結構成型件、 機動車裝配元件和用于制造結構成型件的方法
【專利摘要】本發明涉及一種三維的結構成型件，其具有分別包括至少一個邊緣(2)的預成型的一個或多個有機板材件(1)，其中，所述一個或多個有機板材件(1)在所述邊緣(2)處至少部分地通過經注塑的塑料材料相互連接。
【專利說明】
結構成型件、機動車裝配元件和用于制造結構成型件的方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種結構成型件、一種具有這樣的結構成型件的機動車裝配元件以及一種用于制造結構成型件的方法。
【背景技術】
[0002]尤其是在機動車結構(例如儀表板、門擋板、中控臺、雜物箱和類似物)中的結構成型件是三維構件并且通常由聚碳酸酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(PC/ABS)以注塑法制造。為了在簡單制造中借助注塑獲得結構成型件的足夠的穩定性和良好的可填充性，其必須以至少1.5至大約4mm或甚至5mm的壁厚制造。這產生高材料費用并且引起高結構成型件重量。由現有技術已知所謂的有機板材，亦即以塑料浸漬的纖維半成品，其作為用于穩定結構成型件的放入器使用。有機板材在此放入塑料基體中或以塑料基體注塑包封。在這里至少相對于實心塑料成型件獲得小的重量減少，然而有機板材的放入和注塑包封是耗費的過程，其除了原本注塑成型件之外還必須考慮塑料基體與有機板材的連接。
【發明內容】
[0003]由現有技術出發，本發明的任務是提供一種結構成型件，其特點在于在非常良好的強度和形狀穩定性的情況下的簡單結構構造以及同時減少的自重。此外本發明的任務是提供一種機動車裝配元件，其具有高功能性、良好的連接選項、但依然具有小的自重。此外本發明的任務是給出一種用于制造結構成型件的方法，其可容易地在沒有高技術花費的情況下實現并且能夠實現以小的生產周期以批量生產而制造結構成型件。
[0004]按照本發明該任務通過一種結構成型件解決，其具有分別包括至少一個邊緣的預成型的一個或多個有機板材件。所述一個或多個有機板材件在邊緣處至少部分地通過經注塑的塑料材料相互連接。按照本發明僅使用有機板材件，這樣其具有至少兩個邊緣。有機板材件然后通過成型這樣成型為一個結構成型件，使得至少所述兩個邊緣至少部分地通過經注塑的塑料材料相互連接。有機板材件在本發明的范圍中是以熱塑性塑料浸漬的、織物的、含纖維的平面構件，其通過變形能量的作用、例如通過擠壓或深拉在溫度影響下能夠預成型并且成型為希望的形狀。雖然有機板材作為附加部件至今僅用于局部地穩定塑料成型件，但有機板材件在本發明中形成按照本發明的結構成型件的決定性結構元件，其基本上預定結構成型件的幾何結構。由此不僅通過使用含纖維的平面構件、而且也通過通常有機板材的優選大約0.6至1.5mm的小壁厚獲得明顯的重量減少。所述一個或多個有機板材件僅在其邊緣處通過經注塑的塑料材料相互連接。通過注塑塑料材料，在各有機板材件之間形成材料鎖合連接，這能夠實現有機板材件的持久的、穩定的布置結構。在這里分別具有塑料基體的經注塑的塑料材料和有機板材件的化學類組成輔助形成在小自重下具有高強度和形狀穩定性的結構成型件。有機板材件的數量和布置結構基于通過其邊緣的連接具體不受限制，從而在按照本發明的結構成型件中可以實現各種希望的幾何結構。
[0005]從屬權利要求包含本發明有利擴展方案和設計。
[0006]按照根據本發明的結構成型件的一種有利擴展方案，至少一個有機板材件包含聚丙烯(PP)和/或長玻璃纖維和/或碳纖維并且尤其是回收碳纖維。使用PP的優點在于，其具有在有利的成本結構下的高可用性的優點。此外由此促進在成形經注塑的塑料材料和有機板材件之間的材料鎖合連接的情況下形成非常良好的連接。長玻璃纖維、亦即優選2至50_長度的玻璃纖維和/或碳纖維并且尤其是回收碳纖維的使用有助于結構成型件的穩定性，其中，回收碳纖維的使用提高結構成型件的耐用性并且有助于其特別有利的成本結構。為了進一步成本降低，優選所有使用的有機板材件包含PP和/或回收碳纖維。回收碳纖維可以一般由碳纖維制造或由其在纖維半成品制造中的后續過程獲得并且示例性地在裁切碳纖維半成品時作為邊角料產生。
[0007]此外，經注塑的塑料材料有利地是熱塑性塑料材料、優選含有聚丙烯(PP)的塑料材料。由此獲得有機板材件的還較好的復合體，因為其同樣具有熱塑性塑料基體。結構成型件的最終幾何結構的成形可以此外與有機板材件在其邊緣處的連接同時進行。因此，附加連接結構、如粘接或形鎖合連接不是強制必需的。PP的優點也在于在中等成本結構下的高可用性。
[0008]另一個有利擴展方案的特征在于，經注塑的塑料材料是含纖維的，亦即包含纖維并且尤其是長玻璃纖維、尤其是具有2至50mm纖維長度的纖維和/或碳纖維、優選回收碳纖維。含纖維的經注塑的塑料材料的優點在于顯著較高的強度和剛度。長玻璃纖維和碳纖維的優點還在于在非常小的自重下的特別高的穩定性、尤其是高強度和形狀穩定性并且因此特別良好地適合用于按照本發明的結構成型件。此外結構成型件的材料費用可以通過使用回收碳纖維降低。
[0009]進一步有利地，為了改善結構成型件的外觀，優選至少一個有機板材件在內側或外側、優選在至少一個可見側上具有織物、優選PP/PET無紡布，亦或由聚酰胺或聚丙烯構成的織物。為了進一步改善外觀，優選所有可見側的有機板材件設有這樣的織物。
[0010]為了提高功能性和改善按照本發明的結構成型件的緊固，優選在至少一個有機板材件上設置有至少一個連接幾何結構和/或功能幾何結構和/或支座。這些元件用于簡化可安裝性和將結構成型件集成到包圍的幾何結構中。
[0011]—種有利擴展方案設置:在至少一個有機板材件上注塑由塑料材料、優選含纖維的塑料材料構成的肋。所述肋用于附加地加強和加固結構成型件，尤其是在承受機械負荷的或處于負載下的成型件中。所述肋優選被這樣注塑，使得其連接或加固各有機板材件，因為由此可以獲得特別高的剛度并且附加地良好地獲得抗扭性。
[0012]此外本發明涉及一種機動車裝配元件，其具有如上所述的結構成型件。作為機動車裝配元件尤其是考慮儀表板、門擋板、中控臺、或雜物箱，因為這些結構成型件可非常良好地通過成型一個或多個有機板材件和其在其邊緣上通過注塑法的隨后連接以足夠良好的穩定性制造。按照本發明的機動車裝配元件的優點在于容易的可安裝性、高功能性、但卻非常小的自重。
[0013]此外本發明也涉及一種用于制造結構成型件的方法，其優點在于在沒有高技術耗費以及成本技術耗費的情況下的容易的可行性。所述方法具有步驟:
[0014]-成型分別包括至少一個邊緣的一個或多個有機板材件，
[0015]-將預成型的所述一個或多個有機板材件放入和設置在注塑模具中，
[0016]-關閉注塑模具，并且
[0017]-通過注塑塑料材料、尤其是熱塑性的含纖維的塑料材料，使所述一個或多個有機板材件在邊緣處至少部分地相互連接。
[0018]其他的方法步驟、例如有機板材件的沖壓、塑料材料或注塑模具的退火等可以完善按照本發明的方法。通過注塑塑料材料以用于在邊緣處連接一個或多個有機板材件，以非常節省材料的并且借此節省費用和重量的方式達到有機板材件的穩定的材料鎖合連接，而無需使用附加的放入元件用于穩定結構成型件。借此按照本發明的方法的優點在于簡單的并且減少耗費的可實施性并且最好地適合用于以高節奏批量生產結構成型件。為了進一步簡化，塑料材料是熱塑性的含纖維的塑料材料。
[0019]對于按照本發明的結構成型件所述的有利效果、擴展方案和優點也應用于按照本發明的機動車裝配元件和按照本發明的方法。
[0020]按照本發明的方法的一種有利擴展方案設置:至少一個有機板材件由聚丙烯和/或優選具有2至50mm長度的長玻璃纖維和/或碳纖維、并且尤其是回收碳纖維制造;和/或所述塑料材料包含長玻璃纖維和/或碳纖維、尤其是回收碳纖維。聚丙烯能夠非常良好地借助注塑法處理并且優點在于在有利的成本結構下的高可用性。通過長玻璃纖維或碳纖維，獲得結構成型件的非常高的剛度，其中，通過使用回收碳纖維附加地可以降低用于制造結構成型件的費用。
[0021]此外有利地，所述方法具有步驟:將織物、尤其是PP/PET無紡布或由聚酰胺或聚丙烯構成的織物施加在至少一個有機板材件的內側或外側、優選至少一個可見側上。由此可以例如掩蓋通過注塑引入的痕跡，其可能不利地影響結構成型件的外觀。尤其是在成型有機板材件之前進行這樣的織物施加，因為可以因此檢測并且完全遮蓋所有之后可見的位置。通過使用織物、尤其是PP/PET無紡布或由聚酰胺或聚丙烯構成的織物，其施加可以集成到有機板材件的成型過程中并且因此節省單獨的步驟，例如在后續步驟中對結構成型件的植絨。
[0022]此外按照本發明的方法的特征在于另一個有利的步驟，S卩，在至少一個有機板材件上安裝至少一個連接幾何結構和/或功能幾何結構和/或支座，由此簡化結構成型件的功能性以及其集成到周圍的幾何結構和結構中。功能元件的安裝可以同樣優選在注塑模具中進行。
[0023]為了提高剛度、彎曲剛度和抗扭性，所述方法的特征在于另一個有利的步驟，SP，向至少一個有機板材件上注塑肋。有利地，所述注塑這樣實施，使得肋連接或加固有機板材件，因為因此進行結構成型件、尤其是也針對扭力的特別良好的加固。所述注塑可以再次有利地在注塑模具中進行。
[0024]基于按照本發明的解決方案以及其擴展方案得出如下優點:
[0025]-結構成型件的優點在于在高功能性下的簡單結構。
[0026]-所述結構成型件具有高的穩定性、剛度、形狀穩定性和抗扭性。
[0027]-結構成型件重量小。
[0028]-連接幾何結構、支座和功能元件可簡單地集成。
[0029]-機動車裝配元件高度功能性，可簡單安裝并且在此有小的自重。
[0030]-制造可簡單地在沒有高的技術耗費和成本技術耗費的情況下本身以高節奏批量生產實現。
【附圖說明】
[0031]本發明其他的細節、特征和優點由后續的說明和附圖得出。在附圖中:
[0032]圖1示出按照一種有利擴展方案的結構成型件的制造的示意圖。
【具體實施方式】
[0033]借助實施例詳細解釋本發明。在圖1中僅示出按照本發明的結構成型件的在這里關注的部件，所有其余元件出于明了性被省略。此外相同的附圖標記說明相同的構件。
[0034]圖1示意性示出結構成型件10的制造，所述結構成型件示例性地以雜物箱的形式構成。此外結構成型件10在這里示例性地具有三個通過有機板材件I形成的基本構件。有機板材件I例如由大型有機板材沖出并且通過成型構造而獲得希望的三維形狀。每個有機板材件I在此具有多個邊緣2。然后有機板材件I放入注塑模具中。有機板材件I的放入和設置在此這樣進行，即，有機板材件I的要連接的邊緣2相對置。在關閉注塑模具之后，這樣注塑具有優選熱塑性的、尤其是含有PP的塑料材料的塑料注塑物料，使得塑料材料附著在有機板材件I的邊緣2上并且對置的有機板材件I通過其邊緣2連接。優選地，塑料材料在此在其整個長度上遮蓋邊緣2。在圖1中，附圖標記3描述有機板材件I的連接部，在塑料材料的塑料注塑結束之后獲得所述連接部。可看出:塑料材料連接部3僅遮蓋預成型的有機板材件I的邊緣2，由此有機板材件I在有機板材件I的邊緣2上的材料鎖合連接通過塑料材料連接部3形成。
[0035]優選地，經注塑的塑料材料包含纖維。含纖維的經注塑的塑料材料的纖維材料此外優選包含玻璃纖維(長玻璃纖維)和/或碳纖維并且尤其是回收碳纖維。
[0036]有機板材件優選具有引入聚丙烯基體中的長玻璃纖維和/或碳纖維和在下面進一步優選的回收碳纖維。
[0037]此外圖1的結構成型件10具有以肋4的形式的加固元件。肋4優選連接不同的有機板材件I并且用于加強結構成型件10的形狀穩定性。肋4有利地由與有機板材件I的塑料材料連接部3相同的塑料材料形成。
[0038]為了改善可連接性、集成能力和提高功能性，結構成型件10附加地具有至少一個連接幾何結構5和支座6。其他元件可以補充結構成型件10。
[0039]本發明在前的說明只用于說明性的目的并且不用于限制本發明的目的。在本發明的范圍中，不同的改變和修改是可能的，而不會離開本發明以及等效物的范圍。
[0040]附圖標記列表
[0041]I有機板材件
[0042]2有機板材件的邊緣
[0043]3有機板材件的邊緣之間的連接部
[0044]4 肋
[0045]5連接幾何結構
[0046]6 支座
[0047]10結構成型件
【主權項】
1.一種結構成型件，其具有分別包括至少一個邊緣(2)的一個或多個有機板材件(I)，其中，所述一個或多個有機板材件(I)在所述邊緣(2)處至少部分地通過經注塑的塑料材料相互連接。2.按照權利要求1所述的結構成型件，其特征在于，至少一個有機板材件(I)包含聚丙烯和/或長玻璃纖維和/或碳纖維并且尤其是包含回收碳纖維。3.按照權利要求1或2所述的結構成型件，其特征在于，所述經注塑的塑料材料是熱塑性塑料材料、優選是含聚丙烯的塑料材料。4.按照上述權利要求之一所述的結構成型件，其特征在于，所述經注塑的塑料材料包含纖維、尤其是長玻璃纖維和/或碳纖維、優選是回收碳纖維。5.按照上述權利要求之一所述的結構成型件，其特征在于，至少一個有機板材件(I)在內側或外側、優選在至少一個可見側上具有織物。6.按照上述權利要求之一所述的結構成型件，其特征在于，在至少一個有機板材件(I)上設置有至少一個連接幾何結構(5)和/或功能幾何結構和/或支座(6)。7.按照上述權利要求之一所述的結構成型件，其特征在于，在至少一個有機板材件(I)上注塑有由塑料材料構成的肋(4)，其中，所述肋(4)優選被這樣注塑，使得其連接或加固所述有機板材件(I)。8.—種機動車裝配元件、尤其是儀表板、門擋板、中控臺或雜物箱，該機動車裝配元件具有按照上述權利要求之一所述的結構成型件。9.一種用于制造結構成型件(10)的方法，具有步驟: -成型分別包括至少一個邊緣(2)的一個或多個有機板材件(I)， -將預成型的所述一個或多個有機板材件(I)放入和設置在注塑模具中， -關閉注塑模具，并且 -通過注塑塑料材料、尤其是熱塑性的含纖維的塑料材料，使所述一個或多個有機板材件(I)在所述邊緣(2)處而至少部分地相互連接。10.按照權利要求9所述的方法，其特征在于，至少一個有機板材件(I)由聚丙烯和/或長玻璃纖維和/或碳纖維并且尤其是回收碳纖維制造;和/或所述塑料材料包含聚丙烯和/或長玻璃纖維和/或碳纖維、尤其是回收碳纖維。11.按照權利要求9或10之一所述的方法，其特征在于，包括步驟:尤其是在成型所述有機板材件(I)之前，在至少一個有機板材件(I)的內側或外側、優選在至少一個可見側上施加織物。12.按照權利要求9至11之一所述的方法，其特征在于，包括另一個步驟:在至少一個有機板材件(I)上安裝至少一個連接幾何結構(5)和/或功能幾何結構和/或支座(6)。13.按照權利要求9至12之一所述的方法，其特征在于，包括另一個步驟:向至少一個有機板材件(I)上注塑肋(4)，其中，所述注塑優選這樣實施，使得所述肋(4)連接或加固所述有機板材件(I)。
【文檔編號】B29L31/30GK105873740SQ201580003243
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年2月24日
【發明人】C·舍恩海默爾, B·羅特, K-H·施通普
【申請人】寶馬股份公司