用于制造汽车混合构件的方法和汽车混合构件技术

本发明专利技术涉及一种用于制造汽车混合构件（1）的方法以及一种根据本发明专利技术制造的汽车混合构件（1），其特征在于，基体由金属材料制成并且借助由纤维复合材料制成的加强补片（8）加强。附加地，加强补片（8）具有金属层（10），其在自身比重大致保持不变的情况下增强构件强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种根据权利要求1的特征的用于制造汽车构件的方法。本专利技术还涉及ー种根据权利要求10前序部分特征的由纤维复合材料制成的汽车构件。
技术介绍
如今在汽车エ业中因法律要求及制造商规定而致カ于制造尽可能节省燃料的汽车。由此，一方面经济地限制了化石燃料的使用并且另一方面通过减少燃料的燃烧减轻了环境污染。在现有技术中有各种方法来节省燃料，例如研制具有更高效率的更高效的内燃机。另一方案是在所有汽车构件以及汽车车身本身当中实施一致的轻型结构。在此也由现有技术已知各种方法，例如制造由高強度或超高强度钢或由轻金属制成的汽车车身。由此可在承载式汽车车身上实现直至几十公斤的重量减轻潜力。随着用于制造纤维复合材料构件的过程自动化的持续进ー步发展，用于实体模型的纤维复合材料构件也变得重要起来。在纤维材料中例如使用碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、钢纤维或类似的纤维材料。这些纤维材料被施加树脂并且在成型工具中成型且硬化为所希望的构件或构件组成部分。纤维复合材料构件具有与可比较的金属构件相比更高的稳定性，且同时具有更小的単位体积自重。在汽车碰撞的情况下，与金属构件相反，纤维复合材料构件首先因其更高的稳定性而更有抵抗力并且因此能够很好地吸收碰撞能量。但如果纤维复合材料中的单个纤维出现断裂，则碰撞特性骤然降低且明显低于类似的金属构件的碰撞特性。DE 19956394A1公开了ー种用于制造由混合材料制成的型材的方法,其中，由预浸溃的纤维织物和金属板的交替层形成混合材料叠。在堆叠之后该材料被成型并且最終在高压锅炉中在加载压カ和温度的情况下硬化。这种混合材料的制造和成型基于高的金属板份额而极其昂贵。此外，未硬化的且因此仍湿润或者说滑溜的原材料在硬化工具中的定位很困难。由于纤维复合材料结合金属层的层状结构，所以重量减轻潜力与传统的金属构件相比也很小。
技术实现思路
因此本专利技术的任务在于，提供一种用于制造纤维复合材料构件的方法，其相对于现有技术中已知的方法可特别简单地实施。本专利技术的任务还在于，提供ー种纤维复合材料构件，其可简单且低成本地制造并且相对于现有技术中已知的纤维复合材料构件具有较小的重量和/或改善的碰撞特性。根据本专利技术，该任务借助ー种根据权利要求1的用于制造汽车混合构件的方法来解决。在物体的方面中，根据本专利技术的任务通过ー种具有权利要求10的特征的汽车混合构件来解決。本专利技术有利的实施方案为从属权利要求的组成部分。用于制造汽车混合构件的方法，所述汽车混合构件包括金属基体和由纤维复合材料制成的加强补片，其特征在于下述方法步骤:将基体制造为三维造型的、热成型且加压淬火的汽车构件；准备至少一个纤维材料层、优选准备两个、尤其是三个或更多个纤维材料层，所述纤维材料层上下堆叠，并且所述层以树脂预浸溃并且/或者被施加树脂；将纤维复合材料叠放入汽车构件中；将纤维复合材料成型贴紧到汽车构件上，以制造汽车混合构件，此时汽车构件的余热用于硬化加强补片或者将汽车构件与加强补片一起加热，以便硬化纤维材料层；在所述成型贴紧之前和/或期间和/或之后，在纤维层上至少局部地施加金属层，所述金属层设置在加强补片的与汽车构件相反的ー侧上。在该汽车混合构件中，金属构件优选由轻金属合金或钢合金制成。为了局部加强，为金属构件施加纤维材料，使得金属构件在重量仅略微増加的情况下获得明显更高的强度。纤维复合材料在此有针对性地被施加到金属的汽车构件上，以便这样支撑主要承载结构，使得最初的局部失效只在更大的载荷下才出现。与简单的由一个单层纤维复合材料制成的补片相比，纤维复合材料本身的多层结构更进一步延迟了纵向弯曲和/或鼓起。但为了能够在尽可能小的制造费用下利用多层结构、例如三明治式结构的优点，在出现最大载荷的区域中在纤维复合材料加强部上施加附加的金属层。该附加的金属层在纤维复合材料成型贴紧到基体、即三维造型的汽车构件上之前和/或期间和/或之后被施加。首先对金属层进行相应于载荷的裁剪——金属层在具有最大应カ集中的区域中延伸——并且作为平坦的金属板坯被施加到纤维复合材料层和/或纤维复合材料补片上。在此，选择在其壁厚方面如此弹性易挠的金属层，使得金属层尤其是在制造过程中通过纤维复合材料的成型贴紧冲头和/或压制冲头一同被成型贴紧到汽车构件的承载结构上。由此不仅加强补片而且金属层被三维造型。然后，在接下来的纤维复合材料的硬化过程中，在加强补片和金属层之间形成材料锁合的连接、尤其是粘接连接。通过在加强补片上施加金属层，仅以制造过程中较少的额外花费就可大幅提高汽车混合构件的碰撞能量吸收性能和/或強度特性。与加强补片本身昂贵的三明治式结构相结合，制造费用总体更低。因此与传统的由现有技术已知的制造方法相比，根据本专利技术所制造的汽车混合构件的制造成本更低并且在构件比重大致相同的情况下具有明显更高的强度。此外在本专利技术的范畴中，优选使用由轻金属制成的金属层。但在本专利技术的范畴中也可使用由金属材料制成的金属层。另外可使用金属板剪裁坯料形式的金属层。此外金属层优选作为终结层被施加到加强补片的纤维材料层上。特别优选在纤维材料层成型贴紧到汽车构件上之前或之后施加金属层。在纤维材料层的所述成型贴紧之前施加金属层的优点在于，通过该成型贴紧过程本身，多余的树脂从纤维材料层出来。在本专利技术的范畴中，出来的树脂可用于粘接金属层与纤维复合材料。因此在随后的纤维复合材料本身的硬化过程中，金属层和纤维复合材料之间所形成的粘接连接也硬化。在此，生产根据本专利技术的汽车混合构件的费用仅限于额外施加金属层。省略多层三明治式结构的较高成本的生产过程。在本专利技术的范畴中还可想到，金属层被另ー纤维材料层覆盖。由此通过从两侧出来的树脂确保了金属层与包围金属层的纤维材料层的可靠交联。此外，所述另ー覆盖金属层的纤维材料层还确保了防腐蚀保护。该防腐蚀保护使得汽车混合构件即使在多年使用之后強度也不受到影响。在本专利技术的范畴中还特别优选将金属层与纤维复合材料压合。更优选将纤维复合材料通过金属层与汽车构件压合。由此也确保在各个层之间形成均匀的粘接层连接，从而能在保持高生产精度的同时避免了有缺陷的粘接。在本专利技术的范畴中还可想到，将汽车构件本身制成热成型的、加压淬火的构件并且汽车构件的余热用于硬化加强补片；或者汽车构件与加强补片一起被加热，以便纤维复合材料硬化。通过热量输入确保加强补片更快地硬化。通过热量输入使金属层硬化也属于本专利技术的范畴。由此缩短了硬化时间，使得即使在維持短的周期时间时也在制造过程期间避免事后的移动。在本专利技术另ー种有利的实施方案中，首先将加强补片与汽车构件一起制造并且硬化。然后将金属层粘接到加强补片上。根据具体应用或待制造的形状的复杂性，有利的是，在金属层和加强补片之间施加额外的胶粘剂。例如在此可通过胶粘剂本身来补偿可能的高度差异或不平度，由此在金属层和加强补片之间形成均匀的连接。在本专利技术的范畴中，金属层可以被防腐蚀处理。由此也确保碰撞特性在汽车构件的整个使用期间、即在汽车的使用寿命期间不受到金属层上腐蚀的影响。尤其是在本专利技术的范畴中使用壁厚在0.1mm和4mm之间、特别优选在0.2mm和2.1mm之间的金属层。被证明特别优选的金属层具有0.6mm、l.0mm或2.0mm的金属板厚度。金属层因此是三维造型可能性、略微增加汽车混合构件自身比重本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制造汽车混合构件（1）的方法，所述汽车混合构件包括金属基体和由纤维复合材料制成的加强补片（8），其特征在于，所述方法包括以下方法步骤：将基体制造成三维造型的、热成型且加压淬火的汽车构件；准备至少一个纤维材料层（16）、优选准备两个、尤其是三个或更多个纤维材料层（16），所述纤维材料层上下堆叠，并且所述纤维材料层以树脂预浸渍并且/或者被施加树脂；将纤维复合材料叠放入汽车构件中；将纤维复合材料成型贴紧到汽车构件上，以制造汽车混合构件（1），此时汽车构件的余热用于硬化加强补片（8）或者汽车构件与加强补片（8）一起被加热用以硬化纤维复合材料；在所述成型贴紧之前和/或期间和/或之后，在纤维层（16）上至少局部地施加金属层（10），所述金属层（10）设置在加强补片（8）的与汽车构件相反的一侧上。

【技术特征摘要】
2011.10.28 DE 102011054909.91.关于制造汽车混合构件(I)的方法，所述汽车混合构件包括金属基体和由纤维复合材料制成的加强补片(8)，其特征在干，所述方法包括以下方法步骤: 将基体制造成三维造型的、热成型且加压淬火的汽车构件； 准备至少一个纤维材料层(16)、优选准备两个、尤其是三个或更多个纤维材料层(16)，所述纤维材料层上下堆叠，并且所述纤维材料层以树脂预浸溃并且/或者被施加树脂； 将纤维复合材料叠放入汽车构件中； 将纤维复合材料成型贴紧到汽车构件上，以制造汽车混合构件(I)，此时汽车构件的余热用于硬化加强补片(8)或者汽车构件与加强补片(8) —起被加热用以硬化纤维复合材料； 在所述成型贴紧之前和/或期间和/或之后，在纤维层(16)上至少局部地施加金属层(10)，所述金属层(10)设置在加强补片(8)的与汽车构件相反的ー侧上。2.根据权利要求1的方法，其特征在于，使用由轻金属制成的金属层(10)。3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述金属层(10)作为终结层被施加到纤维材料层(16)上，优选在纤维材料层(16)的所述成型贴紧之前或之后施加金属层(16)，尤其是金属层(10)通过在该成型贴紧过程期间从纤维复合材料层排出的多余的树脂被粘接。4.根据权利要求1至3之 一的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·U·布罗克霍夫，S·格罗特克，S·施米茨，H·德尔斯曼，
申请(专利权)人：本特勒尔汽车技术有限公司，
类型：发明
国别省市：