专利名称：用于制造混合构件的方法以及在制造中使用的护板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求I前序部分中所述特征的用于制造汽车用混合构件的方法以及根据权利要求6前序部分中所述特征的在混合构件制造中使用的护板。
背景技术：
现代汽车部件所要求的型材是构件重量轻，同时具备针对性地确定的强度特性。因此，汽车制造商在致力于将构件设计得尽可能轻，这样通过减轻汽车重量有助于降低消耗和二氧化碳排放。同时不得降低对构件特性的要求，诸如汽车构件的强度、刚性和期待寿命。最好是这些特性在重量减少的情况下甚至反被提高。革新的开端是具有金属制基本型材的混合构件，该基本型材通过由纤维复合材料构成的加强元件被局部加强。例如在DE 10 2004 003190 Al中对一个这样的混合构件进 行了描述。
由DE 10 2008 039 869 Al披露了一种制造方法，在该方法中金属构件通过纤维复合材料被加强，这样制造出特别轻的、满足高强度要求和高刚性要求的汽车结构件。为了制造混合构件，一个或者多个所谓的预浸料坯(Pr印reg)形式的加强元件被定位在基本型材内或上，并且两个构件然后在一个冲压工具中被相互压合。与此同时预浸料还的母体树脂(Matrixharz)本身承担着纤维复合材料与基本型材之间的连接或者粘合作用，这样省去了追加的接合配装操作。这里主要的问题是在冲压过程中从预浸料坯中溢出的树脂。树脂在与过程相关的约160°C的温度下粘性很低。因此溢出的或者过剩的树脂比较容易分散开并且还渗入最小的缝隙中。其结果是不管是冲压工具还是构件都违背人愿地被树脂浸润。因此，首先构件必须经过追加清理步骤，并且冲压工具也必须经常保养。为了避免违背人愿的污染，有人提议设置橡胶密封或者特殊密封造型的工具。然而它们对实际应用来说显得效果甚微。由于侵蚀性的树脂导致橡胶材料的腐蚀和使该橡胶材料过早老化，所以橡胶密封并不是最佳的。另外，这些元件必须在追加作业步骤中被定位并且然后被重新除去，这一点相应地比较麻烦。专用的工具形状在制造工艺上很复杂，而且由于树脂的高漏泄性也保障不了完全密封。由DE 10 2006 058 602 Al已知一种制造混合构件的方法，其中金属制基本型材设置有由纤维复合材料构成的加强元件，为此基本型材与加强元件被拼合在一起并且在冲压工具中被压合。另外由DE 30 09 909 Al说明了一种属于现有技术的方法，在该方法中为了使纤维加强的复合材料制品在冲压工具中成型，在纤维加强的复合材料制品与冲压工具之间插入一个护板。该护板包括吸收树脂的吸收层，因此在冲压过程中由纤维加强的复合材料制品中溢出的树脂被吸收层接收。属于现有技术的另外还有EP I 967 354 Al。由其公知了一种具有分段式横断面厚度的复合材料预浸料坯的连续成型方法，该方法中，通过将热固化树脂浸润于碳纤维材料或者类似的材料上而获得的复合材料预浸料坯沿纵方向被间歇性地输送，并且然后通过模具以及后硬化炉。
发明内容
因此本发明的目的是，以现有技术为出发点，提供一种在应用技术方面得以改良的用于制造汽车用高品质混合构件的方法，在该方法中，至少可以最大程度地避免冲压工具被污染，并且混合构件的基本型材在某些确定的区域内能够保持无树脂。另外，本发明的目的是，提供一种在混合构件制造当中使用的措施/装置，该措施/装置最大程度地防止冲压工具被污染并且有助于提高混合构件的质量。该目的的方法部分通过具有权利要求I特征的方法得以实现。对所述方法的有益设计和发展在从属权利要求2至5中加以说明。
在冲压过程中，在冲压工具或者该冲压工具的作用于加强元件以及基本型材上的部分之间插入一个护板，该护板防止该冲压工具与至少加强元件之间的接触。该护板具有吸收树脂的吸收层。过剩的、在冲压过程中由加强元件溢出的树脂被所述吸收层吸收或者接收。通过这种方法能够防止树脂在基本型材的邻近的表面上非控制地漫延和扩散。在冲压过程结束后所述护板被除去。本发明利用简单的措施防止了由树脂导致的对基本型材或者混合构件的有害污染。在压合过程中，追加的护板置于加强元件与冲压工具的冲头之间。优选使用一种多层的护板。特别是该护板的吸收层由无纺布构成，尤其是由玻璃纤维-无纺布构成。无纺布在其外部平坦侧(Flachseite)分别附有外皮。该外皮防止所述护板或者吸收层粘着在加强元件或者冲压工具上。优选外皮由非粘性的薄膜构成。护板在冲压工具闭合时完成两个任务。在冲压过程中，护板的加强元件一侧的外皮被穿孔。在贴靠在加强元件上的外皮中产生小孔和裂纹。通过这些孔和裂纹低粘性的树脂转移到吸收层中并且由于毛细力被吸入该吸收层中。由此过剩的树脂被有效地除去。另外，护板在边缘区域内、特别是在基本型材的水平部段内被如此强地压挤(压缩)，使得此处不产生吸收效果。护板的边缘区域在冲压过程中不透过树脂地被封闭。通过这样的方式冲压工具在相对应的区域内被密封，这样树脂不能通过该形成的边缘漏出并且污染构件。另外还产生了积极的效果，S卩，通过使用护板在基本型材或者被制造的混合构件与冲压工具之间可以达到误差补偿。对于工艺方法流程提议将护板完全覆盖在其上已经定位有加强元件的基本型材上，然后闭合冲压工具。在这种情况下带状的护板从辊子形式的备料储存装置拉出并放置于在其上已经定位有加强元件的基本型材上。然后进行冲压过程。在冲压过程结束后该护板在另外一侧重新被缠绕，即从混合构件上除去并且优选是卷绕在储存单元上。护板被这样地定位，即，它在冲压过程中可靠地实施它的功能并且接收，优选完全接收溢出的过剩树脂，这样可以最大程度地防止污染冲压工具，同样诸如防止污染基本型材。特别是混合构件的基本型材在确定的区域内也能够保持无树脂状态。这一点特别是对于后续的操作，诸如焊接过程来说是有益的。
优选冲压过程在一个冲压工具中进行，其中该冲压工具被加热。通过将冲压工具加温，首先母体树脂可以受到如此的影响，即，使它更加容易流动，其次纤维复合材料通过热效应能完全硬化。通过这样的方式，特别是所制造的混合构件的强度得到提高。同时通过加快硬化反应缩短了制造工序的循环时间。所述目的的实物部分通过按照权利要求6中所述特征的护板得以实现。在从属权利要求7至11中对本发明的护板的符合目的的设计特征进行了描述。本发明的护板具有一个吸收树脂的吸收层。该吸收层由无纺布构成，优选由玻璃纤维无纺布构成。优选吸收层由微孔材料构成，通过毛细力，树脂可以被吸入该微孔材料中。由于吸收层的疏松的构造，该吸收层构成吸收树脂的微小的毛细管。通过这种方法在加强元件与基本型材接合时溢出的树脂被所述吸收层接收。特别优选的是，护板为多层构造并且具有至少一个吸收层，其中该吸收层被插入 两个外皮之间。优选至少一个外皮由非粘性的薄膜构成。因此可以放弃在加强元件与冲压工具的冲头之间使用分离剂。特别优选基本型材由金属材料构成,特别是由钢材,优选由高强度钢材构成。特别是预浸材料被用作加强元件，特别是由不同定向层的预浸材料构成的压制层合物。在这种情况下预浸层可以具有平面的原始状态并且通过压合过程被压入或者压装在金属制的基本型材中。护板在尺寸方面与至少需遮盖的加强元件相匹配。在这种情况下，护板覆盖加强元件的外轮廓。冲压工具的冲头作用在基本型材上，原则上该基本型材的整个表面连同其上的加强元件也可以被护板覆盖。
下文将参照示意性附图示出的实施例阐述本发明。附图中图I为按照本发明制造的、B-柱形式的汽车用混合构件；图2至6为混合构件在冲压工具中的制造过程及其五个加工步骤的图示。
具体实施例方式图I示出的是按照本发明制造的、具有B-柱外形的汽车用混合构件。混合构件I包括由钢板构成的、其长度的主要部分被构造成薄壳形的基本型材2。该基本型材2通过由纤维复合材料构成的加强元件3被局部加强。加强元件3在构造形状上与基本型材2的薄壳形相匹配并且在图面中大约从该基本型材2的中间起向上延伸至该基本型材2的顶部区域。加强元件3由预浸纤维制的预浸料坯层构成。在此涉及的是由长纤维和未淬火的热固性塑料母体构成的半成品。基本型材2与加强元件3被相互热压合在一起。该过程在被加热的冲压工具4中实施。图2不意性地不出一个开放的冲压工具4,该冲压工具基本上包括一个阴模5和一个上部冲头(阳模)6。为了制造混合构件1，预先提供由钢板制成的基本型材2，并将其置入阴模5的定模装置7中。这在图3中可以看出。然后加强元件3被置入所述基本型材2中并且被定位(参见图4)。如在图5中可以看到的那样，在加强元件3与冲压工具4之间插入护板8。该护板8为多层构造并且具有吸收树脂的吸收层9，该吸收层的上侧和下侧被外皮10，11覆盖。吸收层9由可吸收树脂的材料构成，特别是由微孔材料构成，树脂通过毛细力能够被吸入该材料中。这样的微孔吸收层9由无纺布构成，特别是由具有吸收树脂特性的玻璃纤维无纺布构成。外皮10或11特别是一种薄膜，优选是一种非粘性的薄膜。图6示出的是冲压过程。冲头6落下并且被引入阴模5的定模装置7中，为此冲压工具4被闭合。在压力作用和温度作用下基本型材2与加强元件3相互接合在一起。
在冲压过程中，加强元件侧的外皮10被穿孔。在贴靠在加强元件3上的外皮10中产生小孔和裂纹。通过这些孔和裂纹低粘性的树脂转移到吸收层9内并且通过毛细力被吸收到吸收层9中。通过这种方式，在冲压过程中从加强元件3中溢出的过剩的树脂可以被吸收并且既能避开基本型材2也能避开冲压工具4，特别是能避开冲头6的接触区域或者压力面。这样可以最大程度地消除由树脂引起的有害污染。冲压过程结束后，将护板除去。在冲压过程中，处于冲头6的上部水平部段内的护板被如此强地压挤(压缩)，使得此处不产生吸收效果。因此护板8的相应的边缘区域12，13在冲压过程中不透过树脂地被封闭。因此产生一个密封，这样树脂不会溢出并且不会污染冲压工具4或者基本型材2。对于工艺方法流程提议预先提供成带状的护板8。护板8可以从一备料储存装置上开卷展开，并被放置于在其上定位有加强元件3的基本型材2上。在冲压过程结束，后护板8在另外一侧重新被卷绕或者缠绕到一储存单元上。附图标记列表I混合构件2基本型材3加强元件4冲压工具5 阴模6 冲头7定模装置8 护板9吸收层10 外皮11 外皮12护板8的边缘区域13护板8的边缘区域
权利要求
1.用于制造混合构件(I)、特别是汽车混合构件的方法，其中优选金属制的基本型材(2)设有由纤维复合材料构成的加强元件(3)，为此，所述基本型材(2)与所述加强元件(3)被拼合在一起并且在冲压工具(4)中被相互压合，其特征在于在所述加强元件(3)与所述冲压工具(4)之间插入护板(8)，为此，将带状的护板(8)由备料储存装置拉出并放置于在其上定位有加强元件(3)的基本型材(2)上，然后实施冲压过程，其中所述护板(8)包括吸收树脂的吸收层(9)，由此，在冲压过程中从加强元件(3)中溢出的树脂被所述吸收层(9)接收，在冲压过程结束后将护板(8)从混合构件(I)除去并且优选是卷绕到储存单元上。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于使用一种多层的护板(8)。
3.如权利要求I或2所述的方法，其特征在于在冲压过程中所述护板(8)的加强元件侧的外皮(10)被穿孔。
4.如权利要求I至3之任一项所述的方法，其特征在于在冲压过程中所述护板(8)的边缘区域(12，13)不透过树脂地被封闭。
5.如权利要求I至4之任一项所述的方法，其特征在于压合在加热的冲压工具(4)中实施。
6.在混合构件(I)制造中使用的护板，该护板在冲压过程中被定位在冲压工具(4)和至少加强元件(3)之间，其特征在于所述护板(8)具有吸收树脂的吸收层(9)，并且所述吸收层(9 )由无纺布构成，优选是由玻璃纤维无纺布构成。
7.如权利要求6所述的护板，其特征在于该护板(8)是多层的。
8.如权利要求6或7所述的护板，其特征在于所述吸收层(9)是插在两个外皮(10，11)之间。
9.如权利要求8所述的护板，其特征在于至少一个外皮(10，11)为薄膜，特别是非粘性的薄膜。
全文摘要
本发明涉及一种用于制造混合构件(1)的方法以及在制造中使用的护板(8)。混合构件(1)包括金属制的基本型材(2)，该基本型材通过由纤维复合材料构成的加强元件(3)被局部加强。为了使基本型材(2)与加强元件(3)接合，它们在冲压工具(4)中被相互压合。根据本发明，在冲压过程中加强元件(3)由护板(8)覆盖，其中该护板(8)包括吸收树脂的吸收层(9)。在冲压过程中从加强元件(3)中溢出的树脂被吸收层(9)所接收并且因此避开冲压工具(4)和混合构件(1)的非浸润区域。在冲压过程结束后将护板(8)除去。
文档编号B29C43/18GK102806621SQ201210142539
公开日2012年12月5日 申请日期2012年5月9日 优先权日2011年5月30日
发明者M·克莱纳, S·威莱特, W·迪纽斯, O·布施西韦克, K·赫拉赫, B·沃勒茨, A·施泰因勒 申请人:本特勒尔汽车技术有限公司, 本特勒Sgl有限责任两合公司