DE102009008328A1 - Verfahren und Vorrichtung zum stoffschlüssigen Fügen von Metallfolien - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen von Metallfolien (30, 34), mit den Schritten Anordnen eines ersten Abschnitts (28) und eines zweiten Abschnitts (32) mindestens einer Metallfolie (30) in unmittelbarer räumlicher Nähe zueinander und Verbinden des ersten Abschnitts (28) und des zweiten Abschnitts (32) durch Reibrührschweißen mittels eines Reibrührschweißwerkzeugs (10).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen von Metallfolien. Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum stoffschlüssigen Fügen von Metallfolien, die eine Werkstückaufnahme zum Anlaufen eines ersten Abschnitts und eines zweiten Abschnitts mindestens einer Metallfolie in unmittelbarer räumlicher Nähe zueinander aufweist. Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, die zumindest eine durch Reibrührschweißen gefügte Metallfolie umfasst.
  • Unter einer Metallfolie wird ein flächiger Metallkörper verstanden, der höchstens eine Dicke von 0,5 mm besitzt. Derartige Metallfolien werden beispielsweise bei der Herstellung von dünnen Wärmetauschern verwendet. Bekannt ist, derartige Metallfolien zu löten oder durch Schmelzschweißen zu verbinden, beispielsweise durch Laserstrahlschweißen, Elektronenstrahlschweißen oder Plasmaschweißen.
  • Nachteilig an derartigen Verfahren ist, dass die entstehenden Fügenähte wenig stabil sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Stabilität von Fügenähten zu erhöhen und die Nachteile, die mit der Temperatureinwirkung bei thermischen Fügeverfahren verbunden sind, zu umgehen.
  • Die Erfindung löst das Problem durch ein Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen von Metallfolien mit den Schritten (a) Anordnen eines ersten Abschnitts und eines zweiten Abschnitts mindestens einer Metallfolie in unmittelbarer räumlicher Nähe zueinander und Verbinden des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts durch Reibrührschweißen mittels eines Reibrührschweißwerkzeugs.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt löst die Erfindung das Problem durch eine gattungsgemäße Fügevorrichtung, die ein Reibrührschweißwerkzeug aufweist, das eine Schulter und einen von der Schulter abstehenden Pin mit einer Pin-Höhe von weniger als 500 μm besitzt.
  • Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass die entstehenden Fügenähte besonders stabil sind. Es hat sich nämlich gezeigt, dass Kerben für die mangelnde Stabilität der Fügenähte bei bekannten Schmelzschweißverfahren verantwortlich sind. Das erfindungsgemäße Verfahren kann so durchgeführt werden, dass eine im Wesentlichen kerbfreie Fügenaht erhalten wird, die besonders stabil ist.
  • Vorteilhaft ist zudem, dass sich die thermische Belastung bei einem Reibrührschweißen auf einen kleinen räumlichen Bereich konzentriert. Es ist daher möglich, auch beschichtete Metallfolien zu fügen, ohne dass die Beschichtung thermisch so beeinflusst wird, dass sie beispielsweise ihre optischen Eigenschaften ändert. Dies gilt sowohl neben der Schweißnaht als auch auf der Rückseite der Fügestelle. Das ist besonders dann vorteilhaft, wenn die gefügten Metallfolien in Solaranlagen oder als Gestaltungsmittel eingesetzt werden sollen. Bei derartigen Einsatzgebieten ist eine thermische Schädigung der Beschichtung unerwünscht.
  • Günstig ist zudem, dass schmale Fügeflansche vorgesehen werden können. Ein weiterer Vorteil ist, dass beim Reibrührschweißen von Metallfolien besonders wenig Gefügeänderungen des Metalls entlang der Fügenaht auftreten. Hieraus resultiert der weitere Vorteil, dass deutlich weniger Verzug auftritt als bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zum Fügen von Metallfo lien. Vorteilhafterweise erfordert das Reibrührschweißen von Metallfolien zudem kein Schutzgas.
  • Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter dem Anordnen des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts mindestens einer Metallfolie in unmittelbarer räumlicher Nähe insbesondere verstanden, dass es möglich, nicht aber notwendig ist, dass beide Abschnitte Teil ein und derselben Metallfolie sind. Es ist insbesondere möglich, dass zwei, drei, vier oder mehr Metallfolien auf einmal oder sukzessive miteinander verbunden werden.
  • Unter dem Merkmal, dass die Abschnitte in unmittelbarer räumlicher Nähe zueinander angeordnet sind, wird insbesondere verstanden, dass sie miteinander in Kontakt gebracht werden oder dass ein Abstand zwischen beiden so klein ist, dass der entstehende Fügespalt durch das Reibrührschweißen geschlossen wird.
  • Das Fügen von Metallfolien unterscheidet sich grundsätzlich von dem Fügen von Metallblechen mit einer Dicke von mehr als 0,5 mm. Beim Reibrührschweißen wird die zum Plastifizieren des Metalls notwendige Energie durch Reibung des Reibrührschweißwerkzeugs an dem Werkstück erzeugt. Gleichzeitig bewirkt das rotierende Werkzeug einen Materialtransport zwischen den beiden zu fügenden Objekten. Es ist bei Blechen einfach, die Wärmeentwicklung, durch die Passivkraft, mit der das Werkzeug auf das Metallblech drückt, zu regeln. Das aber ist bei Metallfolien nicht möglich, da diese dann reißen. Zudem ist bei dünnen Metallfolien nur sehr wenig plastifiziertes Material vorhanden, das zu einem Verbindungsaufbau beitragen kann. Es wäre daher eigentlich zu erwarten, dass Metallfolien nicht durch Reibrührschweißen verbindbar sind. Es hat sich aber gezeigt, dass die geschilderten prinzipiellen Probleme durch eine geeignete Prozessführung überwindbar sind.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden mindestens zwei Metallfo lien miteinander verbunden, wobei die Summe der Dicken der Metallfolien höchstens 500 μm beträgt.
  • Bevorzugt rotiert das Reibrührschweißwerkzeug beim Schweißen mit einer Drehzahl von mehr als 7000 Umdrehungen pro Minute. Insbesondere beträgt die Drehzahl weniger als 30000 Umdrehungen pro Minute. Es hat sich gezeigt, dass die für das Reibrührschweißen notwendige Wärmeentwicklung durch die genannten hohen Drehzahlen bereitgestellt werden kann, wobei trotz dieser Drehzahlen das plastifzierte Material die beiden Abschnitte stoffschlüssig verbindet. Bei höheren Drehzahlen kann die Metallfolie durch das Werkzeug beschädigt werden.
  • Bevorzugt beträgt eine Vorschubgeschwindigkeit mehr als 5 mm/min. Insbesondere ist die Vorschubgeschwindigkeit kleiner als 25 mm/min. Es hat sich gezeigt, dass beim Einhalten der Vorschubgeschwindigkeiten eine gleichzeitig schnelle und sichere Verbindung der beiden Abschnitte der mindestens einen Metallfolie möglich ist.
  • Bevorzugt erfolgt das Reibrührschweißen fügespaltfrei. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass das Reibrührschweißwerkzeug entlang einer Fügekurve bewegt wird, wobei ein Pin des Reibrührschweißwerkzeugs in Vorschubrichtung vorn auf Material stößt. Bei einem Reibrührschweißen von Blechen wird das Werkzeug entlang eines Fügespalts bewegt. Das heißt, dass der Pin des Werkzeugs in Bewegungsrichtung vorne nicht mit Material in Kontakt steht. Insbesondere werden bei Blechen die beiden Abschnitte auf Stoß voreinander angeordnet und entlang der Linie, in der sie miteinander Kontakt haben, miteinander verbunden. Erfolgt das Reibrührschweißen jedoch fügespaltfrei, so können zwei übereinander liegende Metallfolien miteinander verbunden werden, ohne dass es notwendig ist, zumindest eine der beiden Metallfolien vorher zu zertrennen.
  • Besonders bevorzugt werden zumindest zwei Metallfolien miteinander durch Reibrührschweißen verbunden, wobei die entstehende Fügenaht von einem Rand der mindestens einen Metallfolie beabstandet verläuft. Es ist dadurch möglich, beispielsweise zwei Metallfolien so zu verbinden, dass die Fügenaht bzw. die Fügenähte ein komplexes geometrisches Muster bilden. So ist es beispielsweise möglich, dass die Schweißnähte seitliche Begrenzungen mindestens eines Kanals bilden.
  • In diesem Fall ist es besonders bevorzugt, wenn in einem nachfolgenden Arbeitsschritt eine Querschnittsfläche des Kanals mittels Innenhochdruck-Umformens vergrößert wird. Es ist so möglich, im Prinzip beliebig geformte Kanäle in einem flächigen Substrat herzustellen.
  • Besonders bevorzugt werden die Schweißnähe so erzeugt, dass zumindest zwei benachbarte Kanäle entstehen, die durchmischungsfrei von jeweils unterschiedlichen Medien durchströmbar sind. Beispielsweise ist es möglich, drei Metallfolien flächig übereinander anzuordnen und dann jeweils zwei Metallfolien durch Reibrührschweißen miteinander zu verbinden, so dass die erste und die zweite Metallfolie einerseits und die zweite und die dritte Metallfolie andererseits jeweils Wandungen von Kanälen bilden, wobei die zweite Metallfolie zwei benachbarte Kanäle voneinander trennt. Auf diese Weise wird ein besonders leicht herstellbarer Wärmetauscher erhalten.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird zumindest eine Metallfolie verwendet, die auf einer der Schweißnaht abgewandten Seite beschichtet ist, wobei das Reibrührschweißen so durchgeführt wird, dass die Beschichtung unverändert bleibt. Unter dem Merkmal, dass die Beschichtung unverändert bleibt, wird insbesondere verstanden, dass sie sich in ihren optischen Eigenschaften nicht verändert.
  • Bei einer erfindungsgemäßen Fügevorrichtung umfasst die Werkstückaufnah me bevorzugt eine Fixiervorrichtung zum Fixieren der mindestens einen Metallfolie beim Bewegen des Reibrührschweißwerkzeugs entlang einer Fügekurve. Bei der Fügekurve kann es sich um eine gradlinig verlaufende Strecke handeln, das ist aber nicht notwendig. Insbesondere kann die Fügekurve zumindest abschnittsweise gebogen verlaufen.
  • Bevorzugt umfasst die Fügevorrichtung eine Positionsregelung zum Regeln eines Abstands der Schulter von der mindestens einen Teilfolie auf einen vorgegebenen Abstand. Es hat sich gezeigt, dass dieser Abstand besonders wichtig ist, um eine kerbfreie Fügenaht zu erhalten. Es ist dabei nicht notwendig, dass der Abstand positiv ist. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Schulter zumindest teilweise auf der mindestens einen Metallfolie aufliegt und/oder in die Metallfolie drückt.
  • Bevorzugt umfasst die Fügevorrichtung eine Passivkraft-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Passivkraft, die das Reibrührschweißwerkzeug in der normalen Richtung auf die zumindest eine Metallfolie aufbringt, wobei die Positionsregelung eingerichtet ist zum Regeln der Passivkraft auf einen voreingestellten Wert. Die in die Metallfolie eingebrachte Leistung hängt ab von der Drehzahl des Reibrührschweißwerkzeugs und der Passivkraft, mit der das Werkzeug auf die Metallfolie drückt. Auf diese Weise kann die eingebrachte Leistung über die Passivkraft geregelt werden. Es hat sich gezeigt, dass die Passivkraft einen vorangestellten Schwellenwert nicht überschreiten sollte, um eine Beschädigung der Metallfolie beim Reibrührschweißen zu vermeiden. Dieser Schwellenwert liegt beispielsweise bei 25 N. Ein geeigneter Mindestwert für die Passivkraft ist 5 N.
  • Bevorzugt ist die Positionsregelung eingerichtet zum Positionieren des Reibrührschweißwerkzeugs relativ zu der mindestens einen Metallfolie mit einer Genauigkeit im Mikrometerbereich, also insbesondere unter 10 μm. So wird eine Beschädigung der Metallfolie vermieden.
  • Bevorzugt hat das Reibrührschweißwerkzeug einen Stiftdurchmesser von weniger als 1 mm, insbesondere von weniger als 0,6 mm. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Konizität des Pins von weniger als 4° herausgestellt. Besonders günstig ist es, wenn das erfindungsgemäße Verfahren bei der Herstellung von Wärmetauschern für solarthermische Anlagen verwendet wird.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand exemplarischer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt
  • 1 eine Teilansicht eines Reibrührschweißwerkzeugs zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 2a eine schematische Ansicht eines Reibrührschweißwerkzeugs im Eingriff mit zwei Metallfolien,
  • 2b eine perspektivische Ansicht des Reibrührschweißwerkzeugs beim Verbinden von zwei Metallfolien auf Stoß
  • 2c einen Querschnitt durch das Reibrührschweißwerkzeugs gemäß 2a,
  • 3 einen Querschnitt durch zwei mit einem erfindungsgemäßen Verfahren verbundene Metallfolien,
  • 4 die Folien gemäß 3, die mittels Innenhochdruckumformens aufgeweitete Kanäle umfasst,
  • 5 die beiden verbundenen Metallfolien gemäß 4 mit vollständig aufgeweitetem Kanal und
  • 6 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers, der mit einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist.
  • 1 zeigt ein Reibrührschweißwerkzeug 10, das eine Schulter 12 und einen in die Schulter 12 auslaufenden Pin 14 aufweist. Die Schulter 12 geht in einer verrundeten umlaufenden Kante 16, die einen Krümmungskreisradius R von 0,2 mm hat, in eine Mantelfläche 18 eines Grundkörpers 20 über.
  • Der Grundkörper 20 hat einen Durchmesser DG von weniger als 5 mm, im vorliegenden Fall beträgt der Durchmesser DG 3 mm. Der Pin 14 ist kegelstumpfförmig und hat an vorn, seiner dünnsten Stelle, einen Durchmesser DPin von weniger als 2 mm, im vorliegenden Fall 1 mm. Der Pin 14 ist konisch ausgebildet und besitzt einen Konizitätswinkel κ von weniger als 4°, im vorliegenden Fall 2°. Eine Pin-Höhe HPin des Pins 14 ist kleiner als 1 mm und beträgt im vorliegenden Fall 0,5 mm.
  • 2a zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Fügevorrichtung 22 mit dem Reibrührschweißwerkzeug 10, einem schematisch eingezeichneten Antrieb 24 zum Antreiben des Reibrührschweißwerkzeugs 10 mit einer Drehzahl n und einer Werkstückaufnahme 26. Die Werkstückaufnahme 26 ist ausgebildet zum Anordnen eines ersten Abschnitts 28, einer ersten Metallfolie 30 und eines zweiten Abschnitts 32 einer zweiten Metallfolie 34 in unmittelbarer räumlicher Nähe zueinander, im vorliegenden Fall nämlich durch Übereinanderlegen der beiden Metallfolien 30, 34. Mittels eines ersten Fixierelements 36.1 und eines zweiten Fixierelements 36.2 einer Fixiervorrichtung 38 werden die beiden Metallfolien 30, 34 relativ zur Werkstückaufnahme 26 fixiert.
  • Zum Verbinden der beiden Metallfolien 30, 34 wird das Reibrührschweißwerkzeug 10 vom Antrieb 24 mit der Drehzahl n gedreht und mit einer Eintauchgeschwindigkeit ve auf eine Ausnehmung in die beiden Metallfolien 30, 34 zu bewegt. Die Drehzahl n liegt beispielsweise bei 30000 Umdrehungen pro Minute, die Eintauchgeschwindigkeit ve bei 1 mm/min. Das Eintauchen erfolgt von einem Rand 39 der Metallfolien 30, 34 beabstandet.
  • Wenn die Schulter 12 die erste Metallfolie 30 berührt, so steigt eine Passivkraft Fp an, was von einer nicht eingezeichneten Passivkraft-Erfassungsvorrichtung des Antriebs 24 erfasst wird. Die Eintauchgeschwindigkeit ve wird daraufhin auf 0 abgesenkt und das Reibrührschweißwerkzeug 10 für eine vorgegebene Haltezeit t am Platz gehalten, bis eine Temperatur T in Kelvin ungefähr das 0,8-fache bis zu 0,9-fache einer Schmelztemperatur des Materials der Metallfolien 30, 34 erreicht hat.
  • Nachfolgend wird das Reibrührschweißwerkzeug 10 von einer nicht eingezeichneten Vorschubeinheit mit einer Vorschubgeschwindigkeit vf bewegt, die in der Regel zwischen 5 mm/min liegt.
  • Während des Bewegens des Reibrührschweißwerkzeugs 10 wird die Passivkraft Fp von der nicht eingezeichneten Passivkraft-Erfassungsvorrichtung auf einen vorgegebenen Sollwert Fp,Soll geregelt. Die Drehzahl n wird konstant gehalten und ist so gewählt, dass bei der gegebenen Vorschubgeschwindigkeit vf die Temperatur T an einer Oberfläche des Pins 14 in einem vorgegebenen Soll-Temperaturintervall liegt. Eine geeignete Passivkraft und Drehzahl wird für die gewählte Vorschubgeschwindigkeit vf in Vorversuchen ermittelt.
  • 2b zeigt eine perspektivische Ansicht des Reibrührschweißwerkzeugs 10 bei einem Reibrührschweißen auf Stoß der beiden Metallfolien 30 und 34.
  • 2c zeigt Prozessparameter am Reibrührschweißwerkzeug 10, das um einen Winkel α gegen die Metallfolie verkippt ist und dadurch rückseitig in Bezug auf die Vorschubrichtung um eine Tiefe u in die Metallfolie eindrückt.
  • 3 zeigt die erste Metallfolie 30 und die zweite Metallfolie 34, die durch Schweißnähte 40.1, 40.2, 40.3, 40.4, die mittels Reibrührschweißen hergestellt worden sind, verbunden sind. Die zweite Metallfolie 34 weist eine Beschichtung 42 auf, die auf der der ersten Teilfolie 30 abgewandten Seite aufgebracht ist. Die Schweißnähte 40.1, 40.2, 40.3, 40.4 besitzen eine Beeinflussungstiefe db, die größer ist als eine Dicke d30 der ersten Metallfolie 30, aber kleiner als eine Summe aus der Dicke d30 der ersten Metallfolie und einer Dicke d34 der zweiten Metallfolie 34. In anderen Worten reicht die Schweißnaht 40 nicht bis an die Beschichtung 42 heran, so dass diese thermisch nicht geschädigt wird.
  • 4 zeigt schematisch, wie durch Innenhochdruck-Umformen aus den beiden verschweißten Metallfolien 30, 34 Kanäle 44.1, 44.2 gebildet werden. Dazu wird zwischen je zwei Schweißnähten 40.1 und 40.2 einerseits und 40.3 und 40.4 andererseits ein Fluid eingepresst, beispielsweise Wasser. Dadurch weitet sich ein Querschnitt Q1 des ersten Kanals 44.1 ebenso auf wie ein zweiter Querschnitt Q2 des zweiten Kanals 44.2. Es ist möglich, dass beim Innenhochdruck-Umformen von außen ein Werkzeug beidseits der beiden Folien 30, 34 angelegt wird, so dass ein Reißen der Metallfolien 30, 34 verhindert wird.
  • 5 zeigt den Kanal 44.1 nach Beenden des Innenhochdruck-Umformens, der begrenzt wird durch die erste Metallfolie 30 und die zweite Metallfolie 34, die durch die Schweißnähte 40.1 und 40.2 fest miteinander verbunden sind. Durch entsprechende Wahl einer Innenkontur eines beim Innenhochdruck-Umformen angelegten Werkzeugs wird erreicht, dass der Kanal 44.1 einen rechteckigen Querschnitt besitzt.
  • 6 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher 46, der neben der ersten Metallfolie 30 und der zweiten Metallfolie 34 zumindest eine dritte Metallfolie 48 und eine vierte Metallfolie 50 umfasst. Jeweils zwei benachbarte Metallfolien sind durch Schweißnähte 40 miteinander verbunden. Bezugszeichen ohne Zählsuffix bezeichnen dabei das Objekt jeweils als solches.
  • Beispielsweise sind die erste Metallfolie 30 und die zweite Metallfolie 34 durch die die Schweißnähte 40.1 und 40.2 verbunden, die zweite Metallfolie 34 und die dritte Metallfolie 48 durch die Schweißnähte 40.3 und 40.4. 6 zeigt nur einen Ausschnitt des Wärmetauschers, der sich seitwärts weiter erstreckt.
  • Durch die Schweißnähte 44 werden eine Vielzahl von Kanälen 44 gebildet, die durch einen nicht eingezeichneten Verteiler so miteinander verbunden sind, dass benachbarte Kanäle unterschiedliche Strömungsrichtungen für ein Wärme eintragendes Fluid 52 einerseits und ein zu erwärmendes Fluid 54 aufweisen.
  • Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Aluminiumfolien, Kupferfolien oder Folien anderer Metalle sicher und kerbfrei miteinander verschweißt werden können, so dass sich eine hohe Festigkeit der resultierenden Schweißnähte ergibt. Beispielsweise kann die Metallfolie aus der Aluminium-Magnesium-Legierung AlMgSi 0,7 bestehen.
  • Das Reibrührschweißwerkzeug 10 besteht bevorzugt aus Vollhartmetall und kann beispielsweise durch Schleifen, Erodieren oder Abtragen mittels Laser oder Elektronenstahl hergestellt werden.
  • Es ist zudem möglich, eine dünne Folie, also eine Folie mit einer Dicke von weniger als 500 μm, auf ein Metallblech oder ein sonstiges Metallobjekt aufzuschweißen. Besonders günstig es aber, durch Reibrührschweißen Folien miteinander zu verbinden, die danach in einer Brennstoffzelle verbaut werden.
  • Je nach Beschichtung der Metallfolie ergibt sich eine besonders hohe Absorption für Sonnenlicht. Aus diesem Grund können erfindungsgemäß geschweißte Folien besonders vorteilhaft in solarthermischen Anlagen eingesetzt werden. Sie dienen dann beispielsweise als Absorber oder Wärmetauscher.
    • 10
    Reibrührschweißwerkzeug
    12
    Schulter
    14
    Pin
    16
    Kante
    18
    Mantelfläche
    20
    Grundkörper
    22
    Fügevorrichtung
    24
    Antrieb
    26
    Werkstückaufnahme
    28
    erster Abschnitt
    30
    erste Metallfolie
    32
    zweiter Abschnitt
    34
    zweite Metallfolie
    36
    Fixierelement
    38
    Fixiervorrichtung
    39
    Rand
    40
    Schweißnaht
    42
    Beschichtung
    44
    Kanal
    46
    Wärmtauscher
    48
    dritte Metallfolie
    50
    vierte Metallfolie
    52
    Wärme eintragendes Fluid
    54
    zu erwärmendes Fluid
    κ
    Konizitätswinkel
    d30
    Dicke
    d34
    Dicke
    db
    Beeinflussungstiefe
    DG
    Durchmesser
    Fp
    Passivkraft
    HPin
    Pin-Höhe
    n
    Drehzahl
    Q
    Querschnitt
    R
    Krümmungskreisradius
    t
    Haltezeit
    T
    Temperatur
    ve
    Eintauchgeschwindigkeit
    vf
    Vorschubgeschwindigkeit
    u
    Tiefe

Claims (23)

  1. Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen von Metallfolien (30, 34), mit den Schritten: (a) Anordnen eines ersten Abschnitts (28) und eines zweiten Abschnitts (32) mindestens einer Metallfolie (30) in unmittelbarer räumlicher Nähe zueinander und (b) Verbinden des ersten Abschnitts (28) und des zweiten Abschnitts (32) durch Reibrührschweißen mittels eines Reibrührschweißwerkzeugs (10).
  2. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – der erste Abschnitt (28) Teil einer ersten Metallfolie (30) ist, – der zweite Abschnitt (32) Teil einer zweiten Metallfolie (34) ist, und – eine Summe der Dicken (d30, d34) der Metallfolien (30, 34) höchstens 500 μm beträgt, wobei insbesondere eine der Metallfolien (30, 34) eine Dicke von höchstens 100 μm aufweist.
  3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibrührschweißwerkzeug (10) beim Schweißen mit einer Drehzahl (n) von mehr als 7000 Umdrehungen pro Minute rotiert.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibrührschweißwerkzeug (10) beim Schweißen mit einer Drehzahl (n) von weniger als 30 000 Umdrehungen pro Minute rotiert.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibrührschweißwerkzeug (10) mit einer Vorschubgeschwindigkeit (vf) von mehr als 5 mm/min bewegt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibrührschweißwerkzeug (10) mit einer Vorschubgeschwindigkeit (vf) von weniger als 25 mm/min bewegt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibrührschweißen fügespaltfrei erfolgt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine entstehende Schweißnaht (40) von einem Rand (39) der mindestens einen Metallfolie (30) beabstandet verläuft.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte: (i) Herstellen einer ersten Schweißnaht (40.1) und (ii) Herstellen einer zweiten Schweißnaht (40.2), (iii) so dass die Schweißnähte seitliche Begrenzungen eines Kanals (44) bilden.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch den Schritt: – Vergrößern einer Querschnittsfläche des Kanals (44) mittels Innenhochdruck-Umformens.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, gekennzeichnet durch die Schritte: – Wiederholen der Schritte (i) und (ii) für mindestens zwei Lagen an Metallfolie (30, 34), so dass eine Vielzahl an zumindest abschnittsweise parallel verlaufenden Kanälen (44) entsteht.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnähte (44) so erzeugt werden, dass zumindest zwei benachbarte Kanäle (44.1, 44.2) durchmischungsfrei von jeweils unterschiedlichen Medien durchströmbar sind.
  13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die mindesten eine Metallfolie (30) auf einer der Schweißnaht (40) abgewandten Seite eine Beschichtung (42) aufweist, und – das Reibrührschweißen so durchgeführt wird, dass die Beschichtung (42) unverändert bleibt.
  14. Fügevorrichtung zum stoffschlüssigen Fügen von Metallfolien, mit (a) einer Werkstückaufnahme (26) zum Anordnen eines ersten Abschnitts (28) und eines zweiten Abschnitts (32) mindestens einer Metallfolie (30) in unmittelbarer räumlicher Nähe zueinander, gekennzeichnet durch (b) ein Reibrührschweißwerkzeug (10), das – eine Schulter (12) und – einen von der Schulter (12) abstehenden Pin (14) mit einer Pin-Höhe (HPin) von weniger als 500 μm aufweist.
  15. Fügevorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückaufnahme (26) eine Fixiervorrichtung (38) zum Fixieren der mindestens einen Metallfolie (30) beim Bewegen des Reibrührschweißwerkzeugs (10) entlang einer Fügekurve aufweist.
  16. Fügevorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, gekennzeichnet durch eine Positionsregelung zum Regeln eines Abstands der Schulter (12) von der mindestens einen Metallfolie (30) auf einen vorgegebenen Abstand.
  17. Fügevorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, gekennzeichnet durch – eine Passivkraft-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Passivkraft (Fr), die das Reibrührschweißwerkzeug (10) in Normalenrichtung auf die mindestens eine Metallfolie (30) aufbringt, – wobei die Positionsregelung eingerichtet ist zum Regeln der Passivkraft (Fr) auf einen voreingestellten Wert (Fp,Soll).
  18. Fügevorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibrührschweißwerkzeug (10) einen Pin-Durchmesser (DPin) von weniger als 1 mm hat.
  19. Fügevorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Pin (14) eine Konizitätswinkel (κ) von weniger als 4° aufweist.
  20. Fügevorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsregelung eingerichtet ist zum Positionieren des Reibrührschweißwerkzeugs (10) relativ zu der mindestens einen Metallfolie (30) mit einer Genauigkeit im Mikrometerbereich.
  21. Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest eine durch Reibrührschweißen gefügte Metallfolie (30, 34) umfasst.
  22. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfolie so gefügt ist, dass sie einen Wärmetauscher (46) bildet.
  23. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Herstellung einer solarthermischen Anlage dient.
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