dichte des partikelverstärkten Metallwerkstoffes (101 ) von 2,5 g/cm3 bis 3,1 g/cm3, insbesondere von 2,7 g/cm3 bis 2,9 g/cm3, gewählt ist. 1 1 . Fahrzeugbauteil (100) nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Elastizitätsmodul des partikelverstärkten Metallwerkstoffes (101 ) von 70 GPa bis 130 GPa, insbesondere von 90 GPa bis 1 10 GPa, gewählt ist.

12. Fahrzeugbauteil (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche 9 bis 1 1 , wobei die Wärmeleitfähigkeit des partikelverstärkten Metallwerkstoffes (101 ) von 130 W/m x K bis 170 W/m x K, insbesondere von 140 W/m x K bis 160 W/m x K, gewählt ist.

13. Fahrzeugbauteil (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche 9 bis 12, wobei die Solidustemperatur des partikelverstärkten Metallwerkstoffes (101 ) von 530 °C bis 610

°C, insbesondere von 550 °C bis 590 °C, gewählt ist.

14. Fahrzeugbauteil (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Fahrzeugbauteil (100) vollständig aus einem partikelverstärkten Metallwerkstoff (101 ), insbesondere aus einer partikelverstärkten Aluminium-Legierung, gebildet ist.

15. Fahrzeugbauteil (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die keramischen Partikel (103) des partikelverstärkten Metallwerkstoffes (101 ) einen Durchmesser zwischen 100 nm und 30 μηη aufweisen.

16. Fahrzeugbauteil (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die keramischen Partikel (103) eine runde, eckige und/oder plattenförmige Form aufweisen.

17. Fahrzeugbauteil (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Fahrzeugbauteil (100) als ein Strangpressprofil oder ein Schmiedeteil hergestellt ist.

18. Fahrzeugbauteil (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, welches in einem Fahrwerk eines Fahrzeuges einbaubar ist, wobei das Fahrzeugbauteil (100) insbesondere eine Radaufhängung, einen Lenker, eine Achse, einen Achsträger, einen Federlenker und/oder einen Stoßfänger umfasst.

19. Fahrzeugbauteil (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, welches in einer Karosserie eines Fahrzeuges einbaubar ist, wobei das Fahrzeugbauteil (100) insbesondere eine Bodenplatte, einen Seitenschweiler, einen Dachrahmen, eine

Fahrzeugsäule und/oder einen Seitenrahmen umfasst.

Description:
Fahrzeugbauteil aus einem partikelverstärkten Metallwerkstoff

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Fahrzeugbauteil aus einem partikelverstärkten Metall Werkstoff, insbesondere aus einer partikelverstärkten Aluminium-Legierung. Zum Reduzieren von Emissionen bei Fahrzeuggen wird versucht das Fahrzeuggewicht durch die Verwendung von leichten Werkstoffen mit einem geringen Gewicht zu verringern. Damit entsprechende Fahrzeuge weiterhin die notwendigen Sicherheitsanforderungen erfüllen können, müssen die verwendeten leichten Werkstoffe auch vorteilhafte Materialeigenschaften aufweisen, um im Fahrzeugbau verwendet werden zu können.

Die Druckschrift DE 10 2015 206 183 A1 offenbart einen partikelverstärkten Stahlwerkstoff zur Verwendung im Fahrzeugbau, wobei der partikelverstärkte Stahlwerkstoff ein- oder beidseitig mit mindestens einer Lage aus einem nicht- partikelverstärktem Metall Werkstoff verbunden ist.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein weiteres, effizientes Fahrzeugbauteil zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung sowie der beiliegenden Figuren.

Die vorliegende Offenbarung basiert auf der Erkenntnis, dass die obige Aufgabe durch die Verwendung eines partikelverstärkten Metallwerkstoffes in einem Fahrzeugbauteil gelöst werden kann, wobei die Verteilung der keramischen Partikel in dem partikelverstärkten Metallwerkstoffes in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Materialeigenschaft des partikelverstärkten Metallwerkstoffes gewählt ist. Auf diese Weise kann in Abhängigkeit der gewünschten Materialeigenschaften die Dichte der keramischen Partikel innerhalb des partikelverstärkten Metall Werkstoff es variiert werden, um je nach Anforderungsprofil des Fahrzeugbauteils unterschiedliche Materialeigenschaften zu realisieren. Gemäß einem Aspekt betrifft die Offenbarung ein Fahrzeugbauteil eines Fahrzeuges, das aus einem partikelverstärkten Metallwerkstoff geformt ist, wobei der partikelverstärkte Metall Werkstoff keramische Partikel umfasst, und wobei eine Verteilung der keramischen Partikel in dem partikelverstärkten Metall Werkstoff in Abhängigkeit von einer

vorgegebenen Materialeigenschaft des partikelverstärkten Metallwerkstoffes gewählt ist.

Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass durch den partikelverstärkten Metall Werkstoff besonders vorteilhafte Materialeigenschaften des Fahrzeugbauteils sichergestellt werden können.

Partikelverstärkte Metall Werkstoffe, wie z.B. partikelverstärkte Aluminium-Legierungen, ermöglichen die Verwendung von Leichtmetallen im Fahrzeugbau, wodurch das Gewicht des Fahrzeugs vorteilhaft reduziert werden kann. Durch die Verwendung von keramischen Partikeln in den partikelverstärkten Metall Werkstoffen können besonders vorteilhafte Materialeigenschaften, wie z.B. Steifigkeit oder Belastbarkeit, des Fahrzeugbauteils sichergestellt werden.

Dadurch kann das einen partikelverstärkten Metall Werkstoff umfassende Fahrzeugbauteil die für den Fahrzeugbau notwendigen Sicherheitsanforderungen erfüllen und gleichzeitig ein geringes Gewicht aufweisen.

In dem Fahrzeugbauteil gemäß der vorliegenden Offenbarung ist die Verteilung der keramischen Partikel in dem partikelverstärkten Metall Werkstoff in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Materialeigenschaft des partikelverstärkten Metall Werkstoff es gewählt. Somit kann durch eine Anpassung der Verteilung der keramischen Partikel in dem partikelverstärkten Metall Werkstoff gleichzeitig die vorgegebene Materialeigenschaft des partikelverstärkten Metallwerkstoffes vorteilhaft eingestellt werden. Dadurch können die Materialeigenschaften des Fahrzeugbauteils je nach Ort und dem Zweck der Verwendung in dem Fahrzeug variabel angepasst werden, wodurch sich besonders flexible Materialgestaltungsmöglichkeiten im Fahrzeugbau ergeben.

In einer Ausführungsform sind die keramischen Partikel in dem partikelverstärkten Metallwerkstoff homogen verteilt, wobei die keramischen Partikel insbesondere in dem gesamten Volumen des Fahrzeugbauteils homogen in dem partikelverstärkten Metallwerkstoff verteilt sind.

Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die durch die homogene Verteilung der keramischen Partikel in dem partikelverstärkten Metallwerkstoff bedingten Materialeigenschaften ebenfalls gleichmäßig in dem partikelverstärkten Metallwerkstoff verteilt sind. Insbesondere sind die keramischen Partikel in dem gesamten Volumen des Fahrzeugbauteils homogen in dem partikelverstärkten Metallwerkstoff verteilt. Dadurch kann eine unregelmäßige Verteilung der keramischen Partikel verhindert werden, so dass das Auftreten von Bereichen in dem partikelverstärkten Metallwerkstoff mit nachteiligen Materialeigenschaften verhindert werden kann.

In einer Ausführungsform ist die Anzahl der keramischen Partikel in einem ersten Volumenbereich des Fahrzeugbauteils und ist die Anzahl der keramischen Partikel in einem zweiten Volumenbereich des Fahrzeugbauteils gleich groß, wobei der erste Volumenbereich und der zweite Volumenbereich dasselbe Volumen aufweisen.

Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass durch die gleiche Anzahl von keramischen Partikeln in gleich großen Volumenbereichen des Fahrzeugbauteils eine besonders vorteilhafte homogene Verteilung der keramischen Partikel in dem Fahrzeugbauteil sichergestellt wird.

In einer Ausführungsform sind die keramischen Partikel in dem partikelverstärkten Metallwerkstoff inhomogen verteilt, wobei das Fahrzeugbauteil insbesondere einen ersten Volumenbereich und einen zweiten Volumenbereich aufweist, welche dasselbe Volumen aufweisen, wobei die Anzahl der keramischen Partikel in dem ersten Volumenbereich des Fahrzeugbauteils und die Anzahl der keramischen Partikel in dem zweiten Volumenbereich des Fahrzeugbauteils unterschiedlich groß ist.

Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass in dem Fahrzeugbauteil gezielt Bereiche mit einer unterschiedlichen Anzahl von keramischen Partikeln gebildet werden können, um die Materialeigenschaften des partikelverstärkten Metallwerkstoffes bereichsweise anzupassen. Beispielsweise kann in einem Außenbereich des partikelverstärkten Metallwerkstoffes, z.B. an einer Kontaktstelle mit einem anderen Bauteil, die Anzahl der keramischen Partikeln größer sein, als in einem Innenbereich des partikelverstärkten Metallwerkstoffes. Dadurch kann z.B. eine Steifigkeit des Fahrzeugbauteils spezifisch an dem Außenbereich erhöht werden.

In einer Ausführungsform umfasst der partikelverstärkte Metallwerkstoff partikelverstärktes Aluminium, insbesondere eine partikelverstärkte Aluminium-Legierung.

Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das partikelverstärkte Aluminium, insbesondere die partikelverstärkte Aluminium-Legierung, die Fertigung eines besonders leichten Fahrzeugbauteils mit besonders vorteilhaften Materialeigenschaften, wie z.B. eine hohe Steifigkeit, ermöglicht.

In einer Ausführungsform umfasst die partikelverstärkte Aluminium-Legierung, neben Aluminium zusätzlich Mangan, Magnesium, Eisen, Chrom, Kupfer, Titian, Silicium, Nickel, Zink und/oder Beryllium, und umfasst die partikelverstärkte Aluminium-Legierung insbesondere eine Aluminium-Silicium-Magnesium-Mangan-Legierung, und/oder eine Aluminium-Magnesium-Silicium-Kupfer-Legierung, und/oder eine Aluminium-Zink- Legierung.

Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die neben Aluminium in der Aluminium-Legierung enthaltenden Elemente ermöglichen, dass die Materialeigenschaften der Aluminium- Legierung besonders vorteilhaft an die Erfordernisse des entsprechenden Fahrzeugbauteils angepasst werden können. Eine Aluminium-Magnesium-Silicium- Kupfer-Legierung, z.B. AIMgl SiCu (AW-6061 ) gemäß der DIN-Norm DIN EN 573-1 , und/oder eine Aluminium- Silicium-Magnesium-Mangan-Legierung, z.B. AISM MgMn (AW- 6082) gemäß der DIN-Norm DIN EN 573-1 , und/oder eine Aluminium-Zink-Legierung, z.B. eine Legierung der Aluminium Serie 7000 gemäß der DIN-Norm DIN EN 573-1 , können insbesondere verwendet werden.

In einer Ausführungsform umfassen die keramischen Partikel Bornitrid, Aluminiumnitrid, Titannitrid, Zirconiumnitrid, Borcarbid, Zirconiumcarbid, Siliciumcarbid, Titancarbid, Wolframcarbid, Zirconiumoxid, Aluminiumoxid, Chromoxid, Titanborid, Zirconiumborid, Wolframborid oder Mischungen davon, insbesondere Siliciumcarbid. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass durch die Bestandteile der keramischen Partikel besonders vorteilhafte Materialeigenschaften des partikelverstärkten Metall Werkstoff es sichergestellt werden können. Beispielsweise weisen Siliciumcarbid-Partikel eine besonders große Härte auf, wodurch besonders vorteilhafte Festigkeitseigenschaften des partikelverstärkten Metallwerkstoffes sichergestellt werden können.

In einer Ausführungsform ist der Anteil der keramischen Partikel in dem partikelverstärkten Metallwerkstoff von 5 Gew-% bis 40 Gew-%, insbesondere von 15 Gew-% bis 30 Gew-%, gewählt.

Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass durch den Gewichtsanteil der keramischen Partikel in dem partikelverstärkten Metall Werkstoff die gewünschten Materialeigenschaften des Fahrzeugbauteils vorteilhaft festgelegt werden können. Durch eine Erhöhung des Anteils der keramischen Partikel in dem partikelverstärkten Metall Werkstoff können Materialeigenschaften, wie z.B. Festigkeit, des partikelverstärkten Metall Werkstoff es verbessert werden.

In einer Ausführungsform umfasst die Materialeigenschaft eine Dichte des partikelverstärkten Metallwerkstoffes, ein Elastizitätsmodul des partikelverstärkten Metallwerkstoffes, eine Wärmeleitfähigkeit des partikelverstärkten Metallwerkstoffes und/oder eine Solidustemperatur des partikelverstärkten Metall Werkstoff es, wobei die Materialeigenschaft insbesondere ein Elastizitätsmodul des partikelverstärkten Metallwerkstoffes umfasst. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass vorteilhafte Werte der genannten Materialeigenschaften für die Verwendung des Fahrzeugbauteils in einem Fahrzeug erforderlich sind. Um das Gewicht des Fahrzeugbauteils zu reduzieren, ist es vorteilhaft dass die Dichte des partikelverstärkten Metallwerkstoffes einen reduzierten Wert aufweist. Der Elastizitätsmodul des partikelverstärkten Metall Werkstoff es beschreibt den Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung bei der Verformung des Fahrzeugbauteils, wobei hierbei ein erhöhter Wert mit einem erhöhten Widerstand des Fahrzeugbauteils gegenüber Verformung korreliert. Die Wärmeleitfähigkeit beschreibt die Fähigkeit des Fahrzeugbauteils Wärme zu leiten. Die Solidustemperatur kennzeichnet die Temperatur des partikelverstärkten Metallwerkstoffes bei und unterhalb dieser der partikelverstärkte Metallwerkstoff vollständig in fester Phase vorliegt.

In einer Ausführungsform ist die Dichte des partikelverstärkten Metallwerkstoffes von 2,5 g/cm 3 bis 3,1 g/cm 3 , insbesondere von 2,7 g/cm 3 bis 2,9 g/cm 3 , gewählt.

Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine reduzierte Dichte des partikelverstärkten Metallwerkstoffes eine besonders vorteilhafte Leichtbauweise des Fahrzeugbauteils ermöglicht. In einer Ausführungsform ist der Elastizitätsmodul des partikelverstärkten Metallwerkstoffes von 70 GPa bis 130 GPa, insbesondere von 90 GPa bis 1 10 GPa, gewählt.

Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Elastizitätsmodul je nach Position des Fahrzeugbauteils in dem Fahrzeug vorteilhaft eingestellt werden kann. Wird eine besonders hohe Steifigkeit des Fahrzeugbauteils benötigt, weist der Elastizitätsmodul einen hohen Wert auf. Wird eine besonders hohe Verformbarkeit des Fahrzeugbauteils benötigt, weist der Elastizitätsmodul einen niedrigeren Wert auf. In einer Ausführungsform ist die Wärmeleitfähigkeit des partikelverstärkten Metallwerkstoffes von 130 W/m x K bis 170 W/m x K, insbesondere von 140 W/m x K bis 160 W/m x K, gewählt.

Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die vorteilhafte Wärmeleitfähigkeit des partikelverstärkten Metallwerkstoffes ein besonders wirksames Abführen von Wärme in dem Fahrzeugbauteil sicherstellt.

In einer Ausführungsform ist die Solidustemperatur des partikelverstärkten Metallwerkstoffes von 530 °C bis 610 °C, insbesondere von 550 °C bis 590 °C, gewählt.

Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein besonders Temperatur-resistenter partikelverstärkter Metallwerkstoff erhalten wird. In einer Ausführungsform ist das Fahrzeugbauteil vollständig aus einem partikelverstärkten Metall Werkstoff, insbesondere aus einer partikelverstärkten Aluminium- Legierung, gebildet.

Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein vollständig aus einem partikelverstärkten Metall Werkstoff gebildetes Fahrzeugbauteil besonders vorteilhafte Materialeigenschaften des partikelverstärkten Metallwerkstoffes über den gesamten Bereich des Fahrzeugbauteils sicherstellt.

In einer Ausführungsform weisen die keramischen Partikel des partikelverstärkten Metallwerkstoffes einen Durchmesser zwischen 100 nm und 30 μηη auf.

Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass durch die Auswahl von keramischen Partikeln mit unterschiedlichen Durchmessern die Materialeigenschaften des partikelverstärkten Werkstoffes vorteilhaft eingestellt werden können.

In einer Ausführungsform weisen die keramischen Partikel eine runde, eckige und/oder plattenförmige Form auf.

Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass durch die Auswahl einer runden, eckigen und/oder plattenförmigen Form die Materialeigenschaften des partikelverstärkten Werkstoffes vorteilhaft eingestellt werden können.

In einer Ausführungsform ist das Fahrzeugbauteil als ein Strangpressprofil oder ein Schmiedeteil hergestellt.

Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass durch ein Schmieden oder Strangpressen eine besonders vorteilhafte Fertigung des Fahrzeugbauteils sichergestellt wird.

In einer Ausführungsform ist das Fahrzeugbauteil in einem Fahrwerk eines Fahrzeuges einbaubar, wobei das Fahrzeugbauteil insbesondere eine Radaufhängung, einen Lenker, eine Achse, einen Achsträger, einen Federlenker und/oder einen Stoßfänger umfasst. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das Fahrzeugbauteil besonders vorteilhafte mechanische Eigenschaften und ein reduziertes Gewicht des Fahrwerks sicherstellt.

In einer Ausführungsform ist das Fahrzeugbauteil in einer Karosserie eines Fahrzeuges einbaubar, wobei das Fahrzeugbauteil insbesondere eine Bodenplatte, einen

Seitenschweiler, einen Dachrahmen, eine Fahrzeugsäule und/oder einen Seitenrahmen umfasst.

Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das Fahrzeugbauteil besonders vorteilhafte mechanische Eigenschaften und ein reduziertes Gewicht der Karosserie sicherstellt.

Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Fahrzeugbauteil eines Fahrzeuges aus einem partikelverstärkten

Metall Werkstoff gemäß einer ersten Ausführungsform; und

Fig. 2 Fahrzeugbauteil eines Fahrzeuges aus einem partikelverstärkten

Metall Werkstoff gemäß einer zweiten Ausführungsform. Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugbauteils 100 eines Fahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform. Das in der Fig. 1 gezeigte Fahrzeugbauteil 100 ist nur schematisch dargestellt. Es kann jedoch beliebige Formen und Ausgestaltungsmöglichkeiten umfassen, welche den Einbau des Fahrzeugbauteils 100 in einem Fahrzeug ermöglichen.

Das Fahrzeugbauteil 100 kann hierbei ein Fahrzeugbauteil 100 oder mehrere Fahrzeugbauteile 100 umfassen, welche in einem Fahrwerk und/oder in einer Karosserie eines Fahrzeuges einbaubar sein, und das zumindest eine Fahrzeugbauteil 100 kann hierbei insbesondere eine Radaufhängung, einen Lenker, eine Achse, einen Achsträger, einen Federlenker, einen Stoßfänger, eine Bodenplatte, einen Seitenschweiler, einen Dachrahmen, eine Fahrzeugsäule und/oder einen Seitenrahmen umfassen. Das Fahrzeugbauteil 100 kann hierbei als ein Strangpressprofil oder ein Schmiedeteil ausgebildet sein, welches durch ein Strangpressverfahren oder ein Schmiedeverfahren herstellbar ist.

Zum Reduzieren von Emissionen bei Fahrzeugen wird versucht das Fahrzeuggewicht durch die Verwendung von leichten Werkstoffen zu verringern. Damit entsprechende Fahrzeuge weiterhin die notwendigen Sicherheitsanforderungen erfüllen, müssen die verwendeten leichten Werkstoffe auch vorteilhafte Materialeigenschaften aufweisen, um im Fahrzeugbau verwendet werden können. Hierbei werden in herkömmlich verwendeten Fahrzeugbauteilen Metall Werkstoffe, wie z.B. Aluminium-Legierungen, verwendet. Aufgrund von nachteiligen Materialeigenschaften, wie z.B. geringe Steifigkeit, von herkömmlich verwendeten Metallwerkstoffen, wie z.B. Aluminium-Legierungen, sind aufgrund der notwendigen Sicherheitsanforderungen im Fahrzeugbar oftmals größere Wandungsdicken der herkömmlichen Fahrzeugbauteile notwendig. Die größeren Wandungsdicken der herkömmlichen Fahrzeugbauteile wirken sich nachteilig auf den Preis des Fahrzeugbauteils und auf das Gewicht des Fahrzeugbauteils aus.

Das Fahrzeugbauteil 100 gemäß der vorliegenden Offenbarung ist aus einem partikelverstärkten Metall Werkstoff 101 geformt, welcher keramische Partikel 103 umfasst, wobei die keramische Partikel 103 in dem partikelverstärkten Metallwerkstoff 101 verteilt sind. In der Fig. 1 sind schematische Ausschnitte aus dem Inneren des Fahrzeugbauteils

100 gezeigt, wobei die keramischen Partikel 103 nicht maßstabsgetreu dargestellt sind. Die Verteilung der keramischen Partikel 103 in dem partikelverstärkten Metall Werkstoff

101 ist in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Materialeigenschaft des partikelverstärkten Metall Werkstoff es 101 gewählt. Somit kann durch ein Modifizieren der Verteilung der keramischen Partikel 103 in dem partikelverstärkten Metall Werkstoff 101 eine oder mehrere Materialeigenschaften des partikelverstärkten Metall Werkstoff es 101 vorteilhaft gesteuert werden.

Wie in der ersten Ausführungsform gemäß der Fig. 1 dargestellt ist, sind die keramischen Partikel 103 homogen in dem partikelverstärkten Metallwerkstoff 101 verteilt, um auch eine gleichmäßige Verteilung der gewünschten Materialeigenschaft in dem partikelverstärkten Metall Werkstoff 101 sicherzustellen. Die keramischen Partikel 103 sind insbesondere in dem gesamten Volumen des Fahrzeugbauteils 100 homogen in dem partikelverstärkten Metallwerkstoff 101 verteilt, so dass in diesem Fall keine Volumenbereiche in dem Fahrzeugbauteils 100 mit einer inhomogenen und einer damit nicht gleichmäßigen Verteilung der keramischen Partikel 103 vorhanden sind.

Eine homogene, bzw. gleichmäßige, Verteilung der keramischen Partikel 103 in dem partikelverstärkten Metall Werkstoff 101 bedeutet, dass die Anzahl der keramischen Partikel 103 in einem ersten Volumenbereich 105 des Fahrzeugbauteils 100 und in einem zweiten Volumenbereich 107 des Fahrzeugbauteils 100 gleich groß ist, wobei der erste Volumenbereich 105 und der zweite Volumenbereich 107 dasselbe Volumen aufweisen.

Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass durch die gleiche Anzahl von keramischen Partikeln in gleich großen Volumenbereichen 105, 107 des Fahrzeugbauteils 100 eine besonders vorteilhafte homogene Verteilung der keramischen Partikel 103 in dem Fahrzeugbauteil 100 sichergestellt wird.

Der partikelverstärkte Metall Werkstoff 101 kann partikelverstärktes Aluminium, insbesondere eine partikelverstärkte Aluminium-Legierung, umfassen. Die partikelverstärkte Aluminium-Legierung kann neben Aluminium zusätzlich Mangan, Magnesium, Eisen, Chrom, Kupfer, Titian, Silicium, Nickel, Zink und/oder Beryllium umfassen. Die partikelverstärkte Aluminium-Legierung umfasst insbesondere eine Aluminium-Magnesium-Silicium-Kupfer-Legierung, z.B. AlMgl SiCu (AW-6061 ) gemäß der DIN-Norm DIN EN 573-1 , und/oder eine Aluminium-Silicium-Magnesium-Mangan- Legierung, z.B. AISH MgMn (AW-6082) gemäß der DIN-Norm DIN EN 573-1 und/oder eine Aluminium-Zink-Legierung, z.B. eine Legierung der Aluminium Serie 7000 gemäß der DIN-Norm DIN EN 573-1 .

Die keramischen Partikel 103 umfassen Bornitrid, Aluminiumnitrid, Titannitrid, Zirconiumnitrid, Borcarbid, Zirconiumcarbid, Siliciumcarbid, Titancarbid, Wolframcarbid, Zirconiumoxid, Aluminiumoxid, Chromoxid, Titanborid, Zirconiumborid, Wolframborid oder Mischungen davon, insbesondere Siliciumcarbid. Der Anteil der keramischen Partikel 103 in dem partikelverstärkten Metallwerkstoff 101 ist insbesondere von 5 Gew-% bis 40 Gew- %, insbesondere von 15 Gew-% bis 30 Gew-%, gewählt.

Die keramischen Partikel 103 des partikelverstärkten Metallwerkstoffes 101 können einen Durchmesser zwischen 100 nm und 30 μηι aufweisen, bzw. die keramischen Partikel 103 können eine runde, eckige und/oder plattenförmige Form aufweisen.

Durch die Verwendung von verschiedenen Arten, Größen, Formen und Mengen von keramischen Partikeln 103 in unterschiedlichen Arten von partikelverstärkten Metall Werkstoffen 101 können besonders vorteilhafte Materialeigenschaften, wie z.B. Steifigkeit oder Belastbarkeit, des Fahrzeugbauteils 100 je nach Sicherheitsanforderungen an das Fahrzeugbauteil 100 vorteilhaft variiert und damit gesteuert werden.

Die vorgesehene Materialeigenschaft des partikelverstärkten Werkstoffes 101 umfasst eine Dichte des partikelverstärkten Metallwerkstoffes 101 , ein Elastizitätsmodul des partikelverstärkten Metall Werkstoff es 101 , eine Wärmeleitfähigkeit des partikelverstärkten Metallwerkstoffes 101 und/oder eine Solidustemperatur des partikelverstärkten Metallwerkstoffes 101 . Hier kann die Dichte des partikelverstärkten Metallwerkstoffes 101 von 2,5 g/cm 3 bis 3,1 g/cm 3 , insbesondere von 2,7 g/cm 3 bis 2,9 g/cm 3 , gewählt sein.

Hierbei kann der Elastizitätsmodul des partikelverstärkten Metall Werkstoff es 101 von 70 GPa bis 130 GPa, insbesondere von 90 GPa bis 1 10 GPa, gewählt sein, so dass der Elastizitätsmodul je nach Position des Fahrzeugbauteils 100 in dem Fahrzeug vorteilhaft eingestellt werden kann. Wird eine besonders hohe Steifigkeit des Fahrzeugbauteils 100 benötigt, weist der Elastizitätsmodul einen hohen Wert auf. Hierbei resultiert ein höherer Gehalt an Partikeln mit hoher Festigkeit in einer hohen Steifigkeit des Fahrzeugbauteils 100. Wird eine besonders hohe Verformbarkeit des Fahrzeugbauteils 100 benötigt, weist der Elastizitätsmodul einen niedrigeren Wert auf.

Die Wärmeleitfähigkeit des partikelverstärkten Metallwerkstoffes 101 kann von 130 W/m x K bis 170 W/m x K, insbesondere von 140 W/m x K bis 160 W/m x K, gewählt sein. Die Solidustemperatur des partikelverstärkten Metall Werkstoff es 101 kann von 530 °C bis 610 °C, insbesondere von 550 °C bis 590 °C, gewählt sein.

Somit ermöglicht die Verwendung eines partikelverstärkten Metall Werkstoff es 101 in einem Fahrzeugbauteil 100 gemäß der vorliegenden Offenbarung eine besonders vorteilhafte Gewichtsreduktion des Fahrzeugbauteils 100, während gleichzeitig vorteilhafte Materialeigenschaften des partikelverstärkten Metall Werkstoff es 101 , wie z.B. Steifigkeit, sichergestellt werden können. Hierbei sind die Materialeigenschaften des partikelverstärkten Metallwerkstoffes 101 durch die Verteilung der keramischen Partikel 103 in dem partikelverstärkten Metallwerkstoff 101 variabel einstellbar.

Zudem kann ein entsprechendes Fahrzeugbauteil 100 durch ein herkömmliches Strangpressverfahren oder Schmiedeverfahren als Strangpressprofil oder Schmiedekörper hergestellt werden.

Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugbauteils 100 eines Fahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform. Das in der Fig. 2 gezeigte Fahrzeugbauteil 100 ist nur schematisch dargestellt, kann jedoch beliebige Formen und Ausgestaltungsmöglichkeiten umfassen, welche den Einbau des Fahrzeugbauteils 100 in ein Fahrzeug ermöglichen.

Das in der Fig. 2 dargestellte Fahrzeugbauteil 100 gemäß der zweiten Ausführungsform entspricht dem in der Fig. 1 dargestellten Fahrzeugteil 100 gemäß der ersten Ausführungsform bis darauf, dass das Fahrzeugbauteil 100 gemäß der zweiten Ausführungsform keine homogene Verteilung der keramischen Partikel 103 in dem gesamten Volumen des Fahrzeugbauteils 100 aufweist, sondern eine inhomogene Verteilung der keramischen Partikel 103 aufweist.

Wie in der Fig. 2 dargestellt ist, weist das Fahrzeugbauteil 100 einen ersten Volumenbereich 105 und einen zweiten Volumenbereich 107 auf, welche dasselbe Volumen aufweisen, wobei die Anzahl der keramischen Partikel 103 in dem ersten Volumenbereich 105 des Fahrzeugbauteils 100 und die Anzahl der keramischen Partikel 103 in dem zweiten Volumenbereich 107 des Fahrzeugbauteils 100 unterschiedlich groß ist.

Beispielsweise kann das Fahrzeugbauteil 100 einen Innenbereich 109 und einen Außenbereich 1 1 1 aufweisen. Hierbei kann der Außenbereich 1 1 1 des Fahrzeugbauteils 100 beispielsweise mit einem weiteren Bauteil des Fahrzeuges in Kontakt stehen, und z.B. den Innenbereich 109 des Fahrzeugbauteiles 100 zumindest abschnittsweise umschließen. Gemäß der Fig. 2 weist ein zweiter Volumenbereich 107 des Außenbereichs 1 1 1 eine größere Anzahl von keramischen Partikel 103 auf, als ein vergleichbarer Volumenbereich 105 des Innenbereichs 109. Somit kann sich die Verteilung der keramischen Partikel 103 in dem Innenbereich 109 von der Verteilung der keramischen Partikel 103 in dem Außenbereich 1 1 1 unterscheiden. Dadurch können unterschiedliche Materialeigenschaften des partikelverstärkten Metallwerkstoffes 101 in dem Innenbereich 109 und dem Außenbereich 1 1 1 des Fahrzeugbauteiles 100 vorteilhaft, bzw. unterschiedlich voneinander, gewählt werden.

Bezugszeichenliste Fahrzeugbauteil

Partikelverstärkter Metall Werkstoff

Keramische Partikel

Erster Volumenbereich des Fahrzeugbauteils Zweiter Volumenbereich des Fahrzeugbauteils Innenbereich des Fahrzeugbauteils

Außenbereich des Fahrzeugbauteils