專利名稱：汽車混合構件的制造方法及用該方法制成的汽車混合構件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種按照權利要求1中所述特征的用于制造汽車混合構件的方法。本發明還涉及一種按照權利要求15中所述特征的用該方法制成的汽車混合構件。
背景技術：
目前，汽車制造商力求制造出盡可能節省燃油的汽車，并且它具有微少的CO2排放。為實現燃油節省存在著不同的附加措施。一方面是研發新一代的發動機，其在消耗顯著較少的情況下提供保持不變的功率。這一點例如可以通過內燃機的增壓方法來實現。或者，作為該措施的另選方案，越來越多使用混合動力車，它除了內燃機之外還利用電力驅動
>J-U ρ α裝直。此外也存在著其他可能性，例如在汽車的流線特性改進方面，從而，相應地在行駛運行中通過更好的CW值(風阻系數)同樣節省燃油。燃油節省的另一可能性在于降低汽車本身的自重。由此只須使明顯更少的質量產生運動，這便導致顯著的燃油節省潛力并因此也導致較少的CO2排放。對此也存在不同的可能性，其中是一方面引進輕金屬合金，另一方面是在車身構造中使用高強度的和/或極高強度的鋼。同樣，越來越多地將纖維復合構件或者也將混合構件(它包括金屬成分和纖維復合成分)引進車身構造中。這樣，例如將發動機罩、車門、行李室蓋、擋泥板或者還有頂面元件或其他車身部件或甚至是 車身結構部件制成為輕型構件。并且，由于不斷開發出一些加工制造方法用于纖維復合構件的自動化制造，其制造變得更為經濟，因而這些構件不僅備用于樣車制造、超級運動車或也備用于汽車的高檔產品。所以，目前也將用于纖維復合構件自動化制造的可能方案經濟地應用到汽車的中檔產品上。例如由DE 9Α1已知一種方法，用以制造輕型構件或者說用以制造纖維增強的結構構件，其中，將一個待增強的基本結構元件和一個增強元件相互聯接。在此，首先是制備增強元件，并對基本結構元件進行加熱。接著將兩構件相互拼合、擠壓和干燥。但從生產工藝技術的觀點來看，由于對基本結構元件進行加熱之故，實施該制造方法要產生相當高的能量成本。

發明內容
因此本發明的目的是，改進由現有技術已知的用于制造汽車混合構件的方法，使其可以更加有效地(特別是在成本方面)實施。按照本發明，上述目的通過一種具有權利要求1中所述特征的用于制造汽車混合構件的方法得以實現。此外，本發明通過一種按照權利要求15中所述特征的汽車混合構件得以實現。本發明的有利實施方案變型是各從屬權利要求的組成部分。按照本發明的用于制造汽車混合構件的方法，該汽車混合構件具有金屬的基體和由纖維復合材料構成的增強墊，其特征在于包括以下方法步驟:-將基體制成三維成型的汽車構件；-提供至少一層纖維材料，優選提供兩層、特別是三層或更多層纖維材料，將它們相互疊置地堆疊，其中，用樹脂預浸潰各層和/或給各層加進樹脂；-將纖維材料裁剪成預成形件；-將裁剪還件置于預成形模上并且加熱裁剪還件,其中，為了加熱裁剪還件而加熱預成形模，或者通過單獨的熱源加熱裁剪坯件；-在處于預成形模上的裁剪坯件上方定位基體；-通過基體和/或預成形模的壓緊而將裁剪坯件一體成形到基體上；-使裁剪還件硬化。原則上首先是由金屬板坯制造出一基體。例如可以由鋼材制造基體，特別是通過熱成形加工法和加壓淬火法。但也可以由輕金屬材料制造所述基體。對于所述基體，特別是涉及汽車結構構件，特別優選地涉及汽車支柱并且特別是涉及汽車的B柱。但在本發明的范圍內也可以涉及頂蓋橫梁或其他的汽車構件，例如縱梁、橫梁、底板、變速箱通道或者也可以涉及汽車蓋件例如發動機罩、車門等等。金屬基體首先在按照本發明的用于混合構件的制造方法開始時具有其最終幾何形狀，也就是說，通過實際混合構件的制造方法并不使金屬基體變形或者僅僅使其不顯著地繼續變形。此外提供至少一層纖維材料，優選為兩個相互疊置地堆疊的層，特別是三個或更多個相互疊置地堆疊的纖維材料層，在此，各層本身是用樹脂預浸潰的和/或給各層加進樹脂。隨此之后，將如此提供的這個或這些纖維材料層裁剪成裁剪坯件。對于裁剪坯件本身，是涉及一種預成形件，在后繼的方法步驟中將其置于預成形模上并在該預成形模上進行加熱。在此，裁剪坯件本身基本上符合于增強補片的外部幾何尺寸。在預成形模上，裁剪坯件例如通過加熱作用便已得到一種輕微的拱曲形，亦即一種三維的預成形形狀。接著，在處于預成形模上的裁剪坯件上方定位基體。所說定位，在本發明的范圍內應該被理解為套疊(iiberstiilpen)或者鋪設或也為平放安置。對于汽車支柱的情況，其橫截面優選具有一種帽形的構型，其中，該帽子形狀被疊蓋于處在預成形模上的裁剪坯件上方，從而裁剪坯件貼靠在所述帽子形狀的內側上。在又一按照本發明的方法步驟中，將裁剪坯件一體成形到基體上。這一點通過對基體和/或預成形模的壓緊來實現。此時基體用作上部壓緊模具，而預成形模用作下部壓緊模具。使基體的內側和裁剪坯件本身(只要尚未在套疊過程實現)通過壓緊而相互接觸，并將裁剪坯件匹配、成形到基體的表面拓撲形狀上或者說往其上形成同型結構。緊接其后使裁剪坯件硬化，并因此了構成玻璃纖維材料的增強補片。在本發明的范圍內，決定性地通過在壓緊時排出的、特別是來自裁剪坯件本身的多余樹脂實現在裁剪坯件與基體內側之間的材料接合式聯接。樹脂在基體與裁剪坯件之間造成一種膠接。但在本發明的范圍內也可設想:在基體中和/或在裁剪坯件上涂覆附加的膠粘劑，以便造成膠接或者說進一步提高其強度。同樣在本發明的范圍內可以設想:用一種底劑對基體進行化學預處理。
在本發明的范圍內，為了加熱裁剪坯件而加熱預成形模本身或者通過單獨的熱源加熱裁剪坯件。正是因為這樣，在此得到了本發明的一個重要優點，即不必加熱整個基體，加熱整個基體需要將非常多的能量供給到整個構件中，而通過相應的加熱裝置只加熱預成形模本身或加熱放置在預成形模上的裁剪坯件。對于加熱裝置或熱源，在本發明的范圍內特別涉及例如熱輻射器、特別是紅外線輻射器或涉及加熱板。在加熱板的情況下，實現一種在加熱板與裁剪坯件之間的接觸，從而相應地構成了熱傳遞。因此，通過僅僅對唯獨裁剪坯件本身的一些區域的有針對性的加熱，與由現有技術已知的方法相比，可以明顯更為經濟地實施按照本發明的用于制造汽車混合構件的方法，因為在實施該方法的過程中只進行較少的能量供給，以及，由于較小規格的加熱工具之故，而明顯更少地付出用于建造生產線的設備購置費用。在本發明的范圍內，還特別優選將裁剪坯件加熱到在40°C與130°C之間、優選在50°C與120°C之間、特別是在70°C與90°C之間的加熱溫度。在這方面，在通用的由現有技術已知的纖維材料例如碳纖維、玻璃纖維、芳族聚酰胺纖維、玄武巖纖維或者還有金屬纖維與樹脂相結合時達到一種最佳狀態，用于實施壓緊過程和緊接其后的硬化過程。在本發明的范圍內，還可設想:將預成形模本身加熱到在150°C與180°C之間、優選在160°C與170°C之間的溫度。由此確保在預成形模上安置的裁剪坯件在該裁剪坯件本身內部達到上述的溫度。此外優選的是，將預浸料坯(Pr印reg)材料相互疊置地堆疊，接著由其制得裁剪坯件。預浸料坯特別是提供了這樣的優點，即取消樹脂涂覆本身。再次通過加熱可實現對于已包含在預浸料坯中的樹脂的激活。在本發明的范圍內，還可設想:將裁剪坯件在預成形模本身上加熱以后保持在加熱溫度上或者重新加熱裁剪坯件。借此以有利的方式實現了:確保將相應的熱量供給加入已由裁剪坯件和基體構成的混合構件中，從而，在緊接著的進一步加工處理中，在構件本身中保持有余熱。通過重新的或多次的加熱，可以實現樹脂在裁剪坯件中逐步成形或逐步激活和/或硬化。在本發明的范圍內，還有可能的是，在基體壓緊到裁剪坯件上以后重新加熱由此制成的混合構件或者將裁剪坯件一體成形所在的區域保持于一保持溫度。相應地在這里類似可得到上述優點。此外，在本發明的范圍內，將混合構件轉移到一單獨的壓制模具中并且補充擠壓裁剪坯件和基體。對此，在裁剪坯件一體成形到基體上之后短時間內就可以實現向壓制模具中的轉移，其中，在成形之后的過渡時段實現處于裁剪坯件中的樹脂的部分硬化。在本發明的范圍內，在壓制模具中在120°C與200°C之間、優選在150°C與170°C之間的溫度下擠壓混合構件。通過在上述溫度范圍內的擠壓，在進入基體中的裁剪坯件的可成形性與接著的硬化過程之間建立一種最佳狀態。在擠壓過程中還確保擠出在裁剪坯件與基體之間可能存在的氣包，從而確保在裁剪坯件與基體之間實現均勻的連結或膠粘層。此外優選的是，在少于10分鐘、特別是少于6分鐘以及特別優選少于5分鐘的一段保持時間上、但至少在一秒鐘時段上保持壓制模具關閉，以便在生產上可靠地擠壓裁剪坯件與基體。因此，按照各個纖維層和/或在裁剪坯件與基體之間可選涂覆的膠粘劑的硬化階段，有可能實現特別短的周期時間(生產節拍)。例如，在壓緊于預成形模上之后，裁剪坯件可以采取增強補片的最終輪廓，此時處在增強補片與基體之間的膠粘劑尚未硬化。通過擠壓過程，然后緊接著便構成了一個均勻的膠粘層，并且通過熱作用相應地將其硬化。在本發明的范圍內，還可設想:將整個混合構件在制造過程中加熱到最高達180°C的溫度。在本發明的另一有利的實施方案變型中，在往壓制模具中置入時，在裁剪坯件與壓制模具本身之間放置一隔離薄膜和/或一密封薄膜。通過該隔離薄膜，首先防止:剩余排出的膠粘劑和/或剩余排出的樹脂導致壓制模具和混合構件和/或增強補片粘連。對于該隔離薄膜，可以涉及一次性薄膜或更換型薄膜或者也可涉及這樣一種薄膜，它接著將保留在構件上，從而在從增強補片到基體的過渡區域內確保一種附加的防腐蝕效果。在本發明的范圍內，還可選擇加入一種密封薄膜，它不同于隔離薄膜，而主要是實現密封功能。對于所述密封功能，在本發明的范圍內同時涉及到保持開放特定區域的可能性，在此不發生排出的樹脂和/或膠粘劑導致待密封區域表面污染即可。在本發明的范圍內，例如可以設想:在這些區域形狀鎖合和/或材料接合地聯接其他的構件。例如，可以涉及這樣一些區域，在其中建立焊接和/或在其中實現形狀鎖合的安裝，例如車門限制帶的形式。特別是，在制造汽車支柱的情況下，在本發明的范圍內也可設想:基體并不在處于預成形模上的裁剪坯件上方套疊，而是使處在預成形模上的、被加熱的裁剪坯件往基體本身中形成同型結構(即，使裁剪坯件往基體中成型)。在這種情況下，基體承擔下部模具的功能，而預成形模承擔上部模具的功能。先前的或后續的各步驟則類似地實施。此外，本發明的構件是一種汽車混合構件，其包括金屬的基體和由纖維復合材料構成的增強補片，其特征在于，該汽車混合構件是按照如上所述的至少一個特征的方法制造的。相對由現有技術已知的混合構件，該汽車混合構件能更加經濟地制造，并且與用傳統方法制成的汽車混合構件相比，具有更高的精度和與此結合的更好的加固性能或碰撞特性。上述各項特征可以任意相互組合，隨之帶來相應的優點，而在這種情況下并不脫離本發明的范圍。


本發明的其他的優點、特征、特性和方面是以下描述的組成部分。各示意圖示出優選的實施方案。它們有助于本發明的簡單的理解。其中:圖1 一基體和一在成形之前的裁剪坯件；圖2 —基體包括成形的裁剪還件和圖3按照本發明的制造方法的一示意的流程。
具體實施例方式各圖中對于相同的或類似的構件采用了相同的附圖標記，即使重復描述出于簡潔性考慮而予以省去。圖1示出了以橫截面表示的基體1，連同處在下面的裁剪坯件2。裁剪坯件2放置在一預成形模3上。在這里，用寬度4示例性表示的裁剪坯件2外部幾何尺寸同時符合于待制造的增強補片10的幾何尺寸。基體I的橫截面具有一種基本上呈帽形的幾何形狀，它由一底部腹板5連同在其上加接的翼緣6和在翼緣6上又接續的法蘭7構成。在此，預成形模3以成形面8基本上符合于基體I的內側9。如果將裁剪坯件2 (如在這里所示的那樣)放置在預成形模3上，則通過基體I的繼續下降而相應地將裁剪坯件2 —體成形于基體I中或者說往基體I中形成同型結構。在圖2中，裁剪坯件已經在基體I中形成同型結構，從而它基本上符合于制成的增強補片10。圖3中示出了按照本發明的制造方法的示意性流程。首先，在位置a的區域內提供存儲堆放纖維層或者已經從纖維層中切出的裁剪坯件2。將其通過一個在標記b的區域內的機械手轉送到一加熱裝置11。對此例如可以涉及熱輻射器12或者也可涉及加熱板13，將裁剪坯件2放置在其上。緊接其后，在標記d的區域內通過另一機械手將加熱的裁剪坯件2放置在預成形模3上。但在本發明的范圍內也有可能的是，直接在預成形模3上加熱裁剪坯件2和/或加熱預成形模3本身。接著在預成形模3的上方定位和使基體I下降，使得裁剪坯件2往基體I中形成同型結構。在緊接其后的機械手操作中，在標記e的區域內將這樣由裁剪坯件2和基體I預制的混合構件通過另一機械手轉移到一壓力機14中，將其在壓力機14中相應地進行擠壓。在該制造方法的過程中或在擠壓過程以后，裁剪坯件2便已得到硬化并因此構成了在基體I上或內設置的增強補片10。在本發明的范圍內同樣有可能的是，按照圖3e可旋轉地構造預成形模3。因此可將預成形模3繞其自己的軸加以分離，以便例如也能壓入一個在這里示出的作為基體I的B柱中。在本發明的范圍內還有可能的是，在預成形模3本身中設置主動工作的(常備)元件。例如，對此可以涉及壓出器，它在壓開時從預成形模3的表面松脫被壓緊的纖維裁剪坯件，然后通過機械手就可以取出基體I連同被壓緊上去的纖維裁剪坯件，并且可以將其轉移到壓力機14中。但在本發明的范圍內，所述主動工作的元件也可以涉及可激活移出的隔件(Spalten)，其在基體I套裝到預成形模3上面之后與安置上的裁剪坯件2 —起能夠壓靠于基體I的內表面中或者說往基體 I的內表面中形成同型結構或也成條帶貼附于基體I的內表面中。附圖標記清單I基體8 成形面2裁剪坯件9 內側3預成形模10增強補片4寬度11加熱裝置5底部腹板12熱輻射器6翼緣13加熱板7法蘭14壓力機
權利要求
1.關于制造汽車混合構件的方法，該汽車混合構件具有金屬的基體(I)和由纖維復合材料構成的增強補片(10)，其特征在于包括以下方法步驟: -將基體(I)制成三維成型的汽車構件； -提供至少一層纖維材料，優選提供兩層、特別是三層或更多層纖維材料，將它們相互疊置地堆疊，其中，用樹脂預浸潰各層和/或給各層加進樹脂； -將纖維材料裁剪成預成形件； -將裁剪還件(2)置于預成形模(3)上并加熱該裁剪還件(2),其中，為了加熱裁剪還件(2)而加熱預成形模(3)或者通過單獨的熱源對裁剪坯件(2)進行加熱； -在處于預成形模(3 )上的裁剪坯件(2 )上方定位基體(I); -通過基體(I)和/或預成形模(3 )的壓緊而將裁剪坯件(2 ) 一體成形到基體(I)上； -使裁剪還件(2)硬化。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，使用熱輻射器(12)優選紅外線輻射器或者使用加熱板(13)作為單獨的熱源，其中，將加熱板(13)安置到裁剪坯件(2)上或將裁剪坯件(2)放置到加熱板(13)上。
3.按照權利要求1或2之一項所述的方法，其特征在于，將裁剪坯件(2)加熱到在40°C與130°C之間、優選50°C至120°C以及特別是70°C至90°C的加熱溫度。
4.按照權利要求1至3之一項所述的方法，其特征在于，將預成形模(3)加熱到在150°C與180°C之間、優選在160°C與170°C之間的溫度。
5.按照權利要求1至4之一項所述的方法，其特征在于，使用堆疊的預浸料坯料幅作為裁剪坯件(2)。
6.按照權利要求4或5所述的方法，其特征在于，將裁剪坯件(2)在預成形模(3)上加熱以后保持在加熱溫度上或者對裁剪坯件(2)重新加熱。
7.按照權利要求1至6之一項所述的方法，其特征在于，在基體(I)壓緊到裁剪坯件(2)上以后重新加熱由此制成的混合構件或者將裁剪坯件(2) —體成形所在的區域保持于一保持溫度。
8.按照權利要求1至7之一項所述的方法，其特征在于，將混合構件轉到單獨的壓制模具中并且擠壓裁剪坯件(2 )和基體(I)。
9.按照權利要求8所述的方法，其特征在于，在120°C與200°C之間、優選150°C與170°C之間的溫度下擠壓混合構件。
10.按照權利要求8或9所述的方法，其特征在于，在少于10分鐘、特別是少于6分鐘以及特別優選少于5分鐘的一段保持時間上、但至少在一秒鐘時段上保持壓制模具關閉。
11.按照權利要求1至10之一項所述的方法，其特征在于，混合構件在制造過程中被加熱到最高達180°C的溫度。
12.按照權利要求8至11之一項所述的方法，其特征在于，在往壓制模具中置入時，在裁剪坯件(2)與壓制模具之間放置一隔離薄膜和/或一密封薄膜。
13.按照權利要求1至12之一項所述的方法，其特征在于，在壓制模具中執行一種隨時間可變的溫度曲線過程。
14.按照權利要求1至13之一項所述的方法，其特征在于，裁剪坯件(2)往基體(I)中形成同型結構。
15.車混合構件，其具有金屬的基體(I)和由纖維復合材料構成的增強補片(10)，其特征在于，汽車 混合構件是按照如權利要求1至14之至少一項所述的方法制造的。
全文摘要
本發明涉及一種汽車混合構件的制造方法及用該方法制成的汽車混合構件。在按照本發明的方法中，在基體(1)中使增強補片(10)形成同型結構，其中，增強補片(10)是由纖維復合材料構成的。按照本發明，只對增強補片(10)進行加熱，從而在制造方法的過程中實施較少的能量供給。借此可以降低生產成本并同時提高生產質量。
文檔編號B29C70/68GK103085292SQ20121041198
公開日2013年5月8日 申請日期2012年10月25日 優先權日2011年10月28日
發明者M·克萊納, W·迪紐斯, S·威萊特, J·弗賴塔斯, S·舍費爾, M·費雅卡魯克, D·蒂勒, U·羅德, P·史密斯, N·巴德克 申請人:本特勒爾汽車技術有限公司