WO2020126417A2 - Verfahren zur herstellung eines hybridbauteiles - Google Patents

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WO2020126417A2 PCT/EP2019/083157 EP2019083157W WO2020126417A2 WO 2020126417 A2 WO2020126417 A2 WO 2020126417A2 EP 2019083157 W EP2019083157 W EP 2019083157W WO 2020126417 A2 WO2020126417 A2 WO 2020126417A2
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Thorsten Marten
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a hybrid component, which comprises at least a first and a second component, which have different coefficients of thermal expansion and which are integral and / or
  • Component components with different coefficients of thermal expansion can generally be components made of different materials, e.g. be two different metal components, i.e. components made of different metals or two different fiber components where different fibers /
  • Fiber materials and / or matrix materials are used or, in a particularly preferred combination, a metal component and a fiber component, in particular where in this combination the differences in the
  • Thermal expansion coefficients are particularly large. The differences in such a combination can be greater than a factor of 10 or even greater than a factor of 100.
  • a metal component usually serves as the metal component of the hybrid component.
  • the fiber component comprises fibers, in particular it is formed from natural or artificial fibers, e.g. made of carbon fibers, aramid fibers or glass fibers.
  • the arrangement of the fibers can e.g. be formed as a nonwoven fabric (uniaxial or multiaxial), as a knitted or woven fabric.
  • the fiber component is to be understood as the pure fibers and / or the fibers connected with a matrix material.
  • the integral and / or non-positive connection usually takes place in that the fibers of the fiber component are or are impregnated with a hardening matrix material, e.g. with a polymerizing and through the
  • Polymerization-curing plastic matrix material such as an epoxy resin or a polyester resin.
  • the hardening combines Matrix material not only the fibers with each other, but also causes the material and / or non-positive connection to the surface of the
  • the matrix material also forms that
  • Hybrid components made from different materials, in particular from different metals, can generally be integrally and / or non-positively connected with a connecting material, e.g. through an adhesive material.
  • a connecting material e.g. through an adhesive material.
  • Adhesive material can be identical to a matrix material with which fibers are connected.
  • connection material in particular the matrix material, is often cured under the action of heat.
  • this heat can be caused by the
  • Component components in particular the metal and fiber component or just one of the component components, in particular the metal component, so as to bring the connecting material / matrix material to a certain necessary, predetermined or desired curing temperature, so that the curing takes place at an elevated temperature level compared to the environment . Due to the flaring at elevated temperatures compared to the environment, e.g. in the range from 100 ° C to 200 ° C, a higher strength of the hybrid component and also a better bond can be achieved.
  • the metal component expands differently than the fiber component, in particular the expansion of the fiber component compared to the
  • Component component in particular the metal component is shortened more than the other component component, in particular the fiber component.
  • Lead hybrid component e.g. due to a warping or a bowl, or also to the fact that the hybrid component fails, e.g. in that their components come apart.
  • the residual stresses that occur can be reduced, and particularly preferably hybrid components can be produced without or at least with minimized residual stresses.
  • At least the first component component is heated during the production of the hybrid component, preferably both component components are heated and in the second component component, in particular the component with the lower coefficient of thermal expansion
  • tension is generated in at least one direction, preferably in two directions perpendicular to one another.
  • Such tension can be in a desired direction e.g. can be achieved in that at least one force, e.g. pulling or pushing force on the component, e.g. the fiber component acts, e.g. in that the force or forces on regions of the component component spaced in this direction, e.g. attack the fiber component, e.g. on the fibers of the fiber component, preferably in the end region of the respective fibers.
  • the fibers between the areas at which the forces act are stressed, e.g. set a tension.
  • the material of the component component is thus under tension between the areas, e.g.
  • Component component for example a fiber component, that these, or their fibers with a force exerting device, such as a pulling device get connected.
  • the connection is preferably at least non-positive.
  • clamping or gluing can be provided between the material of the second component, in particular the fibers of the fiber component and the force-exerting device, for example a pulling device.
  • the magnitude of the voltage generated can e.g. by measuring the acting
  • Force / forces controlled or set to a desired level Suitable sensors for this can be present on / in the device / pulling device.
  • the invention provides that at least the first component, e.g. the metal component is heated, preferably both component components, in particular the overall arrangement of the fiber component and metal component, in particular before or during the implementation of the integral and / or non-positive connection.
  • the first component e.g. the metal component is heated, preferably both component components, in particular the overall arrangement of the fiber component and metal component, in particular before or during the implementation of the integral and / or non-positive connection.
  • the tension generated in the second component component in particular the fiber component, preferably in the fibers thereof, in the unheated and / or heated state of the second component component,
  • the fiber component is set to a desired size.
  • the first component in particular the heated metal component and the live, in particular also heated, second component, in particular the fiber component
  • the cohesive and / or non-positive connection takes place by means of a connecting material which produces the material connection and / or non-positive connection between the components, in particular an adhesive, preferably a matrix material with which a fiber component is / is impregnated.
  • non-positive connection cools the hybrid component created with the material connection and / or non-positive connection.
  • the first component component in particular metal component, which previously expanded with the heating, contracts again and thus reduces the previously into the second due to the material connection and / or non-positive connection
  • Component component in particular the fiber component, preferably the fibers introduced tension.
  • the metal of the metal component preferably the expansion coefficient, in particular also the second component, preferably the
  • Fiber component preferably their fibers, in particular also the
  • Component component in particular the fiber component can be in the
  • the invention can provide for the mechanical tension in the second component, in particular the fiber component, to be set in front of the cohesive and / or non-positive connection in such a way that a desired, predetermined residual stress is present in the hybrid component that has cooled again after the positive connection.
  • any desired residual stress condition in the hybrid component can thus be generated in a controlled manner.
  • the invention can provide that the residual stress in the hybrid component is minimized, preferably that it is equal to zero.
  • the invention can preferably be used to generate a desired positive voltage or also a desired negative voltage in the hybrid component. This means that a desired one can also be created in the hybrid component after the connection has been created
  • Compressive stress (negative stress) is present.
  • Component component and a fiber component as a second component component can be provided that, when heated, the metal component is heated to above the melting temperature of the metal of this component and the fiber component under tension is inserted into the metal melt.
  • Appropriate heat-resistant fibers must be selected here.
  • the invention can provide that, when heated, at least the first component component, in particular the entire arrangement of both component components that has not yet been bonded to a curing temperature,
  • the matrix material of the fiber component with which this fiber component is or is impregnated can be used as
  • Connection material are used to connect these two components cohesively and / or non-positively by means of the matrix material.
  • the hybrid component produced in this way can thus have any desired internal stress, in particular the internal stress can be minimized, preferably it can be zero or have a desired compressive stress (negative stress).
  • the invention can preferably provide that the second component, e.g. to put the fiber component under tension, the invention can preferably provide that the second
  • Component component is attached to a tool in mutually spaced areas.
  • the regions are preferably spaced apart in a direction of fiber extension.
  • the areas can be the fiber ends, for example.
  • this tool can form the pulling device mentioned at the beginning.
  • the attachment to the tool can preferably be carried out in such a way that the second component, e.g. the fiber component, at least in one
  • Substantially de-energized condition associated with the tool in the case of a fiber component, this can be understood to mean that this fiber component can be stretched smooth, in particular e.g. a previous texturing is stretched out, but the fibers of the fiber component are not elongated.
  • the invention provides that before the material and / or non-positive connection, the tool with the second component component attached, in particular clamped thereon, e.g. the fiber component is heated, the tool, due to its temperature-related expansion, producing the mechanical pretension in the second component, in particular the fiber component, preferably its fibers.
  • the tool expands under the effect of the elevated temperature such that the distance between the fastening points of the second
  • Component component in particular the fiber component, preferably the fiber ends enlarged with the expansion.
  • the tool is heated to the same temperature, in particular the aforementioned curing temperature, as the first component component, in particular the metal component.
  • Component e.g. the metal component, or the unconnected arrangement of the components is provided. Provision can also be made to heat the tool separately from the first and / or second component, in particular to a different temperature.
  • the tool is formed by a frame, preferably a metallic frame, the second component component, for example the fiber component, being fastened to at least two of the frame parts lying opposite one another.
  • the second component component in particular the fiber component, can thus be the opening surrounded by the frame cover and with the help of the frame, for example, be placed on the first component, in particular the metal component.
  • the frame parts lengthen, so that the pulling force mentioned at the outset acts on the second component, in particular the fiber component
  • Tension is generated in the second component, in particular the fiber component, preferably the fibers thereof.
  • the invention preferably further provides that the tool, in particular the frame mentioned, during the heating and preferably during the
  • Component component in particular fiber component generated tension is secured in a holding device, in particular press.
  • the invention provides that the same material is selected for the tool, such as the frame, as for the first component, in particular thus the same metal as for a metal component.
  • Component component in particular the metal component to the same temperature, in particular to the stated curing temperature of a connecting material / matrix material, is brought about in such a way that the tool and the first one
  • Component e.g. stretch the metal component in the same way in terms of length or generally the dimensions, in particular as a result of which the hybrid component produced is free of residual stress after cooling.
  • the tool is replaced by the first component, e.g. the metal component itself is formed.
  • the second component e.g. the fiber component turns on
  • first component e.g. attached to the metal component, the second component component, in particular the fiber component, preferably making contact with the surface of the first component component, in particular the metal component, between these regions.
  • Connection material in particular the matrix material, carried out in a region between the spaced-apart fastening regions.
  • This embodiment also has the advantage that, with the expansion, a tension is exerted on the second component component, in particular the fiber component, which disappears after the cohesive connection has been established and after cooling, so that a hybrid component is produced without internal stress.
  • the matrix material can e.g. only after the generation of the pretension in the fiber component, in particular after contacting the fiber and metal components, are applied to this in order to impregnate the fiber component, preferably its fibers.
  • fiber components already impregnated with the matrix material can also be put under tension.
  • first component component as a metal component
  • second component component as a fiber component, which is or is impregnated with a matrix material.
  • explanations apply in general to any pairing of a first component component and a second component component, the materials of which have different coefficients of expansion.
  • the invention is not limited to connecting exactly two component components to one another. It can also be a laminate of more than two
  • Component components are produced, one of the component components forming the first component component and another the second component component with which the method is carried out within the laminate.
  • FIG. 1 first shows the situation according to the prior art.
  • the left part shows the initial state according to which the
  • Metal component 1 and the fiber component 2 are to be connected.
  • the fiber component 2 can already be soaked with a matrix material or soaked.
  • the temperature is called the usual ambient temperature Assuming that a hybrid component is to be used later, for example a normal room temperature, such as 20 ° C.
  • the metal component is heated, which thereby extends around the piece 1 a.
  • the temperature can e.g. 160 ° C. This temperature can be one for the
  • Curing of the matrix material correspond to the required temperature.
  • the elongation of the fiber component 2 is negligible and not visualized.
  • Expansion coefficients of aluminum (23 * 10 6 K 1 ) and steel (12 * 10 6 K 1 ) are given here in comparison to carbon fiber reinforced plastic CFRP (0 °) (0.2 * 10 6 K 1 ) and glass fiber reinforced plastic GFK (0 °) (5 * 10 6 K 1 ).
  • FIG. 1 shows the hybrid component 3 that has been produced after cooling. Due to the stronger contraction of the metal component 1 in comparison to the fiber component 2, an internal stress is generated in the hybrid component 3, which leads to a curvature of this hybrid component 3, here to a convex curvature upwards in the direction of the fiber component 2.
  • FIG. 2 shows the mode of operation of the invention
  • Fiber component 2 in particular the fibers thereof, are placed under a mechanical tension, for which purpose at opposite regions, here the ends of the fiber component 2, in particular the ends of fibers of the component, opposite
  • a can also be used when the pretension is removed
  • FIG. 3 shows a specific embodiment of the implementation of the
  • a frame 4 is provided as a tool, which surrounds an opening which is partially covered by the fiber component 2, for which the fiber component 2 at the opposite
  • Frame parts 4a is non-positively attached, e.g. by jamming or
  • Metal component 1 but it is also caused by the expansion of the frame 4 and here in particular the frame parts 4b that tensile forces F are exerted on the fiber component 2, in particular the fibers thereof, which generate a mechanical tension therein.
  • the forces F act on the
  • the fiber component 2 can already be impregnated with a matrix material or is impregnated and brought into contact with the metal component 1. In the heated state and thus under the effect of the tension in the fiber component 2, it is hardened by the matrix material with the metal component 1
  • Hybrid component has a desired voltage state in the cooled state, e.g. is tension-free.
  • the metal component 1 and the fiber component 2 between the upper and lower tools 5a, 5b can be carried out during the process
  • the tools 5a, 5b can alternatively or in combination with the previous embodiment also be provided for heating.
  • Figure 4 shows an embodiment in which the fiber component with a
  • Traction tool can be put under tension.
  • the traction tool comprises two pairs of clamping jaws 6a, 6b, between which the fiber component
  • Traction tools can generate forces F and thus stresses that are independent of the prevailing temperature.
  • FIG. 5 visualizes a further embodiment in which the metal component 1 itself forms the traction tool in order to generate a tension in the fiber component 2.
  • an impregnated fiber component 2 is brought into contact with the
  • Metal component 1 placed on and in the hatched areas 7, in particular which are spaced in the fiber direction, non-positively connected to the metal component 1, e.g. by a non-positive and material bond at these points 7, which can be done with the same matrix material with which the fiber component 2 is subsequently impregnated and to form the hybrid component.
  • Fastening areas 7 with the matrix material 9 indicated here in the form of drops are soaked and the overall arrangement shown made of metal component 1 and impregnated fiber component 2 are heated.
  • the metal component 1 expands, as a result of which the distance between the fastening regions 7 increases and the fiber component 2 is put under tension.
  • the matrix material 9 hardens and thereby binds the fiber component 2 to the metal component 1, whereby a heated hybrid component is formed, the fiber component 2 of which is still under tension in the warm state and then reduces this tension during cooling , preferably completely degraded, in particular when a temperature is reached after cooling which corresponds to the temperature when the fiber component 2 was fastened to the metal component 1 in the fastening regions 7.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Hybridbauteiles (3), welches wenigstens eine erste und eine zweite Bauteilkomponente (1,2) umfasst, die verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten haben und die stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind, wobei zumindest die erste Bauteilkomponente (1) erwärmt wird, bevorzugt beide Bauteilkomponenten (1,2) erwärmt werden und in der zweiten Bauteilkomponente (2), insbesondere in der mit dem geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten, in wenigstens einer Richtung eine mechanische Spannung erzeugt wird, insbesondere durch Ausübung wenigstens einer in wenigstens einer Richtung ziehenden Kraft (F), die an beabstandeten Bereichen dieser Bauteilkomponente (2) wirkt und die erste Bauteilkomponente (1) und die unter Spannung stehende zweite Bauteilkomponente (2) miteinander stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden werden, insbesondere hiernach abkühlen.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Hybridbauteiles
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Hybridbauteiles, welches wenigstens eine erste und eine zweite Bauteilkomponente umfasst, die verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten haben und die stoffschlüssig und/oder
kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
Bauteilkomponenten mit verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten können allgemein Bauteile aus verschiedenen Materialien sein, z.B. zwei verschiedene Metallkomponenten sein, also Bauteile aus verschiedenen Metallen oder zwei verschiedene Faserkomponenten sein, bei denen verschiedene Fasern /
Fasermaterialien und/oder Matrixmaterialien eingesetzt sind oder in besonders bevorzugter Kombination eine Metallkomponente und eine Faserkomponente, insbesondere wobei in dieser Kombination die Unterschiede in den
Wärmeausdehnungskoeffizienten besonders groß sind. Die Unterschiede können in einer solchen Kombination größer sein als ein Faktor 10 oder sogar größer als ein Faktor 100.
Die Herstellung von Hybridbauteilen dieser Art, insbesondere der besonders bevorzugten Kombination ist im Stand der Technik bekannt. Als Metallkomponente des Hybridbauteils dient dabei üblicherweise ein Metallbauteil. Die Faserkomponente umfasst Fasern, insbesondere wird diese aus natürlichen oder künstlichen Fasern gebildet, wie z.B. aus Kohlefasern, Aramid-Fasern oder Glasfasern. Die Anordnung der Fasern kann dabei z.B. als Fasergelege (uni- oder mehraxial), als Fasergewirk oder -gewebe ausgebildet sein. Als Faserkomponente im Sinne der Erfindung sind die reinen Fasern zu verstehen und/oder die mit einem Matrixmaterial verbundenen Fasern.
Die stoffschlüssige und/ oder kraftschlüssige Verbindung erfolgt üblicherweise dadurch, dass die Fasern der Faserkomponente mit einem härtenden Matrixmaterial getränkt sind oder werden, z.B. mit einem polymerisierenden und durch die
Polymerisation aushärtenden Kunststoffmatrixmaterial, wie beispielsweise einem Epoxidharz oder einem Polyesterharz. Dabei verbindet das aushärtende Matrixmaterial nicht nur die Fasern untereinander, sondern bewirkt auch die stoffschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung zur Oberfläche der
Metallkomponente. Das Matrixmaterial bildet in diesem Fall auch das
Verbindungsmaterial.
Hybridbauteile dieser Art haben gegenüber reinen Metallbauteilen Vorteile
hinsichtlich Festigkeit und Gewicht.
Hybridbauteile aus verschiedenen Materialien, insbesondere aus verschiedenen Metallen können allgemein mit einem Verbindungsmaterial stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden werden, z.B. durch ein Klebematerial. Ein solches
Klebematerial kann identisch sein zu einem Matrixmaterial, mit dem Fasern verbunden werden.
Die Aushärtung des Verbindungsmaterials, insbesondere des Matrixmaterials erfolgt häufig unter Wärmeeinwirkung. Zum einen kann diese Wärme durch die
Polymerisationsreaktion des Verbindungsmaterials / Matrixmaterials selbst entstehen, wodurch sich auch die Bauteilkomponenten erwärmen, zum anderen kann es aber auch vorgesehen sein, zum Zweck der Aushärtung eine künstliche Erwärmung des geformten noch nicht ausgehärteten Verbundes der
Bauteilkomponenten, insbesondere der Metall- und Faserkomponente oder auch nur einer der Bauteilkomponenten, insbesondere der Metallkomponente vorzunehmen, um so das Verbindungsmaterial / Matrixmaterial auf eine bestimmte nötige, vorgegebene oder gewünschte Aushärtungstemperatur zu bringen, so dass die Aushärtung auf einem gegenüber der Umgebung erhöhten Temperaturniveau stattfindet. Durch die Flärtung bei gegenüber der Umgebung erhöhten Temperaturen, z.B. im Bereich von 100 °C bis 200°C kann eine höhere Festigkeit des Hybridbauteils und auch ein besserer Verbund erzielt werden.
Problematisch ist es bei einer solchen Aushärtung unter erhöhten Temperaturen, dass sich die Bauteilkomponenten, die verschiedene
Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, unterschiedlich ausdehnen,
insbesondere sich die Metallkomponente anders ausdehnt als die Faserkomponente, insbesondere die Ausdehnung der Faserkomponente gegenüber der
Metallkomponente fast vernachlässigbar ist.
Da die stoffschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen den
Komponenten unter der Einwirkung der erhöhten Temperatur stattfindet ergibt es sich, dass nach der Abkühlung im Hybridbauteil eine ungewünschte, insbesondere Undefinierte Eigenspannung vorliegt, da sich nach der Abkühlung die eine
Bauteilkomponente, insbesondere die Metallkomponente stärker verkürzt als es die andere Bauteilkomponente, insbesondere die Faserkomponente tut.
Eine solche Eigenspannung kann zu einer unerwünschten Verformung des
Hybridbauteils führen, z.B. durch eine Verwölbung bzw. ein Schüsseln, oder auch dazu, dass bei einer weiterhin einwirkenden Belastung von außen das Hybridbauteil versagt, z.B. dadurch, dass sich deren Komponenten voneinander lösen.
Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines
Hybridbauteils der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei dem das Auftreten von Eigenspannungen im Hybridbauteil zumindest kontrolliert werden kann, bevorzugt auftretende Eigenspannungen verringert werden können und besonders bevorzugt Hybridbauteile ohne oder zumindest mit minimierten Eigenspannungen hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei der Herstellung des Hybridbauteils zumindest die erste Bauteilkomponente erwärmt wird, bevorzugt beide Bauteilkomponenten erwärmt werden und in der zweiten Bauteilkomponente, insbesondere die mit dem geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten, in
wenigstens einer Richtung, bevorzugt in zwei zueinander senkrechten Richtungen eine mechanische Spannung erzeugt wird. Eine solche Spannung kann in einer gewünschten Richtung z.B. dadurch erzielt werden, dass in dieser Richtung bzw. parallel dazu wenigstens eine Kraft, z.B. ziehende Kraft oder drückende Kraft an der Bauteilkomponente, z.B. der Faserkomponente wirkt, z.B. dadurch, dass die Kraft bzw. Kräfte an in dieser Richtung beabstandeten Bereichen der Bauteilkomponente, z.B. der Faserkomponente angreifen, z.B. an den Fasern der Faserkomponente, vorzugsweise im Endbereich der jeweiligen Fasern.
Bei einer Faserkomponente als zweite Bauteilkomponente werden so die Fasern zwischen den Bereichen, an denen die Kräfte angreifen unter eine Spannung, z.B. eine Zugspannung gesetzt. Bei Bauteilkomponenten allgemein wird so das Material der Bauteilkomponente zwischen den Bereichen unter eine Spannung, z.B.
Zugspannung gesetzt. Die Kräfte können z.B. dadurch in die zweite
Bauteilkomponente, z.B. eine Faserkomponente eingeleitet werden, dass diese, bzw. deren Fasern mit einer eine Kraft ausübenden Vorrichtung, z.B. einer Ziehvorrichtung verbunden werden. Die Verbindung ist bevorzugt zumindest kraftschlüssig. Dafür kann eine Klemmung oder auch Verklebung zwischen dem Material der zweiten Bauteilkomponente, insbesondere den Fasern der Faserkomponente und der kraftausübenden Vorrichtung, z.B. Ziehvorrichtung vorgesehen sein.
Die Größe der erzeugten Spannung kann z.B. durch Messen der wirkenden
Kraft/Kräfte kontrolliert bzw. auf ein gewünschtes Maß eingestellt werden. Dafür können geeignete Sensoren an /in der Vorrichtung / Ziehvorrichtung vorhanden sein.
Die Erfindung sieht vor, dass zumindest die erste Bauteilkomponente, z.B. die Metallkomponente erwärmt wird, bevorzugt beide Bauteilkomponenten, insbesondere die Gesamtanordnung aus Faserkomponente und Metallkomponente, insbesondere vor oder während der Durchführung der stoffschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung.
Es kann vorgesehen sein, dass die in der zweiten Bauteilkomponente, insbesondere der Faserkomponente, vorzugsweise in deren Fasern erzeugte Spannung im nicht erwärmten und/oder erwärmte Zustand der zweiten Bauteilkomponente,
insbesondere der Faserkomponente auf eine gewünschte Größe eingestellt wird.
Es werden somit erfindungsgemäß die erste Bauteilkomponente, insbesondere die erwärmte Metallkomponente und die unter Spannung stehende, insbesondere ebenso miterwärmte zweite Bauteilkomponente, insbesondere die Faserkomponente miteinander stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden. Die stoffschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung erfolgt durch ein zwischen den Komponenten den Stoffschluss und/oder Kraftschluss herstellendes Verbindungsmaterial, insbesondere ein Klebemittel, bevorzugt ein Matrixmaterial mit dem auch eine Faserkomponente getränkt ist / wird. Nach der stoffschlüssigen und/oder
kraftschlüssigen Verbindung kühlt das mit dem Stoffschluss und/oder Kraftschluß erstellte Hybridbauteil ab.
Bei der Abkühlung kontrahiert die zuvor mit der Erwärmung ausgedehnte erste Bauteilkomponente, insbesondere Metallkomponente wieder und reduziert aufgrund des Stoffschlusses und/oder Kraftschlusses damit die zuvor in die zweite
Bauteilkomponente, insbesondere die Faserkomponente, vorzugsweise deren Fasern eingebrachte Spannung.
Aufgrund der Kenntnis der Materialparameter der Bauteilkomponenten, insbesondere des Metalls der Metallkomponente, bevorzugt des Ausdehnungskoeffizienten, insbesondere auch der zweiten Bauteilkomponente, bevorzugt der
Faserkomponente, vorzugsweise deren Fasern, insbesondere auch der
Temperaturdifferenz zwischen der Umgebungstemperatur bei der Nutzung des Hybridbauteils und der während der Verbindung herrschenden Temperatur und bevorzugt der Kenntnis der Größe der erzeugten Spannung in der zweiten
Bauteilkomponente, insbesondere der Faserkomponente lässt sich so die im
Hybridbauteil erzeugte resultierende Eigenspannung definiert einstellen,
insbesondere verringern gegenüber einer Situation in der die Komponenten des Hybridbauteiles ohne Spannung in der zweiten Bauteilkomponente, insbesondere der Faserkomponente verbunden würden.
In bevorzugter Ausführung kann es die Erfindung vorsehen, dass die mechanische Spannung in der zweiten Bauteilkomponente, insbesondere der Faserkomponente vor der stoffschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung so eingestellt wird, dass nach der stoffschlüssigen Verbindung im wieder abgekühlten Hybridbauteil eine gewünschte, vorbestimmte Eigenspannung vorliegt. Es lässt sich also mit der Erfindung definiert jeder gewünschte Eigenspannungszustand im Hybridbauteil kontrolliert erzeugen. Insbesondere kann es die Erfindung vorsehen, dass die Eigenspannung im Hybridbauteil minimiert ist, bevorzugt dass diese gleich null ist.
Vorzugsweise kann mit der Erfindung eine gewünschte positive Spannung oder auch eine gewünschte negative Spannung im Hybridbauteil erzeugt werden. Somit kann nach der erstellten Verbindung im Hybridbauteil auch eine gewünschte
Druckspannung (negative Spannung) vorliegen.
In einer Ausführung der Erfindung mit einer Metallkomponente als erste
Bauteilkomponente und einer Faserkomponente als zweites Bauteilkomponente kann vorgesehen sein, dass bei der Erwärmung die Metallkomponente bis über die Schmelztemperatur des Metalls dieser Komponente erwärmt wird und die unter Spannung stehende Faserkomponente in die Metallschmelze eingelegt wird. H ierbei sind entsprechend hitzebeständige Fasern zu wählen.
In der bevorzugten Ausführung für beliebige Arten von Bauteilkomponenten kann es die Erfindung hingegen vorsehen, dass bei der Erwärmung zumindest die erste Bauteilkomponente, insbesondere die gesamte noch nicht stoffschlüssig verbundene Anordnung beider Bauteilkomponenten auf eine Aushärtungstemperatur,
insbesondere über 100 °C, bevorzugt zwischen 100°C und 200°C, erwärmt wird, die benötigt wird für die Aushärtung eines Verbindungsmaterials, mit welchem die unter Spannung stehende zweite Bauteilkomponente mit der ersten Bauteilkomponente verbunden wird.
In der bevorzugten Kombination von einer ersten Metallkomponente und einer zweiten Faserkomponente kann das Matrixmaterial der Faserkomponente, mit welchem diese Faserkomponente getränkt ist oder getränkt wird, als
Verbindungsmaterial genutzt werden, um diese beiden Komponenten mittels des Matrixmaterials stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig zu verbinden.
Zur Verbindung der Komponenten ist es somit insbesondere vorgesehen die
Faserkomponente und die Metallkomponente miteinander in Kontakt zu bringen, so dass das Matrixmaterial, welches die Faserkomponente durchtränkt auch die
Oberfläche der Metallkomponente benetzt. Allgemein ist es vorgesehen ein
Verbindungsmaterial zwischen die zu verbindenden Bauteilkomponenten zu fügen, welches die gegenüberliegenden Bauteiloberflächen benetzt, um die stoffschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung herzustellen.
Unter der Wirkung der Aushärtungstemperatur, die über der späteren
Einsatztemperatur des Hybridbauteils liegt, erfolgt somit die stoffschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung, d.h. die unter mechanischer Spannung stehende zweite Bauteilkomponente, z.B. die Faserkomponente wird mit dieser Spannung an die ausgedehnte, bzw. anders ausgedehnte erste Bauteilkomponente, z.B. die
Metallkomponente angebunden. Mit der Abkühlung erfolgt sodann der Abbau dieser mechanischen Spannung.
Das so hergestellte Hybridbauteil kann so jede gewünschte Eigenspannung aufweisen, insbesondere kann die Eigenspannung minimiert sein, bevorzugt kann sie Null sein oder eine gewünschte Druckspannung (negative Spannung) aufweisen.
Um die zweite Bauteilkomponente, z.B. die Faserkomponente unter Spannung zu setzen kann es die Erfindung bevorzugt vorsehen, dass die zweite
Bauteilkomponente in zueinander beabstandeten Bereichen an einem Werkzeug befestigt wird. Bei einer Faserkomponente als zweite Bauteilkomponente sind die Bereiche bevorzugt in einer Fasererstreckungsrichtung beabstandet. Die Bereiche können z.B. die Faserenden sein. Dieses Werkzeug kann in dieser Ausführung die eingangs genannte Ziehvorrichtung bilden.
Die Befestigung an dem Werkzeug kann bevorzugt so erfolgen, dass hiernach die zweite Bauteilkomponente, z.B. die Faserkomponente, in einem zumindest im
Wesentlichen spannungslosen Zustand mit dem Werkzeug verbunden ist. Hierunter kann bei einer Faserkomponente verstanden werden, dass diese Faserkomponente zwar glattgestreckt sein kann, insbesondere z.B. eine vorherige Texturierung weggestreckt ist, die Fasern der Faserkomponente aber nicht gelängt werden.
Die Erfindung sieht in dieser Ausführung vor, dass vor der stoffschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung das Werkzeug mit der daran befestigten, insbesondere darauf aufgespannten zweiten Bauteilkomponente, z.B. der Faserkomponente erwärmt wird, wobei das Werkzeug durch seine temperaturbedingte Ausdehnung die mechanische Vorspannung in der zweiten Bauteilkomponente, insbesondere der Faserkomponente, vorzugsweise deren Fasern erzeugt. Insbesondere ist es dafür vorgesehen, dass das Werkzeug sich so unter der Wirkung der erhöhten Temperatur ausdehnt, dass sich der Abstand der Befestigungsstellen der zweiten
Bauteilkomponente, insbesondere der Faserkomponente, bevorzugt der Faserenden mit der Ausdehnung vergrößert.
Bevorzugter Weise ist vorgesehen, dass das Werkzeug auf dieselbe Temperatur, insbesondere die vorgenannte Aushärtungstemperatur erwärmt wird, wie die erste Bauteilkomponente, insbesondere die Metallkomponente. Dies hat den Vorteil, dass für die Erwärmung des Werkzeuges keine andere Infrastruktur zur Verfügung gestellt werden muss als die, die ohnehin zur Erwärmung zumindest der ersten
Bauteilkomponente, z.B. der Metallkomponente, bzw. der unverbundenen Anordnung der Komponenten vorgesehen ist. Es kann auch vorgesehen sein, das Werkzeug separat zur ersten und/oder zweiten Bauteilkomponente, insbesondere also auf eine andere Temperatur zu erwärmen.
In einer beispielhaften Ausführung kann vorgesehen sein, dass das Werkzeug durch einen Rahmen, bevorzugt einen metallischen Rahmen gebildet wird, wobei die zweite Bauteilkomponente, z.B. die Faserkomponente an zumindest zwei der sich gegenüberliegenden Rahmenteilen befestigt wird. Die zweite Bauteilkomponente, insbesondere die Faserkomponente kann so die vom Rahmen umgebene Öffnung überdecken und mit Hilfe des Rahmens z.B. auf die erste Bauteilkomponente, insbesondere die Metallkomponente aufgelegt werden. Durch die Erwärmung längen sich die Rahmenteile, so dass auf die zweite Bauteilkomponente, insbesondere die Faserkomponente die eingangs genannte ziehende Kraft einwirkt, welche die
Spannung in der zweiten Bauteilkomponente, insbesondere der Faserkomponente, vorzugsweise deren Fasern erzeugt.
Bevorzugt sieht es die Erfindung weiterhin vor, dass das Werkzeug, insbesondere der genannte Rahmen, während der Erwärmung und bevorzugt während der
Erzeugung der stoffschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung und der damit erzeugten Längendehnung gegen ein Verbiegen durch die in der zweiten
Bauteilkomponente, insbesondere Faserkomponente erzeugte Spannung in einer Haltevorrichtung, insbesondere Presse, gesichert wird.
In besonders bevorzugter Ausführung sieht es die Erfindung vor, dass für das Werkzeug, wie beispielsweise den Rahmen, dasselbe Material ausgewählt wird wie bei der ersten Bauteilkomponente, insbesondere somit dasselbe Metall wie bei einer Metallkomponente. Bei Erwärmung des Werkzeuges und der ersten
Bauteilkomponente, insbesondere der Metallkomponente auf dieselbe Temperatur, insbesondere auf die genannte Aushärtungstemperatur eines Verbindungsmaterials / Matrixmaterials, wird so bewirkt, dass sich das Werkzeug und die erste
Bauteilkomponente, z.B. die Metallkomponente in gleicher weise in der Länge bzw. allgemein den Abmessungen dehnen, insbesondere wodurch nach der Abkühlung ein eigenspannungsfreier Zustand des hergestellten Hybridbauteils erzeugt wird.
In einer möglichen Ausführung kann auch vorgesehen sein, dass das Werkzeug durch die erste Bauteilkomponente, z.B. die Metallkomponente selbst gebildet wird. Die zweite Bauteilkomponente, z.B. die Faserkomponente wird dabei an
beabstandeten Bereichen der ersten Bauteilkomponente, z.B. der Metallkomponente an dieser befestigt, wobei bevorzugt die zweite Bauteilkomponente, insbesondere die Faserkomponente die Oberfläche der ersten Bauteilkomponente, insbesondere der Metallkomponente zwischen diesen Bereichen kontaktiert. So wird die stoffschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen den Komponenten mit einem
Verbindungsmaterial, insbesondere dem Matrixmaterial, in einem Bereich zwischen den beabstandeten Befestigungsbereichen durchgeführt. Auch diese Ausführung hat den Vorteil, dass auf die zweite Bauteilkomponente, insbesondere die Faserkomponente, mit der Ausdehnung eine Spannung ausgeübt wird, die nach der Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung und der Abkühlung verschwindet, so dass ein Hybridbauteil ohne Eigenspannung entsteht.
Für alle Ausführungen, die eine stoffschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung mit einem Matrixmaterial zwischen einer Metallkomponente und einer
Faserkomponente vorsehen, kann gemäß der Erfindung das Matrixmaterial z.B. erst nach der Erzeugung der Vorspannung in der Faserkomponente, insbesondere nach Kontaktierung der Faser- und Metallkomponente auf diese aufgetragen werden, um die Faserkomponente, vorzugsweise deren Fasern zu tränken. Es können jedoch auch bereits mit dem Matrixmaterial getränkte Faserkomponenten unter Spannung gesetzt werden.
Der Stand der Technik und die Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Beschrieben werden die Figuren anhand der exemplarischen Ausführung der ersten Bauteilkomponente als Metallkomponente und der zweiten Bauteilkomponente als Faserkomponente, die mit einem Matrixmaterial getränkt ist oder wird. In gleicher Weise gelten die Ausführungen allgemein für jede beliebige Paarung aus einer ersten Bauteilkomponente und einer zweiten Bauteilkomponente, deren Materialien verschiedene Ausdehnungskoeffizienten haben.
Ebenso ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, genau zwei Bauteilkomponenten miteinander zu verbinden. Es kann auch ein Laminat aus mehr als zwei
Bauteilkomponenten hergestellt werden, wobei innerhalb des Laminates eine der Bauteilkomponenten die erste Bauteilkomponente und eine andere die zweite Bauteilkomponente bildet, mit denen das Verfahren durchgeführt wird.
Die Figur 1 zeigt zunächst die Situation gemäß dem bisherigen Stand der Technik.
Im linksseitigen Teil wird der Ausgangszustand gezeigt, gemäß dem die
Metallkomponente 1 und die Faserkomponente 2 verbunden werden sollen. Die Faserkomponente 2 kann bereits mit einem Matrixmaterial getränkt sein oder getränkt werden. Die Temperatur wird als übliche Umgebungstemperatur angenommen, bei der ein Hybridbauteil später eingesetzt werden soll, z.B. eine übliche Raumtemperatur, wie beispielsweise 20 °C.
Im nach rechts fortgeführten Verlauf der Herstellung erfolgt eine Erwärmung zumindest der Metallkomponente, die sich hierdurch um das Stück 1 a längt. Die Temperatur kann z.B. 160 °C betragen. Diese Temperatur kann einer für die
Aushärtung des Matrixmaterials benötigten Temperatur entsprechen. Die Längung der Faserkomponente 2 ist vernachlässigbar und nicht visualisiert. Typische
Ausdehnungskoeffizienten von Aluminium (23 * 106K 1) und Stahl (12 * 106K 1) sind hier im Vergleich angegeben zu kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff CFK(0°) (0,2 * 106K 1) und glasfaserverstärktem Kunststoff GFK(0°) (5 * 106K 1).
Im ausgedehnten Zustand erfolgt die stoffschlüssige Verbindung durch Härtung des Matrixmaterials. Der rechte Teil der Figur 1 zeigt das herstellte Hybridbauteil 3 nach der Abkühlung. Durch die stärkere Kontraktion der Metallkomponente 1 im Vergleich zur Faserkomponente 2 wird eine Eigenspannung im Hybridbauteil 3 erzeugt, die zu einer Verwölbung dieses Hybridbauteils 3 führt, hier zu einer konvexen Verwölbung nach oben in Richtung zur Faserkomponente 2.
Figur 2 zeigt demgegenüber die Wirkungsweise der Erfindung bei hier
angenommenen gleichen Temperaturbedingungen wie bei der Figur 1.
Die linksseitige Ausgangssituation zeigt wiederum eine Metallkomponente 1 und eine Faserkomponente 2, umfassend Fasern, die schon mit Matrixmaterial getränkt ist oder noch getränkt wird.
Gemäß dem weiteren nach rechts fortgeführten Verfahrensverlauf wird die
Faserkomponente 2, insbesondere deren Fasern, unter eine mechanische Spannung gesetzt, wofür an beabstandeten Bereichen, hier den Enden der Faserkomponente 2, insbesondere den Enden von Fasern der Komponente, entgegengesetzte
Zugkräfte F auf die Faserkomponente 2 ausgeübt werden.
Unter Beibehaltung dieser Spannung bzw. der Wirkung der Kräfte F wird die
Faserkomponente 2 mit der erwärmten und in der Länge um das Stück 1 a
ausgedehnten Metallkomponente 1 in Kontakt gebracht und stoffschlüssig
verbunden. Nach der Verbindung können die Kräfte F entfallen, wodurch in das ausgehärtete aber noch warme Hybridbauteil 3 eine Vorspannung eingeprägt ist, die durch die Abkühlung abgebaut wird.
Nach der Abkühlung ist durch die Kontraktion von der Metallkomponente die vorherige Vorspannung der Faserkomponente abgebaut und das Hybridbauteil hat keine eingeprägte Eigenspannung. Die in der Figur 1 gezeigte Verwölbung des Hybridbauteils 3 tritt hier somit nicht auf.
In einer möglichen Ausführung kann auch beim Abbau der Vorspannung eine
Überkompensation der Vorspannung stattfinden, insbesondere kann der Nullpunkt überschritten werden, so dass nach der erstellten Verbindung eine Druckspannung, insbesondere also eine negative Spannung im Hybridbauteil vorliegt.
Die Figur 3 zeigt eine konkrete Ausgestaltung der Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
Hier wird die Metallkomponente 1 , eine Metallplatte, mit der Faserkomponente 2, z.B. einem Fasergelege, stoffschlüssig verbunden. Es ist als Werkzeug ein Rahmen 4 vorgesehen, der eine Öffnung umgibt, die von der Faserkomponente 2 teilweise überdeckt wird, wofür die Faserkomponente 2 an den gegenüberliegenden
Rahmenteilen 4a kraftschlüssig befestigt wird, z.B. durch Verklemmung oder
Verklebung.
Durch Erwärmung der Metallkomponente 1 , der Faserkomponente 2 und des
Rahmens 4 auf eine gewünschte Aushärtungstemperatur dehnt sich zwar die
Metallkomponente 1 aus, es wird aber auch gleichzeitig durch die Ausdehnung des Rahmens 4 und hier besonders der Rahmenteile 4b bewirkt, dass Zugkräfte F auf die Faserkomponente 2, insbesondere deren Fasern, ausgeübt werden, die in dieser eine mechanische Spannung erzeugen. Die Kräfte F wirken dabei an den
Befestigungsstellen zwischen Faserkomponente 2 und Rahmen 4.
Die Faserkomponente 2 kann bereits mit einem Matrixmaterial getränkt sein oder wird getränkt und mit der Metallkomponente 1 in Kontakt gebracht. Im erwärmten Zustand und somit unter Wirkung der Spannung in der Faserkomponente 2 wird diese durch Aushärtung des Matrixmaterials mit der Metallkomponente 1
stoffschlüssig verbunden und bildet das noch warme Hybridbauteil. Mit Abkühlung des Hybridbauteils kontrahieren die Metallkomponente 1 und auch die Rahmenteile 4b, so dass die Spannung in der Faserkomponente 2 abgebaut wird und das
Hybridbauteil im abgekühlten Zustand einen gewünschten Spannungszustand hat, z.B. spannungsfrei ist.
In der Abbildung sind noch Unter- und Oberwerkzeuge 5a und 5b gezeigt, die vorgesehen sein können, um während der Verfahrensausführung die
Metallkomponente 1 und der Faserkomponente 2 gegen Verformung zu sichern. Hierfür können während der Verfahrensdurchführung die Metallkomponente 1 und die Faserkomponente 2 zwischen den Unter- und Oberwerkzeugen 5a, 5b
kontaktierend eingeschlossen sein. Die Werkzeuge 5a, 5b können alternativ oder in Kombination mit der vorherigen Ausführung auch zur Erwärmung vorgesehen sein.
Figur 4 zeigt eine Ausführung, bei welcher die Faserkomponente mit einem
Zugwerkzeug unter Spannung gesetzt werden kann. Das Zugwerkzeug umfasst zwei Paare von Klemmbacken 6a, 6b, zwischen denen die Faserkomponente
festgeklemmt werden kann. Durch Erhöhung des Abstandes zwischen den beiden Paaren von Klemmbacken 6a, 6b werden entgegengesetzte Kräfte F und damit die Spannung in der Abstandsrichtung der Klemmbacken 6a, 6b erzeugt. Mit dem
Zugwerkzeug können von der herrschenden Temperatur unabhängige Kräfte F und somit Spannungen erzeugt werden.
Figur 5 visualisiert eine weitere Ausführung, bei welcher die Metallkomponente 1 selbst das Zugwerkzeug bildet, um eine Spannung in der Faserkomponente 2 zu erzeugen.
Hierzu wird eine ungetränkte Faserkomponente 2 kontaktierend auf die
Metallkomponente 1 aufgelegt und in den schraffierten Bereichen 7, insbesondere die in der Faserrichtung beabstandet sind, mit der Metallkomponente 1 kraftschlüssig verbunden, z.B. durch eine kraft- und stoffschlüssige Verklebung an diesen Stellen 7, was mit demselben Matrixmaterial erfolgen kann, mit dem auch später die Tränkung der Faserkomponente 2 und zur Bildung des Hybridbauteiles erfolgt.
Nach erfolgter Befestigung, insbesondere Aushärtung der Verklebung in den
Bereichen 7, kann die Faserkomponente 2 im Bereich 8 zwischen den
Befestigungsbereichen 7 mit dem hier tropfenförmig angedeuteten Matrixmaterial 9 getränkt werden und die gezeigte Gesamtanordnung aus Metallkomponente 1 und getränkter Faserkomponente 2 erwärmt werden.
Hierdurch dehnt sich die Metallkomponente 1 aus, wodurch sich der Abstand zwischen den Befestigungsbereichen 7 vergrößert und die Faserkomponente 2 unter Spannung setzt. In diesem erwärmten und unter Spannung stehenden Zustand härtet das Matrixmaterial 9 aus und bindet dadurch die Faserkomponente 2 an die Metallkomponente 1 an, wodurch ein erwärmtes Hybridbauteil entsteht, dessen Faserkomponente 2 im warmen Zustand noch unter Spannung steht und bei der Abkühlung diese Spannung dann anschließend reduziert, bevorzugt vollständig abgebaut wird, insbesondere wenn eine Temperatur nach der Abkühlung erreicht wird, die derjenigen Temperatur entspricht, als die Faserkomponente 2 in den Befestigungsbereichen 7 an der Metallkomponente 1 befestigt wurde.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Hybridbauteiles (3), welches wenigstens eine erste und eine zweite Bauteilkomponente (1 ,2) umfasst, die verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten haben und die stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass a. zumindest die erste Bauteilkomponente (1 ) erwärmt wird, bevorzugt beide Bauteilkomponenten (1 ,2) erwärmt werden und b. in der zweiten Bauteilkomponente (2), insbesondere in der mit dem geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten, in wenigstens einer Richtung eine mechanische Spannung erzeugt wird, insbesondere durch Ausübung wenigstens einer in wenigstens einer Richtung ziehenden Kraft (F), die an beabstandeten Bereichen dieser Bauteilkomponente (2) wirkt und c. die erste Bauteilkomponente (1 ) und die unter Spannung stehende zweite Bauteilkomponente (2) miteinander stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden werden, insbesondere hiernach abkühlen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Bauteilkomponente (1 ,2) jeweils durch eine Metallkomponente oder jeweils durch eine Faserkomponente gebildet werden, bevorzugt wobei bei einer Faserkomponente die mechanische Spannung in deren Fasern erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste
Bauteilkomponente durch eine Metallkomponente (1 ) und die zweite
Bauteilkomponente (2) durch eine Faserkomponente (2) gebildet wird, bevorzugt wobei bei der Faserkomponente die mechanische Spannung in deren Fasern erzeugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der
Erwärmung die Metallkomponente (1 ) bis über die Schmelztemperatur erwärmt wird und die unter Spannung stehende Faserkomponente (2) in die Metallschmelze eingelegt wird.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass bei der Erwärmung zumindest die erste
Bauteilkomponente (1 ) auf eine Aushärtungstemperatur, insbesondere zwischen 100°C und 200°C, erwärmt wird, insbesondere die benötigt wird für die Aushärtung eines Verbindungsmaterials, mit welchem die unter Spannung stehende zweite Bauteilkomponente (2) mit der ersten Bauteilkomponente (1 ) verbunden wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als
Verbindungsmaterial ein Matrixmaterial eingesetzt wird, mit welchen die als zweite Bauteilkomponente (2) ausgebildete Faserkomponente (2) getränkt ist oder getränkt wird, insbesondere wobei durch das Matrixmaterial die
Metallkomponente (1 ) und die unter Spannung stehenden Fasern der
Faserkomponente (2) miteinander kraftschlüssig verbunden werden.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Spannung in der zweiten Bauteilkomponente (2), insbesondere der Faserkomponente (2), vor der stoffschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung so eingestellt wird, dass nach der
stoffschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung im wieder abgekühlten Hybridbauteil (3) eine vorbestimmte Eigenspannung vorliegt, insbesondere die Eigenspannung minimiert ist, bevorzugt gleich null ist oder eine
Druckspannung vorliegt.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Bauteilkomponente (2), insbesondere die Faserkomponente (2) in zueinander beabstandeten Bereichen, insbesondere die in einer Fasererstreckungsrichtung beabstandet sind, an einem Werkzeug (4, 6a, 6b) befestigt wird, insbesondere in einem zumindest im Wesentlichen
spannungslosen Zustand der zweiten Bauteilkomponente, insbesondere der Faserkomponente (2), und vor der stoffschlüssigen Verbindung das Werkzeug (4, 6a, 6b) mit der daran befestigten zweiten Bauteilkomponente,
insbesondere der Faserkomponente (2) erwärmt wird, wobei das Werkzeug (4, 6a, 6b) durch seine temperaturbedingte Ausdehnung die mechanische Vorspannung in der zweiten Bauteilkomponente, insbesondere der
Faserkomponente (2) erzeugt, insbesondere wobei das Werkzeug (4, 6a, 6b) auf dieselbe Temperatur, insbesondere Aushärtungstemperatur erwärmt wird, wie die ersten Bauteilkomponente, insbesondere die Metallkomponente (1 ).
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (4) durch einen Rahmen (4), bevorzugt metallischen Rahmen (4) gebildet wird, wobei die zweite Bauteilkomponente, insbesondere die Faserkomponente (2), vorzugsweise die Fasern der Faserkomponente (2) an zumindest zwei der sich gegenüberliegenden Rahmenteile (4a) befestigt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das
Werkzeug (4, 6a, 6b) während der Erwärmung und der damit erzeugten Längendehnung gegen ein Verbiegen durch die in der zweiten
Bauteilkomponente (2), insbesondere der Faserkomponente (2) erzeugte Spannung in einer Haltevorrichtung (5a, 5b), insbesondere Presse, gesichert wird.
11.Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 5 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass für das Werkzeug (4, 6a, 6b) dasselbe Material, insbesondere Metall ausgewählt wird wie für die erste Bauteilkomponente (1 ), insbesondere die Metallkomponente (1 ), insbesondere wodurch ein
eigenspannungsfreier Zustand des hergestellten Hybridbauteils (3) erzeugt wird.
12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 5 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass das Werkzeug durch die erste Bauteilkomponente (1 ), insbesondere Metallkomponente (1 ) selbst gebildet wird und die
stoffschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen den
Komponenten mit einem Verbindungsmittel, insbesondere einem
Matrixmaterial, in einem Bereich zwischen den beabstandeten
Befestigungsbereichen (7) erfolgt.
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