DE102019208562A1

DE102019208562A1 - Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, Bauteil, Formgebungswerkzeug zum Herstellen eines Bauteils und Vorrichtung zum Herstellen eines Bauteils

Info

Publication number: DE102019208562A1
Application number: DE102019208562.8A
Authority: DE
Inventors: Gerd Traxler
Original assignee: ElringKlinger AG
Current assignee: ElringKlinger AG
Priority date: 2019-06-12
Filing date: 2019-06-12
Publication date: 2020-12-17

Abstract

Um ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, insbesondere zum Herstellen eines Hybridbauteils, bereitzustellen, mittels welchem ein Bauteil, insbesondere ein Hybridbauteil, welches insbesondere leicht und stabil ist, einfach, kostengünstig und vorzugsweise formgenau herstellbar ist, wird vorgeschlagen, dass das Verfahren Folgendes umfasst:- Bereitstellen eines insbesondere länglichen Hohlkörpers, welcher ein Wandungselement umfasst, das einen Innenraum des Hohlkörpers umschließt;- Einbringen des Hohlkörpers in einen Aufnahmeraum einer Kavität eines Formgebungswerkzeugs;- Umformen des Hohlkörpers durch Befüllen des Innenraums des Hohlkörpers mit einem Fluid und durch Unterdrucksetzen des Fluids, wobei das Wandungselement des Hohlkörpers zumindest bereichsweise formanpassend an eine den Aufnahmeraum der Kavität umgebende Werkzeugwandung des Formgebungswerkzeugs angelegt wird;- Entfernen eines an einer Oberfläche, insbesondere einer Außenoberfläche, des Hohlkörpers nach dem Umformen desselben anliegenden Bereichs der Werkzeugwandung von der Oberfläche, insbesondere von der Außenoberfläche, des Hohlkörpers;- Einbringen eines spritzbaren Kunststoffmaterials in die Kavität des Formgebungswerkzeugs in einem Spritzprozess zum Herstellen eines oder mehrerer an den Hohlkörper angespritzter Kunststoffbauteile.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, insbesondere ein Verfahren zum Herstellen eines Hybridbauteils.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Hybridbauteils ist beispielsweise aus der DE 10 2017 004 843 A1 bekannt. Die WO 2019/042588 A1 zeigt beispielsweise ein solches Hybridbauteil.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, insbesondere zum Herstellen eines Hybridbauteils, bereitzustellen, mittels welchem ein Bauteil, insbesondere ein Hybridbauteil, welches insbesondere leicht und stabil ist, einfach, kostengünstig und vorzugsweise formgenau herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, insbesondere eines Hybridbauteils, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Das Verfahren umfasst vorzugsweise Folgendes:

Bereitstellen eines insbesondere länglichen Hohlkörpers, welcher ein Wandungselement umfasst, das einen Innenraum des Hohlkörpers umschließt;
Einbringen des Hohlkörpers in einen Aufnahmeraum einer Kavität eines Formgebu ngswerkzeugs;
Umformen des Hohlkörpers durch Befüllen des Innenraums des Hohlkörpers mit einem Fluid und durch Unterdrucksetzen des Fluids, wobei das Wandungselement des Hohlkörpers zumindest bereichsweise formanpassend an eine den Aufnahmeraum der Kavität umgebende Werkzeugwandung des Formgebungswerkzeugs angelegt wird;
Entfernen eines an einer Oberfläche, insbesondere einer Außenoberfläche, des Hohlkörpers nach dem Umformen desselben anliegenden Bereichs der Werkzeugwandung von der Oberfläche, insbesondere von der Außenoberfläche, des Hohlkörpers;
Einbringen eines spritzbaren Kunststoffmaterials in die Kavität des Formgebungswerkzeugs in einem Spritzprozess zum Herstellen eines oder mehrerer an den Hohlkörper angespritzter Kunststoffbauteile.

Die angegebenen Verfahrensschritte werden vorzugsweise in der oben angegebenen Reihenfolge durchgeführt.
Unter einem Hybridbauteil wird im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche insbesondere ein Bauteil verstanden, welches zumindest teilweise aus zwei voneinander verschiedenen Materialien, beispielsweise aus einem metallischen Material und einem Kunststoffmaterial, besteht.
Günstig kann es sein, wenn ein an der Oberfläche des Hohlkörpers nach dem Umformen desselben anliegender Bereich der Werkzeugwandung derart von der Oberfläche des Hohlkörpers entfernt wird, dass ein Spritzraum gebildet und/oder freigegeben wird.
Beim Einbringen des spritzbaren Kunststoffmaterials in die Kavität des Formgebungswerkzeugs wird der Spritzraum vorzugsweise mit dem spritzbaren Kunststoffmaterial befüllt, insbesondere zumindest näherungsweise vollständig.
Günstig kann es sein, wenn der Spritzraum durch Entfernen der Werkzeugwandung von der Oberfläche, insbesondere der Außenoberfläche, des Hohlkörpers gebildet und/oder fluidisch mit dem Aufnahmeraum der Kavität verbunden wird.
Vorzugsweise wird das spritzbare Kunststoffmaterial in den Aufnahmeraum und/oder in den Spritzraum eingebracht.
Vorzugsweise wird als Fluid ein Gas, insbesondere ein Druckgas, oder eine Flüssigkeit, vorzugsweise eine zumindest näherungsweise inkompressible Flüssigkeit, verwendet.
Zum Einbringen des Hohlkörpers ist die Kavität des Formgebungswerkzeugs vorzugsweise zugänglich, insbesondere durch Öffnen des Formgebungswerkzeugs, beispielsweise durch Auseinanderfahren von Formteilen oder Formhälften des Formgebungswerkzeugs.
Günstig kann es sein, wenn zwei Formhälften eines beispielsweise als Tauchkantenwerkzeug ausgebildeten Formgebungswerkzeugs zum Einbringen des Hohlkörpers in den Aufnahmeraum der Kavität des Formgebungswerkzeugs auseinandergefahren werden, so dass der Aufnahmeraum der Kavität freigegeben wird.
Der Hohlkörper ist dann vorzugsweise in den Aufnahmeraum der Kavität des geöffneten Formgebungswerkzeugs einbringbar.
Nach dem Einbringen des spritzbaren Kunststoffmaterials in die Kavität des Formgebungswerkzeugs und/oder nach Abkühlen des in die Kavität eingebrachten spritzbaren Kunststoffmaterials wird das Bauteil vorzugsweise aus dem Formgebungswerkzeug entnommen, beispielsweise mittels eines oder mehrerer Auswerfer und/oder mittels eines Roboters.
Der Hohlkörper erstreckt sich vorzugsweise zumindest näherungsweise entlang eines Haupterstreckungspfads.
Unter einem Haupterstreckungspfad des Hohlkörpers wird im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche insbesondere ein Pfad verstanden, entlang welchem sich der Hohlkörper im Wesentlichen erstreckt.
Ein Haupterstreckungspfad des Hohlkörpers kann beispielsweise ein Pfad sein, welcher zwischen zwei an einander abgewandten Enden des Hohlkörpers angeordneten Öffnungen verläuft.
Ein Haupterstreckungspfad des Hohlkörpers kann dabei beispielsweise im Wesentlichen gerade verlaufen.
Ferner ist es denkbar, dass ein Haupterstreckungspfad des Hohlkörpers gebogen oder gekrümmt verläuft.
Ein Haupterstreckungspfad des Hohlkörpers kann beispielsweise im Wesentlichen U-förmig verlaufen.
Der Hohlkörper wird beispielsweise durch ein gerades, gebogenes oder gekrümmtes Rohr oder durch ein gerades, gebogenes oder gekrümmtes Hohlprofilelement gebildet.
Der Hohlkörper wird beim Umformen desselben in seiner Umfangsrichtung vorzugsweise zumindest bereichsweise an die Werkzeugwandung des Formgebungswerkzeugs angelegt.
Unter einer Umfangsrichtung des Hohlkörpers wird im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche vorzugsweise eine quer, insbesondere senkrecht, zu einem Haupterstreckungspfad des Hohlkörpers verlaufende Richtung verstanden.
Vorzugsweise wird das Wandungselement des Hohlkörpers in einer Umfangsrichtung beim Umformen des Hohlkörpers auf mindestens ungefähr 60 %, insbesondere auf mindestens ungefähr 70 %, vorzugsweise auf mindestens ungefähr 80 %, der Länge des Hohlkörpers insbesondere bezogen auf einen Haupterstreckungspfad des Hohlkörpers zumindest näherungsweise vollständig formanpassend an die Werkzeugwandung des Formgebungswerkzeugs angelegt.
Unter einem zumindest näherungsweise vollständigen formanpassenden Anlegen des Wandungselements des Hohlkörpers an die Werkzeugwandung des Formgebungswerkzeugs wird im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche insbesondere verstanden, dass das Wandungselement des Hohlkörpers in der Umfangsrichtung zwar größtenteils vollständig an die den Aufnahmeraum umgebende Werkzeugwandung angelegt wird, aber ein Anlegen in Ecken und an Kanten mit vergleichsweise geringen Ecken- und Kantenradien teilweise nicht erfolgt.
Das Wandungselement des Hohlkörpers ist vorzugsweise ringförmig geschlossen, insbesondere in einer Umfangsrichtung des Hohlkörpers.
Der Hohlkörper ist vorzugsweise zumindest abschnittsweise hohl, insbesondere vollständig hohl.
Der Hohlkörper ist vorzugsweise zumindest einseitig, insbesondere zweiseitig, offen.
Günstig kann es sein, wenn das Wandungselement zwei an einander abgewandten Seiten des Hohlkörpers angeordnete Öffnungen begrenzt.
Günstig kann es sein, wenn der Hohlkörper ein Hohlprofilelement umfasst oder durch dieses gebildet wird.
Der Hohlkörper ist insbesondere ein Rohr.
Günstig kann es sein, wenn der Hohlkörper ein metallisches Material umfasst oder aus diesem gebildet ist.
Der Hohlkörper umfasst beispielsweise Stahl oder Aluminium oder ist aus diesem gebildet.
Günstig kann es sein, wenn der Hohlkörper ein Metallrohr, insbesondere ein Stahlrohr oder ein Aluminiumrohr, ist.
Günstig kann es ferner sein, wenn der Hohlkörper ein faserverstärktes Kunststoffmaterial umfasst oder aus diesem gebildet ist.
Beispielsweise ist es denkbar, dass faserverstärktes Kunststoffmaterial des Hohlkörpers ein Matrixmaterial und in das Matrixmaterial eingebettete Verstärkungsfasern umfasst, beispielsweise Kohlenstofffasern und/oder Glasfasern.
Faserverstärktes Kunststoffmaterial des Hohlkörpers umfasst insbesondere eine Faseranordnung aus Verstärkungsfasern. Eine Faseranordnung aus Verstärkungsfasern kann beispielsweise ein Fasergelege, ein Fasergewebe oder ein Fasergewirke sein. Das Matrixmaterial des faserverstärkten Kunststoffmaterials ist vorzugsweise ein thermoplastisches Kunststoffmaterial.
Günstig kann es sein, wenn Verstärkungsfasern des faserverstärkten Kunststoffmaterials des Hohlkörpers Endlosfasern sind.
Unter Endlosfasern werden im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche insbesondere Verstärkungsfasern mit einer Länge von mindestens ungefähr 50 mm verstanden.
Der Hohlkörper umfasst vorzugsweise ein endlosfaserverstärktes Kunststoffmaterial oder wird durch dieses gebildet.
Der Hohlkörper ist insbesondere ein Organoblech.
Der Hohlkörper bildet insbesondere ein Trägerrohr des Bauteils, insbesondere des Hybridbauteils.
Das spritzbare Kunststoffmaterial ist vorzugsweise ein spritzgießbares Kunststoffmaterial.
Das spritzbare Kunststoffmaterial, insbesondere das spritzgießbare Kunststoffmaterial, wird beim Einbringen des spritzbaren Kunststoffmaterials in die Kavität des Formgebungswerkzeugs vorzugsweise in dieselbe eingespritzt.
Das spritzbare Kunststoffmaterial ist beispielsweise ein thermoplastisches Kunststoffmaterial.
Das Einbringen des spritzbaren Kunststoffmaterials in die Kavität des Formgebungswerkzeugs erfolgt vorzugsweise in einem Spritzgussprozess.
Vorzugsweise wird der Hohlkörper beim Umformen desselben plastisch verformt.
Günstig kann es sein, wenn der Hohlkörper beim Umformen desselben mit einer zumindest näherungsweise inkompressiblen Flüssigkeit befüllt wird.
Die Flüssigkeit ist vorzugsweise Wasser.
Vorzugsweise wird der Hohlkörper beim Umformen „hochdruckumgeformt“.
Wenn die Flüssigkeit Wasser ist, wird der Hohlkörper beim Umformen insbesondere „hydrogeformt“.
Vorzugsweise wird der Innenraum des Hohlkörper zum Unterdrucksetzen des Fluids verschlossen, insbesondere durch Verschließen von Öffnungen des Hohlkörpers mittels eines oder mehrerer, insbesondere mittels zweier, Verschlusselemente.
Die Verschlusselemente sind beispielsweise Stopfen oder Dichtstempel.
Wenn der Hohlkörper ein faserverstärktes Kunststoffmaterial umfasst oder aus diesem gebildet ist, kann vorgesehen sein, dass der Hohlkörper beim Umformen desselben mit einem Gas befüllt wird, welches zum Umformen des Hohlkörpers unter Druck gesetzt wird.
Günstig kann es dabei sein, wenn der Hohlkörper vor dem Umformen und/oder beim Umformen erwärmt wird, beispielsweise vor dem Einbringen in den Aufnahmeraum der Kavität des Formgebungswerkzeugs und/oder durch Umformen des Hohlkörpers mit einem Heizgas insbesondere mit einem unter Druck gesetzten Heizgas.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Innenraum des Hohlkörpers zum Erwärmen des Hohlkörpers mit einem Heizgas mit einer Temperatur von mindestens ungefähr 200 °C, insbesondere von mindestens ungefähr 300 °C, befüllt wird.
Wenn der Hohlkörper ein faserverstärktes Kunststoffmaterial umfasst oder durch dieses gebildet wird, wird der Hohlkörper nach dem Umformen desselben vorzugsweise abgekühlt, beispielsweise durch Befüllen des Innenraums des Hohlkörpers mit einem Kühlgas.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Innenraum des Hohlkörpers zum Abkühlen des Hohlkörpers mit einem Kühlgas mit einer Temperatur von höchstens ungefähr 10 °C, insbesondere von höchstens ungefähr 0 °C, befüllt wird.
Vorzugsweise wird ein an den Hohlkörper angespritztes Kunststoffbauteil mit dem Hohlkörper formschlüssig verbunden.
Vorzugsweise umfasst der Hohlkörper an seiner Oberfläche, insbesondere an seiner Außenoberfläche, ein oder mehrere Formschlusselemente, beispielsweise einen oder mehrere Vorsprünge und/oder eine oder mehrere Einbuchtungen.
Der Hohlkörper umfasst an seiner Oberfläche, insbesondere an seiner Außenoberfläche, vorzugsweise eine Prägung, beispielsweise ein Rändel.
Insbesondere umfasst das Wandungselement des Hohlkörpers an seiner Oberfläche, insbesondere an seiner Außenoberfläche, ein oder mehrere Formschlusselemente, beispielsweise einen oder mehrere Vorsprünge und/oder eine oder mehrere Einbuchtungen.
Günstig kann es ferner sein, wenn ein an den Hohlkörper angespritztes Kunststoffbauteil mit dem Hohlkörper kraftschlüssig verbunden wird, beispielsweise durch Schwinden des Kunststoffbauteils nach dem Spritzprozess.
Vorzugsweise wird der Hohlkörper dazu zumindest bereichsweise mit dem Kunststoffmaterial des Kunststoffbauteils umspritzt.
Vorzugsweise erhält der Hohlkörper seine endgültige Form im Wesentlichen beim Umformen.
Der Aufnahmeraum der Kavität des Formgebungswerkzeugs ist in einer Umfangsrichtung höchstens ungefähr 10 %, insbesondere höchstens ungefähr 7 %, vorzugsweise höchstens ungefähr 5 %, größer als der Hohlkörper vor dem Umformen desselben.
Der Hohlkörper ist vor dem Umformen desselben in einer Umfangsrichtung höchstens ungefähr 10 %, insbesondere höchstens ungefähr 7 %, vorzugsweise höchstens ungefähr 5 %, kleiner als der Aufnahmeraum der Kavität des Formgebungswerkzeugs.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Hohlkörper beim Umformen des Hohlkörpers bereichsweise nicht an die Werkzeugwandung des Formgebungswerkzeugs angelegt wird.
Vorzugsweise wird der Hohlkörper beim Umformen desselben entlang eines Haupterstreckungspfad des Hohlkörpers bereichsweise nicht formanpassend an die Werkzeugwandung des Formgebungswerkzeugs angelegt.
Vorzugsweise umfasst die Kavität des Formgebungswerkzeugs einen oder mehrere Anlagebereiche, in welchen der Hohlkörper beim Umformen des Hohlkörpers an die Werkzeugwandung des Formgebungswerkzeugs angelegt wird oder anlegbar ist.
Vorzugsweise begrenzen die Anlagebereiche den Aufnahmeraum der Kavität des Formgebungswerkzeugs.
Die Kavität des Formgebungswerkzeugs umfasst vorzugsweise ferner einen oder mehrere Umspritzbereiche, in welchen der Hohlkörper beim Umformen des Hohlkörpers nicht an die Werkzeugwandung der Kavität angelegt wird oder anlegbar ist.
Ein Umspritzbereich der Kavität des Formgebungswerkzeugs grenzt vorzugsweise jeweils unmittelbar an einen Anlagebereich des Aufnahmeraums der Kavität des Formgebungswerkzeugs an.
Ein Umspritzbereich der Kavität des Formgebungswerkzeugs ist vorzugsweise zwischen jeweils zwei Anlagebereichen des Aufnahmeraums der Kavität des Formgebungswerkzeugs angeordnet, insbesondere entlang eines Haupterstreckungspfads des Hohlkörpers.
Günstig kann es sein, wenn der eine oder die mehreren Umspritzbereiche bezogen auf einen Haupterstreckungspfad des Hohlkörpers eine Breite von höchstens ungefähr 10 mm, insbesondere von höchstens ungefähr 7 mm, aufweisen.
Vorzugsweise weisen der eine oder die mehreren Umspritzbereiche eine Breite von ungefähr 5 mm auf.
Günstig kann es sein, wenn der eine oder die mehreren Umspritzbereiche in einer Umfangsrichtung eine Tiefe von mindestens ungefähr 3 mm, insbesondere von mindestens ungefähr 5 mm, vorzugsweise von mindestens ungefähr 10 mm, aufweisen.
Vorzugsweise umfassen die Umspritzbereiche jeweils eine kanalartige und/oder rippenartige Vertiefung oder werden durch diese gebildet.
Günstig kann es sein, wenn die Umspritzbereiche der Kavität durch Nuten gebildet werden, welche in das Formgebungswerkzeug, insbesondere in Formhälften oder Formteile desselben, eingebracht sind. Eine Tiefe der Nuten beträgt vorzugsweise mindestens ungefähr 3 mm, insbesondere mindestens ungefähr 5 mm, vorzugsweise mindestens ungefähr 10 mm.
Vorzugsweise kann der Hohlkörper aufgrund einer maximalen Breite der Umspritzbereiche von höchstens ungefähr 10 mm beim Umformen des Hohlkörpers innerhalb der Anlagebereiche abgestützt werden, so dass eine Beschädigung des Hohlkörpers, beispielsweise ein Aufplatzen, beim Umformen des Hohlkörpers aufgrund des Unterdrucksetzens des Fluids verhindert werden kann.
Die Anlagebereiche bilden insbesondere Abstützbereiche.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Kavität des Formgebungswerkzeugs durch Entfernen des an dem Hohlkörper nach dem Umformen desselben anliegenden Bereichs der Werkzeugwandung von der Oberfläche, insbesondere von der Außenoberfläche, des Hohlkörpers, vergrößert wird.
Die Kavität des Formgebungswerkzeugs wird insbesondere durch Bilden und/oder Freigeben eines Spritzraums vergrößert.
Insbesondere kann somit erreicht werden, dass der Hohlkörper in einem möglichst großen zusammenhängenden Bereich mit Kunststoffmaterial umspritzt werden kann.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass zum Entfernen des an dem Hohlkörper nach dem Umformen desselben anliegenden Bereichs der Werkzeugwandung von der Oberfläche, insbesondere von der Außenoberfläche, des Hohlkörpers eine Formhälfte des Formgebungswerkzeugs relativ zu einer weiteren Formhälfte des Formgebungswerkzeugs bewegt wird.
Günstig kann es insbesondere sein, wenn das Formgebungswerkzeug ein Tauchkantenwerkzeug ist.
Die Formhälfte des Formgebungswerkzeugs wird zum Umformen des Hohlkörpers vorzugsweise in einer Umformposition angeordnet.
Die Formhälfte des Formgebungswerkzeugs wird zum Einbringen des spritzbaren Kunststoffmaterials vorzugsweise in einer Spritzposition angeordnet.
Die Formhälfte des Formgebungswerkzeugs wird zum Einbringen des spritzbaren Kunststoffmaterials vorzugsweise aus einer Umformposition in eine Spritzposition bewegt.
In einer Spritzposition der Formhälfte wird vorzugsweise ein Spritzraum gebildet und/oder freigegeben.
Günstig kann es sein, wenn eine Werkzeugwandung der Formhälfte in der Umformposition nach Beendigung der Umformung des Hohlkörpers an einer Oberfläche, insbesondere an einer Außenoberfläche, des Hohlkörpers anliegt, wobei dieselbe Werkzeugwandung in der Spritzposition vorzugsweise nicht an der Oberfläche, insbesondere nicht an der Außenoberfläche, des Hohlkörpers anliegt.
Vorzugsweise begrenzt die an einer Oberfläche, insbesondere an einer Außenoberfläche, des Hohlkörpers in der Umformposition nach dem Umformen des Hohlkörpers anliegende Werkzeugwandung in der Spritzposition der Formhälfte zumindest abschnittsweise einen Spritzraum.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass zum Entfernen des an dem Hohlkörper nach dem Umformen desselben anliegenden Bereichs der Werkzeugwandung von der Oberfläche, insbesondere von der Außenoberfläche, des Hohlkörpers ein Formteil des Formgebungswerkzeugs, insbesondere ein Schieberelement, relativ zu einem oder mehreren weiteren Formteilen des Formgebungswerkzeugs bewegt wird.
Ein Formteil, insbesondere ein Schieberelement, des Formgebungswerkzeugs, welches nach dem Umformen des Hohlkörpers bewegt wird, wird zum Umformen des Hohlkörpers vorzugsweise in einer Umformposition angeordnet.
Ein Formteil, insbesondere ein Schieberelement, des Formgebungswerkzeugs welches nach dem Umformen des Hohlkörpers bewegt wird, wird zum Einbringen des spritzbaren Kunststoffmaterial vorzugsweise in einer Spritzposition angeordnet.
Ein Formteil, insbesondere ein Schieberelement, des Formgebungswerkzeugs, welches nach dem Umformen des Hohlkörpers bewegt wird, wird zum Einbringen des spritzbaren Kunststoffmaterials vorzugsweise aus einer Umformposition in eine Spritzposition bewegt.
In einer Spritzposition eines Formteils, insbesondere eines Schieberelements, des Formgebungswerkzeugs, welches nach dem Umformen des Hohlkörpers bewegt wird, wird vorzugsweise ein Spritzraum gebildet und/oder freigegeben.
Günstig kann es sein, wenn eine Werkzeugwandung eines Formteils, insbesondere eines Schieberelements, des Formgebungswerkzeugs, welches nach dem Umformen des Hohlkörpers bewegt wird, in einer Umformposition nach Beendigung der Umformung des Hohlkörpers an einer Oberfläche, insbesondere an einer Außenoberfläche, des Hohlkörpers anliegt, wobei dieselbe Werkzeugwandung in einer Spritzposition vorzugsweise nicht an der Oberfläche, insbesondere nicht an der Außenoberfläche, des Hohlkörpers anliegt.
Vorzugsweise begrenzt die an einer Oberfläche, insbesondere an einer Außenoberfläche, des Hohlkörpers in der Umformposition nach dem Umformen des Hohlkörpers anliegende Werkzeugwandung in einer Spritzposition eines Formteils, insbesondere eines Schieberelements, zumindest abschnittsweise einen Spritzraum.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass ein Füllvolumen eines zum Umformen des Hohlkörpers in den Innenraum des Hohlkörpers gefüllten Fluids, insbesondere einer in den Innenraum gefüllten Flüssigkeit, beim Einbringen des spritzbaren Kunststoffmaterials in die Kavität des Formgebungswerkzeugs zumindest näherungsweise konstant gehalten wird.
Ein Füllvolumen eines in den Innenraum des Hohlkörpers gefüllten Fluids, insbesondere einer in den Innenraum gefüllten Flüssigkeit, ist vorzugsweise größer als ein Innenraumvolumen des Innenraums des Hohlkörpers vor dem Befüllen desselben und/oder vor dem Umformen des Hohlkörpers.
Vorzugsweise wird das Fluid zum Umformen des Hohlkörpers unter einen Umformdruck gesetzt.
Wenn eine Flüssigkeit zum Umformen des Hohlkörpers verwendet wird, kann vorgesehen sein, dass die Flüssigkeit unter einen Umformdruck von mindestens ungefähr 500 bar und/oder von höchstens ungefähr 1500 bar gesetzt wird.
Wenn eine Flüssigkeit zum Umformen des Hohlkörpers verwendet wird, wird diese vorzugsweise unter einen Umformdruck im Bereich von ungefähr 500 bar bis ungefähr 1500 bar gesetzt.
Ein Umformdruck, unter welchen das in den Innenraum des Hohlkörpers gefüllte Fluid zum Umformen des Hohlkörpers gesetzt wird, ist vorzugsweise abhängig von einer Wandstärke des Hohlkörpers und/oder abhängig von einem Material des Hohlkörpers und/oder abhängig von der Wahl des gewählten Fluids zum Umformen des Hohlkörpers.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass ein Fluiddruck des in den Innenraum des Hohlkörpers zum Umformen desselben gefüllten Fluids beim Einbringen des Kunststoffmaterials in die Kavität des Formgebungswerkzeugs geringer ist als beim Umformen des Hohlkörpers.
Vorzugsweise wird ein Fluiddruck des in den Innenraum des Hohlkörpers zum Umformen desselben gefüllten Fluids nach dem Umformen des Hohlkörpers von einem Umformdruck auf einen Halte- und/oder Stützdruck verringert.
Ein Fluiddruck des in den Innenraum des Hohlkörpers zum Umformen desselben gefüllten Fluids wird vorzugsweise vor dem Entfernen des an der Oberfläche des Hohlkörpers nach dem Umformen desselben anliegenden Bereichs der Werkzeugwandung des Formgebungswerkzeugs oder eines Teils des Formgebungswerkzeugs verringert, insbesondere auf einen Halte- und/oder Stützdruck.
Vorzugsweise kann durch Verringern des in dem Innenraum des Hohlkörpers herrschenden Fluiddrucks vermieden werden, dass der Hohlkörper beim Entfernen des an der Oberfläche, insbesondere der Außenoberfläche, des Hohlkörpers nach dem Umformen desselben anliegenden Bereichs der Werkzeugwandung weiter umgeformt und/oder beschädigt wird.
Ein Fluiddruck des in den Innenraum des Hohlkörpers zum Umformen desselben gefüllten Fluids wird zum Einbringen des Kunststoffmaterials in die Kavität des Formgebungswerkzeugs vorzugsweise auf einen Halte- und/oder Stützdruck von höchstens ungefähr 100 bar, insbesondere von höchstens ungefähr 50 bar, vorzugsweise von höchstens ungefähr 10 bar, verringert.
In den Innenraum des Hohlkörpers zum Umformen desselben gefülltes Fluid, insbesondere in den Innenraum gefüllte Flüssigkeit, wird vorzugsweise erst nach dem Einbringen des Kunststoffmaterials in die Kavität des Formgebungswerkzeugs aus dem Innenraum des Hohlkörpers entfernt.
Wenn zum Umformen des Hohlkörpers eine Flüssigkeit verwendet wird, kann vorgesehen sein, dass ein Fluiddruck der Flüssigkeit zum Einbringen des Kunststoffmaterials auf einen Halte- und/oder Stützdruck von ungefähr 1 bar verringert wird.
Günstig kann es sein, wenn das spritzbare Kunststoffmaterial mit einem Spritzdruck von mindestens ungefähr 200 bar und/oder von höchstens ungefähr 1500 bar in die Kavität des Formgebungswerkzeugs eingebracht wird.
Vorzugsweise wird das spritzbare Kunststoffmaterial mit einem Spritzdruck von ungefähr 700 bar in die Kavität des Formgebungswerkzeugs eingebracht.
Wenn der Hohlkörper ein faserverstärktes Kunststoffmaterial umfasst oder aus diesem gebildet ist, kann vorgesehen sein, dass ein Fluiddruck des in den Innenraum des Hohlkörpers zum Umformen desselben gefüllten Fluids, beispielsweise des in den Innenraum gefüllten Gases, vor dem Entfernen des an der Oberfläche des Hohlkörpers nach dem Umformen desselben anliegenden Bereichs der Werkzeugwandung des Formgebungswerkzeugs oder eines Teils des Formgebungswerkzeugs verringert wird und beim Einbringen des spritzbaren Kunststoffmaterials auf einen Halte- und/oder Stützdruck erhöht wird.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass beim Einbringen des Kunststoffmaterials in die Kavität des Formgebungswerkzeugs Kunststoffbauteile hergestellt werden, welche jeweils einen oder mehrere Umspritzabschnitte und jeweils einen oder mehrere Anspritzabschnitte umfassen, wobei der Hohlkörper mittels des einen oder der mehreren Umspritzabschnitte umspritzt wird, und wobei ein Anspritzabschnitt jeweils unmittelbar mit einem oder mehreren Umspritzabschnitten verbunden wird und unmittelbar an den Hohlkörper angespritzt wird.
Die Umspritzabschnitte bilden vorzugsweise Rippenelemente.
Vorzugsweise wird der Hohlkörper mittels der Umspritzabschnitte in einer Umfangsrichtung des Hohlkörpers insbesondere vollständig umspritzt.
Vorzugsweise wird der Hohlkörper mit Umspritzabschnitten umspritzt, welche eine Breite von höchstens ungefähr 10 mm, insbesondere von höchstens ungefähr 7 mm, aufweisen.
Vorzugsweise weisen der eine oder die mehreren Umspritzabschnitte eine Breite von ungefähr 5 mm auf.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass Kunststoffbauteile hergestellt werden, welche mehrere Umspritzabschnitte und einen oder mehrere Anspritzabschnitte umfassen, wobei jeweils zwei Umspritzabschnitte eines Kunststoffbauteils mittels jeweils eines Anspritzabschnitts des Kunststoffbauteils verbunden werden.
Günstig kann es beispielsweise sein, wenn beim Einbringen des Kunststoffmaterials in die Kavität des Formgebungswerkzeugs ein Kunststoffbauteil hergestellt wird, welches 15 Umspritzabschnitte und 14 Anspritzabschnitte umfasst, wobei zwei Umspritzabschnitte jeweils mittels eines Anspritzabschnitts miteinander verbunden werden.
Beim Einbringen des Kunststoffmaterials in die Kavität des Formgebungswerkzeugs hergestellte Kunststoffbauteile und der Hohlkörper bilden vorzugsweise ein Hybridbauteil.
Beispielsweise können hochbelastete Abschnitte des Hohlkörpers mit einer zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, geschlossenen Rippenstruktur, insbesondere Verstärkungsrippenstruktur, umspritzt werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Bauteil, insbesondere ein Hybridbauteil, welches insbesondere nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
Das Bauteil, insbesondere das Hybridbauteil, umfasst vorzugsweise Folgendes: einen insbesondere länglichen Hohlkörper, welcher zumindest abschnittsweise umgeformt ist;

ein oder mehrere an den Hohlkörper angespritzte Kunststoffbauteile,
wobei ein oder mehrere Kunststoffbauteile jeweils einen oder mehrere Umspritzabschnitte und jeweils einen oder mehrere Anspritzabschnitte umfassen,
wobei der Hohlkörper mittels des einen oder der mehreren Umspritzabschnitte umspritzt ist, und
wobei ein Anspritzabschnitt jeweils unmittelbar mit einem oder mehreren Umspritzabschnitten verbunden ist und unmittelbar an dem Hohlkörper anliegt.

Günstig kann es sein, wenn der Hohlkörper mittels der Umspritzabschnitte in einer Umfangsrichtung des Hohlkörpers insbesondere vollständig umspritzt ist.
Vorzugsweise sind Anspritzabschnitte des einen oder der mehreren Kunststoffbauteile jeweils unmittelbar an den Hohlkörper angespritzt.
Vorzugsweise verbindet ein Anspritzabschnitt jeweils zwei Umspritzabschnitte eines Kunststoffbauteils miteinander.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Kunststoffbauteil ein Handschuhkasten ist.
Bei einer Ausgestaltung des Bauteils ist vorgesehen, dass das Bauteil ein Sitzbauteil für einen Kraftfahrzeugsitz, ein Frontendquerträger für ein Kraftfahrzeug oder ein Cockpitquerträger für ein Kraftfahrzeug ist.
Günstig kann es beispielsweise sein, wenn das Bauteil eine Rückenlehne für einen Kraftfahrzeugsitz ist.
Ein Frontendquerträger ist beispielsweise in einer Frontendbaugruppe verwendbar. Der Frontendquerträger bildet dabei vorzugsweise einen Träger für einen Ladeluftkühler, einen Spritzwasserbehälter, ein Signalhorn, ein Abstandsradar und/oder für Scheinwerfermodule.
Ein Cockpitquerträger ist beispielsweise in einer Querträgerbaugruppe verwendbar. Der Cockpitquerträger bildet dabei vorzugsweise einen Träger für eine Instrumententafel, eine Lenksäule, Heizungs- und/oder Lüftungsmodule, Airbags, einen Handschuhkasten und/oder für eine Mittelkonsole.
Das erfindungsgemäße Bauteil weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
Das erfindungsgemäße Bauteil, insbesondere das Hybridbauteil, eignet sich insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher ferner ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, wobei das Fahrzeug ein oder mehrere erfindungsgemäße Bauteile, insbesondere Hybridbauteile, umfasst.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem erfindungsgemäßen Bauteil beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Formgebungswerkzeug zum Herstellen eines Bauteils, insbesondere eines erfindungsgemäßen Bauteils, vorzugsweise unter Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die weitere Aufgabe zugrunde, ein Formgebungswerkzeug zum Herstellen eines Bauteils, insbesondere eines erfindungsgemäßen Bauteils, bereitzustellen, mittels welchem ein Bauteil, insbesondere ein erfindungsgemäßes Bauteil, welches insbesondere leicht und stabil ist, einfach, kostengünstig und vorzugsweise formgenau herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Formgebungswerkzeug zur Herstellung eines Bauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.
Das Formgebungswerkzeug zum Herstellen eines Bauteils, insbesondere zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Bauteils, vorzugsweise unter Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, umfasst vorzugsweise Folgendes:

mehrere Formteile, welche gemeinsam eine Kavität des Formgebungswerkzeugs begrenzen, die einen Aufnahmeraum umfasst, in welchem ein insbesondere länglicher Hohlkörper einbringbar ist, der ein Wandungselement umfasst, das einen Innenraum des Hohlkörpers umschließt;
eine Werkzeugwandung, welche die Kavität des Formgebungswerkzeugs umgibt,
wobei ein in den Aufnahmeraum der Kavität eingebrachter Hohlkörper durch Befüllen des von dem Wandungselement des Hohlkörpers umschlossenen Innenraums mit einem Fluid und durch Unterdrucksetzen des Fluids umformbar ist und das Wandungselement des Hohlkörpers zumindest
bereichsweise formanpassend an die den Aufnahmeraum der Kavität umgebende Werkzeugwandung des Formgebungswerkzeugs anlegbar ist, wobei ein an einer Oberfläche, insbesondere einer Außenoberfläche, des Hohlkörpers nach dem Umformen desselben anliegender Bereich der Werkzeugwandung des Formgebungswerkzeugs von der Oberfläche, insbesondere von der Außenoberfläche, des Hohlkörpers zur Bildung oder Freigabe eines Spritzraums entfernbar ist, und wobei ein spritzbares Kunststoffmaterial zum Herstellen eines an den Hohlkörper angespritzten Kunststoffbauteils in einem Spritzprozess in die Kavität des Formgebungswerkzeugs einbringbar ist.

Das Formgebungswerkzeug ist insbesondere ein Werkzeug zum Innenhochdruckumformen und/oder zum Spritzgießen.
Günstig kann es sein, wenn das Formgebungswerkzeug ein Kombinationswerkzeug ist, insbesondere zum Innenhochdruckumformen und/oder zum Spritzgießen.
Günstig kann es ferner sein, wenn der Spritzraum fluidisch mit der Kavität des Formgebungswerkzeugs verbunden oder verbindbar ist.
Vorzugsweise begrenzen die Formteile in einem vollständig oder teilweise geschlossenen Zustand des Formgebungswerkzeugs gemeinsam die Kavität des Formgebungswerkzeugs.
In einem geöffneten Zustand des Formgebungswerkzeugs ist vorzugsweise ein insbesondere länglicher Hohlkörper in den Aufnahmeraum der Kavität des Formgebungswerkzeugs einlegbar.
Günstig kann es sein, wenn die Kavität des Formgebungswerkzeugs durch Entfernen des an dem Hohlkörper nach dem Umformen desselben anliegenden Bereichs der Werkzeugwandung von der Oberfläche, insbesondere von der Außenoberfläche, des Hohlkörpers vergrößerbar ist.
Die Kavität des Formgebungswerkzeugs ist insbesondere durch Bilden und/oder Freigeben des Spritzraums vergrößerbar.
Insbesondere kann somit erreicht werden, dass der Hohlkörper in einem möglichst großen zusammenhängenden Bereich mit Kunststoffmaterial umspritzt werden kann.
Bei einer Ausgestaltung des Formgebungswerkzeugs ist vorgesehen, dass das Formgebungswerkzeug zwei als Formhälften ausgebildete Formteile umfasst, wobei eine Formhälfte des Formgebungswerkzeugs zum Entfernen des an dem Hohlkörper nach dem Umformen desselben anliegenden Bereichs der Werkzeugwandung von der Oberfläche, insbesondere von der Außenoberfläche, des Hohlkörpers relativ zu einer weiteren Formhälfte des Formgebungswerkzeugs bewegbar ist.
Günstig kann es dabei insbesondere sein, wenn das Formgebungswerkzeug ein Tauchkantenwerkzeug ist.
Tauchkantenwerkzeuge umfassen vorzugsweise mehrere Dichtflächen, welche insbesondere in Entformungsrichtung des Tauchkantenwerkzeugs verlaufend angeordnet sind, vorzugsweise parallel zur Entformungsrichtung des Tauchkantenwerkzeugs.
Günstig kann es dabei sein, wenn Formhälften eines Tauchkantenwerkzeugs miteinander korrespondierende Dichtflächen umfassen, welche sich vorzugsweise bereits bei einem zumindest teilweise geschlossenen Tauchkantenwerkzeug derart überdecken, dass Kunststoffmaterial nicht zwischen den Dichtflächen aus dem Tauchkantenwerkzeug entweichen kann.
Tauchkantenwerkzeuge eignen sich daher bevorzugt für Verfahren, bei welchen die Formhälften während und/oder nach dem Einbringen eines Kunststoffmaterials in das Tauchkantenwerkzeug bewegt werden.
Eine Formhälfte des Formgebungswerkzeugs ist zum Umformen des Hohlkörpers vorzugsweise in einer Umformposition anordenbar.
Eine Formhälfte des Formgebungswerkzeugs ist zum Einbringen des spritzbaren Kunststoffmaterials vorzugsweise in einer Spritzposition anordenbar.
In einer Umformposition einer Formhälfte des Formgebungswerkzeugs ist das Formgebungswerkzeug vorzugsweise vollständig geschlossen.
In einer Spritzposition einer Formhälfte des Formgebungswerkzeugs ist das Formgebungswerkzeug vorzugsweise zumindest teilweise geöffnet.
Vorzugsweise sind zwei Formhälften des Formgebungswerkzeugs in der Spritzposition zumindest teilweise auseinandergefahren, insbesondere parallel zu einer Entformungsrichtung.
Eine Formhälfte des Formgebungswerkzeugs ist zum Einbringen des spritzbaren Kunststoffmaterials vorzugsweise aus einer Umformposition in eine Spritzposition bewegbar.
In einer Spritzposition einer Formhälfte ist vorzugsweise der Spritzraum gebildet und/oder freigegeben.
Bei einer Ausgestaltung des Formgebungswerkzeugs ist vorgesehen, dass das Formgebungswerkzeug ein oder mehrere als Formteile ausgebildete Schieberelemente umfasst, wobei das eine oder die mehreren Schieberelemente zum Entfernen des an dem Hohlkörper nach dem Umformen desselben anliegenden Bereichs der Werkzeugwandung von der Oberfläche, insbesondere von der Außenoberfläche, des Hohlkörpers relativ zu einem oder mehreren weiteren Formteilen des Formgebungswerkzeugs bewegbar sind.
Ein Formteil, insbesondere ein Schieberelement, des Formgebungswerkzeugs, welches nach dem Umformen des Hohlkörpers bewegbar ist, ist zum Umformen des Hohlkörpers vorzugsweise in einer Umformposition angeordnet.
Ein Formteil, insbesondere ein Schieberelement, des Formgebungswerkzeugs, welches nach dem Umformen des Hohlkörpers bewegt wird, ist zum Einbringen des spritzbaren Kunststoffmaterials vorzugsweise in einer Spritzposition angeordnet.
Ein Formteil, insbesondere ein Schieberelement, des Formgebungswerkzeugs, welches nach dem Umformen des Hohlkörpers bewegt wird, ist zum Einbringen des spritzbaren Kunststoffmaterials vorzugsweise aus einer Umformposition in eine Spritzposition bewegbar.
In einer Spritzposition eines Formteils, insbesondere eines Schieberelements, des Formgebungswerkzeugs, welches nach dem Umformen des Hohlkörpers bewegt wird, wird vorzugsweise ein Spritzraum gebildet und/oder freigegeben.
Günstig kann es sein, wenn eine Werkzeugwandung eines Formteils, insbesondere eines Schieberelements, des Formgebungswerkzeugs, welches nach dem Umformen des Hohlkörpers bewegt wird, in der Umformposition nach Beendigung der Umformung des Hohlkörpers an einer Oberfläche, insbesondere an einer Außenoberfläche, des Hohlkörpers anliegt, wobei dieselbe Werkzeugwandung in der Spritzposition vorzugsweise nicht an der Oberfläche, insbesondere nicht an der Außenoberfläche, des Hohlkörpers anliegt.
Vorzugsweise begrenzt die an einer Oberfläche, insbesondere an einer Außenoberfläche, des Hohlkörpers in der Umformposition nach dem Umformen des Hohlkörpers anliegende Werkzeugwandung in der Spritzposition der Formhälfte zumindest abschnittsweise einen Spritzraum.
Das erfindungsgemäße Formgebungswerkzeug weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, dem erfindungsgemäßen Bauteil und dem erfindungsgemäßen Fahrzeug beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Herstellen eines Bauteils, insbesondere zum Herstellen eines Hybridbauteils, insbesondere zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Bauteils, vorzugsweise unter Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Vorrichtung vorzugsweise Folgendes umfasst:

ein erfindungsgemäßes Formgebungswerkzeug;
eine Druckvorrichtung, mittels welcher ein Innenraum eines in den Aufnahmeraum der Kavität des Formgebungswerkzeugs eingebrachten Hohlkörpers mit einem Fluid befüllbar ist, wobei der Hohlkörper durch Unterdrucksetzen des Fluids umformbar ist, wobei ein Wandungselement des Hohlkörpers, welches den Innenraum umschließt, zumindest bereichsweise formanpassend an die den Aufnahmeraum der Kavität umgebende Werkzeugwandung des Formgebungswerkzeugs anlegbar ist;
eine Spritzgussvorrichtung, mittels welcher ein spritzbares Kunststoffmaterial zum Herstellen eines oder mehrerer an den Hohlkörper angespritzter Kunststoffbauteil in einem Spritzprozess in die Kavität des Formgebungswerkzeugs einbringbar ist.

Günstig kann es sein, wenn die Druckvorrichtung eine Pumpenvorrichtung umfasst.
Die Druckvorrichtung umfasst vorzugsweise ferner eine Steuervorrichtung, mittels welcher die Pumpenvorrichtung ansteuerbar ist.
Die Steuervorrichtung ist insbesondere zum Steuern eines Fluiddrucks des in den Innenraum des Hohlkörpers gefüllten Fluids ausgebildet und eingerichtet.
Die Steuervorrichtung ist vorzugsweise ferner zum Absenken des Fluiddrucks auf einen Halte- und/oder Stützdruck ausgebildet und eingerichtet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, dem erfindungsgemäßen Bauteil, dem erfindungsgemäßen Fahrzeug und dem erfindungsgemäßen Formgebungswerkzeug beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
Weitere Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
In den Zeichnungen zeigen:

1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Formgebungswerkzeugs;
2 einen schematischen Schnitt durch das Formgebungswerkzeug aus 1 in der Schnittebene II in 1, wobei in dem Formgebungswerkzeug ein Hohlkörper angeordnet ist;
3 einen der 2 entsprechenden Schnitt durch das Formgebungswerkzeug aus 1, wobei ein Wandungselement des Hohlkörpers formanpassend an eine Werkzeugwandung des Formgebungswerkzeugs angelegt ist;
4 einen schematischen Schnitt durch das Formgebungswerkzeug aus 1 in der Schnittebene IV in 1, wobei ein Wandungselement des Hohlkörpers formanpassend an eine Werkzeugwandung des Formgebungswerkzeugs angelegt ist;
5 einen dem schematischen Schnitt aus 3 entsprechenden schematischen Schnitt durch das Formgebungswerkzeug und den Hohlkörper, wobei ein an einer Oberfläche des Hohlkörpers anliegender Bereich der Werkzeugwandung Bereich von der Oberfläche des Hohlkörpers entfernt ist;
6 einen dem Schnitt aus 5 entsprechenden schematischen Schnitt durch das Formgebungswerkzeug aus 1, wobei ein spritzbares Kunststoffmaterial in eine Kavität des Formgebungswerkzeugs eingebracht ist;
7 einen schematischen Schnitt durch ein Bauteil, insbesondere ein Hybridbauteil, welches einen Hohlkörper und ein an den Hohlkörper angespritztes Kunststoffbauteil umfasst;
8 eine schematische Schnittdarstellung durch eine Vorrichtung zum Herstellen des Bauteils aus 7;
9 eine der Schnittdarstellung aus 8 entsprechende schematische Schnittdarstellung, wobei ein Innenraum des Hohlkörpers mit einem Fluid befüllt wird;
10 eine der Schnittdarstellung aus 9 entsprechende schematische Schnittdarstellung der Vorrichtung aus 8, wobei der Hohlkörper durch Unterdrucksetzen des Fluids umgeformt wird;
11 eine der Schnittdarstellung aus 10 entsprechende Schnittdarstellung der Vorrichtung aus 8, wobei ein spritzbares Kunststoffmaterial in eine Kavität des Formgebungswerkzeugs der Vorrichtung eingebracht wird;
12 eine der Schnittdarstellung aus 11 entsprechende schematische Schnittdarstellung der Vorrichtung aus 8, wobei das Fluid aus dem Innenraum des Hohlkörpers entfernt wird;
13 eine der Schnittdarstellung aus 12 entsprechende schematische Schnittdarstellung der Vorrichtung aus 8, wobei ein Bauteil, insbesondere ein Hybridbauteil, aus dem Formgebungswerkzeug der Vorrichtung entformt wird;
14 eine der 3 entsprechende Schnittdarstellung einer alternativen Ausführungsform eines Formgebungswerkzeugs;
15 eine der 5 entsprechende Schnittdarstellung der alternativen Ausführungsform des Formgebungswerkzeugs aus 14, wobei ein an einer Oberfläche des Hohlkörpers anliegender Bereich der Werkzeugwandung von der Oberfläche des Hohlkörpers entfernt ist;
16 eine der 3 entsprechende Schnittdarstellung einer alternativen Ausführungsform des Formgebungswerkzeugs; und
17 eine der 5 entsprechende Schnittdarstellung der alternativen Ausführungsform des Formgebungswerkzeugs aus 16, wobei ein an einer Oberfläche des Hohlkörpers anliegender Bereich der Werkzeugwandung von der Oberfläche des Hohlkörpers entfernt ist.

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtliche Fig. mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die 1 bis 6 zeigen ein als Ganzes mit 100 bezeichnetes Formgebungswerkzeug einer in den 8 bis 13 dargestellten Vorrichtung 102 zur Herstellung eines in 7 dargestellten Bauteils 104.
Das Bauteil 104 ist insbesondere ein Hybridbauteil 106.
Das Bauteil 104 umfasst vorzugsweise einen insbesondere länglichen Hohlkörper 108, welcher zumindest abschnittsweise umgeformt ist.
Vorzugsweise umfasst das Bauteil 104 ferner ein oder mehrere an den Hohlkörper 108 angespritzte Kunststoffbauteile 110.
Das eine oder die mehreren Kunststoffbauteile 110 umfassen vorzugsweise jeweils einen oder mehrere Umspritzabschnitte 112, mittels welcher der Hohlkörper 108 umspritzt ist.
Das eine oder die mehreren Kunststoffbauteile 110 umfassen vorzugsweise ferner jeweils einen oder mehrere Anspritzabschnitte 114.
Ein Anspritzabschnitt 114 ist vorzugsweise jeweils unmittelbar mit einem oder mehreren Umspritzabschnitten 112 verbunden und liegt insbesondere unmittelbar an dem Hohlkörper 108 an.
Der Hohlkörper 108 des Bauteils 104 ist mittels der Umspritzabschnitte 112 in einer Umfangsrichtung des Hohlkörpers 108 vorzugsweise vollständig umspritzt.
Anspritzabschnitte 114 des einen oder der mehreren Kunststoffbauteile 110 sind vorzugsweise jeweils unmittelbar an den Hohlkörper 108 angespritzt.
Beispielsweise ist es denkbar, dass ein Anspritzabschnitt 114 jeweils zwei Umspritzabschnitte 112 eines Kunststoffbauteils 110 miteinander verbindet.
Günstig kann es sein, wenn die Umspritzabschnitte 112 Rippenelemente 116 bilden.
Beispielsweise ist es denkbar, dass hochbelastete Abschnitte des Hohlkörpers 108 durch Anordnen der Umspritzabschnitte 112 mit einer zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, geschlossenen Rippenstruktur 118, insbesondere mit einer Verstärkungsrippenstruktur 120, umspritzt werden.
Aufgrund des im Bereich des Hohlkörpers 108 vorzugsweise nicht durchbrochenen Anspritzabschnitts 114 des Kunststoffbauteils 110 ist es denkbar, dass das Kunststoffbauteil 110 ein Handschuhkasten 122 ist.
Ferner ist es denkbar, dass das Bauteil 104, insbesondere das Hybridbauteil, 106 ein Sitzbauteil 124 für einen Kraftfahrzeugsitz 126 eines Kraftfahrzeugs 128 ist.
Ferner ist es denkbar, dass das Bauteil 104, insbesondere das Hybridbauteil 106, ein Frontendquerträger 130 für ein Kraftfahrzeug 128 oder ein Cockpitquerträger 132 für ein Kraftfahrzeug 128 ist.
Ein als Sitzbauteil 124 eines Kraftfahrzeugsitzes 126 ausgebildetes Bauteil 104 ist beispielsweise eine Rückenlehne.
Ein Frontendquerträger 130 ist vorzugsweise in einer Frontendbaugruppe verwendbar und bildet dabei beispielsweise einen Träger für einen Ladeluftkühler, einen Spritzwasserbehälter, ein Signalhorn, ein Abstandsradar und/oder für Scheinwerfermodule.
Ein Cockpitquerträger 132 ist vorzugsweise in einer Querträgerbaugruppe verwendbar und bildet dabei beispielsweise einen Träger für eine Instrumententafel, eine Lenksäule, Heizungs- und/oder Lüftungsmodule, Airbags, einen Handschuhkasten 122 und/oder für eine Mittelkonsole.
Das in den 1 bis 6 dargestellte Formgebungswerkzeug 100 der in den 8 bis 13 dargestellten Vorrichtung 102 umfasst vorzugsweise mehrere Formteile 134.
Bei der in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsform des Formgebungswerkzeugs 100 sind die Formteile 134 insbesondere Formhälften 136 des Formgebungswerkzeugs 100.
Die Formteile 134 des Formgebungswerkzeugs 100 begrenzen vorzugsweise gemeinsam eine Kavität 138 des Formgebungswerkzeugs 100.
Vorzugsweise ist der insbesondere längliche Hohlkörper 108 in die Kavität 138 des Formgebungswerkzeugs 100 einbringbar.
Das Formgebungswerkzeug 100 umfasst vorzugsweise ferner eine Werkzeugwandung 140, welche die Kavität 138 des Formgebungswerkzeugs 100 umgibt.
Die Formteile 134, insbesondere die Formhälften 136, des Formgebungswerkzeugs 100 umfassen vorzugsweise jeweils Wandungselementabschnitte 142 der Werkzeugwandung 140.
Die Kavität 138 des Formgebungswerkzeugs 100 ist zum Einbringen des Hohlkörpers 108 vorzugsweise zugänglich.
Hierzu ist das Formgebungswerkzeug 100 insbesondere offenbar, insbesondere durch Auseinanderfahren der Formteile 134, insbesondere der Formhälften 136, des Formgebungswerkzeugs 100.
Die Formhälften 136 des in den 1 bis 6 dargestellten Formgebungswerkzeugs 100 sind insbesondere in einer Entformungsrichtung 144 relativ zueinander bewegbar.
Die Entformungsrichtung 144 ist in den 1 bis 6 durch einen Doppelpfeil gekennzeichnet.
Die in den 1 bis 6 dargestellte Ausführungsform des Formgebungswerkzeugs 100 ist insbesondere ein Tauchkantenwerkzeug 146.
Das Tauchkantenwerkzeug 146 umfasst dabei vorzugsweise mehrere Dichtflächen 148, welche insbesondere in der Entformungsrichtung 144 des Tauchkantenwerkzeugs 146 verlaufend angeordnet sind.
Die Dichtflächen 148 des Tauchkantenwerkzeugs 146 sind vorzugsweise parallel zu der Entformungsrichtung 144 des Tauchgangwerkzeugs 146 angeordnet.
Das Tauchkantenwerkzeug 146 umfasst vorzugsweise Dichtflächen 148, welche derart miteinander korrespondierend ausgebildet und angeordnet sind, dass sich die Dichtflächen 148 bereits bei einem zumindest teilweise geschlossenen Tauchkantenwerkzeug 146 überdecken und somit die Kavität 138 des Tauchkantenwerkzeugs 146 auch bei bereits teilweise geschlossenem Tauchkantenwerkzeug 146 abdichten.
Die Kavität 138 des Formgebungswerkzeugs 100 umfasst vorzugsweise mehrere Anlagebereiche 150 und zwischen den Anlagebereichen 150 jeweils angeordnete Umspritzbereiche 152 (vergl. insbesondere 1).
Ein Umspritzbereich 152 grenzt somit vorzugsweise jeweils unmittelbar an einen Anlagebereich 150 der Kavität 138 des Formgebungswerkzeugs 100 an.
In Richtung eines Haupterstreckungspfads 154 des in die Kavität 138 einbringbaren Hohlkörpers 108 weisen die Umspritzbereiche 152 vorzugsweise eine Breite 156 von höchstens ungefähr 10 mm, insbesondere von höchstens ungefähr 7 mm, auf (vergl. 1). Beispielsweise ist es denkbar, dass die Umspritzbereiche 152 eine Breite 156 von ungefähr 5 mm aufweisen.
Günstig kann es ferner sein, wenn die Umspritzbereiche 152 in einer Umfangsrichtung, d. h. in einer senkrecht zu dem Haupterstreckungspfad 154 verlaufenden Richtung, eine Tiefe 158 von mindestens ungefähr 3 mm, insbesondere von mindestens ungefähr 5 mm, vorzugsweise von mindestens ungefähr 10 mm, aufweisen.
Der Haupterstreckungspfad ist in 1 lediglich schematisch durch einen Doppelpfeil 154 gekennzeichnet.
Die Umspritzbereiche 152 umfassen vorzugsweise jeweils eine kanalartige und/oder rippenartige Vertiefung 160 oder werden durch diese gebildet.
Die Umspritzbereiche 152 der Kavität 138 werden insbesondere durch Nuten 162 gebildet, welche in das Formgebungswerkzeug 100, insbesondere in die Formhälften 136 desselben, eingebracht sind. Eine Tiefe der Nuten 162 entspricht vorzugsweise der Tiefe 158 der Umspritzbereiche 152.
Bei der in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsform des Formgebungswerkzeugs 100 umgreifen die Vertiefungen 160 und/oder die Nuten 162 einen Aufnahmeraum 164 der Kavität 138 des Formgebungswerkzeugs 100, in welchem der Hohlkörper 108 des Bauteils 104 aufnehmbar ist, vorzugsweise zumindest dreiseitig.
Vorzugsweise sind die Formhälften 136 des Formgebungswerkzeugs 100 in einer Umformposition und in einer Spritzposition anordenbar.
Insbesondere sind die Formhälften 136 des Formgebungswerkzeugs 100 in der Entformungsrichtung 144 zwischen der Umformposition und der Spritzposition bewegbar.
In den 1 bis 4 sind die Formhälften 136 des Formgebungswerkzeugs 100 insbesondere in der Umformposition dargestellt.
In den 5 und 6 sind die Formhälften 136 des Formgebungswerkzeugs 100 in der Spritzposition dargestellt.
In der Spritzposition der Formhälften 136 des Formgebungswerkzeugs 100 ist das Formgebungswerkzeug 100 vorzugsweise zumindest teilweise geöffnet.
Die Formhälften 136 des Formgebungswerkzeugs 100 sind in der Spritzposition vorzugsweise zumindest teilweise auseinandergefahren, insbesondere parallel zu der Entformungsrichtung 144.
Beispielsweise ist es denkbar, dass eine Formhälfte 136 des Formgebungswerkzeugs 100 aus der Umformposition in die Spritzposition bewegbar ist.
Die in den 8 bis 13 dargestellte Vorrichtung 102 umfasst beispielsweise die in den 1 bis 6 dargestellte Ausführungsform des Formgebungswerkzeugs 100. Ferner ist es denkbar, dass die in den 8 bis 13 dargestellte Vorrichtung 102 eine in den 14 und 15 dargestellte Ausführungsform des Formgebungswerkzeugs 100 oder eine in den 16 oder 17 dargestellte Ausführungsform des Formgebungswerkzeugs 100 umfasst.
Die Vorrichtung 102 umfasst vorzugsweise ferner eine Druckvorrichtung 166 und einen Spritzgussvorrichtung 168.
Die Druckvorrichtung 166 und die Spritzgussvorrichtung 168 sind in den 8 bis 13 lediglich schematisch dargestellt.
Günstig kann es sein, wenn die Druckvorrichtung 166 eine Pumpenvorrichtung 170 umfasst.
Die Druckvorrichtung 166 umfasst vorzugsweise ferner eine Steuervorrichtung 172, mittels welcher die Pumpenvorrichtung 170 ansteuerbar ist.
Mittels der Druckvorrichtung 166 ist vorzugsweise ein Innenraum 174 eines in die Kavität 138 des Formgebungswerkzeugs 100 eingebrachten Hohlkörpers 108 mit einem Fluid befüllbar.
Die Steuervorrichtung 172 ist insbesondere zum Steuern eines Fluiddrucks des in den Innenraum 174 des Hohlkörpers 108 gefüllten Fluids ausgebildet und eingerichtet.
Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung 172 zum Absenken des Fluiddrucks von einem Umformdruck auf einen Halte- und/oder Stützdruck ausgebildet und eingerichtet.
Vorzugsweise ist mittels der Spritzgussvorrichtung 168 ein spritzbares Kunststoffmaterial zum Herstellen der an den Hohlkörper 108 angespritzten Kunststoffbauteile 110 (vergl. 7) in einem Spritzprozess in die Kavität 138 des Formgebungswerkzeugs 100 einbringbar.
Die in den 8 bis 13 dargestellte Vorrichtung 102 umfasst vorzugsweise mehrere, vorliegend insbesondere zwei, Verschlusselemente 176.
Die Verschlusselemente 176 sind beispielsweise Stopfen oder Dichtstempel.
Mittels der Verschlusselemente 176 sind vorzugsweise Öffnungen 178 eines in die Kavität 138, insbesondere in den Aufnahmeraum 164 der Kavität 138, des Formgebungswerkzeugs 100 eingebrachten Hohlkörpers 108 verschließbar.
Die in den 8 bis 13 dargestellte Vorrichtung 102 ist mit dem in den 1 bis 6 dargestellten Formgebungswerkzeug 100 vorzugsweise zur Herstellung des in 7 dargestellten Bauteils 104 wie folgt betreibbar:

Vorzugsweise wird ein Hohlkörper 108, welcher ein Wandungselement 180 umfasst, in die Kavität 138 des Formgebungswerkzeugs 100 eingebracht.

Das Wandungselement 180 des Hohlkörpers 108 umschließt vorzugsweise den Innenraum 174 des Hohlkörpers 108.
Günstig kann es sein, wenn das Wandungselement 180 eine Wandstärke 182 im Bereich von ungefähr 2 mm bis ungefähr 6 mm aufweist (vgl. 2).
Vorzugsweise verläuft der Haupterstreckungspfad 154 zwischen den zwei aneinander abgewandten Enden des Hohlkörpers 108 angeordneten Öffnungen 178.
Der Haupterstreckungspfad 154 des in den 8 bis 13 dargestellten Hohlkörpers 108 verläuft vorzugsweise im Wesentlichen gerade.
Alternativ dazu ist es denkbar, dass ein Haupterstreckungspfad 154 des Hohlkörpers 108 gebogen oder gekrümmt verläuft. Ein Haupterstreckungspfad 154 des Hohlkörpers 108 kann beispielsweise im Wesentlichen U-förmig verla ufen.
Vorzugsweise wird der Hohlkörper 108 vorliegend durch ein gerades Rohr 184 oder ein gerades Hohlprofilelement 186 gebildet.
Das Wandungselement 180 des Hohlkörpers 108 ist somit vorzugsweise ringförmig geschlossen, insbesondere in einer Umfangsrichtung des Hohlkörpers 108. Vorzugsweise ist der Hohlkörper 108 vollständig hohl ausgebildet.
Der Hohlkörper 108 umfasst vorzugsweise ein metallisches Material oder ist aus diesem gebildet. Beispielsweise ist es denkbar, dass der Hohlkörper 108 Stahl oder Aluminium umfasst oder aus diesem gebildet ist.
Günstig kann es sein, wenn der Hohlkörper 108 ein Metallrohr, insbesondere ein Stahlrohr oder ein Aluminiumrohr, ist.
Ferner ist es denkbar, dass der Hohlkörper 108 ein faserverstärktes Kunststoffmaterial umfasst oder aus diesem gebildet ist. Das faserverstärkte Kunststoffmaterial des Hohlkörpers 108 umfasst dabei vorzugsweise ein Matrixmaterial und in das Matrixmaterial eingebettete Verstärkungsfasern, beispielsweise Kohlenstofffasern, Glasfasern und/oder Aramidfasern. Günstig kann es sein, wenn das Matrixmaterial des faserverstärkten Kunststoffmaterials ein thermoplastisches Kunststoffmaterial ist. Verstärkungsfasern des faserverstärkten Kunststoffmaterials des Hohlkörpers 108 sind vorzugsweise Endlosfasern, so dass der Hohlkörper 108 vorzugsweise ein endlosfaserverstärktes Kunststoffmaterial umfasst oder durch dieses gebildet wird.
Beispielsweise ist es denkbar, dass der Hohlkörper 108 ein Organoblech ist.
Der Hohlkörper 108 umfasst vorzugsweise an seiner Oberfläche 188, insbesondere an seiner Außenoberfläche 190 ein oder mehrere Formschlusselemente 192 (vergl. 7).
Vorliegend sind die Formschlusselemente 192 insbesondere als Einbuchtungen in dem Wandungselement 180 des Hohlkörpers 108 ausgebildet. Alternativ oder ergänzend dazu ist es denkbar, dass die Formschlusselemente 192 als Vorsprünge ausgebildet sind.
Beispielsweise ist es denkbar, dass der Hohlkörper 108 an seiner Oberfläche 188, insbesondere an seiner Außenoberfläche 190, eine Prägung 194, beispielsweise ein Rändel 196, umfasst.
Die Prägung 194 umfasst oder bildet vorzugsweise die Formschlusselemente 192.
Vorzugsweise wird der Hohlkörper 108 in die Kavität 138 des Formgebungswerkzeugs 108 eingebracht (vergl. 8).
Anschließend werden vorzugsweise die Öffnungen 178 des Hohlkörpers 108 mittels der Verschlusselemente 176 verschlossen.
Vorzugsweise wird anschließend der Innenraum 174 des Hohlkörpers mit einem Fluid befüllt (vergl. 9). Das Fluid in dem Innenraum 174 des Hohlkörpers 108 vorzugsweise unter Druck gesetzt.
Vorzugsweise wird der Hohlkörper 108 durch Befüllen des Innenraums 174 des Hohlkörpers 108 mit dem Fluid und durch anschließendes Unterdrucksetzen des Fluids umgeformt.
Das Wandungselement 180 des Hohlkörpers 108 wird dabei vorzugsweise zumindest bereichsweise formanpassend an die Werkzeugwandung 140 des Formgebungswerkzeugs 100 angelegt, insbesondere an die den Aufnahmeraum 164 der Kavität 138 umgebende Werkzeugwandung 140.
Als Fluid wird vorzugsweise eine Flüssigkeit, insbesondere eine zumindest näherungsweise inkompressible Flüssigkeit, oder ein Gas, insbesondere ein Druckgas, verwendet.
Das Wandungselement 180 des Hohlkörpers 108 wird in einer Umfangsrichtung beim Umformen des Hohlkörpers 108 vorzugsweise auf mindestens ungefähr 60 %, insbesondere auf mindestens ungefähr 70 %, vorzugsweise auf mindestens ungefähr 80 %, einer Länge des Hohlkörpers 108 bezogen auf den Haupterstreckungspfad 154 des Hohlkörpers 108 zumindest näherungsweise vollständig formanpassend an die Werkzeugwandung 140 des Formgebungswerkzeugs 100 angelegt.
In den Anlagebereichen 150 wird der Hohlkörper 108 beim Umformen desselben vorzugsweise an die Werkzeugwandung 140 des Formgebungswerkzeugs 100 angelegt. Vorzugsweise wird der Hohlkörper 108 beim Umformen desselben in den Umspritzbereichen 152 jedoch nicht an die Werkzeugwandung 140 der Kavität 138 angelegt.
Die in den Innenraum 174 gefüllte Flüssigkeit ist vorzugsweise Wasser.
Vorzugsweise wird der Hohlkörper beim Umformen desselben „innenhochdruckumgeformt“. Wenn die Flüssigkeit Wasser ist, wird der Hohlkörper 108 beim Umformen desselben insbesondere „hydrogeformt“.
Vorzugsweise wird der Hohlkörper 108 beim Umformen des Hohlkörpers 108 plastisch verformt.
Wenn der Hohlkörper 108 ein faserverstärktes Kunststoffmaterial umfasst oder aus diesem gebildet ist, kann vorgesehen sein, dass der Hohlkörper 108 beim Umformen desselben mit einem Gas befüllt wird, welches zum Umformen des Hohlkörpers 108 unter Druck gesetzt wird.
Vorzugsweise wird der Hohlkörper 108 vor dem Umformen desselben und/oder beim Umformen desselben erwärmt, beispielsweise vor dem Einbringen in die Kavität 138 des Formgebungswerkzeugs 100. Alternativ dazu ist es möglich, dass der Hohlkörper 108 durch Umformen des Hohlkörpers 108 mit einem Heizgas, insbesondere mit einem unter Druck gesetzten Heizgas, erwärmt wird.
Beispielsweise ist es denkbar, dass der Innenraum 174 des Hohlkörpers 108 zum Erwärmen des Hohlkörpers 108 mit einem Heizgas mit einer Temperatur von mindestens ungefähr 200 °C, insbesondere von mindestens ungefähr 300 °C, befüllt wird.
Wenn der Hohlkörper 108 ein faserverstärktes Kunststoffmaterial umfasst oder durch dieses gebildet wird, wird der Hohlkörper 108 nach dem Umformen desselben vorzugsweise abgekühlt, beispielsweise durch Befüllen des Innenraums 174 des Hohlkörpers 108 mit einem Kühlgas.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Innenraum 174 des Hohlkörpers 108 zum Abkühlen desselben mit einem Kühlgas mit einer Temperatur von höchstens ungefähr 10 °C, insbesondere von höchstens ungefähr 0 °C, befüllt wird.
Günstig kann es sein, wenn der Hohlkörper 108 seine endgültige Form im Wesentlichen beim Umformen erhält.
Vorzugsweise ist der Aufnahmeraum 164 der Kavität 138 des Formgebungswerkzeugs 100 in einer Umfangsrichtung höchstens ungefähr 10 %, insbesondere höchstens ungefähr 7 %, vorzugsweise höchstens ungefähr 5 %, größer als der Hohlkörper 108 vor dem Umformen desselben.
Der Hohlkörper 108 ist vor dem Umformen desselben in einer Umfangsrichtung höchstens ungefähr 10 %, insbesondere höchstens ungefähr 7 %, vorzugsweise höchstens ungefähr 5 %, kleiner als der Aufnahmeraum 164 Kavität 138 des Formgebungswerkzeugs 100.
Vorzugsweise wird der Hohlkörper 108 beim Umformen desselben aufgrund einer maximalen Breite 156 der um Spritzbereiche 152 von höchstens ungefähr 10 mm innerhalb der Anlagebereiche 150 derart abgestützt, dass eine Beschädigung des Hohlkörpers 108, beispielsweise ein Aufplatzen, beim Umformen des Hohlkörpers 108 aufgrund des Unterdrucksetzens des Fluids verhindert werden kann.
Vorzugsweise sind die Formhälften 136 des Formgebungswerkzeugs 100 zum Umformen des Hohlkörpers 108 in der Umformposition angeordnet.
Ein Füllvolumen des in den Innenraum 174 des Hohlkörpers 108 gefüllten Fluids, insbesondere der in den Innenraum 174 gefüllten Flüssigkeit, ist vorzugsweise größer als ein Innenraumvolumen des Innenraums 174 des Hohlkörpers 108 vor dem Befüllen desselben und/oder vor dem Umformen des Hohlkörpers 108.
Das Fluid, insbesondere die Flüssigkeit, wird zum Umformen des Hohlkörpers 108 vorzugsweise unter einen Umformdruck gesetzt.
Wenn eine Flüssigkeit zum Umformen des Hohlkörpers 108 verwendet wird, kann vorgesehen sein, dass die Flüssigkeit unter einen Umformdruck von mindestens ungefähr 500 bar und/oder von höchstens ungefähr 1500 bar gesetzt wird.
Ein Umformdruck und, unter welchen das in den Innenraum 174 des Hohlkörpers 108 gefüllte Fluid zum Umformen des Hohlkörpers 108 gesetzt wird, ist vorzugsweise abhängig von der Wandstärke 182 des Hohlkörpers 108 und/oder abhängig von dem Material des Hohlkörpers 108 und/oder abhängig von der Wahl des gewählten Fluids zum Umformen des Hohlkörpers 108.
Vorzugsweise wird nach dem Umformen des Hohlkörpers 108 ein an der Oberfläche 188, insbesondere an der Außenoberfläche 190, des Hohlkörpers 108 nach dem Umformen desselben anliegender Bereich der Werkzeugwandung 140 von der Oberfläche 188, insbesondere von der Außenoberfläche 190, des Hohlkörpers 108 entfernt.
Insbesondere wird zum Entfernen eines an der Oberfläche 188, insbesondere der Außenoberfläche 190, des Hohlkörpers 108 anliegenden Bereichs der Werkzeugwandung 144 eine Formhälfte 136 relativ zu einer weiteren Formhälfte 136 bewegt, so das ein Wandungsabschnitt 142 der Formhälfte 136 von der Oberfläche 188 des Hohlkörpers 108 entfernt wird.
Durch Entfernen des Bereichs der Werkzeugwandung 140 von der Oberfläche 188 des Hohlkörpers 108 wird vorzugsweise ein Spritzraum 198 gebildet. (vergl. 5).
Vorzugsweise wird die Kavität 138 des Formgebungswerkzeugs 100 durch Bilden und/oder Freigeben des Spritzraums 198 vergrößert.
Der Spritzraum 198 ist vorzugsweise fluidisch der Kavität 138 des Formgebungswerkzeugs 100 verbunden oder wird durch Entfernen der Werkzeugwandung 140 von der Oberfläche 188, insbesondere von der Außenoberfläche 190, des Hohlkörpers gebildet und/oder mit dem Aufnahmeraum 164 der Kavität 138 verbunden.
Der Spritzraum 198 wird vorzugsweise zumindest abschnittsweise von der an der Oberfläche 188, insbesondere an der Außenoberfläche 190, des Hohlkörpers 108 in der Umformposition der Werkzeughälfte 136 nach dem Umformen des Hohlkörpers 108 anliegenden Werkzeugwandung 140 begrenzt, insbesondere von dem Wandungsabschnitt 142 der Werkzeugwandung 140.
Vorzugsweise wird nach dem Entfernen des Bereichs der Werkzeugwandung 140 von der Oberfläche 188 des Hohlkörpers 108 ein spritzbares Kunststoffmaterial 200 in die Kavität 138 des Formgebungswerkzeugs 100 in einem Spritzprozess eingebracht, wobei die in 7 dargestellten an den Hohlkörper 108 angespritzten Kunststoffbauteile 110 hergestellt werden.
Der Spritzraum 198 wird beim Einbringen des spritzbaren Kunststoffmaterials 200 in die Kavität 138 des Formgebungswerkzeugs 100 vorzugsweise mit dem spritzbaren Kunststoffmaterial 200 befüllt, insbesondere zumindest näherungsweise vollständig.
Das spritzbare Kunststoffmaterial 200 ist beispielsweise ein spritzgießbares Kunststoffmaterial. Das spritzbare Kunststoffmaterial 200, insbesondere das spritzgießbare Kunststoffmaterial, wird beim Einbringen des spritzbaren Kunststoffmaterials 200 in die Kavität 138 des Formgebungswerkzeugs 100 vorzugsweise in dieselbe eingespritzt (vergl. 11).
Das Einbringen des spritzbaren Kunststoffmaterials 200 in die Kavität 138 des Formgebungswerkzeugs 100 erfolgt somit vorzugsweise in einem Spritzgussprozess.
Das spritzbare Kunststoffmaterial ist beispielsweise ein thermoplastisches Kunststoffmaterial.
Günstig kann es sein, wenn ein Füllvolumen des zum Umformen des Hohlkörpers 108 in den Innenraum 174 des Hohlkörpers 108 gefüllten Fluids, insbesondere der in den Innenraum 174 gefüllten Flüssigkeit, beim Einbringen des spritzbaren Kunststoffmaterials 200 in die Kavität 138 des Formgebungswerkzeugs 100 zumindest näherungsweise konstant gehalten wird.
Vorzugsweise ist ein Fluiddruck des in den Innenraum 174 des Hohlkörpers 108 zum Umformen desselben gefüllten Fluids beim Einbringen des Kunststoffmaterials 200 in die Kavität 138 des Formgebungswerkzeugs 100 geringer als beim Umformen des Hohlkörpers 108.
Insbesondere wird der Fluiddruck des in den Innenraum 174 des Hohlkörpers 108 zum Umformen desselben gefüllten Fluid nach dem Umformen des Hohlkörpers 108 von dem Umformdruck auf einen Halte- und/oder Stützdruck verringert.
Durch Verringern des in dem Innenraum 174 des Hohlkörpers 108 herrschenden Fluiddrucks kann vorzugsweise vermieden werden, dass der Hohlkörper 108 beim Entfernen des an der Oberfläche 188, insbesondere der Außenoberfläche 190, des Hohlkörpers 108 nach dem Umformen desselben anliegenden Bereichs der Werkzeugwandung 140 weiter umgeformt und/oder beschädigt wird.
Der Fluiddruck des in den Innenraum 174 des Hohlkörpers 108 zum Umformen desselben gefüllten Fluids wird zum Einbringen des Kunststoffmaterials 200 in die Kavität 138 des Formgebungswerkzeugs 100 vorzugsweise auf einen Halte- und/oder Stützdruck von höchstens ungefähr 100 bar, insbesondere von höchstens ungefähr 50 bar, vorzugsweise von höchstens ungefähr 10 bar, verringert.
In den Innenraum 174 des Hohlkörpers 108 zum Umformen desselben gefülltes Fluid, insbesondere in den Innenraum 174 gefüllte Flüssigkeit, wird vorzugsweise erst nach dem Einbringen des Kunststoffmaterials 200 in die Kavität 138 des Formgebungswerkzeugs 100 aus dem Innenraum 174 des Hohlkörpers 108 entfernt (vergl. 12).
Wenn zum Umformen des Hohlkörpers 108 eine Flüssigkeit verwendet wird, kann vorgesehen sein, dass ein Fluiddruck der Flüssigkeit zum Einbringen des Kunststoffmaterials 200 auf einen Halte- und/oder Stützdruck von ungefähr 1 bar verringert wird.
Das spritzbare Kunststoffmaterial 200 wird vorzugsweise mit einem Spritzdruck von mindestens ungefähr 200 bar und/oder von höchstens ungefähr 1500 bar in die Kavität 138 des Formgebungswerkzeugs 100 eingebracht. Beispielsweise ist es denkbar, dass das spritzbare Kunststoffmaterial 200 mit einem Spritzdruck von ungefähr 700 bar in die Kavität 138 des Formgebungswerkzeugs 100 eingebracht wird.
Wenn der Hohlkörper 108 ein faserverstärktes Kunststoffmaterial umfasst oder aus diesem gebildet ist, kann vorgesehen sein, dass ein Fluiddruck des in den Innenraum des Hohlkörpers 108 zum Umformen desselben gefüllten Fluids, beispielsweise des in den Innenraum 174 gefüllten Gases, vor dem Entfernen des an der Oberfläche 188 des Hohlkörpers 108 nach dem Umformen desselben anliegenden Bereichs der Werkzeugwandung 140 des Formgebungswerkzeugs 100 verringert wird und beim Einbringen des spritzbaren Kunststoffmaterials 200 in die Kavität 138 wiederum auf einen Halte- und/oder Stützdruck erhöht wird.
Vorzugsweise werden an den Hohlkörper 108 angespritzte Kunststoffbauteile 110 formschlüssig mit dem Hohlkörper 108 verbunden, insbesondere aufgrund der Formschlusselemente 192.
Vorzugsweise werden die an den Hohlkörper 108 angespritzten Kunststoffbauteile 110 ferner kraftschlüssig mit dem Hohlkörper 108 verbunden, beispielsweise durch Schwinden der Kunststoffbauteile 110 nach dem Spritzprozess.
Nach dem Einbringen des spritzbaren Kunststoffmaterials 200 in die Kavität 138 des Formgebungswerkzeugs 100 und/oder nach dem Abkühlen des in die Kavität 138 eingebrachten spritzbaren Kunststoffmaterials 200 wird das Bauteil 104 vorzugsweise aus dem Formgebungswerkzeug 100 entnommen, beispielsweise mittels eines zeichnerisch nicht dargestellten Auswerfers und/oder mittels eines zeichnerisch nicht dargestellten Roboters.
Vorzugsweise kann der Hohlkörper 108 des Bauteils 104 unter Verwendung der in den 8 bis 13 dargestellten Vorrichtung 102, insbesondere unter Verwendung des in den 1 bis 6 dargestellten Formgebungswerkzeugs 100 in einem möglichst großen zusammenhängenden Bereich mit Kunststoffmaterial 200 umspritzt werden.
Ein in den 14 und 15 dargestelltes Formgebungswerkzeug 100 ist vorzugsweise ebenfalls mit einer in den 8 bis 13 dargestellten Vorrichtung 102 verwendbar.
Die in den 14 und 15 dargestellte Ausführungsform des Formgebungswerkzeugs 100 unterscheidet sich von der in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsform des Formgebungswerkzeugs 100 im Wesentlichen dadurch, dass zum Bilden des Spritzraums 198 lediglich ein Schieberelement 202 der in 14 dargestellten unteren Formhälfte 136 bewegt wird.
Im Übrigen stimmt die in den 14 und 15 dargestellte Ausführungsform des Formgebungswerkzeugs 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsform des Formgebungswerkzeugs 100 überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in den 16 und 17 dargestellte Ausführungsform des Formgebungswerkzeugs 100 ist vorzugsweise ebenfalls mit der in den 8 bis 13 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 102 verwendbar.
Die in den 16 und 17 dargestellte Ausführungsform des Formgebungswerkzeugs 100 unterscheidet sich von der in den 14 und 15 dargestellten Ausführungsform des Formgebungswerkzeugs 100 vorzugsweise im Wesentlichen dadurch, dass zum Bilden des Spritzraums 198 vorzugsweise Schieberelemente 202 beider Werkzeughälften 136 bewegt werden.
Die Schieberelemente 202 werden dabei vorzugsweise einerseits parallel zu der Entformungsrichtung 144 und andererseits quer, insbesondere senkrecht, zu der Entformungsrichtung 144 bewegt.
Im Übrigen stimmt die in den 16 und 17 dargestellte Ausführungsform des Formgebungswerkzeugs 100 mit der in den 14 und 15 dargestellten Ausführungsform des Formgebungswerkzeugs 100 überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Vorliegend kann insbesondere ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils 104, insbesondere zum Herstellen eines Hybridbauteils 106, bereitgestellt werden, mittels welchem ein Bauteil 104, insbesondere ein Hybridbauteil 106, welches insbesondere leicht und stabil ist, einfach, kostengünstig und vorzugsweise formgenau herstellbar ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017004843 A1 [0002]
WO 2019/042588 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Bauteils (104), insbesondere Verfahren zum Herstellen eines Hybridbauteils (106), wobei das Verfahren Folgendes umfasst: - Bereitstellen eines insbesondere länglichen Hohlkörpers (108), welcher ein Wandungselement (180) umfasst, das einen Innenraum (174) des Hohlkörpers (108) umschließt; - Einbringen des Hohlkörpers (108) in einen Aufnahmeraum (164) einer Kavität (138) eines Formgebungswerkzeugs (100); - Umformen des Hohlkörpers (108) durch Befüllen des Innenraums (174) des Hohlkörpers (108) mit einem Fluid und durch Unterdrucksetzen des Fluids, wobei das Wandungselement (180) des Hohlkörpers (108) zumindest bereichsweise formanpassend an eine den Aufnahmeraum (164) der Kavität (138) umgebende Werkzeugwandung (140) des Formgebungswerkzeugs (100) angelegt wird; - Entfernen eines an einer Oberfläche (188), insbesondere einer Außenoberfläche (190), des Hohlkörpers (108) nach dem Umformen desselben anliegenden Bereichs der Werkzeugwandung (140) von der Oberfläche (188), insbesondere von der Außenoberfläche (190), des Hohlkörpers (108); - Einbringen eines spritzbaren Kunststoffmaterials (200) in die Kavität (138) des Formgebungswerkzeugs (100) in einem Spritzprozess zum Herstellen eines oder mehrerer an den Hohlkörper (108) angespritzter Kunststoffbauteile (110).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (108) beim Umformen des Hohlkörpers (108) bereichsweise nicht an die Werkzeugwandung (140) des Formgebungswerkzeugs (100) angelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (138) des Formgebungswerkzeugs (100) durch Entfernen des an dem Hohlkörper (108) nach dem Umformen desselben anliegenden Bereichs der Werkzeugwandung (140) von der Oberfläche (188), insbesondere von der Außenoberfläche (190), des Hohlkörpers (108), vergrößert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Entfernen des an dem Hohlkörper (108) nach dem Umformen desselben anliegenden Bereichs der Werkzeugwandung (140) von der Oberfläche (188), insbesondere von der Außenoberfläche (190), des Hohlkörpers (108), eine Formhälfte (136) des Formgebungswerkzeugs relativ zu einer weiteren Formhälfte (136) des Formgebungswerkzeugs (100) bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Entfernen des an dem Hohlkörper (108) nach dem Umformen desselben anliegenden Bereichs der Werkzeugwandung (140) von der Oberfläche (188), insbesondere von der Außenoberfläche (190), des Hohlkörpers (108) ein Formteil (134) des Formgebungswerkzeug (100), insbesondere ein Schieberelement (202), relativ zu einem oder mehreren weiteren Formteilen (134) des Formgebungswerkzeugs (100) bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Füllvolumen eines zum Umformen des Hohlkörpers (108) in den Innenraum (174) des Hohlkörpers (108) gefüllten Fluids, insbesondere einer in den Innenraum (174) gefüllten Flüssigkeit, beim Einbringen des spritzbaren Kunststoffmaterials (200) in die Kavität (138) des Formgebungswerkzeugs (100) zumindest näherungsweise konstant gehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fluiddruck des in den Innenraum (174) des Hohlkörpers (108) zum Umformen desselben gefüllten Fluids beim Einbringen des Kunststoffmaterials (200) in die Kavität (138) des Formgebungswerkzeugs (100) geringer ist als beim Umformen des Hohlkörpers (108).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einbringen des Kunststoffmaterials (200) in die Kavität (138) des Formgebungswerkzeugs (100) Kunststoffbauteile (110) hergestellt werden, welche jeweils einen oder mehrere Umspritzabschnitte (112) und jeweils einen oder mehrere Anspritzabschnitte (114) umfassen, wobei der Hohlkörper (108) mittels des einen oder der mehreren Umspritzabschnitte (112) umspritzt wird, und wobei ein Anspritzabschnitt (114) jeweils unmittelbar mit einem oder mehreren Umspritzabschnitten (112) verbunden wird und unmittelbar an den Hohlkörper (108) angespritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Kunststoffbauteile (110) hergestellt werden, welche mehrere Umspritzabschnitte (112) und einen oder mehrere Anspritzabschnitte (114) umfassen, wobei jeweils zwei Umspritzabschnitte (112) eines Kunststoffbauteils (110) mittels jeweils eines Anspritzabschnitts (114) des Kunststoffbauteils (110) verbunden werden.
Bauteil (104), insbesondere Hybridbauteil (106), insbesondere hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Bauteil (104) Folgendes umfasst: einen insbesondere länglichen Hohlkörper (108), welcher zumindest abschnittsweise umgeformt ist; ein oder mehrere an den Hohlkörper (108) angespritzte Kunststoffbauteile (110), wobei ein oder mehrere Kunststoffbauteile (110) jeweils einen oder mehrere Umspritzabschnitte (112) und jeweils einen oder mehrere Anspritzabschnitte (114) umfassen, wobei der Hohlkörper (108) mittels des einen oder der mehreren Umspritzabschnitte (112) umspritzt ist, und wobei ein Anspritzabschnitt (114) jeweils unmittelbar mit einem oder mehreren Umspritzabschnitten (112) verbunden ist und unmittelbar an dem Hohlkörper (108) anliegt.
Bauteil (104) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (104) ein Sitzbauteil (124) für einen Kraftfahrzeugsitz(126), ein Frontendquerträger (130) für ein Kraftfahrzeug (128) oder ein Cockpitquerträger (132) für ein Kraftfahrzeug (128) ist.
Formgebungswerkzeug (100) zum Herstellen eines Bauteils (104), insbesondere zur Herstellung eines Bauteils (104) nach einem der Ansprüche 10 oder 11, vorzugsweise unter Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Formgebungswerkzeug (100) Folgendes umfasst: mehrere Formteile (134), welche gemeinsam eine Kavität (138) des Formgebungswerkzeugs (100) begrenzen, die einen Aufnahmeraum (164) umfasst, in welchen ein insbesondere länglicher Hohlkörper (108) einbringbar ist, der ein Wandungselement (180) umfasst, das einen Innenraum (174) des Hohlkörpers (108) umschließt; eine Werkzeugwandung (140), welche die Kavität (138) des Formgebungswerkzeugs (100) umgibt, wobei ein in den Aufnahmeraum (164) der Kavität (138) eingebrachter Hohlkörper (108) durch Befüllen des von dem Wandungselement (180) des Hohlkörpers (108) umschlossenen Innenraums (174) mit einem Fluid und durch Unterdrucksetzen des Fluids umformbar ist und das Wandungselement (180) des Hohlkörpers (108) zumindest bereichsweise formanpassend an die den Aufnahmeraum (164) der Kavität (138) umgebende Werkzeugwandung (140) des Formgebungswerkzeugs (100) anlegbar ist, wobei ein an einer Oberfläche (188), insbesondere einer Außenoberfläche (190), des Hohlkörpers (108) nach dem Umformen desselben anliegender Bereich der Werkzeugwandung (140) des Formgebungswerkzeugs (100) von der Oberfläche (188), insbesondere von der Außenoberfläche (190), des Hohlkörpers (108) zur Bildung oder Freigabe eines Spritzraums (198) entfernbar ist, und wobei ein spritzbares Kunststoffmaterial (200) zum Herstellen eines an den Hohlkörper (108) angespritzten Kunststoffbauteils (200) in einem Spritzprozess in die Kavität (138) des Formgebungswerkzeugs (100) einbringbar ist.
Formgebungswerkzeug (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Formgebungswerkzeug (100) zwei als Formhälften (136) ausgebildete Formteile (134) umfasst, wobei eine Formhälfte (136) des Formgebungswerkzeugs (100) zum Entfernen des an dem Hohlkörper (108) nach dem Umformen desselben anliegenden Bereichs der Werkzeugwandung (140) von der Oberfläche (188), insbesondere von der Außenoberfläche (190), des Hohlkörpers (108) relativ zu einer weiteren Formhälfte (136) des Formgebungswerkzeugs (100) bewegbar ist.
Formgebungswerkzeug (100) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Formgebungswerkzeug (100) ein oder mehrere als Formteile (134) ausgebildete Schieberelemente (202) umfasst, wobei das eine oder die mehreren Schieberelemente (202) zum Entfernen des an dem Hohlkörper (108) nach dem Umformen desselben anliegenden Bereichs der Werkzeugwandung (140) von der Oberfläche (188), insbesondere von der Außenoberfläche (190), des Hohlkörpers (108) relativ zu einem oder mehreren weiteren Formteilen (134) des Formgebungswerkzeugs (100) bewegbar sind.
Vorrichtung (102) zum Herstellen eines Bauteils (104) , insbesondere zum Herstellen eines Hybridbauteils (106), insbesondere zum Herstellen eines Bauteils (104) nach einem der Ansprüche 10 oder 11, vorzugsweise unter Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Vorrichtung (102) Folgendes umfasst: ein Formgebungswerkzeug (100) nach einem der Ansprüche 12 bis 14; eine Druckvorrichtung (166), mittels welcher ein Innenraum (174) eines in den Aufnahmeraum (164) der Kavität (138) des Formgebungswerkzeugs (100) eingebrachten Hohlkörpers (108) mit einem Fluid befüllbar, wobei der Hohlkörper (108) durch Unterdrucksetzen des Fluids umformbar ist, wobei ein Wandungselement (180) des Hohlkörpers (108), welches den Innenraum (174) umschließt, zumindest bereichsweise formanpassend an die den Aufnahmeraum (164) der Kavität (138) umgebende Werkzeugwandung (140) des Formgebungswerkzeugs (100) anlegbar ist; eine Spritzgussvorrichtung (168), mittels welcher ein spritzbares Kunststoffmaterial (200) zum Herstellen eines oder mehrerer an den Hohlkörper (108) angespritzter Kunststoffbauteile (110) in einem Spritzprozess in die Kavität (138) des Formgebungswerkzeugs (100) einbringbar ist.