DE102011108942A1

DE102011108942A1 - Method for producing component e.g. metal-plastic hybrid component, involves pressing workpiece against tool by punch and plastically deforming workpiece, so that plastic is filled in cavity and workpiece is connected

Info

Publication number: DE102011108942A1
Application number: DE102011108942A
Authority: DE
Inventors: Markus Werner
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2013-01-31
Anticipated expiration: 2031-07-30
Also published as: DE102011108942B4

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem ersten und einem zweiten Material wird mindestens ein Festkörper, der das erste Material umfasst, in eine Kavität eines Werkzeugs eingebracht. Der Festkörper befindet sich dabei zwischen dem Werkzeug und einem Werkstück, das das zweite Material umfasst. Das Werkstück wird gegen das Werkzeug gepresst. Dabei wird das Werkstück plastisch deformiert und das erste Material wird plastifiziert, so dass das erste Material zumindest die Kavität füllt und mit dem Werkstück verbunden wird. Durch das Verfahren kann ein Bauteil aus einem ersten und einem zweiten Material gebildet werden, in dem ein Teil des Bauteils aus dem ersten Material mit dem Teil aus dem zweiten Material eine Grenzfläche bildet, wobei der zweite Teil im Bereich der Grenzfläche einen plastisch deformierten Bereich aufweist.In a method for producing a component from a first and a second material, at least one solid, which comprises the first material, is introduced into a cavity of a tool. The solid is located between the tool and a workpiece that includes the second material. The workpiece is pressed against the tool. In this case, the workpiece is plastically deformed and the first material is plasticized, so that the first material fills at least the cavity and is connected to the workpiece. By virtue of the method, a component can be formed from a first and a second material in which a part of the component made of the first material forms an interface with the part of the second material, wherein the second part has a plastically deformed region in the region of the interface ,

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem ersten und einem zweiten Material, das insbesondere ein Metall-Kunststoff-Hybridbauteil oder ein Bauteil aus zwei verschiedenen Kunststoffen sein kann, sowie auf ein Bauteil aus einem ersten und einem zweiten Material.The invention relates to a method for producing a component from a first and a second material, which may be in particular a metal-plastic hybrid component or a component made of two different plastics, and to a component made of a first and a second material.

Aus ökologischen und/oder ökonomischen Gründen werden in verschiedenen Industriezweigen, z. B. im Fahrzeugbau, zunehmend Leichtbaukomponenten verwendet, die eine komplexe Formgestaltung aufweisen können.For environmental and / or economic reasons, in various industries, such. B. in vehicle, increasingly lightweight components used, which may have a complex shape design.

Metall-Kunststoff-Hybridbauteile sind eine Art von Leichtbaukomponenten, in der Metall- und Kunststoffteile entsprechend ihrer Materialeigenschaften kombiniert werden. Metall-Kunststoff-Hybridbauteile kommen auch in der Konsumgüterindustrie zum Einsatz.Metal-plastic hybrid components are a type of lightweight components in which metal and plastic parts are combined according to their material properties. Metal-plastic hybrid components are also used in the consumer goods industry.

Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung von Metall-Kunststoff-Hybridbauteilen ist, die Einzelteile aus Metall und Kunststoff separat zu fertigen und anschließend zusammenzufügen und/oder zu montieren.A known method for producing metal-plastic hybrid components is to manufacture the individual parts made of metal and plastic separately and then assembled and / or assembled.

Ein weiteres bekanntes Verfahren zur Herstellung von Metall-Kunststoff-Hybridbauteilen ist das An-, Ein- oder Umspritzen von Metallbauteilen mit Kunststoffen in einem Kunststoffspritzgusswerkzeug. Dabei wird Kunststoff geschmolzen und über eine Einspritzvorrichtung in eine Spritzgussform gebracht, die das Metallbauteil ganz oder teilweise umschließt. Während des Spritzgussvorgangs wird die Form geheizt und gekühlt, was einen hohen Energiebedarf verursachen kann.Another known method for the production of metal-plastic hybrid components is the on, injection or encapsulation of metal components with plastics in a plastic injection molding tool. In this case, plastic is melted and brought via an injection device in an injection mold, which encloses the metal component in whole or in part. During the injection molding process, the mold is heated and cooled, which can cause a high energy demand.

Spritzgusswerkzeuge weisen eine gewisse Komplexität auf, und ihre Verwendung kann mit erheblichen Kosten verbunden sein.Injection molding tools have a certain complexity, and their use can be associated with considerable costs.

In Spritzgussformen sind sämtliche Bereiche, die Kunststoff erhalten, über ein Kanalsystem verbunden. Die Herstellung von Spritzgussformen mit einem solchen Kanalsystem kann aufwändig und teuer sein.In injection molds, all areas that receive plastic are connected via a channel system. The production of injection molds with such a channel system can be complicated and expensive.

Teile des Kunststoffs, die in Kanälen der Spritzgussform verbleiben, und die insbesondere bei vergleichsweise kleinen Kunststoffteilen einen beträchtlichen Anteil des in die Form gespritzten Materials ausmachen können, bilden Angüsse, die nachträglich entfernt werden. Das führt zu einem gewissen Materialverlust und einem gewissen Arbeitsaufwand für die Nachbearbeitung.Parts of the plastic, which remain in channels of the injection mold, and which can make up a considerable portion of the material injected into the mold, in particular with comparatively small plastic parts, form sprues which are subsequently removed. This leads to a certain loss of material and a certain amount of work for post-processing.

Beim Spritzguss wird der Spritzgussform eine vorgegebene Menge an Material zugeführt, die genau eingehalten werden muss. Das kann mit einem gewissen Aufwand verbunden sein.During injection molding, the injection mold is supplied with a predetermined amount of material, which must be precisely adhered to. This can be associated with a certain effort.

Wenn ein Metallteil mit einem Kunststoff an-, ein- oder umspritzt wird, ändert sich die Form des Metallteils im Wesentlichen nicht mehr. Die Umformung des Metallteils und des Kunststoffteils eines Metall-Kunststoff-Hybridbauteils erfolgt deshalb meistens in getrennten Arbeitsgängen.When a metal part is coated, molded or overmoulded with a plastic, the shape of the metal part does not substantially change. The transformation of the metal part and the plastic part of a metal-plastic hybrid component therefore usually takes place in separate operations.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem ersten und einem zweiten Material, bei dem keine Spritzgussmaschine und keine mit einem komplexen Anspritzsystem ausgestattete Spritzgussform benötigt wird, und ein Bauteil aus einem ersten und einem zweiten Material, das ohne eine Spritzgussmaschine und ohne eine mit einem komplexen Anspritzsystem ausgestattete Spritzgussform herstellbar ist, bereitzustellen.An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a component from a first and a second material, which does not require an injection molding machine and an injection mold equipped with a complex injection system, and a component made of a first and a second material, which without a Injection molding machine and without an equipped with a complex Anspritzsystem injection mold can be produced to provide.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem ersten und einem zweiten Material bereitzustellen, mit dem ein hoher Materialausnutzungsgrad erreicht und der Arbeitsaufwand für die Nachbearbeitung verringert werden kann.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a component of a first and a second material, which can achieve a high material utilization rate and reduce the work required for post-processing.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem ersten und einem zweiten Material bereitzustellen, bei dem eine Umformung von Teilen des Bauteils, die das erste bzw. das zweite Material umfassen, in einem gemeinsamen Arbeitsgang durchgeführt werden kann.A further object of the present invention is to provide a method of producing a component from a first and a second material, in which a transformation of parts of the component comprising the first and the second material, respectively, can be carried out in a common operation.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem ersten und einem zweiten Material bereitzustellen, bei dem Volumenschwankungen bei der Dosierung eines der Materialien ausgeglichen werden können.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a component from a first and a second material in which volumetric variations in the metering of one of the materials can be compensated.

Eine weitere Aufgabe ist, ein Bauteil aus einem ersten und einem zweiten Material bereitzustellen, das mit einem verringerten Arbeitsaufwand herstellbar ist.Another object is to provide a component of a first and a second material, which can be produced with a reduced amount of work.

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem ersten und einem zweiten Material wird mindestens ein Festkörper, der das erste Material umfasst, in eine Kavität eines Werkzeugs eingebracht. Der Festkörper befindet sich dabei zwischen dem Werkzeug und einem Werkstück, das das zweite Material umfasst. Das Werkstück wird gegen das Werkzeug gepresst. Dabei wird das Werkstück plastisch deformiert und das erste Material wird plastifiziert, so dass das erste Material zumindest die Kavität füllt und mit dem Werkstück verbunden wird.In a method for producing a component from a first and a second material, at least one solid, which comprises the first material, is introduced into a cavity of a tool. The solid is located between the tool and a workpiece that includes the second material. The workpiece is pressed against the tool. In this case, the workpiece is plastically deformed and the first material is plasticized, so that the first material fills at least the cavity and is connected to the workpiece.

Bei dem Verfahren wird das erste Material in festem Zustand in die Kavität des Werkzeugs eingebracht und dort während des Gegeneinanderpressens des Werkstücks und des Werkzeugs plastifiziert. Eine Spritzgussmaschine und eine Spritzgussform mit einem komplexen Anspritzsystem zum Zuführen eines flüssigen Materials werden deshalb nicht benötigt. Dies kann unter anderem dabei helfen, das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung in umformtechnische Prozessketten, wie sie in Presswerken vorliegen, zu integrieren. Außerdem tritt kein Materialverlust durch Material, das im Anguss verbleibt und nachträglich entfernt werden muss auf, wodurch der Materialausnutzungsgrad verbessert werden kann. In manchen Ausführungsformen kann ein Materialausnutzungsgrad von bis zu 100% erreicht werden. In the method, the first material is introduced in the solid state in the cavity of the tool and plasticized there during the pressing against each other of the workpiece and the tool. An injection molding machine and an injection mold with a complex injection system for supplying a liquid material are therefore not required. Among other things, this can help to integrate the process according to the present invention into forming process chains, such as those found in press shops. In addition, no material loss occurs through material remaining in the gate and must be subsequently removed, whereby the material utilization rate can be improved. In some embodiments, a material utilization rate of up to 100% can be achieved.

Während des Pressens des Werkstücks gegen das Werkzeug wird sowohl das Werkstück aus dem zweiten Material plastisch deformiert als auch das erste Material plastifiziert, so dass es die Form der Kavität im Werkzeug annimmt. Somit können eine Umformung der Teile des Bauteils aus dem ersten Material und eine Umformung der Teile des Bauteils aus dem zweiten Material in einem gemeinsamen Arbeitsgang durchgeführt werden.During the pressing of the workpiece against the tool, both the workpiece of the second material is plastically deformed and the first material is plasticized so that it takes the shape of the cavity in the tool. Thus, a deformation of the parts of the component of the first material and a deformation of the parts of the component of the second material can be carried out in a single operation.

Volumenschwankungen bei der Dosierung der Menge des ersten Materials können bei dem Verfahren dadurch ausgeglichen werden, dass das Werkstück mehr oder weniger stark umgeformt wird. Die Unterschiede in der Umformung des Werkstücks kommen dabei durch eine Abhängigkeit des Drucks, den das plastifizierte erste Material auf das Werkstück ausübt, von der Menge des ersten Materials in der Kavität des Werkzeugs zustande.Volume fluctuations in the metering of the amount of the first material can be compensated in the process that the workpiece is more or less transformed. The differences in the deformation of the workpiece come about by a dependence of the pressure that the plasticized first material exerts on the workpiece, on the amount of the first material in the cavity of the tool.

Durch das Gegeneinanderpressen des Werkstücks und des Werkzeugs kann eine Grenzfläche zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug in einem Bereich außerhalb der Kavität abgedichtet werden, was dabei helfen kann, Spritzhäute, die bei konventionellen Spritzgussverfahren auftreten können, zu vermeiden.By pressing the workpiece and the tool against each other, an interface between the workpiece and the tool can be sealed in an area outside the cavity, which can help prevent spray skins that may occur in conventional injection molding processes.

In manchen Ausführungsformen ist das erste Material ein Kunststoff und das zweite Material ein Metall. Das Werkstück kann dabei ein Metallhalbzeug, insbesondere ein Blech, ein Profil und/oder ein Rohr umfassen. So kann das Verfahren zur Herstellung eines Metall-Kunststoff-Hybridbauteils verwendet werden.In some embodiments, the first material is a plastic and the second material is a metal. The workpiece may comprise a metal semi-finished product, in particular a sheet, a profile and / or a pipe. Thus, the method for producing a metal-plastic hybrid component can be used.

In manchen Ausführungsformen können das erste und das zweite Material zwei verschiedene Kunststoffe sein, so dass das Verfahren auch zur Herstellung von Kunststoff-Verbundbauteilen verwendet werden kann.In some embodiments, the first and second materials may be two different plastics, so that the method may also be used to make plastic composite components.

In manchen Ausführungsformen umfasst der mindestens eine Festkörper ein Kunststoffgranulat und/oder ein Kunststoffhalbzeug. Dadurch kann der mindestens eine Festkörper auf eine besonders effiziente Art und Weise in die Kavität des Werkzeugs eingebracht werden.In some embodiments, the at least one solid comprises a plastic granulate and / or a plastic semi-finished product. As a result, the at least one solid can be introduced into the cavity of the tool in a particularly efficient manner.

In manchen Ausführungsformen wird das Werkzeug gegen das Werkstück gepresst, indem durch ein Wirkmedium, insbesondere ein Fluid, Druck auf die vom Werkzeug abgewandte Seite des Werkstücks ausgeübt wird. Dadurch können eine gleichmäßige Kraftverteilung über die Teile des Werkstücks, die umgeformt werden, eine gleichmäßige Verfestigung des Werkstücks, gute Oberflächenqualitäten und eine verringerte Rückfederung des Werkstücks erreicht werden. Bei der Plastifizierung kann der mindestens eine Festkörper einen gewissen Widerstand leisten, der als eine Art Gegenstempel wirkt. Im Vergleich zu wirkmedienbasierten Umformungsverfahren, in denen sich in einer Kavität eines Werkzeugs kein Festkörper aus einem plastifizierbaren Material befindet, können dadurch größere Umformgrade erhalten werden.In some embodiments, the tool is pressed against the workpiece by pressure being exerted on the side of the workpiece facing away from the tool by an active medium, in particular a fluid. This allows a uniform distribution of force over the parts of the workpiece to be formed, a uniform consolidation of the workpiece, good surface qualities and reduced springback of the workpiece can be achieved. In plasticizing, the at least one solid can provide some resistance, which acts as a kind of counterstamp. In comparison to active substance-based forming processes, in which no solid of a plasticizable material is located in a cavity of a tool, larger degrees of deformation can thereby be obtained.

In anderen Ausführungsformen kann das Werkstück gegen das Werkzeug gepresst werden, indem durch einen Stempel eine Kraft auf das Werkstück ausgeübt wird, Dadurch kann das Verfahren mit Maschinen durchgeführt werden, die sehr ähnlich zu Maschinen sind, die für konventionelle Umformtechniken wie beispielsweise das Tiefziehen verwendet werden, was die Integration des Verfahrens in Fertigungsumgebungen erleichtern kann.In other embodiments, the workpiece may be pressed against the tool by applying a force to the workpiece by a punch. Thereby, the method may be performed with machines that are very similar to machines used for conventional forming techniques such as deep drawing , which can facilitate the integration of the process in manufacturing environments.

In manchen Ausführungsformen weist das Werkstück eine Öffnung auf und der Stempel weist in einem Bereich, der beim Pressen des Werkstücks gegen das Werkzeug an die Öffnung angrenzt, eine Ausnehmung auf, so dass ein Teil des ersten Materials beim Pressen des Werkstücks gegen das Werkzeug durch die Öffnung hindurchtritt und die Ausnehmung des Stempels füllt. Dadurch kann ein verbesserter Form- und/oder Kraftschluss zwischen den Teilen des Bauteils aus dem ersten und dem zweiten Material erreicht werden, wodurch die Stabilität des Bauteils verbessert werden kann. Eine verbesserte Stabilität kann auch dabei helfen, Beschädigungen des Bauteils durch eine Lockerung des Verbunds zwischen dem ersten und dem zweiten Material aufgrund von Temperaturwechselspannungen, die durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des ersten und des zweiten Materials entstehen können, zu vermeiden.In some embodiments, the workpiece has an opening and the die has a recess in a region adjacent to the opening when the workpiece is pressed against the tool such that a portion of the first material presses the workpiece against the tool when pressing the workpiece Opening passes and fills the recess of the punch. Thereby, an improved form and / or adhesion between the parts of the component of the first and the second material can be achieved, whereby the stability of the component can be improved. Improved stability may also help prevent damage to the component by loosening the bond between the first and second materials due to thermal cycling stresses that may arise from the different thermal expansion coefficients of the first and second materials.

In manchen Ausführungsformen kann ein Durchmesser der Ausnehmung größer als ein Durchmesser der Öffnung sein. So können Haltenoppen gefertigt werden, durch die ein Formschluss zwischen den Teilen des Bauteils aus dem ersten und dem zweiten Material in mehreren Richtungen erreicht werden kann.In some embodiments, a diameter of the recess may be greater than a diameter of the opening. Thus, holding nubs can be manufactured, by which a positive connection between the parts of the component from the first and the second material can be achieved in several directions.

In manchen Ausführungsformen kann der Stempel eine Ausnehmung aufweisen, die sich nach innen erweitert, so dass durch den Druck, den das erste Material auf das Werkstück ausübt, im Werkstück eine Hinterschneidung gebildet wird. Dadurch können komplexere Formen des Werkstücks erreicht werden.In some embodiments, the punch may have a recess that widens inwardly so that an undercut is formed in the workpiece by the pressure exerted by the first material on the workpiece. As a result, more complex shapes of the workpiece can be achieved.

In manchen Ausführungsformen kann das Werkstück auf einer dem Werkzeug zugewandten Seite eine Haftschicht aufweisen, die dafür ausgelegt ist, eine Haftung zwischen dem ersten Material und dem Werkstück im Vergleich zu einem direkten Kontakt zwischen dem ersten und dem zweiten Material zu erhöhen. Dadurch kann eine besonders stabile Verbindung zwischen den beiden Materialien erreicht werden.In some embodiments, the workpiece may have an adhesive layer on a side facing the tool that is configured to increase adhesion between the first material and the workpiece as compared to direct contact between the first and second materials. As a result, a particularly stable connection between the two materials can be achieved.

In manchen Ausführungsformen kann das Werkzeug beim Pressen des Werkstücks gegen das Werkzeug zumindest im Bereich der Kavität erwärmt werden, um das erste Material zu plastifizieren, und danach abgekühlt werden, um das erste Material zu verfestigen. Durch das Erwärmen kann, insbesondere dann, wenn das erste Material thermoplastisch ist, die Viskosität des ersten Materials wirksam verringert werden, so dass sich das erste Material an die Form der Kavität anpasst. Beim Abkühlen verfestigt sich das erste Material wieder, so dass es nach dem Entnehmen des Bauteils aus dem Werkzeug seine Form behält.In some embodiments, as the workpiece is pressed against the tool, the tool may be heated at least in the region of the cavity to plasticize the first material, and thereafter cooled to solidify the first material. By heating, especially when the first material is thermoplastic, the viscosity of the first material can be effectively reduced so that the first material conforms to the shape of the cavity. Upon cooling, the first material solidifies again so that it retains its shape after removal of the component from the tool.

In manchen Ausführungsformen wird nur ein Teil des Werkzeugs im Bereich der Kavität erwärmt und abgekühlt. Dadurch kann der Energiebedarf im Vergleich zu Ausführungsformen, bei denen das gesamte Werkzeug erwärmt und abgekühlt wird, verringert werden.In some embodiments, only a portion of the tool in the region of the cavity is heated and cooled. As a result, the energy requirement can be reduced compared to embodiments in which the entire tool is heated and cooled.

In manche Ausführungsformen wird das erste Material durch die Wirkung eines Drucks, der beim Pressen des Werkstücks gegen das Werkzeug auf den mindestens einen Festkörper ausgeübt wird, plastifiziert. Dadurch kann ein Erwärmen und Abkühlen vermieden und der Energiebedarf noch weiter verringert werden.In some embodiments, the first material is plasticized by the action of a pressure exerted on the at least one solid as the workpiece is pressed against the tool. As a result, heating and cooling can be avoided and the energy requirement can be further reduced.

In machen Ausführungsformen weist das Werkzeug mehrere voneinander getrennte Kavitäten auf, und in jede Kavität wird mindestens ein Festkörper, der das erste Material umfasst, eingebracht. Dadurch können mehrere voneinander räumlich getrennte Bereiche aus dem ersten Material an dem Werkstück aus dem zweiten Material angebracht werden.In some embodiments, the tool has a plurality of separate cavities, and at least one solid containing the first material is introduced into each cavity. As a result, a plurality of spatially separated regions of the first material can be attached to the workpiece made of the second material.

Ein Bauteil, das insbesondere durch ein Verfahren mit einigen oder allen der oben beschriebenen Merkmale erhältlich ist, umfasst einen ersten Teil aus einem ersten Material und einen zweiten Teil aus einem zweiten Material. Der zweite Teil ist mit dem ersten Teil verbunden und bildet mit dem ersten Teil eine Grenzfläche. Der zweite Teil weist im Bereich der Grenzfläche einen plastisch deformierten Bereich auf.A component obtainable in particular by a method with some or all of the features described above comprises a first part of a first material and a second part of a second material. The second part is connected to the first part and forms an interface with the first part. The second part has a plastically deformed region in the region of the interface.

In manchen Ausführungsformen weist der zweite Teil im Bereich der Grenzfläche eine Ausbuchtung auf und der erste Teil befindet sich ganz oder teilweise auf einer Außenseite der Ausbuchtung.In some embodiments, the second part has an indentation in the region of the interface, and the first part is located wholly or partially on an outer side of the protrusion.

In manchen Ausführungsformen umfasst der erste Teil eine Haltenoppe, die sich durch eine Öffnung im plastisch deformierten Bereich des zweiten Teils erstreckt.In some embodiments, the first part includes a retaining nub extending through an opening in the plastically deformed region of the second part.

In manchen Ausführungsformen weit der zweite Teil im plastisch deformierten Bereich eine Hinterschneidung auf.In some embodiments, the second part far in the plastically deformed region on an undercut.

In manchen Ausführungsformen ist das erste Material ein Kunststoff und das zweite Material ein Metall.In some embodiments, the first material is a plastic and the second material is a metal.

In manchen Ausführungsformen sind das erste und das zweite Material zwei verschiedene Kunststoffe.In some embodiments, the first and second materials are two different plastics.

Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. Show it:

1a und 1b schematische Querschnittsansichten einer Vorrichtung, in der ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung durchgeführt wird, in verschiedenen Stadien des Verfahrens; 1a and 1b schematic cross-sectional views of an apparatus in which a method according to an embodiment of the invention is carried out, in various stages of the process;

2a und 2b schematische Querschnittsansichten einer Vorrichtung, in der ein Verfahren gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung durchgeführt wird, in verschiedenen Stadien des Verfahrens; und 2a and 2 B schematic cross-sectional views of an apparatus in which a method according to another embodiment of the invention is carried out, in various stages of the process; and

3 eine schematische Querschnittsansicht einer Vorrichtung, in der ein Verfahren gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung durchgeführt wird, in einem Stadium des Verfahrens. 3 a schematic cross-sectional view of an apparatus in which a method is performed according to yet another embodiment of the invention, in a stage of the method.

1a zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Vorrichtung 109, in der ein Verfahren gemäß der Erfindung durchgeführt wird, in einem ersten Stadium des Verfahrens. Eine schematische Querschnittsansicht der Vorrichtung 109 in einem späteren Stadium des Verfahrens ist in 1b dargestellt. 1a shows a schematic cross-sectional view of a device 109 in which a method according to the invention is carried out, in a first stage of the method. A schematic cross-sectional view of the device 109 at a later stage of the procedure is in 1b shown.

Die Vorrichtung 109 umfasst ein Werkzeug 103, das ein Werkzeugoberteil 103a und ein Werkzeugunterteil 103b umfassen kann. Zwischen dem Werkzeugoberteil 103a und dem Werkzeugunterteil 103b bildet das Werkzeug 103 einen Raum 112, in den mindestens ein Festkörper 101 aus einem ersten Material und ein Werkstück 104 aus einem zweiten Material eingebracht werden können. Wie im Folgenden genauer ausgeführt wird, wird bei dem Verfahren gemäß der Erfindung aus dem Werkstück 104 und dem Festkörper 101 ein Bauteil aus dem ersten und dem zweiten Material gebildet. The device 109 includes a tool 103 , which is a tool shell 103a and a tool base 103b may include. Between the tool shell 103a and the lower tool part 103b forms the tool 103 a room 112 , in at least one solid 101 from a first material and a workpiece 104 can be introduced from a second material. As will be explained in more detail below, in the method according to the invention, the workpiece becomes 104 and the solid 101 a component formed from the first and the second material.

Das erste Material kann ein Kunststoff sein, insbesondere ein thermoplastischer Kunststoff, der durch eine Temperaturerhöhung plastifiziert, d. h. vom festen in einen verformbaren oder fließfähigen (z. B. ein amorpher Thermoplast), insbesondere einen flüssigen (z. B. ein kristalliner Thermoplast), Zustand überführt und durch Abkühlen wieder zurück in den festen Zustand gebracht werden kann. Beispiele für thermoplastische Kunststoffe, die in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen Polystyrol (PS), schlagzäh modifiziertes Polystyrol (SB), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Styrol-Acrylnitril-Copolymer (SAN), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), thermoplastische Elastomere (TPE), PPIEPDM-Elastomerblend, Polyetherblockamid (PEBA), thermoplastisches Polyurethan, Polyester-Blockpolymere, Polyesterelastomere (TPE-E), Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA), Ethylencopolymere, Polyacetal (POM), Palytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinylidenfluorid (PYDF), Polykondensate, Polyamid ( DIN 16773 ), Polyphtalamid (PPA), Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyarylat (PAR), flüssigkristalline Polymere/LCP-Polyester, Polysulfone (PSU), Polyarylethersulfon (PAS), Polyphenylensulfid (PPS), Polyaryletherketone (PEK, PEEK, PAEK), Polyimide, Polyamidimid (PAI), Polyetherimid (PEI), abgewandelte Naturstoffe, Celluloseester (CA, CP, CAB), Polymerblends, ABSIPA·Blend, PC/ABS·Blend, PC/LCP·Blend, PC/PET·Blend, Polyphenylenether (PPE, PPEmod und PS). Neben einem Thermoplast kann das erste Material auch ein spritzfähiger Duroplast oder ein Elastomer sein. Beispiele für Duroplaste, die in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen Phenol/Formaldehyd·Kunststoffe (PF), Harnstoff/Formaldehyd·Kunststoffe (UF), Melamin/Formaldehyd·Kunststoffe (MF), ungesättigte Polyester (UP) und duroplastische Polyaddukte wie Epoxidharz.The first material may be a plastic, in particular a thermoplastic, which plasticizes by increasing the temperature, ie from solid to a deformable or flowable (eg an amorphous thermoplastic), in particular a liquid (eg a crystalline thermoplastic), Condition can be transferred and brought back into the solid state by cooling. Examples of thermoplastics that can be used in embodiments of the present invention include polystyrene (PS), impact modified polystyrene (SB), acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), styrene-acrylonitrile copolymer (SAN), polymethyl methacrylate (PMMA). , Polyethylene (PE), polypropylene (PP), thermoplastic elastomers (TPE), PPIEPDM elastomer blend, polyether block amide (PEBA), thermoplastic polyurethane, polyester block polymers, polyester elastomers (TPE-E), ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), ethylene copolymers , Polyacetal (POM), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene fluoride (PYDF), polycondensates, polyamide ( DIN 16773 ), Polyphthalamide (PPA), polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polyarylate (PAR), liquid crystalline polymers / LCP polyesters, polysulfones (PSU), polyaryl ether sulfone (PAS), polyphenylene sulfide (PPS), polyaryl ether ketones (PEK, PEEK, PAEK), polyimides, polyamideimide (PAI), polyetherimide (PEI), modified natural substances, cellulose esters (CA, CP, CAB), polymer blends, ABSIPA · blend, PC / ABS · blend, PC / LCP · blend, PC / PET · blend, polyphenylene ether (PPE, PPEmod and PS). In addition to a thermoplastic, the first material may also be a sprayable thermoset or an elastomer. Examples of thermosets that can be used in embodiments of the present invention include phenol / formaldehyde · plastics (PF), urea / formaldehyde · plastics (UF), melamine / formaldehyde · plastics (MF), unsaturated polyesters (UP) and thermosetting polyadducts like epoxy resin.

Weiterhin kann das erste Material jegliche Art von spritzfähigen Formmassen umfassen, wie beispielsweise Metallpulver-Spritzgießmassen, Keramik-Formmassen, abbaubare spritzgießfähige Werkstoffe, biologisch abbaubare Polymerwerkstoffe und abbaubares thermoplastisches HolzFurthermore, the first material may comprise any type of sprayable molding compound, such as metal powder injection molding compounds, ceramic molding compounds, degradable injection moldable materials, biodegradable polymeric materials, and degradable thermoplastic wood

Das zweite Material kann ein eisenhaltiges Metall, beispielsweise Stahl oder ein nicht eisenhaltiges Metall wie zum Beispiel Aluminium, Kupfer, Magnesium, Titan oder eine Metalllegierung sein, das durch eine mechanische Krafteinwirkung plastisch deformiert werden kann.The second material may be an iron-containing metal, for example steel or a non-ferrous metal such as aluminum, copper, magnesium, titanium or a metal alloy, which can be plastically deformed by a mechanical force.

In anderen Ausführungsformen können das erste und das zweite Material zwei verschiedene Kunststoffe sein. In manchen dieser Ausführungsformen kann das erste Material ein thermoplastischer Kunststoff sein, der bei einer Temperatur und/oder einem Druck in den flüssigen Zustand übergeht, bei der bzw. dem das zweite Material noch fest, aber plastisch deformierbar ist. Beispiele für Materialkombinationen, in denen das erste und das zweite Material Kunststoffe sind, umfassen Kombinationen zweier Kunststoffe, die jeweils außer den bereits genannten Kunststoffen auch faserverstärkte Kunststoffe sein können. Als Fasern können Kurz- und Langfasern beziehungsweise zu Geweben, Gewirken und Gelegen vorkonfektionierte Faseranordnungen zum Einsatz kommen. Als Fasermaterial können unter anderen Glasfasern, Kohlenstofffasern, Keramikfasern, Aramidfasern, Borfasern, Stahlfasern, Naturfasern und Nylonfasern zum Einsatz kommen und mit den entsprechenden Matrixwerkstoffen wie Thermoplasten, Duroplasten und Elastomeren kombiniert werden. Das zweite Material kann in verschiedenen Verarbeitungsformen bzw. -stufen vorliegen, zum Beispiel als vorimprägniertes Halbzeug beziehungsweise in Form von einzelnen Schichten von Fasergelegen und Matrixwerkstoffen in Folienform.In other embodiments, the first and second materials may be two different plastics. In some of these embodiments, the first material may be a thermoplastic that transitions to the liquid state at a temperature and / or pressure at which the second material is still solid but plastically deformable. Examples of combinations of materials in which the first and the second material are plastics include combinations of two plastics, each of which may be apart from the plastics already mentioned also fiber-reinforced plastics. The fibers used may be short and long fibers or fiber assemblies prefabricated into woven fabrics, knitted fabrics and loops. Fiber materials which may be used include glass fibers, carbon fibers, ceramic fibers, aramid fibers, boron fibers, steel fibers, natural fibers and nylon fibers, and be combined with the corresponding matrix materials such as thermoplastics, thermosets and elastomers. The second material can be present in various processing forms or stages, for example as preimpregnated semifinished product or in the form of individual layers of fibrous layers and matrix materials in film form.

Das Werkstück 104 kann ein Halbzeug aus dem zweiten Material sein. In 1a ist das Werkstück 104 als ein Rohr aus dem ersten Material dargestellt. In anderen Ausführungsformen kann das Werkstück 104 eine Platte und/oder ein Profil sein. Ausführungsformen, in denen das Werkstück 104 eine Platte ist, werden unten mit Bezug auf die 2a, 2b und 3 beschrieben.The workpiece 104 may be a semi-finished product of the second material. In 1a is the workpiece 104 shown as a tube of the first material. In other embodiments, the workpiece 104 to be a plate and / or a profile. Embodiments in which the workpiece 104 a plate is down with respect to the 2a . 2 B and 3 described.

Der Festkörper 101 kann ein Halbzeug aus dem ersten Material sein. In 1a ist der Festkörper 101 als ein Rohrstück dargestellt, dessen Innendurchmesser größer oder gleich dem Außendurchmesser des Werkstücks 104 ist, wobei das Werkstück 104 durch den Festkörper 101 durchgesteckt ist. In anderen Ausführungsformen kann der Festkörper 101 eine andere Form haben, oder es können mehrere Festkörper 101 vorgesehen sein, beispielsweise zwei oder mehr Teile aus dem ersten Material, die das Werkstück 104 umschließen oder ein Granulat aus dem ersten Material.The solid 101 may be a semi-finished product of the first material. In 1a is the solid 101 shown as a pipe section whose inner diameter is greater than or equal to the outer diameter of the workpiece 104 is, with the workpiece 104 through the solid 101 is pushed through. In other embodiments, the solid 101 have a different shape, or there may be more solids 101 be provided, for example, two or more parts of the first material, which the workpiece 104 enclose or a granulate of the first material.

Das Werkzeug 103 weist eine Kavität 102 auf. In Ausführungsformen, in denen das Werkstück 104 ein Rohr ist, kann der Raum 112 zwischen dem Werkzeugoberteil 103a und dem Werkzeugunterteil 103b eine im Wesentlichen radialsymmetrische Form aufweisen, wobei die Kavität 102 einen Bereich des Raums 112 bereitstellt, der einen größeren Durchmesser hat als andere Bereiche, wie beispielsweise die Bereiche in der Umgebung der Enden des Werkstücks 104 in der 1a. In anderen Ausführungsformen kann der Raum 112 aber auch eine nicht radialsymmetrische Form haben. in manchen dieser Ausführungsformen kann die Kavität 102 nur einen Teil des Umfangs des Raums 112 einnehmen, beispielsweise nur im Werkzeugoberteil 103a oder nur im Werkzeugunterteil 103b vorhanden sein. The tool 103 has a cavity 102 on. In embodiments in which the workpiece 104 a pipe is, the room can 112 between the tool top 103a and the lower tool part 103b have a substantially radially symmetric shape, wherein the cavity 102 an area of the room 112 which has a larger diameter than other areas, such as the areas around the ends of the workpiece 104 in the 1a , In other embodiments, the space 112 but also have a non-radially symmetric shape. in some of these embodiments, the cavity 102 only part of the circumference of the room 112 take, for example, only in the upper tool 103a or only in the lower tool part 103b to be available.

Wenn der Festkörper 101 und das Werkstück 104 in den Raum 112 zwischen dem Werkzeugoberteil 103a und dem Werkzeugunterteil 103b eingebracht sind, befindet sich der Festkörper 101 in der Kavität 102 und ist zwischen dem Werkstück 104 und dem Werkzeug 103 angeordnet.When the solid 101 and the workpiece 104 in the room 112 between the tool top 103a and the lower tool part 103b are introduced, is the solid state 101 in the cavity 102 and is between the workpiece 104 and the tool 103 arranged.

Das Werkzeug 103 kann außerdem einen oder mehrere Entlüftungskanäle aufweisen, durch die Luft aus der Umgebung in die Kavität 102 eindringen und Luft aus der Kavität 102 entweichen kann (in 1a und 1b nicht dargestellt).The tool 103 may also have one or more venting channels, through the air from the environment into the cavity 102 penetrate and air out of the cavity 102 can escape (in 1a and 1b not shown).

Das Werkzeug 103 kann Mittel zum Verändern einer Temperatur des Werkzeugs 103 im Bereich der Kavität 102 umfassen, beispielsweise Kanäle 108, durch die ein heißes oder kaltes Medium strömen kann. In manchen Ausführungsformen können alternativ oder zusätzlich zu den Kanälen 108 elektrische Heizelemente vorgesehen sein. Die Mittel zum Verändern der Temperatur des Werkzeugs 103 können in manchen Ausführungsformen nur in einem Teil der Werkzeugs 103 im Bereich der Kavität 102 vorgesehen sein, um die Temperatur des Werkzeugs 103 in diesem Bereich zu verändern, während in anderen Teilen des Werkzeugs 103 geringere oder im Wesentlichen keine Temperaturänderungen auftreten. In anderen Ausführungsformen kann das Werkzeug 103 aber auch gleichmäßig temperiert werden.The tool 103 may be means for changing a temperature of the tool 103 in the area of the cavity 102 include, for example, channels 108 through which a hot or cold medium can flow. In some embodiments, alternatively or in addition to the channels 108 be provided electrical heating elements. The means for changing the temperature of the tool 103 may in some embodiments only in a part of the tool 103 in the area of the cavity 102 be provided to the temperature of the tool 103 change in this area while in other parts of the tool 103 lower or essentially no temperature changes occur. In other embodiments, the tool 103 but also be tempered uniformly.

Die Vorrichtung 109 kann außerdem einen ersten Axialzylinder 106 und einen zweiten Axialzylinder 107 aufweisen, die den Raum 112 abschließen. Im ersten Axialzylinder 106 ist ein Kanal 111 vorgesehen, durch den ein Wirkmedium 105, insbesondere ein Fluid wie beispielsweise Wasser, Öl oder eine Wasser-Öl-Emulsion unter Druck ins Innere des Werkstücks 104 geleitet werden kann. Im Bereich der Enden des Werkstücks 104 kann das Werkstück 104 durch die Axialzylinder 106, 107 dicht abgeschlossen werden, so dass das Wirkmedium im Wesentlichen nicht in den Zwischenraum zwischen der Außenfläche des Werkstücks 104 und dem Werkzeug 103, insbesondere nicht in die Kavität 102, eindringt. Dadurch kann ein Druckunterschied zwischen dem Inneren des Werkstücks 104 und der Kavität 102 aufgebaut werden. Weitere Eigenschaften der Vorrichtung 109 können denen einer bekannten Vorrichtung für die Innenhochdruckumformung entsprechen.The device 109 can also have a first axial cylinder 106 and a second axial cylinder 107 have the space 112 to lock. In the first axial cylinder 106 is a channel 111 provided by a Wirkmedium 105 , in particular a fluid such as water, oil or a water-oil emulsion under pressure into the interior of the workpiece 104 can be directed. In the area of the ends of the workpiece 104 can the workpiece 104 through the axial cylinder 106 . 107 be sealed tight, so that the active medium is not substantially in the space between the outer surface of the workpiece 104 and the tool 103 , especially not in the cavity 102 , penetrates. This can cause a pressure difference between the interior of the workpiece 104 and the cavity 102 being constructed. Other features of the device 109 may correspond to those of a known device for hydroforming.

Nachdem das Werkstück 104 und der Festkörper 101 wie in 1a gezeigt zwischen das Werkzeugoberteil 103a und das Werkzeugunterteil 103b eingebracht wurden, können die Axialzylinder 106, 107 in axialer Richtung (in 1a und 1b horizontal) auf das Werkstück 104 zu bewegt werden, um das Innere des Werkstücks 104 druckdicht gegen die Umgebung zu verschließen.After the workpiece 104 and the solid 101 as in 1a shown between the tool shell 103a and the lower tool part 103b were introduced, the axial cylinder 106 . 107 in the axial direction (in 1a and 1b horizontal) on the workpiece 104 to be moved to the inside of the workpiece 104 pressure-tight against the environment to close.

Anschließend kann das Wirkmedium 105 durch den Kanal 111 ins Innere des Werkstücks 104 geleitet werden, um im Inneren des Werkstücks 104 einen Druck aufzubauen.Subsequently, the active medium 105 through the channel 111 inside the workpiece 104 be directed to the inside of the workpiece 104 to build up a pressure.

Durch den Druckunterschied zwischen dem Inneren des Werkstücks 104 und der Kavität 102 wirkt auf das Werkstück 104 im Bereich der Kavität 102 eine Kraft. Der Druck des Wirkmediums ist groß genug (in manchen Ausführungsformen kann der Druck beispielsweise in einem Bereich von 100 bar bis 2500 bar liegen), dass das Werkstück 104 im Bereich der Kavität 102 plastisch deformiert und in die Kavität 102 hinein gedrückt wird, wie in 1b schematisch dargestellt. Dadurch wird das Werkstück 104 gegen das Werkzeug 103 gepresst. Durch die plastische Deformation wird die Form des Werkstücks 104 dauerhaft verändert, wobei sich der Durchmesser des Werkstücks 104 in dem Bereich des Werkstücks, der der Kavität 102 benachbart ist, vergrößert. Dadurch kann im Bereich des Werkstücks 104, der der Kavität 102 benachbart ist, eine Ausbuchtung gebildet werden, die, solange sich das Werkstück 104 in der Vorrichtung 109 befindet, in die Kavität 102 hinein ragt. In dem Bereich des Werkstücks 104, der plastisch deformiert wird, können für eine plastische Deformation charakteristische Veränderungen der Struktur des zweiten Materials entstehen wie beispielsweise Veränderungen der Kristallstruktur und/oder von inneren Spannungen des Materials. In Ausführungsformen, in denen das zweite Material ein Metall ist, kann in dem plastisch deformierten Bereich eine Kaltverfestigung auftreten.Due to the pressure difference between the interior of the workpiece 104 and the cavity 102 acts on the workpiece 104 in the area of the cavity 102 a force. The pressure of the active medium is large enough (in some embodiments, the pressure may, for example, in a range of 100 bar to 2500 bar), that the workpiece 104 in the area of the cavity 102 plastically deformed and into the cavity 102 is pressed into, as in 1b shown schematically. This will make the workpiece 104 against the tool 103 pressed. Due to the plastic deformation, the shape of the workpiece 104 permanently changed, taking the diameter of the workpiece 104 in the area of the workpiece, that of the cavity 102 is adjacent, enlarged. This can be done in the area of the workpiece 104 , the cavity 102 is adjacent, a bulge formed, as long as the workpiece 104 in the device 109 is in the cavity 102 protrudes into it. In the area of the workpiece 104 which is plastically deformed, characteristic changes in the structure of the second material, such as, for example, changes in the crystal structure and / or internal stresses of the material, can occur for plastic deformation. In embodiments in which the second material is a metal, strain hardening may occur in the plastically deformed region.

Die Axialzylinder 106, 107 werden währenddessen in axialer Richtung gegen das Werkstück 104 gedrückt, damit dessen Inneres trotz der plastischen Deformation des Werkstücks 104 druckdicht verschlossen bleibt.The axial cylinders 106 . 107 Meanwhile, in the axial direction against the workpiece 104 pressed so that its interior despite the plastic deformation of the workpiece 104 pressure sealed remains.

Wenn das Werkstück 104 plastisch deformiert wird, und sich das Werkstück 104 in die Kavität 102 hinein ausdehnt, wird der Festkörper 101 zwischen dem Werkstück 104 und dem Werkzeug 103 zusammengepresst.If the workpiece 104 is plastically deformed, and the workpiece 104 into the cavity 102 extends into it becomes the solid 101 between the workpiece 104 and the tool 103 compressed.

In Ausführungsformen, in denen das erste Material, aus dem der Festkörper 101 besteht, dafür geeignet ist, durch Druck plastifiziert zu werden, kann das erste Material allein dadurch, dass der Festkörper 101 zwischen dem Werkstück 104 und dem Werkzeug 103 zusammengepresst wird, plastifiziert werden.In embodiments in which the first material from which the solid state 101 is suitable for being plasticized by pressure, the first material can be produced solely by the fact that the solid 101 between the workpiece 104 and the tool 103 is compressed, plasticized.

In anderen Ausführungsformen kann ein Teil des Werkzeugs 103 im Bereich der Kavität 102 und/oder das gesamte Werkzeug 103 erwärmt werden, während das Werkstück 104 durch Einleiten des unter Druck stehenden Wirkmediums 105 ins Innere des Werkstücks 104 gegen das Werkzeug 103 gepresst wird. Das Erwärmen kann durch Leiten eines heißen Mediums durch die Kanäle 108 und/oder durch Aktivieren von elektrischen Heizelementen im Werkzeug 103 geschehen. Durch das Erwärmen kann der Festkörper 101 über den Schmelzpunkt des ersten Materials hinaus erhitzt werden, so dass das erste Material in den flüssigen Aggregatzustand übergeht.In other embodiments, a part of the tool 103 in the area of the cavity 102 and / or the entire tool 103 be heated while the workpiece 104 by introducing the pressurized active medium 105 inside the workpiece 104 against the tool 103 is pressed. Heating may be accomplished by passing a hot medium through the channels 108 and / or by activating electrical heating elements in the tool 103 happen. By heating, the solid can 101 Be heated above the melting point of the first material, so that the first material passes into the liquid state of aggregation.

Das plastifizierte erste Material kann den Zwischenraum zwischen dem Werkstück 104 und dem Werkzeug 103 ausfüllen. Durch den Druck, den das Werkstück 104 und das Werkzeug 103 auf das plastifizierte erste Material ausüben, kann das plastifizierte erste Material in die Kavität 102 gespritzt und über die Kavität 102 verteilt werden. Luft, die sich in der Kavität 102 befindet, kann durch Entlüftungskanäle im Werkzeug 103 entweichen, so dass sich das plastifizierte erste Material über den gesamten Zwischenraum zwischen dem Werkstück 104 und dem Werkzeug 103 ausbreitet und eine Grenzfläche mit dem Werkstück 104 bildet.The plasticized first material may be the space between the workpiece 104 and the tool 103 fill out. By the pressure of the workpiece 104 and the tool 103 on the plasticized first material exercise, the plasticized first material in the cavity 102 sprayed and over the cavity 102 be distributed. Air, which is in the cavity 102 can be located through venting channels in the tool 103 escape, leaving the plasticized first material over the entire gap between the workpiece 104 and the tool 103 spreads and an interface with the workpiece 104 forms.

Das erste Material kann der plastischen Deformation des Werkstücks 104 einen gewissen Widerstand entgegensetzen, der ähnlich wie ein Gegenstempel wirken kann, der die Umformung des Werkstücks 104 unterstützt. Der Widerstand hängt von der Menge des ersten Materials ab. Bei einer geringeren Menge des ersten Materials kann ein kleinerer Widerstand auftreten als bei einer größeren Menge an erstem Material, so dass das Werkstück 104 stärker deformiert wird, wenn sich weniger erstes Material in der Kavität 102 befindet. Dadurch können Volumenschwankungen des ersten Materials, die beispielsweise durch Schwankungen der Größe des Festkörpers 101 oder, in Ausführungsformen, in denen ein Granulat des ersten Materials verwendet wird, durch Schwankungen der Menge des Granulats, verursacht werden können, bis zu einem gewissen Grad ausgeglichen werden.The first material may be the plastic deformation of the workpiece 104 oppose a certain resistance, which can act much like a counter punch, the forming of the workpiece 104 supported. The resistance depends on the amount of the first material. With a smaller amount of the first material, a smaller resistance may occur than with a larger amount of first material, so that the workpiece 104 becomes more deformed when there is less first material in the cavity 102 located. This can cause volume fluctuations of the first material, for example, due to fluctuations in the size of the solid 101 or, in embodiments where granules of the first material are used, which may be caused by variations in the amount of granules, are balanced to some extent.

Anschließend kann der Druck im Inneren des Werkstücks 104 verringert werden, indem man das Wirkmedium 105 durch den Kanal 111 aus dem Inneren des Werkstücks 104 entfernt, und das erste Material kann wieder in den festen Aggregatzustand überführt werden.Subsequently, the pressure inside the workpiece 104 be reduced by adding the active medium 105 through the channel 111 from the inside of the workpiece 104 removed, and the first material can be restored to the solid state.

In Ausführungsformen, in denen das erste Material durch den Druck, den das Werkstück 104 und das Werkzeug 103 auf das erste Material ausüben, plastifiziert wird, verfestigt sich das erste Material, sobald der Druck im Inneren des Werkstücks 104 verringert wird, und das Werkstück 104 nicht mehr gegen das Werkzeug 103 gepresst wird. in Ausführungsformen, in denen das erste Material durch eine Temperaturerhöhung plastifiziert wird, kann das erste Material durch eine Abkühlung in den festen Zustand gebracht werden. Die Abkühlung kann dadurch geschehen, dass die Erwärmung des Werkzeugs 103 bzw. eines Teils davon beendet wird, und/oder indem das Werkzeug 103 zumindest im Bereich der Kavität 102 gekühlt wird, was beispielsweise durch Leiten eines kalten Mediums durch die Kanäle 108 geschehen kann.In embodiments in which the first material by the pressure that the workpiece 104 and the tool 103 On the first material exerted, plasticized, the first material solidifies as soon as the pressure inside the workpiece 104 is reduced, and the workpiece 104 no longer against the tool 103 is pressed. In embodiments in which the first material is plasticized by an increase in temperature, the first material can be brought into the solid state by cooling. The cooling can be done by heating the tool 103 or part of it, and / or by the tool 103 at least in the area of the cavity 102 is cooled, for example, by passing a cold medium through the channels 108 can happen.

Nachdem sich das erste Material verfestigt hat, bildet es einen Teil 110 eines Bauteils, das aus dem ersten Material und dem zweiten Material, aus dem das Werkstück 104 gebildet ist, besteht. Die Form des Teils 110 wird dabei durch die Form der Kavität 102 bestimmt. Zum Entnehmen des Bauteils aus dem Werkzeug 109 können die Axialzylinder 106, 107 zurückgefahren und das Werkzeugoberteil 103a vom Werkzeugunterteil 103b abgehoben werden.After the first material has solidified, it forms a part 110 a component made of the first material and the second material from which the workpiece 104 is formed. The shape of the part 110 is determined by the shape of the cavity 102 certainly. For removing the component from the tool 109 can the axial cylinders 106 . 107 moved back and the tool shell 103a from the lower tool part 103b be lifted off.

2a zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Vorrichtung 209, in der ein Verfahren gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung durchgeführt wird, in einem ersten Stadium des Verfahrens. Eine schematische Querschnittsansicht der Vorrichtung 209 in einem späteren Stadium des Verfahrens ist in 2b dargestellt. 2a shows a schematic cross-sectional view of a device 209 in which a method according to another embodiment of the invention is performed, in a first stage of the method. A schematic cross-sectional view of the device 209 at a later stage of the procedure is in 2 B shown.

Die Vorrichtung 209 umfasst ein Werkzeug 203, in dem eine Kavität 202 ausgebildet ist. Außerdem umfasst die Vorrichtung 209 einen Stempel 211, der gegenüber der Kavität 202 angeordnet ist, und der auf das Werkzeug 203 zu und von dem Werkzeug 203 weg bewegt werden kann. Wenn der Stempel 211 auf das Werkzeug 203 zu bewegt wird, kann ein Teil des Stempels 211 in die Kavität 202 eindringen, während der Stempel 211 durch Wegbewegen vom Werkzeug 203 aus der Kavität 202 entfernt werden kann. Zum Bewegen des Stempels 211 kann die Vorrichtung 209 in manchen Ausführungsformen Hydraulikzylinder (nicht gezeigt) umfassen.The device 209 includes a tool 203 in which a cavity 202 is trained. In addition, the device includes 209 a stamp 211 , the opposite of the cavity 202 is arranged, and the on the tool 203 to and from the tool 203 can be moved away. If the stamp 211 on the tool 203 can be moved to part of the stamp 211 into the cavity 202 invade while the stamp 211 by moving away from the tool 203 from the cavity 202 can be removed. To move the stamp 211 can the device 209 in some embodiments, comprise hydraulic cylinders (not shown).

Ähnlich wie das Werkzeug 103 in den oben mit Bezug auf 1a und 1b beschriebenen Ausführungsformen kann das Werkzeug 203 Mittel zum Verändern einer Temperatur des Werkzeugs im Bereich der Kavität 202 und/oder zum Verändern einer Temperatur des gesamten Werkzeugs 203, beispielsweise Kanäle, durch die ein heißes oder kaltes Medium geleitet werden kann und/oder elektrische Heizelemente umfassen (inSimilar to the tool 103 in the above with reference to 1a and 1b described embodiments, the tool 203 Means for changing a temperature of the tool in the region of the cavity 202 and / or to change a temperature of the entire tool 203 For example, channels through which a hot or cold medium can be passed and / or electrical heating elements comprise (in

2a und 2b nicht dargestellt). Außerdem können Entlüftungskanäle vorgesehen sein, durch die Luft aus der Kavität 202 ausströmen kann. 2a and 2 B not shown). In addition, venting channels may be provided by the air from the cavity 202 can flow out.

Die Vorrichtung 209 umfasst ferner einen Niederhalter 215, der den Stempel 211 ringförmig umgibt und dafür ausgebildet ist, ein Werkstück 204, das in die Vorrichtung 209 eingesetzt ist, in einem Bereich neben der Kavität 202 gegen das Werkzeug 203 zu drücken.The device 209 also includes a hold-down 215 that the stamp 211 annular surrounds and adapted to a workpiece 204 that in the device 209 is inserted in an area next to the cavity 202 against the tool 203 to press.

Weitere Merkmale der Vorrichtung 209 können denen bekannter Vorrichtungen zum Tiefziehen entsprechen.Further features of the device 209 may correspond to those known deep-drawing devices.

Beim Durchführen des Verfahrens werden ein oder mehrere Festköper 201 aus einem ersten Material und ein Werkstück 204 aus einem zweiten Material in die Vorrichtung 209 eingebracht, wobei das erste und das zweite Material Eigenschaften wie in den oben mit Bezug auf die 1a und 1b beschriebenen Ausführungsformen aufweisen können. Bei dem Verfahren wird aus dem Werkstück 204 und dem Festkörper 201 ein Bauteil aus dem ersten und dem zweiten Material gebildet.In carrying out the process, one or more fuses become 201 from a first material and a workpiece 204 from a second material into the device 209 introduced, wherein the first and the second material properties as in the above with respect to the 1a and 1b described embodiments may have. In the process, the workpiece is removed 204 and the solid 201 a component formed from the first and the second material.

Das Werkstück 204 kann ein Halbzeug aus dem zweiten Material sein, insbesondere eine Platte oder ein Profil aus dem zweiten Material, In Ausführungsformen, in denen das zweite Material ein Metall ist, kann das Werkstück 204 ein Blech oder ein Metallprofil sein.The workpiece 204 may be a semi-finished product of the second material, in particular a plate or a profile of the second material, in embodiments in which the second material is a metal, the workpiece 204 a sheet metal or a metal profile.

Der Festkörper 201 wird in die Kavität 202 des Werkzeugs 203 eingebracht, und zwar so, dass er sich zwischen dem Werkzeug 203 und dem Werkstück 204 befindet. Der Festkörper 201 kann ein Halbzeug aus dem zweiten Material sein, das eine derartige Form hat, dass es in der Kavität 202 Platz hat. In anderen Ausführungsformen können auch mehrere Festkörper 201 vorgesehen sein, die beispielsweise in Form eines Granulats aus dem ersten Material bereitgestellt werden können, das in die Kavität 202 eingefüllt wird.The solid 201 gets into the cavity 202 of the tool 203 introduced, so that he is between the tool 203 and the workpiece 204 located. The solid 201 may be a semi-finished product of the second material having a shape such that it is in the cavity 202 Has space. In other embodiments, multiple solids may also be used 201 be provided, which can be provided, for example in the form of granules of the first material, which in the cavity 202 is filled.

Das Werkstück 204 kann in manchen Ausführungsformen eine Öffnung 212, beispielsweise eine Bohrung, haben, die so angeordnet ist, dass sie sich zwischen der Kavität 202 und dem Stempel 211 befindet, wenn das Werkstück 204 in die Vorrichtung 209 eingebracht ist. Der Stempel 211 kann in solchen Ausführungsformen eine Ausnehmung 213 aufweisen, die sich in einem Bereich des Stempels 211 befindet, der an die Öffnung 212 angrenzt, wenn der Stempel 211 auf das Werkzeug 203 zu bewegt wird. In manchen Ausführungsformen kann ein Durchmesser der Ausnehmung 213 in einer oder mehreren Richtungen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Stempels 211 größer als ein Durchmesser der Öffnung 212 sein.The workpiece 204 may in some embodiments an opening 212 For example, have a hole that is arranged so that they are between the cavity 202 and the stamp 211 located when the workpiece 204 into the device 209 is introduced. The Stamp 211 may in such embodiments a recess 213 exhibit, which is in an area of the stamp 211 located at the opening 212 adjoins when the stamp 211 on the tool 203 to be moved. In some embodiments, a diameter of the recess 213 in one or more directions perpendicular to the direction of movement of the punch 211 larger than a diameter of the opening 212 be.

Nach dem Einbringen des Werkstücks 204 und des Festkörpers 201 in die Vorrichtung 209 wird das Werkstück 204 gegen das Werkzeug 203 gepresst, indem der Stempel 211 auf das Werkzeug 203 zu bewegt wird. Dabei wird das Werkstück 204 plastisch deformiert, so dass sich die Form des Werkstücks 204 wie in 2b gezeigt dauerhaft verändert. Dabei kann im Bereich der Kavität 202 eine Ausbuchtung im Werkstück 204 entstehen, die in die Kavität 202 hinein ragt, solange sich das Werkstück 204 in der Vorrichtung 209 befindet.After inserting the workpiece 204 and the solid 201 into the device 209 becomes the workpiece 204 against the tool 203 pressed by the stamp 211 on the tool 203 to be moved. This is the workpiece 204 plastically deformed, so that the shape of the workpiece 204 as in 2 B shown permanently changed. It can be in the area of the cavity 202 a bulge in the workpiece 204 arise in the cavity 202 protrudes into it, as long as the workpiece 204 in the device 209 located.

Durch die plastische Deformation des Werkstücks 204 bewegt sich ein Teil des Werkstücks 204 in die Kavität 202 hinein und der Festkörper 201 in der Kavität 202 wird durch das Werkstück 204 und das Werkzeug 203 zusammengepresst.Due to the plastic deformation of the workpiece 204 a part of the workpiece moves 204 into the cavity 202 into it and the solid 201 in the cavity 202 gets through the workpiece 204 and the tool 203 compressed.

Das erste Material, aus dem der Festkörper 201 besteht, wird während des Gegeneinanderpressens des Werkstücks 204 und des Werkzeugs 203 plastifiziert. Ähnlich wie in den oben mit Bezug auf 1a und 1b beschriebenen Ausführungsformen kann dies allein durch den Druck, der durch das Werkstück 204 und das Werkzeug 203 auf den Festkörper 201 ausgeübt wird, geschehen. Alternativ oder zusätzlich kann das Werkzeug 203 und/oder ein Teil des Werkzeugs 203 im Bereich der Kavität 202 erwärmt werden, so dass das erste Material über seinen Schmelzpunkt hinaus erhitzt wird.The first material that makes up the solid 201 is, during the pressing against each other of the workpiece 204 and the tool 203 plasticized. Similar to the above with respect to 1a and 1b described embodiments, this alone by the pressure, by the workpiece 204 and the tool 203 on the solid 201 is exercised. Alternatively or additionally, the tool 203 and / or a part of the tool 203 in the area of the cavity 202 are heated so that the first material is heated above its melting point.

Das plastifizierte erste Material kann den Zwischenraum zwischen dem Werkstück 204 und dem Werkzeug 203 füllen, so dass sich eine Grenzfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Material bildet, wobei Luft durch Entlüftungskanäle aus der Kavität 202 entweichen kann. Ein Teil des plastifizierten ersten Materials kann durch die Öffnung 212 im Werkstück 204 in die Ausnehmung 213 im Stempel 211 eindringen. Luft, die sich in der Ausnehmung 213 befindet, kann durch Entlüftungskanäle, die im Stempel 211 vorgesehen sind, aus der Ausnehmung 213 entweichen, so dass die Ausnehmung 213 im Wesentlichen vollständig mit dem plastifizierten ersten Material gefüllt wird.The plasticized first material may be the space between the workpiece 204 and the tool 203 fill, so that forms an interface between the first and the second material, wherein air through ventilation channels from the cavity 202 can escape. Part of the plasticized first material may pass through the opening 212 in the workpiece 204 into the recess 213 in the stamp 211 penetration. Air, which is in the recess 213 can be located through venting channels in the punch 211 are provided, from the recess 213 escape, leaving the recess 213 is substantially completely filled with the plasticized first material.

Anschließend kann das Pressen des Werkstücks 204 gegen das Werkzeug 203 beendet werden und das erste Material kann verfestigt werden. Dies kann durch eine Verringerung des Drucks, der über den Stempel 211 auf das Werkstück 204 und das erste Material ausgeübt wird und/oder durch Abkühlen des ersten Materials geschehen. Das Abkühlen des ersten Materials kann durch Beenden des Erwärmens des Werkzeugs 203 und/oder durch Leiten eines kalten Mediums durch Kanäle in dem Werkzeug 203 geschehen.Subsequently, the pressing of the workpiece 204 against the tool 203 be terminated and the first material can be solidified. This can be done by reducing the pressure over the punch 211 on the workpiece 204 and the first material is exerted and / or done by cooling the first material. The cooling of the first material can be accomplished by terminating the Heating the tool 203 and / or by passing a cold medium through channels in the tool 203 happen.

Nachdem sich das erste Material verfestigt hat, bildet es einen Teil 210 eines Bauteils, das aus dem ersten Material und dem zweiten Material, aus dem das Werkstück 204 gebildet ist, besteht, wobei die Form des Teils 210 durch die Form der Kavität 202 bestimmt ist. Das erste Material, das durch die Öffnung 212 im Werkstück 204 in die Ausnehmung 213 im Stempel 211 eingedrungen ist, und erstes Material in der Öffnung 212 bilden eine Haltenoppe 214, die einen Formschluss und/oder einen Kraftschluss zwischen dem Teil 210 und dem durch das Werkstück 204 gebildeten Teil des Bauteils herstellt.After the first material has solidified, it forms a part 210 a component made of the first material and the second material from which the workpiece 204 is formed, the shape of the part 210 through the shape of the cavity 202 is determined. The first material through the opening 212 in the workpiece 204 into the recess 213 in the stamp 211 has penetrated, and first material in the opening 212 form a holding nub 214 that a positive connection and / or a frictional connection between the part 210 and through the workpiece 204 produces formed part of the component.

In manchen Ausführungsformen können im Werkstück 204 mehrere Öffnungen ähnlich der Öffnung 212 vorgesehen sein, und der Stempel 211 kann mehrere Ausnehmungen ähnlich der Ausnehmung 213 aufweisen, um mehre Haltenoppen zu bilden, deren Merkmale denen der in 2b gezeigten Haltenoppe 214 entsprechen.In some embodiments, in the workpiece 204 several openings similar to the opening 212 be provided, and the stamp 211 can have several recesses similar to the recess 213 have to form several holding nubs, whose features are similar to those in 2 B shown holding topple 214 correspond.

Nach der Verfestigung des ersten Materials können der Stempel 211 und der Niederhalter 215 in einer Richtung weg vom Werkzeug 203 bewegt werden, und das Bauteil kann aus der Vorrichtung 209 entnommen werden.After solidification of the first material of the stamp 211 and the hold-down 215 in one direction away from the tool 203 be moved, and the component can from the device 209 be removed.

3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Vorrichtung 309, in der ein Verfahren gemäß einer weiteren Ausführungsform durchgeführt wird, in einem Stadium des Verfahrens. 3 shows a schematic cross-sectional view of a device 309 in which a method according to another embodiment is performed, at a stage of the method.

Die Vorrichtung 309 weist teilweise Merkmale entsprechend denen der oben mit Bezug auf 2a und 2b beschriebenen Vorrichtung 209 auf. Einander entsprechende Teile der Vorrichtungen 209, 309 sind in den 2a, 2b und 3 mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Insbesondere umfasst die Vorrichtung 309 ein Werkzeug 203 mit einer Kavität 202 und einen Niederhalter 215.The device 309 partially has features corresponding to those of the above with respect to 2a and 2 B described device 209 on. Corresponding parts of the devices 209 . 309 are in the 2a . 2 B and 3 denoted by the same reference numerals. In particular, the device comprises 309 a tool 203 with a cavity 202 and a hold-down 215 ,

Die Vorrichtung 309 umfasst ferner einen Stempel 311, der gegenüber der Kavität 202 angeordnet ist, und der auf das Werkzeug 203 zu und vom Werkzeug 203 weg bewegt werden kann, beispielsweise mit Hilfe von einem oder mehreren Hydraulikzylindern.The device 309 also includes a stamp 311 , the opposite of the cavity 202 is arranged, and the on the tool 203 to and from the tool 203 can be moved away, for example by means of one or more hydraulic cylinders.

Der Stempel 311 weist eine Ausnehmung 313 auf. Die Ausnehmung 313 erweitert sich nach innen, in einer Richtung weg vom Werkzeug 203. In manchen Ausführungsformen kann die Ausnehmung 313 einen ersten Abschnitt 316 und einen zweiten Abschnitt 317 aufweisen, wobei der zweite Abschnitt 317 in einer oder mehreren zu einer Bewegungsrichtung des Stempels 311 senkrechten Richtungen einen größeren Durchmesser aufweist als der erste Abschnitt 316. In anderen Ausführungsformen kann die Ausnehmung 313 die Form eines Kegelstumpfs haben, wobei sich die Grundfläche des Kegelstumpfs auf der vom Werkzeug 203 abgewandten Seite der Ausnehmung 313 befindet. Weitere Merkmale des Stempels 311 können denen des Stempels 211 in der oben mit Bezug auf die 2a und 2b beschriebenen Ausführungsform entsprechen.The Stamp 311 has a recess 313 on. The recess 313 expands inward, one way away from the tool 203 , In some embodiments, the recess 313 a first section 316 and a second section 317 have, wherein the second section 317 in one or more to a direction of movement of the punch 311 vertical directions has a larger diameter than the first section 316 , In other embodiments, the recess 313 have the shape of a truncated cone, with the base of the truncated cone on the tool 203 opposite side of the recess 313 located. Other features of the stamp 311 can those of the stamp 211 in the above with respect to the 2a and 2 B correspond to described embodiment.

Zum Durchführen des Verfahrens zur Herstellung eines Bauteils aus einem ersten und einem zweiten Material werden ein Festkörper aus dem ersten Material und ein Werkstück 204 aus dem zweiten Material in die Vorrichtung 309 eingebracht, wobei das erste und das zweite Material Eigenschaften wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen haben können.To carry out the method for producing a component from a first and a second material, a solid body of the first material and a workpiece 204 from the second material into the device 309 incorporated, wherein the first and the second material may have properties as in the embodiments described above.

Der Festkörper kann Merkmale ähnlich denen des Festkörpers 201 in der oben mit Bezug auf 2a und 2b beschriebenen Ausführungsform haben, und wird so in die Kavität 202 des Werkzeugs 203 eingebracht, dass er sich zwischen dem Werkzeug 203 und dem Werkstück 204 befindet.The solid can have characteristics similar to those of the solid 201 in the above with reference to 2a and 2 B have described embodiment, and is so in the cavity 202 of the tool 203 He introduced himself between the tool 203 and the workpiece 204 located.

Das Werkstück 204 kann eine Platte oder ein Profil aus dem zweiten Material sein. Es weist in einem Bereich, der der Ausnehmung 313 gegenüberliegt, keine Öffnung auf, so dass die Ausnehmung 313 durch das Werkstück 204 verschlossen wird.The workpiece 204 may be a plate or a profile of the second material. It points in an area, that of the recess 313 opposite, no opening on, leaving the recess 313 through the workpiece 204 is closed.

Das Werkstück 204 wird gegen das Werkzeug 203 gepresst, indem der Stempel 311 auf das Werkzeug 203 zu bewegt wird. In der 3 ist ein Zustand der Vorrichtung 309 nach dem Gegeneinanderpressen des Werkstücks 204 und des Werkzeugs 203 gezeigt.The workpiece 204 will be against the tool 203 pressed by the stamp 311 on the tool 203 to be moved. In the 3 is a condition of the device 309 after pressing the workpiece against each other 204 and the tool 203 shown.

Beim Gegeneinanderpressen des Werkstücks 204 und des Werkzeugs 203 wird das Werkstück 204 plastisch deformiert und das erste Material des Festkörpers wird durch den Druck, den das Werkstück 204 und das Werkzeug 203 darauf ausüben und/oder durch eine Temperaturerhöhnung plastifiziert, so dass es die Kavität 202 ausfüllt und, nachdem es wieder verfestigt wurde, einen Teil 210 des Bauteils aus dem ersten Material mit einer der Form der Kavität 202 entsprechenden Form bildet.When pressing against each other of the workpiece 204 and the tool 203 becomes the workpiece 204 plastically deformed and the first material of the solid is determined by the pressure that the workpiece 204 and the tool 203 exert on it and / or plasticized by a temperature increase, making it the cavity 202 and, after being solidified again, a part 210 the component of the first material with one of the shape of the cavity 202 corresponding form forms.

Beim Gegeneinanderpressen des Werkstücks 204 und des Werkzeugs 203 übt das flüssige erste Material einen Druck auf den Teil des Werkstücks 204, der die Ausnehmung 313 abschließt, aus. Durch diesen Druck kann der Teil des Werkstücks 204 vor der Ausnehmung 313 plastisch deformiert werden, so dass er in die Ausnehmung 313 hineingedrückt wird und sich der Form der Ausnehmung 313 anpasst. Das flüssige erste Material dient dabei als ein Wirkmedium zur Umformung des Werkstücks 204, Die Form des Teils des Werkstücks 204, der in die Ausnehmung 313 hineingedrückt wird, passt sich im Wesentlichen an die Form der Ausnehmung 313 an. Da sich die Ausnehmung 313 nach innen erweitert, entsteht so eine Hinterschneidung 315. Ein Teil 314 des ersten Materials kann ebenfalls in die Ausnehmung 313 eindringen und eine pilzförmige Form annehmen, wodurch man einen Formschluss und/oder einen Kraftschluss zwischen dem ersten und dem zweiten Material enthält.When pressing against each other of the workpiece 204 and the tool 203 The liquid first material exerts a pressure on the part of the workpiece 204 , the recess 313 completes, off. By this pressure, the part of the workpiece can 204 in front of the recess 313 plastically deformed so that it enters the recess 313 is pressed in and the shape of the recess 313 adapts. The liquid first material serves as an active medium for forming the workpiece 204 , The shape of the part of the workpiece 204 in the recess 313 is pressed in, essentially adapts to the shape of the recess 313 at. As the recess 313 extended to the inside, so creates an undercut 315 , A part 314 of the first material may also be in the recess 313 penetrate and assume a mushroom-shaped form, whereby one contains a positive connection and / or a frictional connection between the first and the second material.

Nach dem Verfestigen des ersten Materials, das wie in den oben mit Bezug auf die 2a und 2b beschriebenen Ausführungsformen durch eine Verringerung des durch den Stempel 311 ausgeübten Drucks und/oder durch eine Temperaturerniedrigung erreicht werden kann, kann das Bauteil aus der Vorrichtung entnommen werden. Zu diesem Zweck kann der Stempel 311 aus mehren Einzelteilen zusammengesetzt sein, die beim Entnehmen des Bauteils voneinander getrennt werden, um ein Entnehmen des Bauteils trotz der Hinterschneidung 315 zu ermöglichen. In 3 sind die Einzelteile des Stempels 311 durch Bezugszeichen 318, 319 und 320 bezeichnet.After solidifying the first material, as in the above with respect to the 2a and 2 B described embodiments by a reduction of the stamp 311 applied pressure and / or can be achieved by a decrease in temperature, the component can be removed from the device. For this purpose, the stamp 311 be composed of several items that are separated when removing the component from each other to a removal of the component despite the undercut 315 to enable. In 3 are the items of the stamp 311 by reference numerals 318 . 319 and 320 designated.

In manchen Ausführungsformen kann der Stempel 311 mehrere Ausnehmungen ähnlich der Ausnehmung 313 aufweisen, um mehrere Vorsprünge mit Hinterschneidungen in dem Bauteil zu bilden.In some embodiments, the stamp 311 several recesses similar to the recess 313 to form a plurality of projections with undercuts in the component.

Die Erfindung ist nicht auf Ausführungsformen beschränkt, in denen im Werkzeug 103 bzw. 203 eine einzige Kavität vorgesehen ist. In anderen Ausführungsformen können mehrere Kavitäten vorhanden sein, in die jeweils ein oder mehrere Festkörper aus dem ersten Material eingebracht werden. Dadurch können mehrere räumlich getrennte Abschnitte des Bauteils aus dem ersten Material in einem gemeinsamen Arbeitsgang hergestellt werden.The invention is not limited to embodiments in which in the tool 103 respectively. 203 a single cavity is provided. In other embodiments, multiple cavities may be present, into each of which one or more solid bodies of the first material are introduced. As a result, a plurality of spatially separated sections of the component made of the first material can be produced in a single operation.

In manchen Ausführungsformen kann das Werkstück 104, 204 außerdem auf einer dem Werkzeug 103, 203 zugewandten Seite eine Haftschicht aufweisen. Die Haftschicht ist dafür ausgelegt, eine Haftung zwischen dem ersten Material und dem Werkstück 103, 203 im Vergleich zu einem direkten Kontakt zwischen dem ersten und dem zweiten Material zu erhöhen. Die Haftschicht kann beispielsweise ein Haftvermittler auf Basis von Copolyamiden (VESTAMELT^® X1333-P1) sein und Metall und Kunststoff flächig verbinden. Durch die Haftschicht kann zusätzlich oder alternativ zu einem Kraft- und/oder Formschluss ein Materialschluss zwischen dem ersten und dem zweiten Material erhalten werden, wodurch die Stabilität des Bauteils weiter erhöht werden kann.In some embodiments, the workpiece may 104 . 204 also on a tool 103 . 203 facing side have an adhesive layer. The adhesive layer is designed to provide adhesion between the first material and the workpiece 103 . 203 to increase compared to a direct contact between the first and the second material. The adhesive layer may be for example an adhesive based on copolyamides (VESTAMELT X1333 ^®-P1) and connect metal and plastic surface. As a result of the adhesive layer, in addition to or as an alternative to a force and / or form fit, a material connection between the first and the second material can be obtained, as a result of which the stability of the component can be further increased.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

DIN 16773 [0046]

Claims

Method for producing a component from a first and a second material, comprising: introducing at least one solid ( 101 . 201 ), which comprises the first material, into a cavity ( 102 . 202 ) of a tool ( 103 . 203 ), wherein the at least one solid ( 101 . 201 ) between the tool ( 103 . 203 ) and a workpiece ( 104 . 204 ) containing the second material is located; and pressing the workpiece ( 104 . 204 ) against the tool ( 103 . 203 ), whereby the workpiece ( 104 . 204 ) plastically deformed and the first material is plasticized, so that the first material at least the cavity ( 102 . 202 ) and with the workpiece ( 104 . 204 ) is connected.

The method of claim 1, wherein the first material is a plastic and the second material is a metal.

Method according to claim 2, wherein the workpiece ( 104 . 204 ) comprises a metal semi-finished product, in particular a sheet, a profile and / or a pipe.

The method of claim 1, wherein the first and second materials are two different plastics.

Method according to one of claims 2 to 4, wherein the at least one solid ( 101 . 201 ) comprises a plastic granules and / or a plastic semi-finished product.

Method according to one of the preceding claims, wherein the workpiece ( 104 ) against the tool ( 103 ) is pressed by an active medium ( 105 ), in particular a fluid, pressure on the tool ( 103 ) facing away from the workpiece ( 104 ) is exercised.

Method according to one of claims 1 to 5, wherein the workpiece ( 204 ) against the tool ( 203 ) is pressed by a stamp ( 211 . 311 ) a force on the workpiece ( 204 ) is exercised.

Method according to claim 7, wherein the workpiece ( 204 ) an opening ( 212 ) and the stamp ( 211 ) in a region which, during the pressing of the workpiece ( 204 ) against the tool ( 203 ) to the opening ( 212 ) adjoins, a recess ( 213 ), so that a part ( 214 ) of the first material during pressing of the workpiece ( 204 ) against the tool ( 203 ) through the opening ( 212 ) passes through and the recess ( 213 ) of the stamp ( 211 ) fills.

Method according to claim 8, wherein a diameter of the recess ( 213 ) greater than a diameter of the opening ( 212 ).

Method according to claim 7, wherein the stamp ( 311 ) a recess ( 313 ), which widens inwards, so that when pressing the workpiece ( 204 ) against the tool ( 203 ) by the pressure that the first material has on the workpiece ( 204 ), in the workpiece ( 204 ) an undercut ( 315 ) is formed.

Method according to one of the preceding claims, wherein the workpiece ( 104 . 204 ) on a tool ( 103 . 203 ) has an adhesive layer which is adapted to a adhesion between the first material and the workpiece ( 104 . 204 ) in comparison to a direct contact between the first and the second material.

Method according to one of the preceding claims, wherein the tool ( 103 . 203 ) when pressing the workpiece ( 104 . 204 ) against the tool ( 103 . 203 ) at least in the region of the cavity ( 102 . 202 ) is heated to plasticize the first material and then cooled to solidify the first material.

Method according to claim 11, wherein only a part of the tool ( 103 . 203 ) in the area of the cavity ( 102 . 202 ) is heated and cooled.

Method according to one of claims 1 to 11, wherein the first material by the action of a pressure when pressing the workpiece ( 104 . 204 ) against the tool ( 103 . 203 ) on the at least one solid ( 101 . 201 ) is plasticized.

Method according to one of the preceding claims, wherein the tool ( 103 . 203 ) has a plurality of mutually separate cavities and in each cavity at least one solid body comprising the first material is introduced.

Component, in particular obtainable by a method according to one of the preceding claims, comprising: a first part ( 110 . 210 ) of a first material; a second part ( 104 . 204 ) of a second material that is in the first part ( 110 . 210 ) and an interface with the first part ( 110 . 210 ) forms; the second part ( 104 . 204 ) has a plastically deformed region in the region of the interface.

Component according to claim 16, wherein the second part ( 104 . 204 ) has a bulge in the region of the interface and the first part ( 110 . 210 ) is wholly or partly located on an outer side of the bulge.

Component according to claim 16 or 17, wherein the first part ( 210 ) a holding tuft ( 214 ) which extends through an opening ( 212 ) in the plastically deformed region of the second part ( 204 ).

Component according to one of claims 16 to 18, wherein the second part ( 204 ) in the plastically deformed region an undercut ( 315 ) having.

Component according to one of claims 16 to 19, wherein the first material is a plastic and the second material is a metal.

A component according to any one of claims 16 to 19, wherein the first and second materials are two different plastics.