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DE102016007698A1 - Method for producing a component composite - Google Patents

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DE102016007698A1
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Heiko Rudolf
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteilverbunds, bei dem zumindest ein Kunststoffbauteil (1) mittels eines Fügehilfselements (3) mit einem Fügepartner (5), insbesondere aus Metall, verbunden ist, welches Fügehilfselement (3) in einer Fügerichtung durch das setzseitige Kunststoffbauteil (1) geführt wird und mit dem in Fügerichtung nachgelagerten Fügepartner (5) verschweißt wird. Erfindungsgemäß weist das Verfahren einen Fließlochformschritt, bei dem das Fügehilfselement (3) mit einem Anpressdruck (pF) sowie mit einer Ultraschallfrequenz-Beaufschlagung (fF) durch das Kunststoffbauteil (1) bis in Kontakt mit dem Fügepartner (5) getrieben wird, und einen prozesstechnisch nachgelagerten Ultraschweißschritt auf, bei dem das durch das Kunststoffbauteil (1) getriebene Fügehilfselement (3) mit dem Fügepartner (5) ultraschallverschweißt wird.The invention relates to a method for producing a component composite in which at least one plastic component (1) is connected by means of a joining auxiliary element (3) to a joining partner (5), in particular of metal, which joining auxiliary element (3) in a joining direction by the plastic component on the side (1) is guided and welded to the joining partner downstream in the joining direction (5). According to the invention, the method comprises a flow-hole forming step, in which the joining auxiliary element (3) is driven with a contact pressure (pF) and with an ultrasound frequency application (fF) through the plastic component (1) into contact with the joining partner (5), and in terms of process technology downstream ultrasonic welding step, in which the by the plastic component (1) driven joining auxiliary element (3) with the joining partner (5) is ultrasonically welded.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteilverbunds nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie einen solchen Bauteilverbund nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 8.The invention relates to a method for producing a composite component according to the preamble of claim 1 and such a composite component according to the preamble of claim 8.

Das Fügen von Faserverbund-Kunststoffbauteilen oder Kunststoff-Bauteilen mit Metallen stellt die Produktionstechnik vor große fügetechnische Herausforderungen. Um solche hybride Verbindungen zwischen Kunststoff und Metall zu erzeugen, stehen derzeit vor allem klebtechnische und mechanische Fügeverfahren bereit. Die Nachteile des Klebens liegen neben einer langen Prozesszeit in der begrenzten Temperaturbeständigkeit der Verbindung sowie in der maximal erreichbaren Festigkeit, die von der Art der Beanspruchung und der zur Verfügung stehenden Klebfläche abhängt. Herkömmliche mechanische Fügeverfahren, wie zum Beispiel das Nieten, Clinchen oder Schrauben, schädigen die im Kunststoff eingebetteten Verstärkungsfasern durch Fügehilfselemente und Bohrungen, was zu einem gestörten Kraftfluss und erhöhtem Korrosionspotential führt.The joining of fiber composite plastic components or plastic components with metals presents production engineering with major joining technology challenges. In order to produce such hybrid connections between plastic and metal, adhesives and mechanical joining processes are currently available. The disadvantages of bonding are not only a long process time in the limited temperature resistance of the compound and in the maximum achievable strength, which depends on the type of stress and the available adhesive surface. Conventional mechanical joining methods, such as riveting, clinching or screwing, damage the reinforcing fibers embedded in the plastic by means of joining auxiliary elements and bores, which leads to a disturbed power flow and increased corrosion potential.

Aus der DE 101 24 920 A1 ist ein gattungsgemäßes Verfahren bekannt, bei dem ein Kunststoffbauteil mittels eines Fügehilfselementes mit einem Fügepartner aus Metall verbindbar ist. Das Fügehilfselement wird in einer Fügerichtung durch das setzseitige (das heißt das in der Fügerichtung erste) Kunststoffbauteil bis in Kontakt mit dem in der Fügerichtung nachgelagerten Fügepartner geführt. Anschließend wird das Fügehilfselement mit dem Fügepartner verschweißt.From the DE 101 24 920 A1 a generic method is known in which a plastic component by means of a joining auxiliary element with a joining partner made of metal is connectable. The joining auxiliary element is guided in a joining direction by the set-side (that is, the first in the joining direction) plastic component into contact with the joining partner downstream in the joining direction. Subsequently, the joining auxiliary element is welded to the joining partner.

In der DE 10 2010 044 886 A1 wird vor dem Fügeprozess in das Kunststoffbauteil an der herzustellenden Fügestelle ein Vorloch eingearbeitet. Das Vorloch ist derart dimensioniert, dass es vom Fügehilfselement mit einem Lochspiel durchsetzbar ist. Die Bereitstellung eines solchen Vorloches im Faserverbundkunststoff-Bauteil ist mit prozesstechnischem Aufwand verbunden. Außerdem kann die Vorlochoperation speziell bei einem faserverstärkten Kunststoffbauteil zu einer Bauteil-Schädigung führen. Beim nachfolgenden Schweißschritt besteht generell die Gefahr, dass aufgrund zu hoher Wärmeentwicklung das thermisch wenig belastbare Kunststoffbauteil beschädigt wird, was zu einem fehlerhaften Fügeergebnis führen kann.In the DE 10 2010 044 886 A1 Before the joining process in the plastic component at the joint to be produced a pre-hole is incorporated. The pre-hole is dimensioned such that it can be enforced by the joining auxiliary element with a hole play. The provision of such a Vorloches in fiber composite plastic component is associated with process engineering effort. In addition, the Vorlochoperation especially in a fiber-reinforced plastic component lead to component damage. In the subsequent welding step there is generally the risk that due to excessive heat development, the thermally less resilient plastic component is damaged, which can lead to a faulty joining result.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Bauteilverbund sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteilverbunds bereitzustellen, bei dem das Kunststoffbauteil prozesssicher ohne Beeinträchtigung des Fügeergebnisses mit einem Fügepartner verbindbar ist.The object of the invention is to provide a composite component and a method for producing such a composite component, in which the plastic component process reliable without affecting the joining result with a joining partner is connectable.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 oder des Patentanspruches 8 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is solved by the features of claim 1 or claim 8. Preferred embodiments of the invention are disclosed in the subclaims.

Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 oder des Patentanspruches 8 ist das Herstellungsverfahren in einen Fließlochformschritt und in einen prozesstechnisch nachgelagerten Ultraschweißschritt aufgeteilt. Im Fließlochformschritt wird das Fügehilfselement mit einem Anpressdruck sowie mit einer Ultraschallfrequenz-Beaufschlagung durch das Kunststoffbauteil bis in Kontakt mit dem Fügepartner getrieben. Anschließend erfolgt der Ultraschweißschritt, bei dem das durch das Kunststoffbauteil getriebene Fügehilfselement mit dem Fügepartner ultraschallverschweißt wird. Auf diese Weise kann auf eine aufwendige Vorlochoperation vor der Durchführung des Schweißprozesses verzichtet werden. Zudem ergibt sich beim Ultraschallschweißen eine im Vergleich zu herkömmlichen Schweißprozessen reduzierte Wärmeentwicklung, wodurch die Gefahr einer thermischen Beschädigung des Kunststoffbauteils reduziert ist. Im Falle eines Faserverbundkunststoff-Bauteils kann zudem eine aufgrund einer Vorlochoperation erfolgende Faserbeschädigung verhindert werden.According to the characterizing part of claim 1 or claim 8, the manufacturing process is divided into a flow-forming step and a process-technically subsequent ultrasonic welding step. In the flow-hole forming step, the joining auxiliary element is driven with a contact pressure and with an ultrasound frequency impingement through the plastic component into contact with the joining partner. Subsequently, the ultrasonic welding step takes place in which the joining auxiliary element driven by the plastic component is ultrasonically welded to the joining partner. In this way, it is possible to dispense with a complex pre-hole operation before carrying out the welding process. In addition, ultrasonic welding results in reduced heat generation compared to conventional welding processes, which reduces the risk of thermal damage to the plastic component. In the case of a fiber composite plastic component, moreover, fiber damage due to a pre-hole operation can be prevented.

Bei einer zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Ultraschallschweißanlage dient die Sonotrode als ein Schweißwerkzeug. Durch die beim Fügevorgang in Anlage mit dem Fügehilfselement befindliche Arbeitsfläche der Sonotrode werden mechanische Ultraschall-Schwingungen sowie die bevorzugt pneumatisch gesteuerte Anpresskraft auf die Fügepartner übertragen. Die Sonotroden-Arbeitsfläche ist in der Regel mit Kreuzrasterung oder Wellenprofilen gestaltet, um das Fügehilfselement unter hochfrequenter Ultraschall-Schwingung schlupffrei zu bewegen. Die Fügepartner befinden sich beim Ultraschallschweißen zwischen dem Amboss und der Sonotrode. Der Amboss soll einerseits die Anpresskraft sowie die Schwingungskraft der Sonotrode aufnehmen und andererseits jedoch keine Schwingungsenergie aufnehmen.In an ultrasonic welding system required for carrying out the method, the sonotrode serves as a welding tool. Due to the working surface of the sonotrode which is in contact with the joining auxiliary element during the joining process, mechanical ultrasonic oscillations and the preferably pneumatically controlled contact force are transmitted to the joining partners. The sonotrodes work surface is usually designed with Kreuzrasterung or wave profiles to move the joining auxiliary element without slippage under high-frequency ultrasonic oscillation. The joining partners are located between the anvil and the sonotrode during ultrasonic welding. On the one hand, the anvil should absorb the contact force and the vibrating force of the sonotrode and, on the other hand, should not absorb any vibration energy.

Im Unterschied zu herkömmlichen Schweißprozessen erfolgt der gesamte Ultraschweißvorgang im festen Aggregate-Zustand. Entsprechend wird der Ultraschweißvorgang auch als Diffusionsschweißvorgang betrachtet. Der komplette Schweißprozess ruft durch die eingeleitete, mechanische Schwingungsenergie intensive äußere und innere Reibungsvorgänge hervor, die zur Verbindungsbildung beitragen. Unter dieser hohen Schwingungsenergie treten atomare Bewegungen auf, die zu atomaren und/oder Korn-Verschachtelungen führen. Durch die Relativbewegung entsteht an der Schweiß-Kontaktstelle Reibungswärme. Diese Reibungswärme begünstig die Atombewegung, schmilzt jedoch das Metall nicht auf. Die inneren Reibungen befinden sich im ultraschallangeregten, zu fügenden Werkstück. Die äußeren Reibungen treten zwischen der Sonotrode und dem Fügehilfselement auf. Während des Schweißprozesses wird die mechanische Schwingungsenergie durch innere Reibung absorbiert und in Wärme umgewandelt. So wird die mechanische Schwingung gedämpft. Die mechanischen Schwingungen der Sonotrode wirken bevorzugt quer zur Vorschubrichtung der Sonotrode.In contrast to conventional welding processes, the entire ultrasonic welding process takes place in the fixed aggregate state. Accordingly, the ultrasonic welding process is also considered as a diffusion welding process. The complete welding process causes by the introduced mechanical vibration energy intensive external and internal friction processes, which contribute to the compound formation. Under this high vibrational energy occur atomic movements, which lead to atomic and / or grain interleaves. The relative movement produces frictional heat at the welding contact point. This frictional heat promotes the atomic movement, but does not melt the metal on. The internal friction is located in the ultrasonically excited workpiece to be joined. The external friction occurs between the sonotrode and the joining auxiliary. During the welding process, the mechanical vibration energy is absorbed by internal friction and converted into heat. This dampens the mechanical vibration. The mechanical vibrations of the sonotrode preferably act transversely to the feed direction of the sonotrode.

In einer technischen Umsetzung kann das Fügehilfselement im Fließlochformschritt mit einem ersten Anpressdruck und einer ersten Ultraschallfrequenz beaufschlagt sein. Im nachfolgenden Ultraschweißschritt kann das Fügehilfselement mit einem zweiten Anpressdruck und einer zweiten Ultraschallfrequenz beaufschlagt sein. Aufgrund der unterschiedlichen Materialeigenschaften zwischen dem Kunststoffbauteil und dem Fügepartner (insbesondere aus Metall) kann im Fließlochformschritt der Anpressdruck sowie die Ultraschallfrequenz, die auf das Fügehilfselement wirken, im Vergleich zum nachfolgenden Schweißschritt reduziert sein.In a technical implementation, the joining auxiliary element can be subjected to a first contact pressure and a first ultrasonic frequency in the flow-hole forming step. In the subsequent ultrasonic white step, the joining auxiliary element can be subjected to a second contact pressure and a second ultrasonic frequency. Due to the different material properties between the plastic component and the joining partner (in particular made of metal) can be reduced in the flow-forming step, the contact pressure and the ultrasonic frequency, which act on the joining auxiliary, compared to the subsequent welding step.

Wie oben bereits erwähnt, ist es bevorzugt, wenn das Kunststoffbauteil vor dem Fließlochformschritt an der herzustellenden Fügestelle vorlochfrei bereitstellbar ist. Im nachfolgenden Fließlochformschritt wird dann das Fügehilfselement mittels der druckbeaufschlagten sowie schwingungsangeregten Sonotrode in das Kunststoffbauteil eingetrieben, und zwar unter lokaler Plastifizierung des Kunststoffmaterials sowie unter Bildung eines Fließloches bzw. Durchzugs im Kunststoffbauteil.As already mentioned above, it is preferred if the plastic component can be prepared pre-hole-free at the joint to be produced before the flow-hole-forming step. In the following flow-hole forming step, the joining auxiliary element is then driven into the plastic component by means of the pressure-loaded and vibration-excited sonotrode, specifically with local plasticization of the plastic material and formation of a flow hole or passage in the plastic component.

Das Fügehilfselement kann einen Elementschaft aufweisen, dessen Außenkontur zylindrisch ist oder sich im Querschnitt bis zur Schaftspitze konusartig verjüngt. Dadurch ist gewährleistet, dass im Fließlochformschritt die Verstärkungsfasern im Kunststoffmaterial weitgehend beschädigungsfrei verdrängt werden können. Zudem kann der Elementschaft um dessen Längsachse rotationssymmetrisch ausgebildet sein sowie im Querschnitt ein Rundprofil aufweisen. Alternativ dazu kann der Elementschaft auch ein beliebiges Mehrkantprofil aufweisen und/oder nicht rotationssymmetrisch ausgebildet sein.The joining auxiliary element may have an element shaft whose outer contour is cylindrical or tapers conically in cross section up to the shaft tip. This ensures that in the flow-hole forming step, the reinforcing fibers in the plastic material can be largely displaced without damage. In addition, the element shaft can be rotationally symmetrical about its longitudinal axis and have a round profile in cross-section. Alternatively, the element shaft may also have any polygonal profile and / or be rotationally symmetrical.

Zur Vorbereitung des Herstellungsprozesses werden zunächst die beiden zu verbindenden Fügepartner auf den Amboss gelegt. Bei den anschließenden Fließlochform- und Schweißschritten wird die Sonotrode unter Ultraschall-Anregung sowie mit einem Anpressdruck in einer Vorschubbewegung über einen Fließlochformhub und einen daran anschließenden Schweißhub gegen den Amboss geführt. Beim Ultraschweißschritt erfolgt ein Verschmelzen des Fügehilfselementes mit dem Fügepartner, wodurch sich die Fügehilfselement-Länge verkürzt, und zwar so weit, bis der Elementkopf vollflächig und/oder in Form- und Kraftschlussverbindung mit auf dem Kunststoffbauteil zur Auflage kommt.To prepare the manufacturing process, the two joining partners to be joined are first placed on the anvil. In the subsequent Fließlochform- and welding steps, the sonotrode is guided under ultrasonic excitation and with a contact pressure in a feed movement via a Fließlochformhub and a subsequent welding stroke against the anvil. In the case of the ultrasound step, the joining auxiliary element merges with the joining partner, whereby the joining auxiliary element length is shortened, specifically until the element head is in contact with the entire surface and / or in positive and frictional connection with the plastic component.

Zur Steigerung der Verbindungsfestigkeit zwischen dem Fügehilfselement und dem Kunststoffbauteil kann an der, dem Kunststoffbauteil zugewandten Unterseite des Elementkopfes zusätzlich eine Formschlusskontur, insbesondere eine Zackenkontur, angebracht sein. Diese greift nach Abschluss des Schweißprozesses kraft- und formschlüssig in das Material des Kunststoffbauteils ein.In order to increase the connection strength between the joining auxiliary element and the plastic component, a form-fitting contour, in particular a serrated contour, may additionally be attached to the underside of the element head facing the plastic component. This engages after completion of the welding process positive and positive in the material of the plastic component.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können die beiden Fließlochform- und Ultraschweiß-Teilschritte in einem gemeinsamen Prozessschritt durchgeführt werden. Zudem entfallen Vorlochoperationen. Aufgrund der reduzierten Wärmeentwicklung beim Ultraschallschweißen kann auch die Gefahr einer Delamination und einer Verbrennung des Kunststoffes reduziert werden. Außerdem wird ein Bauteilverzug verhindert. Das Eindringen/Durchdringen des Fügehilfselementes im Kunststoffbauteil erfolgt somit im Vergleich zur gängigen Praxis schonender. Zudem ergibt sich im Fließloch eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Fügehilfselement und dem Kunststoffbauteil.With the method according to the invention, the two flow-hole forming and ultra-white partial steps can be carried out in a common process step. In addition, pre-hole operations are eliminated. Due to the reduced heat development in ultrasonic welding and the risk of delamination and combustion of the plastic can be reduced. In addition, a component delay is prevented. The penetration / penetration of the joining auxiliary element in the plastic component is thus more gentle compared to common practice. In addition, results in the flow hole a cohesive connection between the joining auxiliary and the plastic component.

Das erfindungsgemäße Fügeverfahren dient vorzugsweise für das Verbinden von Kunststoffen mit Metallen. Eine vollständige Verbindung zwischen den Fügepartnern liegt dabei erst dann vor, wenn zwischen dem Fügehilfselement und dem metallischen Fügeteil eine Stoffschlussverbindung erzeugt ist.The joining method according to the invention is preferably used for joining plastics with metals. A complete connection between the joining partners is only present if a fabric connection is produced between the joining auxiliary element and the metallic joining part.

Das Fügehilfselement besteht vorzugsweise aus einem Kaltstauch- und Kaltfließpressstahl und ist zudem schweißgeeignet. Zudem kann das Hilfsfügeelement eine definierte Beschichtung, vorzugsweise eine Zink-Beschichtung aufweisen, die vor Korrosion schützt. Weitere denkbare Beschichtungen sind zum Beispiel ZnNi- oder eine Almac-Beschichtung. Gegebenenfalls sind auch unbeschichtete Fügehilfselemente denkbar.The joining auxiliary element preferably consists of a cold-upsetting and cold-extruded steel and is also suitable for welding. In addition, the auxiliary joining element can have a defined coating, preferably a zinc coating, which protects against corrosion. Further conceivable coatings are, for example, ZnNi or an Almac coating. Optionally, uncoated joining auxiliary elements are conceivable.

Die Elementspitze ist bevorzugt derart gestaltet, dass wenig Ultraschallkraft erforderlich ist, um einen sicheren Durchdringungsvorgang und ein sicheres Ultraschallschweißen zu ermöglichen. Zudem kann das Ultraschallschweißen mit dem Kleben als Hybridverfahren ausgeführt werden.The element tip is preferably designed such that little ultrasound force is required to enable a secure penetration process and a secure ultrasonic welding. In addition, the ultrasonic welding can be performed with the bonding as a hybrid method.

Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.The advantageous embodiments and / or further developments of the invention explained above and / or reproduced in the dependent claims can be used individually or else in any desired combination with one another, for example in the case of clear dependencies or incompatible alternatives.

Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. The invention and its advantageous embodiments and further developments and advantages thereof are explained in more detail below with reference to drawings.

Es zeigen:Show it:

1 einen fertiggestellten Bauteilverbund; 1 a finished component composite;

2 das Fügehilfselement in einer Alleinstellung; und 2 the joining auxiliary element in a unique position; and

3 bis 5 jeweils Ansichten, die das Verfahren zur Herstellung des Bauteilverbunds veranschaulichen. 3 to 5 each views illustrating the method for producing the composite component.

In der 1 ist ein Bauteilverbund gezeigt, bei dem ein Faserverbundkunststoffbauteil (nachfolgend FVK-Bauteil) 1 mit Hilfe eines Fügehilfselementes 3 mit an einer Fügestelle F mit einem Metallblech 5 verbunden ist. Gegebenenfalls kann zwischen dem FVK-Bauteil 1 und dem Metallblech 5 zusätzlich eine elektrisch isolierende Klebschicht (nicht gezeigt) vorgesehen sein. Das FVK-Bauteil 1 weist ein Faserhalbzeug 7 aus Verstärkungsfasern auf, die in einer Kunststoffmatrix 9 eingebettet sind.In the 1 a composite component is shown in which a fiber composite plastic component (hereinafter FVK component) 1 with the help of a joining auxiliary element 3 with at a joint F with a metal sheet 5 connected is. Optionally, between the FRP component 1 and the metal sheet 5 In addition, an electrically insulating adhesive layer (not shown) may be provided. The FRP component 1 has a semi-finished fiber 7 made of reinforcing fibers in a plastic matrix 9 are embedded.

In der 1 weist das Fügehilfselement 3 einen Elementschaft 11 sowie einen gegenüber dem Elementschaft 11 radial ausgeweiteten Elementkopf 13 auf. Der Elementkopf 13 ist an seiner Unterseite mit einer Zackenkontur 15 ausgebildet, die in der 1 kraft- und formschlüssig im FVK-Bauteil integriert ist. Der Elementschaft 11 durchsetzt das FVK-Bauteil 1 unter Bildung eines Fließloches bzw. eines Durchzugs 17 spielfrei sowie mediumdicht und ist mit seiner Schaftspitze mit dem Metallblech 5 ultraschallverschweißt.In the 1 has the Joining auxiliary element 3 an elementary body 11 and one opposite the elementary shaft 11 radially expanded element head 13 on. The element head 13 is on its underside with a serrated contour 15 trained in the 1 is positively and positively integrated in the FRP component. The elementary system 11 passes through the FRP component 1 forming a flow hole or a passage 17 backlash-free and medium-tight and with its shaft tip with the metal sheet 5 ultrasonically welded.

In der 2 ist das Fügehilfselement 3 in seinem unverformten Zustand gezeigt. Demzufolge ist der Elementschaft 11 um eine Längsachse L (1) rotationssymmetrisch sowie glattflächig ausgebildet. Der Elementschaft 11 ist zudem in Richtung auf seine Spitze kegelstumpfartig verjüngt. Exemplarisch kann das Fügehilfselement 3, in der Längsrichtung L betrachtet, eine Bauhöhe von 5 mm aufweisen, wobei die Materialstärke m (1) des FVK-Bauteils 1 in einem Bereich von 1 bis 3 mm liegen kann.In the 2 is the Joining auxiliary element 3 shown in its undeformed state. As a result, the elementary is 11 about a longitudinal axis L ( 1 ) rotationally symmetrical and smooth surface formed. The elementary system 11 is also tapered in the direction of its tip frustoconical. By way of example, the joining auxiliary element 3 , viewed in the longitudinal direction L, have a height of 5 mm, wherein the material thickness m ( 1 ) of the FRP component 1 may be in a range of 1 to 3 mm.

Nachfolgend wird anhand der 3 bis 5 das Verfahren zur Herstellung des in der 1 gezeigten Bauteilverbunds beschrieben: So werden gemäß der 2 zunächst das FVK-Bauteil 1 und das Metallblech 5 vorbereitend auf einen Amboss 19 einer Ultraschweißanlage abgelegt. Der ortsfest positionierte Amboss 19 wirkt mit einer in Flucht gegenüberliegenden, hubverstellbaren Sonotrode 21 zusammen.The following is based on the 3 to 5 the process for the preparation of in the 1 Thus, according to the 2 first the FRP component 1 and the metal sheet 5 preparing for an anvil 19 filed an ultrasound system. The fixedly positioned anvil 19 acts with an in-flight opposite, stroke-adjustable sonotrode 21 together.

Anschließend erfolgt ein Fließlochformschritt, bei dem die Sonotrode 21 unter Ultraschallfrequenz-Anregung fF sowie mit einem Anpressdruck pF in einer Vorschubbewegung über einen Fließlochformhub ΔhF gegen den Amboss 19 bewegt wird. Im Fließlochformschritt wird das Matrixmaterial 9 aufgrund der von der Sonotrode 21 auf das Fügehilfselement 3 übertragenen Ultraschallfrequenz fF und des Anpressdruckes pF lokal plastifiziert. Dadurch kann der Elementschaft 11 die Verstärkungsfasern im Faserhalbzeug 7 weitgehend beschädigungsfrei verdrängen. Der Elementschaft 11 wird unter Bildung des Fließloches 17 bis in Kontakt mit dem Metallblech 5 durch das FVK-Bauteil 1 getrieben, wie es in der 3 angedeutet ist.This is followed by a flow-hole forming step in which the sonotrode 21 under ultrasonic excitation frequency f F, as well as with a contact pressure p F in an advance movement over a Fließlochformhub .DELTA.h F against the anvil 19 is moved. In the flow-hole forming step, the matrix material becomes 9 due to the sonotrode 21 on the joining auxiliary element 3 transmitted ultrasonic frequency f F and the contact pressure p F locally plasticized. This allows the elementary 11 the reinforcing fibers in the semifinished fiber product 7 displace largely damage-free. The elementary system 11 becomes the flow hole 17 until in contact with the metal sheet 5 through the FRP component 1 driven, as it is in the 3 is indicated.

An den Fließlochformschritt schließt sich verzögerungsfrei der Ultraschweißschritt an, zu dessen Durchführung die Sonotrode 21 mit einem Anpressdruck pS und einer Ultraschallfrequenz fS angesteuert wird, die größer als im Fließlochformschritt bemessen sind. Im Ultraschallschweißschritt wird die Sonotrode 21 in einer weiteren Vorschubbewegung um einen Schweißhub ΔhS gegen den Amboss 19 bewegt, bis sich die in der 5 gezeigte Anlageverbindung zwischen dem Elementkopf 13 und dem FVK-Bauteil 1 ergibt. An der Kontaktstelle zum Metallblech 5 verschmilzt die Schaftspitze des Elementschaftes 11 unter Bildung einer stoffschlüssigen Verbindung, vorzugsweise Schweißlinse 23, (5) mit dem Metallblech 5.The ultrasonic whitening step is followed without delay by the flow-hole forming step, and the sonotrode is used to carry it out 21 is driven with a contact pressure p S and an ultrasonic frequency f S , which are sized larger than in the flow-hole forming step. In the ultrasonic welding step, the sonotrode becomes 21 in a further feed movement to a welding stroke .DELTA.h S against the anvil 19 moved until the in the 5 shown system connection between the element head 13 and the FRP component 1 results. At the contact point to the metal sheet 5 merges the shaft tip of the element shaft 11 forming a cohesive connection, preferably a nugget 23 , ( 5 ) with the metal sheet 5 ,

Um eine sichere Ankopplung des Elementkopfes 13 an der Sonotrode 21 und des Metallbleches 5 an dem Amboss 19 zu erzielen, sind sowohl der Amboss 19 als auch die Sonotrode 21 mit entsprechenden Oberflächenkonturen 22 ausgebildet.For a safe coupling of the element head 13 at the sonotrode 21 and the metal sheet 5 on the anvil 19 To achieve are both the anvil 19 as well as the sonotrode 21 with corresponding surface contours 22 educated.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10124920 A1 [0003] DE 10124920 A1 [0003]
  • DE 102010044886 A1 [0004] DE 102010044886 A1 [0004]

Claims (8)

Verfahren zur Herstellung eines Bauteilverbunds, bei dem zumindest ein Kunststoffbauteil (1) mittels eines Fügehilfselements (3) mit einem Fügepartner (5), insbesondere aus Metall, verbunden ist, welches Fügehilfselement (3) in einer Fügerichtung durch das setzseitige Kunststoffbauteil (1) geführt wird und mit dem in Fügerichtung nachgelagerten Fügepartner (5) verschweißt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Fließlochformschritt, bei dem das Fügehilfselement (3) mit einem Anpressdruck (pF) sowie mit einer Ultraschallfrequenz-Beaufschlagung (fF) durch das Kunststoffbauteil (1) bis in Kontakt mit dem Fügepartner (5) getrieben wird, und einen prozesstechnisch nachgelagerten Ultraschweißschritt aufweist, bei dem das durch das Kunststoffbauteil (1) getriebene Fügehilfselement (3) mit dem Fügepartner (5) ultraschallverschweißt wird.Method for producing a component composite, in which at least one plastic component ( 1 ) by means of a joining auxiliary element ( 3 ) with a joining partner ( 5 ), in particular of metal, which adjuvant ( 3 ) in a joining direction by the plastic side component ( 1 ) and with the joining partner downstream in the joining direction ( 5 ) is welded, characterized in that the method comprises a flow-hole forming step in which the joining auxiliary element ( 3 ) with a contact pressure (p F ) as well as with an ultrasonic frequency impingement (f F ) through the plastic component ( 1 ) in contact with the joining partner ( 5 ), and has a process engineering downstream ultrasonic welding step, in which the through the plastic component ( 1 ) driven joining auxiliary element ( 3 ) with the joining partner ( 5 ) is ultrasonically welded. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügehilfselement (3) im Fließlochformschritt mit einem ersten Anpressdruck (pF) sowie einer ersten Ultraschallfrequenz (fF) beaufschlagt wird und im Schweißschritt mit einem zweiten Anpressdruck (pS) sowie einer zweiten Ultraschallfrequenz (fS) beaufschlagt wird, und dass insbesondere der Anpressruck (pS) sowie die Ultraschallfrequenz (fS) im Schweißschritt größer sind als der Anpressdruck (pF) sowie die Ultraschallfrequenz (fF) im Fließlochformschritt.Method according to Claim 1, characterized in that the joining auxiliary element ( 3 ) in the flow-hole forming step with a first contact pressure (p F ) and a first ultrasonic frequency (f F ) is acted upon and in the welding step with a second contact pressure (p S ) and a second ultrasonic frequency (f S ) is applied, and in particular the contact pressure (p S ) and the ultrasonic frequency (f S ) in the welding step are greater than the contact pressure (p F ) and the ultrasonic frequency (f F ) in the flow-hole forming step. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Durchführung des Fließlochformschritts das Kunststoffbauteil (1) an der herzustellenden Fügestelle (F) vorlochfrei bereitgestellt wird, und/oder dass das Fügehilfselement (3) im Fließlochformschritt unter lokaler Plastifizierung des Kunststoffmaterials (9) des Kunststoffbauteils (1) sowie unter Bildung eines Fließlochs bzw. Durchzugs (17) durch das Kunststoffbauteil (1) getrieben wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that prior to the execution of the flow-hole forming step, the plastic component ( 1 ) is provided pre-hole-free at the joint (F) to be produced, and / or that the joining auxiliary element ( 3 ) in the flow-hole forming step with local plasticization of the plastic material ( 9 ) of the plastic component ( 1 ) and forming a flow hole or passage ( 17 ) through the plastic component ( 1 ) is driven. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fließlochformschritt und der Schweißschritt in einer gemeinsamen Ultraschweißanlage erfolgen und/oder zu einem gemeinsamen Prozessschritt zusammengefasst sind, und dass in der Ultraschweißanlage vor Durchführung des Fließlochformschritts die zu verbindenden Fügepartner (1, 5) auf einen Amboss (19) abgelegt werden und anschließend eine Sonotrode (21) zur Durchführung der Fließlochform- und Schweißschritte unter Ultraschall-Anregung (fF, fS) sowie mit einem Anpressdruck (pF, pS) in einer Vorschubbewegung über einen Fließlochformhub (ΔhF) und einen daran anschließenden Schweißhub (ΔhS) gegen den Amboss (19) geführt wird.A method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the flow-hole forming step and the welding step take place in a common ultrasound system and / or combined into a common process step, and that in the ultrasonic whitening system before the flow-hole forming step, the joining partners to be joined ( 1 . 5 ) on an anvil ( 19 ) and then a sonotrode ( 21 ) for carrying out the Fließlochform- and welding steps under ultrasonic excitation (f F , f S ) and with a contact pressure (p F , p S ) in a feed movement via a Fließlochformhub (.DELTA.h F ) and a subsequent welding stroke (.DELTA.h S ) against the anvil ( 19 ) to be led. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügehilfselement (3) einen Elementschaft (11) aufweist, dessen Außenkontur zylindrisch ist oder sich im Querschnitt bis zur Schaftspitze konusartig verjüngt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the joining auxiliary element ( 3 ) an elementary ( 11 ), whose outer contour is cylindrical or tapers conically in cross-section to the stem tip. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Elementschaft (11) um eine Längsachse (L) rotationssymmetrisch ausgebildet ist, und/oder dass der Elementschaft (11) im Querschnitt ein Rundprofil oder ein Mehrkantprofil aufweist.Method according to claim 5, characterized in that the element shaft ( 11 ) is rotationally symmetrical about a longitudinal axis (L), and / or that the element shaft ( 11 ) has a round profile or a polygonal profile in cross-section. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügehilfselement (3) einen gegenüber dem Elementschaft (11) radial ausgeweiteten Elementkopf (13) aufweist, und dass der Elementkopf (13) in Anlageverbindung mit dem Kunststoffbauteil (1) gebracht wird, und dass insbesondere der Elementkopf (13) an seiner dem Kunststoffbauteil (1) zugewandten Unterseite eine Formschlusskontur (15), insbesondere eine Zackenkontur, aufweist.Method according to one of claims 5 or 6, characterized in that the joining auxiliary element ( 3 ) one against the elementary ( 11 ) radially expanded element head ( 13 ), and that the element head ( 13 ) in abutment with the plastic component ( 1 ), and in particular that the element head ( 13 ) at its the plastic component ( 1 ) facing bottom a form-fitting contour ( 15 ), in particular a serrated contour. Bauteilverbund mit einem Kunststoffbauteil (1), das mittels eines Fügehilfselements (3) mit einem Fügepartner (5), insbesondere aus Metall, verbunden ist, welches Fügehilfselement (3) in einer Fügerichtung durch das Kunststoffbauteil (1) geführt ist und mit dem in Fügerichtung nachgelagerten Fügepartner (5) verschweißt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügehilfselement (3) unter Bildung eines Fließloches (17) spielfrei sowie mediumdicht durch das Kunststoffbauteil (1) geführt ist und mit dem Fügepartner (5) ultraschallverschweißt ist.Component composite with a plastic component ( 1 ), which by means of a joining auxiliary element ( 3 ) with a joining partner ( 5 ), in particular of metal, which adjuvant ( 3 ) in a joining direction through the plastic component ( 1 ) and with the joining partner downstream in the joining direction ( 5 ) is welded, characterized in that the joining auxiliary element ( 3 ) to form a flow hole ( 17 ) play-free and medium-tight by the plastic component ( 1 ) and with the joining partner ( 5 ) is ultrasonically welded.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017212326A1 (en) * 2017-07-19 2019-01-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for producing a metal component and metal component
DE102018117370A1 (en) * 2018-07-18 2020-01-23 Ejot Gmbh & Co. Kg Connecting element and method for introducing a connecting element
DE102019128265A1 (en) * 2019-10-21 2021-04-22 Audi Ag Method for producing a composite component from a plastic component and a metal component
US20210252800A1 (en) * 2018-07-02 2021-08-19 Multimaterial-Welding Ag Attaching an object to a substrate

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10124920A1 (en) 2001-03-31 2002-10-10 Hoermann Rawema Gmbh Riveting method e.g. for automobile body panels, uses sonotrode for oscillation of rivet at defined frequency
DE102006013529A1 (en) * 2005-03-23 2006-10-19 Daimlerchrysler Ag Joining at least two workpieces in abutment to each other involves driving joining element to perform rotational and translational movements to be moved through workpieces
WO2008068281A1 (en) * 2006-12-07 2008-06-12 Telsonic Holding Ag Use of a device for torsional ultrasonic welding
DE102010044886A1 (en) 2010-09-09 2011-05-12 Daimler Ag Method for joining of two components, comprises producing a hole in a first joining area of a first component, and arranging a joining area of a second component in overlapping with the joining area of the first component
DE102015210965A1 (en) * 2015-06-15 2016-12-15 Ejot Gmbh & Co. Kg Method for producing a component composite with a connecting element

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10124920A1 (en) 2001-03-31 2002-10-10 Hoermann Rawema Gmbh Riveting method e.g. for automobile body panels, uses sonotrode for oscillation of rivet at defined frequency
DE102006013529A1 (en) * 2005-03-23 2006-10-19 Daimlerchrysler Ag Joining at least two workpieces in abutment to each other involves driving joining element to perform rotational and translational movements to be moved through workpieces
WO2008068281A1 (en) * 2006-12-07 2008-06-12 Telsonic Holding Ag Use of a device for torsional ultrasonic welding
DE102010044886A1 (en) 2010-09-09 2011-05-12 Daimler Ag Method for joining of two components, comprises producing a hole in a first joining area of a first component, and arranging a joining area of a second component in overlapping with the joining area of the first component
DE102015210965A1 (en) * 2015-06-15 2016-12-15 Ejot Gmbh & Co. Kg Method for producing a component composite with a connecting element

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017212326A1 (en) * 2017-07-19 2019-01-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for producing a metal component and metal component
DE102017212326B4 (en) 2017-07-19 2025-12-31 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for manufacturing a metal component as well as metal component
US20210252800A1 (en) * 2018-07-02 2021-08-19 Multimaterial-Welding Ag Attaching an object to a substrate
US12172385B2 (en) * 2018-07-02 2024-12-24 Woodwelding Ag Attaching an object to a substrate
DE102018117370A1 (en) * 2018-07-18 2020-01-23 Ejot Gmbh & Co. Kg Connecting element and method for introducing a connecting element
US11413797B2 (en) 2018-07-18 2022-08-16 Ejot Gmbh & Co. Kg Connection element and method for introducing a connection element
DE102019128265A1 (en) * 2019-10-21 2021-04-22 Audi Ag Method for producing a composite component from a plastic component and a metal component
DE102019128265B4 (en) 2019-10-21 2023-06-22 Audi Ag Process for producing a composite component from a plastic component and a metal component

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