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DE19825603A1 - Verfahren zum Einbringen einer Verstärkung in einen Hohlraum eines Kfz-Bauteils und Trägerstruktur für Kfz-Bauteil - Google Patents

Verfahren zum Einbringen einer Verstärkung in einen Hohlraum eines Kfz-Bauteils und Trägerstruktur für Kfz-Bauteil

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Publication number
DE19825603A1
DE19825603A1 DE19825603A DE19825603A DE19825603A1 DE 19825603 A1 DE19825603 A1 DE 19825603A1 DE 19825603 A DE19825603 A DE 19825603A DE 19825603 A DE19825603 A DE 19825603A DE 19825603 A1 DE19825603 A1 DE 19825603A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
metal
cavity
component
metal foam
pillar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19825603A
Other languages
English (en)
Inventor
Wolf-Dieter Schneider
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
M I M HUETTENWERKE DUISBURG GM
Original Assignee
M I M HUETTENWERKE DUISBURG GM
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by M I M HUETTENWERKE DUISBURG GM filed Critical M I M HUETTENWERKE DUISBURG GM
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Priority to AT99929129T priority patent/ATE216963T1/de
Priority to PCT/EP1999/003832 priority patent/WO1999064287A1/de
Priority to DE59901354T priority patent/DE59901354D1/de
Priority to AU46049/99A priority patent/AU4604999A/en
Priority to EP99929129A priority patent/EP1086012B1/de
Priority to ES99929129T priority patent/ES2174617T3/es
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D29/00Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof
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    • B62D29/002Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof characterised by combining metal and synthetic material a foamable synthetic material or metal being added in situ
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/002Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of porous nature
    • B22F7/004Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of porous nature comprising at least one non-porous part
    • B22F7/006Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of porous nature comprising at least one non-porous part the porous part being obtained by foaming
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen einer Verstärkung in einen Hohlraum eines Kfz-Bauteils, insbesondere einer A-Säule, B-Säule, einer C-Säule, einer D-Säule, eines Motorträgers, eines Heckträgers, eines Dachquerträgers, eines Dachholmes, eines Fahrwerkteils o. dgl. Um ein Verfahren der zuvor genannten Art zur Verfügung zu stellen, bei dem die Verstärkung einfach und kostengünstig eingebracht werden kann und wobei das Kfz-Bauteil und die Verstärkung im übrigen den im Kraftfahrzeugbau an derartige Bauteile zu stellenden Anforderungen gerecht werden, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß insbesondere zur Erhöhung der Knicksteifigkeit des Bauteils und/oder der Energieaufnahme des Bauteils und/oder zur Gewichtsreduzierung des Bauteils eine aus einem Metallschaum bestehende Verstärkung in den Hohlraum eingebracht wird.

Description

Die Erfindung betrifft zunächst einmal ein Verfahren zum Einbringen einer Verstär­ kung in einen Hohlraum eines Kfz-Bauteils, insbesondere einer A-Säule, einer B-Säu­ le, einer C-Säule, einer D-Säule, eines Motorträgers, eines Heckträgers, eines Dach­ querträgers, eines Dachholmes, eines Fahrwerksteils oder dergleichen.
An Kfz-Bauteile der vorgenannten Art, und insbesondere an Pkw-Bauteile, werden bestimmte Anforderungen gestellt, insbesondere um Personenschäden bei Unfällen zu verhindern bzw. so gering wie möglich zu halten. Aus diesem Grunde werden die in der Regel aus Metall bestehenden Kfz-Bauteile verstärkt. Durch die Verstärkung soll die Knicksteifigkeit und die Energieaufnahme des Kfz-Bauteils erhöht werden. Eine weitere wesentliche Anforderung gerade im Pkw-Bereich besteht darin, daß das ver­ stärkte Kfz-Bauteil ein möglichst geringes Gewicht haben soll. Darüber hinaus sollen die Herstellungskosten des verstärkten Bauteils möglichst gering sein. Wichtig ist weiterhin, daß die verstärkten Kfz-Bauteile nicht korrodieren, wobei gleichzeitig si­ chergestellt sein muß, daß die Verstärkung im eingebauten Zustand nicht klappert oder knirscht. Desweiteren müssen die genannten, verstärkten Kfz-Bauteile in einem Temperaturbereich von etwa -40°C bis etwa 200°C ihre uneingeschränkte Funktion beibehalten.
Kfz-Bauteile der eingangs genannten Art werden derzeit dadurch verstärkt, daß aus Stahl bestehende Einsätze in die einzelnen Kfz-Bauteile eingeschweißt werden. Diese Stahleinsätze müssen, um in den Hohlraum des Bauteils passend eingesetzt und dort angeschweißt werden zu können, zunächst durch Tiefzieh- bzw. Umformvorgänge in die gewünschte Form gebracht werden. Insgesamt ist das Herstellen einer derartigen, aus Stahl bestehenden Verstärkung und das anschließende Anschweißen recht ar­ beitsaufwendig und kostenintensiv. Darüber hinaus erhöht sich durch die Stahl-Ver­ stärkung das Gewicht des Kfz-Bauteils nicht unerheblich.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Einbringen einer Verstärkung in einen Hohlraum eines Kfz-Bauteils der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, bei dem die Verstärkung einfach und kostengünstig eingebracht werden kann und wobei das Kfz-Bauteil und die Verstärkung im übrigen den im Kraftfahrzeugbau an derartige Bauteile zu stellenden Anforderungen gerecht werden.
Die zuvor hergeleitete Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß insbesondere zur Erhöhung-der Steifigkeit des Bauteils und/oder der Energieauf­ nahme des Bauteils und/oder zur Gewichtsreduzierung des Bauteils eine aus einem Metallschaum bestehende Verstärkung in den Hohlraum eingebracht wird. Es sei darauf hingewiesen, daß unter dem Ausdruck "Metallschaum" sowohl ein schaumar­ tiges Material mit im wesentlichen geschlossenen Zellen bzw. Poren, als auch ein schwammartiges Material (Metallschwamm) mit im wesentlichen offenen Zellen bzw. Poren verstanden wird.
Bei Versuchen ist festgestellt worden, daß ein Metallschaum als Verstärkung in einem Kfz-Bauteil allen wesentlichen, an ein derartiges Bauteil zu stellenden Anforderun­ gen gerecht wird. Zunächst einmal verfügt ein derartiger Schaum über eine hohe Knicksteifigkeit und ein hohes Energieaufnahmevermögen. Darüber hinaus hat eine aus Metallschaum bestehende Verstärkung, selbst wenn der Hohlraum des Bauteils vollständig mit Metallschaum gefüllt ist, ein extrem geringes Gewicht. Im übrigen ist es sogar möglich, das Gewicht des Bauteils dadurch zu reduzieren, daß die Wand- bzw. Materialstärke des Bauteils verringert und diese Verringerung auch im Hinblick auf die Festigkeitsanforderungen durch den Metallschaum ausgeglichen wird. Au­ ßerdem ergeben sich relativ niedrige Herstellungskosten einerseits zur Herstellung des Metallschaums und andererseits beim Einbringen des Metallschaums in den Hohl­ raum des Bauteils.
Obwohl die Erfindung bevorzugt im Kfz-Bereich eingesetzt werden kann, ist sie nicht auf den Kfz-Bereich an sich beschränkt. Letztlich läßt sich die Erfindung überall einsetzen, wo die gleichen oder jedenfalls ähnliche Anforderungen wie im Kfz-Bereich gestellt werden.
Der Metallschaum wird einerseits aus flüssigen Metall und andererseits aus Treibmit­ tel hergestellt. Bei einer Alternative ist vorgesehen, daß das Treibmittel dem Metall au­ ßerhalb des Hohlraums zugegeben und dann, unmittelbar nach der Zugabe des Treibmittels zum Metall, direkt in den Hohlraum als sich ggf. gerade bildender Metall­ schaum eingebracht wird. Der nach dem Einbringen des Treibmittels in das Metall entstehende Metallschaum wird bei dieser Variante direkt in den Hohlraum einge­ schäumt und erstarrt dort. Diese Art des Einbringens erfordert nur eine geringe An­ zahl von Arbeitsschritten und ist am Bauteil selbst leicht durchzuführen.
Alternativ ist es auch möglich, daß das Metall in flüssiger Form und gleichzeitig oder wenige Sekunden später das Treibmittel - getrennt vom Metall - in den Hohlraum eingebracht werden. Bei dieser Impf- bzw. Injektionsbehandlung entsteht der Metall­ schaum erst im Hohlraum selbst, der dann ebenfalls dort erstarrt. Bei beiden Alternati­ ven ist es so, daß der Hohlraum des Bauteils innerhalb weniger Sekunden nach dem Einbringungsvorgang mit Metallschaum gefüllt ist. Der gesamte Einbringungsvor­ gang dauert also nur sehr kurze Zeit.
Außerdem ist es möglich, das Treibmittel vor dem Einbringen des Metalls in den Hohl­ raum einzubringen. Hierbei sind grundsätzlich verschiedene Verfahren möglich. Beim sogenannten Sandwich-Verfahren befindet sich das Treibmittel in einer vorzugsweise aus dem jeweiligen Metall bestehenden Box. Diese wird vom in den Hohlraum ein­ strömenden Metall aufgeschmolzen, so daß das Treibmittel zur Schaumbildung frei­ gegeben wird. Außerdem ist es möglich, das Treibmittel in Tablettenform in den Hohl­ raum des Bauteils einzugeben, bevor das Metall in den Hohlraum eingebracht wird. Weiterhin ist es möglich, in den Hohlraum des Bauteils einen aus dem betreffenden Metall und dem Treibmittel bestehenden Formling einzulegen. Dieser Formling gibt beim Einbringen des flüssigen Metalls das Treibmittel frei und wird im übrigen jeden­ falls angeschmolzen. Darüber hinaus dient der Formling dazu, Wärmeenergie aus dem flüssigen Metall aufzunehmen, so daß keine zu starke Erhitzung des Bauteils beim Einbringen des Metalls auftritt. Des weiteren kann das Treibmittel in Form von Injek­ tionsdraht und/oder vorzugsweise mit dem betreffenden Metall ummantelten Injekti­ onsstücken zu jedem Verfahrenszeitpunkt dem flüssigen Metall zugegeben werden.
Bei einer anderen Alternative ist vorgesehen, in den Hohlraum des Bauteils zunächst einen aus Metallschaum bestehenden Formling oder Formkörper einzulegen. Dieser Formling ist zuvor bereits hergestellt worden. Der Formling hat solche Abmaße, daß zwischen der Wandung des Kfz-Bauteils und dem Formling ein hinreichender Freiraum vorhanden ist, in den Freiraum Metallschaum bzw. Metall einfließen kann. Zur Offenhaltung des Freiraums sind entsprechende Abstandshalter vorgesehen, die auch am Formkörper selbst ausgebildet sein können. Um dabei eine gute Verbindung zwischen dem in den Freiraum eingebrachten Metallschaum und dem Formling sowie dem Kfz-Bauteil an sich zu erzielen, sollten am Formling und am Kfz-Bauteil Hinter­ schneidungen und/oder korrespondierende Eingriffsabschnitte o. dgl. vorgesehen sein, so daß sich nach dem Erstarren des in den Freiraum eingebrachten Metall­ schaums eine feste Verbindung ergibt.
Bei Versuchen, die angestellt worden sind, ist festgestellt worden, daß sehr geringe Mengen an Treibmittel zur Herstellung des erfindungsgemäßen Metallschaums aus­ reichen. So kann der Anteil des Treibmittels zwischen 0, 5 und 3 Gew.-%, vorzugs­ weise bei etwa 1 Gew.-% liegen. Als Treibmittel zur Herstellung des Metallschaums eignen sich besonders Titanhydrid und/oder Zirkoniumhydrid.
Als Metall für den Metallschaum eignet sich grundsätzlich Aluminium, da dieses Me­ tall ein vergleichsweise geringes spezifisches Gewicht hat. Allerdings hat Aluminium eine relativ hohe Schmelztemperatur von etwa 660°C, was beim Einbringen dieses Metalls in das Kfz-Bauteil dazu führen kann, daß sich dieses aufgrund der hohen Temperatur verzieht. Außerdem ist die Porenstruktur von Aluminium nicht gleichmä­ ßig, so daß eine aus Aluminiumschaum bestehende Verstärkung nicht an jeder Stelle die gleichen Festigkeits- und Energieaufnahmeeigenschaften hat. Darüber hinaus ist das Korrosionsverhalten von Aluminium in Verbindung mit Stahlblech bzw. verzink­ tem Stahlblech nicht gut.
Besonders bevorzugt als Ausgangsmetall für den Metallschaum ist Zink, das zu­ nächst aufgrund seines relativ hohen spezifischen Gewichtes von 7,2, was damit etwa dreimal höher ist als das von Aluminium - eher als ungeeignet erscheint, da das Bau­ gruppengewicht gerade im Pkw-Fahrzeugbau eine besondere Bedeutung hat. Aller­ dings läßt sich bei der Herstellung des Zinkschaums eine Volumenvergrößerung von wenigstens 1 : 8 erzielen, während sich bei Aluminium nur eine Volumenvergrößerung von 1 : 5 erzielen läßt. Durch diese Volumenvergrößerung läßt sich das höhere spezifi­ sche Gewicht von Zink gegenüber Aluminium jedenfalls teilweise kompensieren. We­ sentlich ist aber, daß Zink eine vergleichsweise geringe Schmelztemperatur von etwa 419°C hat, so daß nicht befürchtet werden muß, daß sich das Bauteil beim Einbringen des Metalls bzw. des Metallschaums in den Hohlraum verzieht. Außerdem ist die Po­ renstruktur von Zinkschaum sehr homogen und das Korrosionsverhalten ist sehr gut.
Aus den zuvor genannten Gründen ist daher bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß zur Herstellung des Metallschaums lediglich ein einziges Treibmittel und Zink und keine weiteren Ausgangsmaterialien verwendet werden.
Grundsätzlich geeignet ist neben Aluminium und Zink aber auch Magnesium sowie Legierungen der zuvor genannten Metalle.
Herstellungstechnisch erfolgt das Einbringen des Metallschaums derart, daß zunächst das Bauteil in ein unteres Formteil einer Form eingelegt wird. Anschließend werden die Form und auch der Hohlraum durch Aufsetzen eines oberen Formteils auf das un­ tere Formteil geschlossen, so daß dann der Metallschaum bzw. das Metall und das Treibmittel über wenigstens eine Einfüllöffnung in die geschlossene Form bzw. den geschlossenen Hohlraum eingebracht werden können. Alternativ kann das Treibmit­ tel auch vorab in den Hohlraum eingebracht werden, wie dies zuvor beschrieben worden ist.
Bauteile der eingangs genannten Art weisen in der Regel Öffnungen auf, die in den Hohlraum münden. Derartige Öffnungen im Bauteil werden durch die zuvor ge­ nannte Form zumindest im wesentlichen abgedichtet, so daß der Metallschaum beim Einbringen nicht aus dem Hohlraum bzw. dem Bauteil herausschäumt.
Um zu verhindern, daß sich die Bauteile beim Einbringen des flüssigen Metallschaums in den Hohlraum zu stark erhitzen und dabei möglicherweise bestimmte Festigkeitsei­ genschaften verlieren, ist bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorge­ sehen, daß die Form zumindest teilweise gekühlt wird. Allerdings ist festgestellt wor­ den, daß es bei Verwendung von Zink ohne weiteres auch möglich ist, ohne eine Kühlung der Form zu arbeiten. Sobald nämlich das Zink bzw. der Zinkschaum in flüssiger Form in das Bauteil eingebracht bzw. eingeschäumt wird, ergibt sich sofort eine Temperaturverminderung und ein zum Bauteil hin abnehmender Temperatur­ gradient.
Statt des unmittelbaren bzw. direkten Einbringens des Metallschaums in den Hohl­ raum ist es auch möglich, daß in den Hohlraum ein aus einem Metallschaum beste­ hender, fester Formkörper als Verstärkung eingebracht wird. Um ein Klappen oder Knirschen des auf diese Weise eingebrachten Formkörpers zu verhindern, und dabei gleichzeitig eine möglichst einfache Art der Befestigung des Formkörpers am Bauteil bzw. im Hohlraum zu gewährleisten, sind die ursprünglichen Abmaße des Formkör­ pers zumindest an seinem dem Hohlraum zugewandten Bereich jedenfalls derart ge­ ringfügiggrößer als die Abmaße des Hohlraumes, daß der Formkörper nach seinem Einbringen lediglich über eine Verspannung, also über eine reibschlüssige Verbin­ dung im Hohlraum des Bauteils gehalten wird. Dies kann beispielsweise dadurch re­ alisiert werden, daß der Formkörper in den Hohlraum eingepreßt wird.
Statt der reibschlüssigen Verbindung ist es auch möglich, daß am Formkörper und/oder am Kfz-Bauteil an sich entsprechende Hinterschnitte bzw. Eingriffsmittel vorgesehen sind, um zwischen diesen beiden Bauteilen eine formschlüssige Verbin­ dung zu realisieren.
Neben dem Verfahren zum Einbringen einer Verstärkung in einen Hohlraum eines Kfz-Bauteil betrifft die folgende Erfindung aber auch ein derartiges Kfz-Bauteil an sich. Dieses ist, wie zuvor bereits beschrieben worden ist, mit einer aus einem Metall­ schaum bestehenden Verstärkung versehen, die entweder als flüssiger Schaum direkt oder als fester Formkörper in den Hohlraum eingebracht worden ist. Auch eine Mischform, wie zuvor beschrieben, ist möglich. Es ist darauf hinzuweisen, daß unter dem Ausdruck "Kfz-Bauteil" nicht nur ein einzelnes Bauteil an sich, sondern daß hierunter auch ganze Baugruppen verstanden werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Trägerstruktur für ein Kfz-Bauteil.
Trägerstrukturen für Kfz-Bauteile bzw. Kfz-Baugruppen sind bereits bekannt. Bei den Trägerstrukturen handelt es sich beispielsweise um Schalttafelträger, Radioträger, Tür-Innenverkleidungsbaugruppen, Verstärkungen für Haube bzw. Heckklappe und Sitzkomponenten.
An Kfz-Bauteile der vorgenannten Art bzw. die dazu gehörigen Trägerstrukturen werden eine Reihe von Anforderungen gestellt. Hierzu gehören im wesentlichen ho­ he Steifigkeit, geringes Gewicht, hohe Formstabilität und Korrosionsunempfindlich­ keit.
Des weiteren besteht gerade für aus Kunststoff bestehende Trägerstrukturen die For­ derung nach einem geringen Temperaturausdehnungskoeffizienten. Nachteilig bei Kunststoff ist nämlich, daß dieser einen vergleichsweise großen Temperaturausdeh­ nungskoeffizienten hat. Um diesem Temperaturausdehnungskoeffizienten Rechnung tragen zu können, müssen große Spalte zu benachbarten Bauteilen vorhanden sein. Aus funktionstechnischen und ästhetischen Gründen sind derart große Spalte jedoch nachteilig. Gefordert wird daher stets eine enge Toleranz der Spaltmaße.
Aufgabe der Erfindung ist es daher auch, eine Trägerstruktur der zuvor genannten Art zur Verfügung zu stellen, die die zuvor genannten Anforderungen erfüllt, nämlich hohe Steifigkeit, geringes Gewicht, hohe Formstabilität, geringe Temperaturausdeh­ nungskoeffizienten, enge Toleranz der Spaltmaße und Korrosionsunempfindlichkeit.
Diese Aufgabe ist bei einer Trägerstruktur der zuvor genannten Art erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Trägerstruktur einen Grundkörper aus Me­ tallschaum aufweist. Der Metallschaum hat im Gegensatz zum Kunststoff einen aus­ gesprochen geringen Temperaturausdehnungskoeffizienten, so daß die erfindungs­ gemäße Trägerstruktur von vornherein mit großer Paßgenauigkeit hergestellt werden kann. Im eingesetzten Zustand sind die Spalte zu benachbarten Bauteilen minimal. Darüber hinaus bietet der Metallschaum natürlich die gleichen Vorteile, auf die ein­ gangs bereits hingewiesen worden ist, nämlich hohe Steifigkeit, geringes Gewicht, hohe Formstabilität und Korrosionsunempfindlichkeit.
Der Grundkörper der Trägerstruktur kann ohne weiteres in der Art und Weise herge­ stellt werden, wie dies zuvor bezüglich der Verstärkung des Kfz-Bauteils beschrieben worden ist.
Bei dem Metall des Metallschaums kommen in erster Linie die Metalle Magnesium, Aluminium und Zink sowie Legierungen aus den zuvor genannten Metallen in Frage. Als Treibmittel können Titanhydrid oder Zirkoniumhydrid verwendet werden.
Es ist darauf hinzuweisen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf Kfz-Bauteile und Trägerstrukturen für Kfz-Bauteile beschränkt sein muß, sondern bei allen Bauteilen und -gruppen Anwendung finden kann, wo die zuvor beschriebenen Anforderungen, wie Erhöhung der Steifigkeit, Energieaufnahme, Gewichtsreduzierung, Formstabilität, aber auch enge Toleranz der Spaltmaße und geringe Temperaturausdehnungskoeffi­ zienten sowie Korrosionsunempfindlichkeit, gestellt werden.
Grundsätzlich ist es möglich, daß der Metallschaum zumindest im wesentlichen offen­ zellig oder aber geschlossenzellig ausgebildet ist. Bei Verwendung des Metall­ schaums als Verstärkung bei einem Kfz-Bauteil sollte die Offenzelligkeit, d. h. die Größe der einzelnen Zellen, derart sein, daß Tauchgrund aus dem Schaum wieder ab­ fließen kann oder aber erst gar nicht in den Metallschaum eindringt. Um von vorn­ herein zu verhindern, daß der Tauchgrund beim Eintauchen des Bauteils in den Schaum eindringt, könnte auch entweder ein geschlossenzelliger Metallschaum ver­ wendet werden oder aber zumindest der äußere Bereich des Metallschaums im we­ sentlichen geschlossenzellig ausgebildet sein, so daß sich quasi eine geschlossene Außenhaut ergibt. Eine derartige Ausbildung läßt sich bei Herstellung des Metall­ schaums ohne weiteres realisieren.
Die Erfindung betrifft schließlich auch eine Vorrichtung zum Einbringen eines Metall­ schaums in einen Hohlraum eines Kfz-Bauteils, insbesondere einer A-Säule, B-Säule, einer C-Säule, einer D-Säule, eines Motorträgers, eines Heckträgers, eines Dachquer­ trägers, eines Dachholmes, eines Fahrwerksteils o. dgl., mit wenigstens einem Schmelzofen für ein Metall, wenigstens einer Einrichtung zur Zugabe von Treibmittel, und einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Zugabemenge des Metalls und des Treibmittels zum Hohlraum. Weiterhin kann eine von der Steuereinrichtung ange­ steuerte Ventileinrichtung vorgesehen sein. Durch eine derartige Vorrichtung lassen sich das erfindungsgemäße Verfahren und dabei die gesteuerte Zugabe von Metall und Treibmittel ohne weiteres realisieren.
Um den Metallschaum direkt in den Hohlraum einbringen zu können, bietet es sich an, wenn die Vorrichtung eine Mischkammer aufweist, die einerseits mit dem Schmelzofen und andererseits mit der Einrichtung zur Zugabe eines Treibmittels, wo­ bei es sich um eine Injektionseinrichtung handeln kann, verbunden ist, wobei im An­ schluß an den Schmelzofen und auch im Anschluß an die Mischkammer wenigstens ein Förderrohr zur Förderung des Metallschaums in den Hohlraum vorgesehen ist.
Grundsätzlich kann auf die Mischkammer aber auch verzichtet werden. In diesem Falle ist die Injektionseinrichtung für das Treibmittel direkt mit dem Förderrohr ver­ bunden oder aber fördert das Treibmittel unmittelbar in den Hohlraum.
Um ein vorzeitiges Erstarren des Metalls und/oder des Metallschaums zu verhindern, sollten die Mischkammer und/oder das Förderrohr beheizt sein.
Um eine gute Durchmischung des Metalls und des Treibmittels und damit einen ho­ mogenen Schaum zu erzielen, bietet es sich außerdem an, wenn ein Rührwerk in der Mischkammer vorgesehen ist und/oder das Treibmittel im Bereich des Bodens der Mischkammer in die Mischkammer eingebracht, vorzugsweise eingeblasen wird.
Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin zweckmäßiger­ weise eine Form zum Einlegen wenigstens eines Bauteils mit einem unteren Formteil und einem oberen Formteil auf, wobei die Form über wenigstens eine Einfüllöffnung mit dem Förderrohr verbunden ist bzw. verbindbar ist. Desweiteren kann der Form eine Kühleinrichtung zugeordnet sein.
Die Förderung des Metalls und/oder des Treibmittels und/oder des Metallschaums kann derart sein, daß sich eine Schwerkraftförderung ergibt. Alternativ können För­ derpumpen einer Fördereinrichtung vorgesehen sein.

Claims (28)

1. Verfahren zum Einbringen einer Verstärkung in einen Hohlraum eines Kfz-Bauteils, insbesondere einer A-Säule, B-Säule, einer C-Säule, einer D-Säule, eines Motorträgers, eines Heckträgers, eines Dachquerträgers, eines Dachholmes, eines Fahrwerksteils o. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere zur Erhöhung der Knicksteifigkeit des Bauteils und/oder der Energieaufnahme des Bauteils und/oder zur Gewichtsre­ duzierung des Bauteils eine aus einem Metallschaum bestehende Verstärkung in den Hohlraum eingebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallschaum aus wenigstens einem Metall in flüssiger Form und wenigstens einem Treibmittel herge­ stellt wird und daß das flüssige Metall und das Treibmittel außerhalb des Hohlraum zusammengegeben werden, wobei das Metall unmittelbar nach der Zugabe des Treibmittels zum Metall in den Hohlraum eingebracht wird, oder daß das Metall in flüssiger Form und gleichzeitig oder wenige Sekunden später das Treibmittel - ge­ trennt vom Metall - in den Hohlraum eingebracht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibmittel vor dem Einbringen des Metalls in den Hohlraum eingebracht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des Metallschaums 0, 5 bis 3 Gew.-% Treibmittel, vorzugsweise etwa 1 Gew.-% Titanhydrid und/oder Zirkoniumhydrid, und als Metall für den Metallschaum Aluminium, Magnesium oder Zink oder eine Legierung mit wenigstens zwei der zu­ vor genannten Metalle verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil in ein unteres Formteil einer Form eingelegt wird, daß die Form nach dem Einlegen des Bauteils durch Aufsetzen eines oberen Formteils auf das untere Formteil geschlossen wird, und daß der Metallschaum bzw. das Metall über eine Einfüllöff­ nung in die geschlossene Form eingebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil in den Hohl­ raum mündende Öffnungen aufweist und daß die Öffnungen durch die Form zumin­ dest im wesentlichen abgedichtet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Form zumin­ dest teilweise gekühlt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Hohlraum ein aus einem Metallschaum bestehender fester Formkörper als Verstärkung eingebracht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper über eine formschlüssige Verbindung am Bauteil gehalten wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den Hohl­ raum ein Formkörper, dessen Abmaße geringer sind als die Abmaße des Hohlraums derart eingesetzt wird, daß sich zwischen dem Formkörper und dem Kfz-Bauteil ein Freiraum ergibt und daß der Freiraum mit Metallschaum ausgeschäumt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ursprünglichen Ab­ maße des Formkörpers zumindest an seinem dem Hohlraum zugewandten Bereich je­ denfalls teilweise derart geringfügig größer sind als die Abmaße des Hohlraums, daß der Formkörper nach seinem Einbringen jedenfalls auch, vorzugsweise lediglich über eine Verspannung im Hohlraum des Bauteils gehalten wird.
12. Kfz-Bauteil, insbesondere A-Säule, B-Säule, C-Säule, D-Säule, Motorträger, Heck­ träger, Dachquerträger, Dachholm, Fahrwerksteil o. dgl., mit einem Hohlraum und ei­ ner Verstärkung im Hohlraum, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung, insbe­ sondere zur Erhöhung der Knicksteifigkeit des Bauteils und/oder der Energieauf­ nahme des Bauteils und/oder zur Gewichtsreduzierung des Bauteils, zumindest teil­ weise aus einem Metallschaum besteht.
13. Kfz-Bauteil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in den Hohlraum ein aus einem Metallschaum bestehender fester Formkörper als Verstärkung eingebracht ist, daß die ursprünglichen Abmaße des Formkörpers zumindest an seinem dem Hohl­ raum zugewandten Bereich jedenfalls teilweise derart geringfügig größer sind als die als die Abmaße des Hohlraums, daß der Formkörper nach seinem Einbringen jedenfalls auch, vorzugsweise lediglich über eine Verspannung im Hohlraum des Bauteils gehal­ ten wird.
14. Kfz-Bauteil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper formschlüssig im Bauteil gehalten ist.
15. Trägerstruktur für ein Kfz-Bauteil, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerstruk­ tur einen Grundkörper aus einem Metallschaum aufweist.
16. Trägerstruktur nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest be­ reichsweise wenigstens eine auf den Grundkörper aufgebrachte, insbesondere aus Kunststoff bestehende Beschichtung vorgesehen ist.
17. Trägerstruktur nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß in der Trägerstruktur wenigstens eine Öffnung, insbesondere zum Einsetzen wenigstens ei­ ner Armatur, vorgesehen ist.
18. Kfz-Bauteil bzw. Trägerstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Metall des Metallschaums Aluminium, Magnesium oder Zink ist oder eine Legierung mit wenigstens zwei der zuvor genannten Metalle aufweist.
19. Kfz-Bauteil bzw. Trägerstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Treibmittel zur Herstellung des Metallschaums Titan­ hydrid und/oder Zirkoniumhydrid ist.
20. Kfz-Bauteil bzw. Trägerstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Metallschaum zumindest im wesentlichen offenzellig ausgebildet ist und daß, vorzugsweise, der äußere Bereich zumindest im wesentlichen geschlossenzellig ausgebildet ist.
21. Kfz-Bauteil bzw. Trägerstruktur nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Metallschaum im wesentlichen geschlossenzellig ausgebildet ist.
22. Vorrichtung zum Einbringen eines Metallschaums in einen Hohlraum eines Kfz-Bauteils, insbesondere einer A-Säule, einer B-Säule, einer C-Säule, einer D-Säule, eines Motorträgers, eines Heckträgers, eines Dachquerträgers, eines Dachholmes, eines Fahrwerksteils o. dgl., mit wenigstens einem Schmelzofen für ein Metall, wenigstens einer Einrichtung zur Zugabe eines Treibmittels und einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Zugabemenge des Metalls und des Treibmittels zum Hohlraum.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischkammer vorgesehen ist, die einerseits mit dem Schmelzofen und andererseits mit der Einrich­ tung zur Zugabe eines Treibmittels verbunden ist, und daß, vorzugsweise, im An­ schluß an die Mischkammer wenigstens ein Förderrohr vorgesehen ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer und/oder das Förderrohr beheizt sind.
25. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mischkammer ein Rührwerk vorgesehen ist und/oder daß das Treibmittel im Bereich des Bodens der Mischkammer in die Mischkammer eingebracht, vorzugsweise ein­ geblasen wird.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Form zum Einlegen wenigstens eines Bauteils mit einem unteren Formteil und einem oberen Formteil vorgesehen ist, und daß die Form über wenig­ stens eine Einfüllöffnung mit dem Förderrohr verbunden oder verbindbar ist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Form eine Kühleinrichtung zugeordnet ist.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fördereinrichtung zur Förderung des Metalls und/oder des Treibmittels und/oder des Metallschaums vorgesehen ist und/oder daß der Schmelzofen und/oder der Ein­ richtung zur Zugabe eines Treibmittels und/oder die Mischkammer derart angeordnet sind, daß sich eine Schwerkraftförderung ergibt.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1153820A3 (de) * 2000-05-11 2003-02-12 Webasto Vehicle Systems International GmbH Fahrzeugdach mit einem Dachmodul und Verfahren zur Herstellung eines solchen Dachmoduls
EP2357097A1 (de) * 2010-02-17 2011-08-17 Cie Automotive, S.A. Bras de contrôle d'une barre de torsion et barre de torsion
DE102023002766A1 (de) 2023-07-06 2024-04-04 Mercedes-Benz Group AG Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugbauteils und Fahrzeugbauteil

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4203460A1 (de) * 1991-02-20 1992-08-27 Volkswagen Ag Verfahren zum herstellen eines traegerartigen bauteils mit einem leichtstoffkern
DE4317315A1 (de) * 1992-06-02 1993-12-16 Alusuisse Lonza Services Ag Verbundplatte mit zwei Deckschichten und einem Kern
DE19501508C1 (de) * 1995-01-19 1996-04-25 Lemfoerder Metallwaren Ag Bauteil für das Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges und Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils
DE19546352A1 (de) * 1994-12-15 1996-06-20 Fuji Heavy Ind Ltd Rahmenkonstruktion für eine Fahrzeugkarosserie
DE19648164A1 (de) * 1996-11-21 1998-05-28 Karmann Gmbh W Karosserieteil, insbesondere Profilrahmenträger

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4203460A1 (de) * 1991-02-20 1992-08-27 Volkswagen Ag Verfahren zum herstellen eines traegerartigen bauteils mit einem leichtstoffkern
DE4317315A1 (de) * 1992-06-02 1993-12-16 Alusuisse Lonza Services Ag Verbundplatte mit zwei Deckschichten und einem Kern
DE19546352A1 (de) * 1994-12-15 1996-06-20 Fuji Heavy Ind Ltd Rahmenkonstruktion für eine Fahrzeugkarosserie
DE19501508C1 (de) * 1995-01-19 1996-04-25 Lemfoerder Metallwaren Ag Bauteil für das Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges und Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils
DE19648164A1 (de) * 1996-11-21 1998-05-28 Karmann Gmbh W Karosserieteil, insbesondere Profilrahmenträger

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1153820A3 (de) * 2000-05-11 2003-02-12 Webasto Vehicle Systems International GmbH Fahrzeugdach mit einem Dachmodul und Verfahren zur Herstellung eines solchen Dachmoduls
EP2357097A1 (de) * 2010-02-17 2011-08-17 Cie Automotive, S.A. Bras de contrôle d'une barre de torsion et barre de torsion
DE102023002766A1 (de) 2023-07-06 2024-04-04 Mercedes-Benz Group AG Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugbauteils und Fahrzeugbauteil

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