DE102009023717B4

DE102009023717B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellunq eines hybriden Werkstoffverbundes aus mehreren Füqepartnern und damit hergestellter hybrider Werkstoffverbund

Info

Publication number: DE102009023717B4
Application number: DE200910023717
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Beyer Ulrike; Prof. Dr.-Ing. habil. Awiszus Birgit
Original assignee: Technische Universitaet Chemnitz
Current assignee: Technische Universitaet Chemnitz
Priority date: 2009-06-03
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2014-05-22
Anticipated expiration: 2029-06-04
Also published as: DE102009023717A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines hybriden Werkstoffverbundes aus mehreren Fügepartnern, die im Verbindungsbereich flächig aufeinander liegen, unter Verwendung eines Stempels (5), der von einem in Form eines Hohlstempels ausgebildeten Niederhalter (6) umringt ist, und eines Gegenhalters (4), mit folgenden Verfahrensschritten: – ein ungelochter erster Fügepartner (1) aus einem nichtmetallischen umformbaren Werkstoff und ein ungelochter zweiter Fügepartner (2) aus einem metallischen oder nichtmetallischen umformbaren Werkstoff werden zwischen einem Gegenhalter (4) und einem Stempel (5) positioniert, – in einer Verfahrensstufe/Umformstufe werden die Fügepartner (1, 2) durch eine Relativbewegung von Stempel (5) und Gegenhalter (4) ineinander geformt, während der Niederhalter (6) mit einer Niederhalterkraft auf die Oberseite des stempelseitig angeordneten Fügepartners wirkt, derart, dass der Werkstoff des ersten und des zweiten Fügepartners (1, 2) zumindest bereichsweise radial nach außen verdrängt werden und dadurch eine mechanische Verklammerung im Verbindungsbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Fügepartner (1, 2) erzeugt wird, wobei der Werkstoff des auf der Stempelseite angeordneten Fügepartners am Umfang des Stempels (5) nach oben fließt und sich umfangsseitig um den Stempel (5) beim ersten Fügepartner (1) eine Wölbung ausbildet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines hybriden Werkstoffverbundes aus mehreren Fügepartnern und einen damit hergestellten hybriden Werkstoffverbund.
In der Druckschrift DE 37 10 929 A1 kommt ein Verfahren zum Einsatz, bei welchem die flächig übereinanderliegenden Bleche mittels Teilstanztrennen und/oder Tiefziehen durch den Stempel in eine in der Matrize befindliche Ausnehmung gedrückt und dann gequetscht werden, wobei der Werkstoff des in Stempelrichtung liegenden Bleches in der Art eines Hinterschnittes in den Werkstoff des zweiten Bleches fließt und der Werkstoff beider Bleche in die Ausnehmung der Matrize geformt wird. Sie sich so gebildete Erhabenheit (Blechwarze) wird anschließend, in einem zusätzlichen Arbeitsgang, durch Bewegen des Stempels und der Matrize in die entgegen gesetzte Richtung vollständig in die Plattenebene des unteren Blechs eingepresst. Als Ergebnis entsteht ebenfalls eine einseitig fast ebene Verbindung ohne Erhabenheiten. Die Matrize weist dabei eine Ausnehmung zur Aufnahme des Werkstoffes auf, die einen beweglichen Boden besitzt. Der bewegliche Boden „schiebt” die sich beim vorangegangenen Tiefziehprozess in der Ausnehmung durch den Werkstofffluss gebildete Erhabenheit zurück in das der Matrize zugewandte Bauteil, wodurch eine einseitig fast ebene Verbindung geschaffen wird. Zur Herstellung der Verbindung sind somit mehrere Umformschritte und Werkzeugbewegungen erforderlich.
Ähnlich wird das Verfahren nach DE 102 45 604 A1 durchgeführt, bei dem plattenförmige Bauteile in Form von Blechen zum dauerhaften Verbinden durch umformendes Herstellen einer Hinterschneidung in einem Arbeitshub mit folgenden Einzelschritten hergestellt werden: Anordnen der zu verbindenden Bauteile zwischen einem Stempelvorsprung eines Stempelwerkzeuges und einer Auflagefläche eines Gegenwerkzeuges, Eindrücken des Stempelvorsprunges in die zu verbindenden Bauteile unter Ausbildung einer temporären Erhebung auf der dem Gegenwerkzeug zugewandten Seite der Bauteile und Trennung von Bereichen derselben außerhalb eines Einflussbereiches des Stempelvorsprungs von einer Auflagefläche des Gegenwerkzeuges und Ausbilden einer Hinterschneidung der Bauteile durch weitere Reduzierung einer Bodendicke in der Erhebung. Die Vorrichtung zum dauerhaften Verbinden der zwei Bleche, durch umformendes Herstellen einer Hinterschneidung zwischen den Bauteilen, weist ein Stempelwerkzeug auf, das entlang einer Hauptarbeitsrichtung auf ein Gegenwerkzeug zu und von diesem weg bewegbar ist, wobei das Gegenwerkzeug an seiner dem Stempelwerkzeug zugewandten Seite im Wesentlichen flächig ausgebildet ist. Diese Lösung ist durch mehrere gegeneinandergerichtete Umformschritte relativ aufwendig, da viele Verfahrensstufen zur Herstellung der dauerhaften Verbindung zweier Bleche erforderlich sind. Die Verbindung von Bauteilen aus unterschiedlichen Materialien ist aus dieser Druckschrift nicht bekannt.
Ein Verfahren zum Verbinden von Faserverbund-Kunststoff-Bauteilen mit einem Gegenbauteil aus einem anderen Werkstoff, wobei das Gegenbauteil eine Bohrung aufweist, wird in DE 101 43 155 A1 beschrieben. Diese Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass das Gegenbauteil und das Faserverbund-Kunststoff-Bauteil im Bereich der Bohrung flächig aufeinander liegen, durch einen Stempel Fasern und Matrix des Faserverbund-Kunststoffes durch die Bohrung gedrückt werden und durch einen Gegenstempel auf der Seite des Gegenbauteils das durchgedrückte Volumen des Faserverbund-Kunststoffes zu einem Formkopf geformt wird. Es ist damit möglich, ein Bauteil aus Faserverbundwerkstoff mit einem Gegenbauteil aus Metall, insbesondere Stahlblech oder Aluminiumblech oder auch anderem strukturbildenden Materialien, wie Kunststoff, Glas, Keramik oder Holz zu verbinden. Die Anfertigung der Durchgangsbohrung und die Herstellung des Formkopfes stellen jedoch einen zusätzlichen fertigungstechnischen Aufwand dar. Weiterhin ist nachteilig, dass der durch den Stempel hergestellte Formkopf eine Erhebung bildet, die in vielen Einsatzfällen hinderlich und nicht gewünscht ist.
Eine Wesentlich einfachere Lösung zur Herstellung einer Verbindung zwischen sich überlappenden Bauteilen wird in der Druckschrift DE 101 30 726 A1 beschrieben. Dabei wird mit nur einer Hubbewegung der Werkstoff des ersten Bauteiles in das zweite Bauteil derart eingeformt, dass umfangsseitig im Bereich dieser Einformung durch den Werkstoff des ersten Bauteiles zum zweiten Bauteil ein Hinterschnitt und somit eine form- und kraftschlüssige Verbindung gebildet wird, wobei das zweite Bauteil an seiner Außenseite im Bereich der Fügeposition keine sichtbare und/oder keine die Funktion beeinträchtigende Erhabenheit aufweist. Die Einrichtung besitzt dazu mindestens einen Stempel und ein Gegenwerkzeug, wobei das Gegenwerkzeug im Fügebereich eine im Wesentlichen ebene Anlagefläche und der Stempel eine den nach außen radialen Werkstofffluss der Bauteile begünstigende Form aufweist. Bei entsprechend großer Niederhalterkraft FN und Stempelkraft FS erfolgt (siehe Spalte 2, Zeilen 4–6 und Anspruch 9) zusätzlich zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil eine Kaltpreßschweißverbindung, woraus hervorgeht, dass die zu fügenden Bauteilen aus Blech bestehen müssen, da nur bei metallischen Werkstoffen derartige Kaltpressschweißverbindungen auftreten.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zusammenfügen mehrerer metallischer oder nichtmetallischer sich überlagernder Plattenkörper und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahren mit einem Stempel, einer Matrize und einem Amboss sind aus der Druckschrift DE 689 08 397 T2 bekannt, wobei bei diesem Verfahren mehrere Verfahrensschritte durchgeführt werden müssen. Zuerst wird mit dem Stempel (oder der Matrize) eine erste Bewegung in einer ersten Richtung koaxial in Richtung auf die Matrize (oder den Stempel) durchgeführt und der Ambos wird dazu gebracht, sich in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen. Dann werden der Stempel (oder die Matrize) dazu gebracht, eine zweite Bewegung in der ersten Richtung durchzuführen. Es ergeben sich abwechselnde Erhöhungen und Vertiefungen in der Bauteilstruktur, was in vielen Anwendungsfällen nicht gewünscht ist.
Weiterhin ist ein aufwendigen Verfahrensablauf, der mit einem erhöhten vorrichtungstechnischem Aufwand verbunden ist, zum Fügen der Plattenkörper erforderlich. Dabei werden immer Plattenkörper aus gleichen Materialien (gemäß der Beschreibung nur Bleche) verwendet.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines hybriden Werkstoffverbundes aus mehreren Fügepartnern unter Verwendung eines Stempels, eines als Hohlstempel ausgebildeten Niederhalters und eines Gegenhalters und einen damit hergestellten hybriden Werkstoffverbund zu entwickeln, wobei mit nur einer Umformstufe eine Verbindung von flächigen Fügepartnern aus unterschiedlichsten Materialkombinationen wie Metall-Kunststoff, Kunststoff-Kunststoff, Pappe-Kunststoff, Metall-Pappe auf sehr einfache Art und Weise unter Verwendung eines Stempels und eines Gegenhalters gefügt werden können, ohne dass ein Vorlochen erforderlich ist.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des 1., 13. und 18. Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Verfahrensgemäß erfolgt die Herstellung des hybriden Werkstoffverbundes aus mehreren Fügepartnern, die im Verbindungsbereich flächig aufeinander liegen unter Verwendung eines Stempels, der von einem in Form eines Hohlstempels ausgebildeten Niederhalter umringt ist, und eines Gegenhalters, wobei ein erster ungelochter Fügepartner aus einem nichtmetallischen umformbaren Werkstoff und ein zweiter ungelochter Fügepartner aus einem metallischen oder nichtmetallischen umformbaren Werkstoff zwischen einem Gegenhalter und einem Stempel positioniert werden und das Material des ersten und des zweiten Fügepartners durch eine aufeinander zugerichtete Relativbewegung von Stempel und Gegenhalter in nur einer Verfahrensstufe/Umformstufe derart ineinander geformt werden, während der Niederhalter mit einer Niederhalterkraft auf die Oberseite des stempelseitig angeordneten Fügepartners wirkt, derart, dass die Werkstoffe der Fügepartner zumindest bereichsweise radial nach außen verdrängt werden und dadurch eine mechanische Verklammerung im Verbindungsbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Fügepartner erzeugt wird, wobei der Werkstoff des auf der Stempelseite angeordneten Fügepartners am Umfang des Stempels nach oben fließt und sich umfangsseitig um den Stempel beim ersten Fügepartner eine Wölbung ausbildet.
Bevorzugt liegt der Verbindungsbereich im Wesentlichen innerhalb der Dicke der Fügepartner.
Verfahrensgemäß ist es möglich, zwischen dem ersten und dem zweiten Fügepartner wenigstens einen dritten ungelochten Fügepartner anzuordnen, so dass durch die Relativbewegung zwischen Stempel und Gegenhalter bei Anlage des Stempels am zweiten Fügepartner der Werkstoff des zweiten und dritten Fügepartners in den Werkstoff des ersten Fügepartners oder bei Anlage des Stempels am ersten Fügepartner der Werkstoff des ersten und dritten Fügepartners in den Werkstoff des zweiten Fügepartners eingeformt wird.
Alternativ kann zwischen dem ersten und dem zweiten Fügepartner wenigstens ein dritter im Bereich des Stempels gelochter Fügepartner angeordnet sein, so dass durch die Relativbewegung zwischen Stempel und Gegenhalter, je nachdem wie diese angreifen, der Werkstoff des zweiten Fügepartners durch die Lochung des dritten Fügepartners in den ersten Fügepartner oder der Werkstoff des ersten Fügepartners durch die Lochung des dritten Fügepartners in den zweiten Fügepartner eingeformt werden.
Um das Umformvermögen des Werkstoffs zu verbessern, ist es möglich, den Werkstoff des ersten und/oder zweiten und/oder dritten Fügepartners vor oder während der Herstellung des Verbindungsbereiches zur Verbesserung des Umformvermögens zumindest partiell zu erwärmen. Dies kann beispielsweise durch Wärmeeintrag über einen beheizbaren Stempel und/oder Gegenhalter, durch eine oder mehrere Düsen, die erwärmtes Strömungsmedium (flüssig oder gasförmig) zuführen, durch Mikrowellen oder durch Laser, induktive Erwärmung oder Widerstandserwärmung erfolgen.
Der Stempel kann an seinem in Richtung zum Gegenhalter weisenden Ende einen radial erweiterbaren Bereich aufweisen, der während des Eindringens des Stempels oder nach Erreichen einer bestimmten Eindringtiefe des Stempels radial aufgespreizt wird, so dass Material der Fügepartner zusätzlich radial nach außen geformt wird und damit eine Vergrößerung des Hinterschnittes und somit eine bessere mechanische Verklammerung zwischen den Fügepartnern erzeugt wird. Alternativ ist es möglich, das Material der Fügepartner durch den Druck eines Druckmediums zusätzlich radial nach außen zu formen.
Der Stempel vollführt während des Eindringens in die Fügepartner eine axiale Hubbewegung, die während des Eindringens oder ab einer bestimmten Eindringtiefe zusätzlich von einer radialen Bewegung (z. B. Hypotrochoridenbahn) überlagert sein kann.
Es ist ebenfalls möglich, die Relativbewegung zwischen Stempel und Gegenhalter durch Schwingungen zu überlagern. Z. B. kann der Stempel während des Eindringens in den Werkstoff eine in Richtung zu seiner Längsachse schwingende Bewegung, insbesondere mit Schwingungen im Ultraschallbereich, vollführen, was sich auf das Umformvermögen des Werkstoff positiv auswirken kann, so dass größere Umformgrade möglich sind.
Erfindungsgemäß ist ist, wenn aus Richtung des Stempels während des Umformvorganges, ein Niederhalter mit einer Niederhalterkraft auf die Oberseite des stempelseitig angeordneten Fügepartners wirkt, da damit verhindert wird, dass sich dieser unerwünscht nach oben wölbt.
Der Gegenhalter kann auch zweiteilig ausgeführt sein und einen beim Umformvorgang feststehenden Amboss und einen dazu axial bewegbaren Gegenhalterstempel aufweisen. Der Gegenhalterstempel kann, während oder nach der Hubbewegung des Stempels in Bezug auf die Fügepartner eine Vor- oder Rückhubbewegung vollführen und dadurch den Werkstofffluss in radialer Richtung beeinflussen.
Der Gegenhalterstempel kann nach Anlegen des Stempels und des Niederhalters sowie des Ambosses zuerst eine Bewegung in Richtung zum Stempel vollführen, wodurch der Gegenhalterstempel in den sich anschließenden Fügepartner eindringt. Nun bewegt sich der Stempel in Richtung zum Gegenhalter und dringt in den anderen Fügepartner ein. Dabei kann sich ab einer bestimmten Eindringtiefe des Stempels der Gegenhalter zurückbewegen, bis dessen Druckfläche mit der Auflagefläche des Amboss fluchtet.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung eines hybriden Werkstoffverbundes aus mehreren Fügepartnern, die im Verbindungsbereich flächig aufeinander liegen, besitzt einen Stempel, der einen Außendurchmesser und eine Druckfläche aufweist, sowie einen in Form eines Hohlstempels ausgebildeten Niederhalter, der einen Innendurchmesser und eine Auflagefläche aufweist und den Stempel umringt und einen relativ zum Stempel bewegbaren Gegenhalter, wobei zwischen dem Innendurchmesser des Niederhalters und dem Außendurchmesser des Stempels ein Spalt vorhanden ist und/oder der Stempel am Übergang von seinem Außendurchmesser zu seiner Druckfläche einen Radius und der Niederhalter am Übergang von seinem Innendurchmesser zu seiner Auflagefläche einen im Vergleich zum Radius des Stempels größeren Radius aufweist, derart, dass der Werkstoff des auf der Stempelseite angeordneten Fügepartners am Umfang des Stempels nach oben fließen kann.
Der Niederhalter kann eine umfangsseitige Erstreckung aufweisen, die bis über den Gegenhalter hinausreicht.
Es ist möglich, den Stempel kreisförmig, unrund und/oder unsymmetrisch auszubilden, wobei der Stempel einen ovalen, rechteckigen oder dreieckigen Stempelquerschnitt aufweisen kann.
Vorteilhafter Weise können die sich an die Druckfläche anschließenden Kanten des Stempels als Schneidkanten ausgebildet sein und sich an die Druckfläche des Stempels den Werkstofffluss begünstigende oder in eine bestimmte radiale Richtung lenkende Formelemente angeordnet sein.
Der erfindungsgemäße hybride Werkstoffverbund besteht aus mehreren Fügepartnern, wobei die Fügepartner im Verbindungsbereich flächig aufeinander liegen und mindestens ein ungelochter erster Fügepartner aus einem umformbaren nichtmetallischen Werkstoff besteht, sowie mindestens ein ungelochter zweiter Fügepartner aus einem umformbaren metallischen oder nichtmetallischen Werkstoff besteht und wobei das Material des ersten und des zweiten Fügepartners im Verbindungsbereich durch den Eindruck eines Stempels derart ineinander geformt sind, dass deren Werkstoffe zumindest bereichsweise radial nach außen verdrängt sind und eine mechanische Verklammerung zwischen dem ersten und dem zweiten Fügepartner bilden und dass der Fügepartner, aus dessen Richtung der Stempeleindruck eingebracht ist, eine sich umfangsseitig an den Stempeleindruck anschließende Wölbung oder einen aus dem Bereich der Wölbung radial nach innen umgeformten Bereich aufweist.
Der Stempeleindruck kann entweder aus Richtung des ersten oder des zweiten Fügepartners eingebracht sein, wobei der Werkstoff des ersten oder des zweiten Fügepartners, in welchen jeweils der Stempeleindruck eingebracht ist, ein gleiches oder ein größeres Umformvermögen als der Werkstoff des jeweils anderen Fügepartners aufweist. Es ist jedoch auch möglich, dass der Fügepartner, in den der Stempel eindringt ein geringeres Umformvermögen aufweist.
Der zweite Fügepartner ist entweder ein Metallblech oder eine Platte aus Kunststoff, faserverstärktem Kunststoff oder Faserverbundwerkstoff, der erste Fügepartner besteht aus Kunststoff, faserverstärktem Kunststoff, Faserverbundwerkstoff, Holz, Papierverbund, Pappe, Karton, Gummi, Glas, Keramik, textilem Material oder einer Kombination der vorgenannten Materialien mit oder ohne Einbeziehung von metallischer Folie und/oder Kunststofffolie.
Damit ist es erstmalig möglich, ohne vorhergehende Bearbeitungsstufen (wie z. B. Lochen) nur durch einen Stempeleindruck einen hybriden Werkstoffverbund aus Metall/Kunststoff, Metall/Faserverbundwerkstoff, Metall/Glas, Kunststoff/Kunststoff, Kunststoff/Faserverbundwerkstoff, Kunststoff/Glas, Kunststoff/Holz, Kunststoff/Karton usw. herzustellen, wobei der umgeformte Bereich im Wesentlichen innerhalb der Dicke der Fügepartner liegt und somit auf der dem Stempel gegenüberliegenden Seite des hergestellten hybriden Werkstoffverbundes keine oder nur eine geringe Erhebung vorhanden ist. Der Stempeleindruck kann aus Richtung des ersten oder zweiten Fügepartners eingebracht sein, wobei der Fügepartner, in den der Stempeleindruck eingebracht ist, eine sich an den Stempeleindruck umfangsseitig anschließende Wölbung aufweist, die dadurch entsteht, dass der Werkstoff am Umfang des Stempels nach oben fließt.
Der vom Stempeleindruck abgewandte erste oder zweite Fügepartner weist vorteilhafter Weise auf seiner dem Stempeleindruck gegenüberliegenden Außenseite keine oder nur eine geringe Erhebung oder Vertiefung oder nur eine geringe anderweitige von der Ebene abweichende Oberflächenstruktur auf. Es ist möglich, zwischen dem ersten und dem zweiten Fügepartner wenigstens einen dritten Fügepartner anzuordnen. Ist auch dieser nicht gelocht oder weist dieser einen Durchbruch auf, der kleiner ist als der Stempelumfang, wird der dritte Fügepartner gemeinsam mit dem ersten und dem zweiten Fügepartner durch den Stempeleindruck umgeformt.
Weist der dritte Fügepartner einen Durchbruch auf, der im Wesentlichen gleich oder größer als der Stempelumfang ist, wird durch diesen Durchbruch, je nachdem aus welcher Richtung der Stempel wirkt, das Material des ersten oder zweiten Fügepartners geformt.
Der dritte Fügepartner kann beispielsweise in Form einer dünnen Platte oder Folie ausgebildet sein und aus Blech, Metall- oder Kunststofffolie, Kunststoff, faserverstärktem Kunststoff, Faserverbundwerkstoff, Holz, Papierverbund, Pappe, Karton, Gummi, Glas, Keramik, textilem Material oder einer Kombination der vorgenannten Produkte und Materialien bestehen.
Bestehen der erste und der zweite Fügepartner aus Kunststoff (gleichem oder unterschiedlichem) und der dazwischen angeordnete dritte Fügepartner aus einer gelochten Metall- oder Glasplatte, wird der Werkstoff des ersten oder des zweiten Fügepartners durch diesen Durchbruch des dritten Fügepartners geformt und radial nach außen gemeinsam mit dem Werkstoff des jeweils anderen ersten/zweiten Fügepartners umgeformt. Es entsteht somit ein hybrider Kunststoff/Metall(bzw. Glas)/Kunststoff-Verbund.
Es ist auch möglich, den hybriden Werkstoffverbund so auszulegen, dass die Verbindung zwischen den Fügepartnern der Art eines Druckknopfes lösbar und wieder herstellbar ist.
Weiterhin kann der Stempeleindruck nicht rotationssymmetrisch ausgebildet sein, wodurch die Fügepartner verdrehsicher miteinander verbunden sind, was von Vorteil sein kann, wenn nur eine derartige Fügeposition vorhanden ist.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es erstmalig möglich, auf einfache Art und Weise einen hybriden Werkstoffverbund aus wenigstens zwei ungelochten Fügepartnern zu erzeugen, der keine oder keine wesentlichen störenden Erhebungen im Fügebereich aufweist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1: Herstellung einer hybriden Verbindung zwischen einem ersten Fügepartner 1 aus Kunststoff, und einem zweiten Fügepartner 2 aus Metall (Blech) vor dem Umformvorgang,
2: Herstellung einer hybriden Verbindung gem. 1 nach Beendigung des Fügevorganges,
3: Fügeverbindung nach 1 vor dem Einebnen der Wölbung im zweiten Fügepartner,
4: Fügeverbindung nach dem Einebnen der Wölbung,
5: Herstellung einer hybriden Verbindung zwischen einem ersten Fügepartner 1 aus faserverstärktem Kunststoff, einem zweiten Fügepartner aus Kunststoff 2 und einem dazwischen angeordneten dritten Fügepartner 3 aus Metallfolie,
6: Herstellung einer hybriden Verbindung zwischen einem ersten Fügepartner aus Kunststoff, einem zweiten Fügepartner aus Kunststoff und einem dazwischen angeordnetem gelochten dritten Fügepartner aus Blech,
7: hybride Verbindung mit drei Fügepartnern, wobei der zwischen dem ersten und zweiten Fügepartner angeordnete dritte Fügepartner schwenkbar ist,
8: wie 3, jedoch mit einem geteilten Gegenhalter,
9: Herstellung einer hybriden Verbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Fügepartner, wobei der Stempel an seinem Ende radial spreizbar ist,
10: Querschnitt eines rechteckigen Stempels,
11: Querschnitt eines dreieckigen Stempels,
12: Querschnitt eines ovalen Stempels.
Gemäß 1 wurden vor dem Fügevorgang ein erster Fügepartner 1 aus Kunststoff und ein zweiten Fügepartner 2 aus Metall (Blech) zwischen dem Umformwerkzeug positioniert, wobei der erste Fügepartner 1 am Gegenhalter 4 auf einer Auflagefläche 4.1 des Gegenhalters 4 anliegt. Flächig auf dem ersten Fügepartner 1 liegt der zweite Fügepartner 2 auf, wobei der erste und der zweite Fügepartner 1, 2 nicht vorgelocht sind. Der Stempel 5 ist auf der Seite des zweiten Fügepartners 2 angeordnet und wird von einem Niederhalter 6, der in Form eines Hohlstempels ausgebildet ist, umringt. Die umfangsseitige Erstreckung des Niederhalters 5 reicht bis über den Gegenhalter 4 hinaus, um ein Abheben der Fügepartner 1, 2 während des Fügevorganges zu vermeiden. Der Stempel 5 weist hier einen kreisförmigen Querschnitt auf und besitzt am Übergang von seinem Außendurchmesser D5 zu seiner Druckfläche 5.1 einen relativ geringen Radius R5. Der Niederhalter 6 weist am Übergang von seinem Innendurchmesser d6 zu seiner Auflagefläche 6.1 einen im Vergleich zum Radius R5 größeren Radius R6 auf. Zwischen dem Innendurchmesser d6 des Niederhalters 6 und dem Außendurchmesser D5 des Stempels 5 ist ein Spalt 7 vorhanden.
Zur Durchführung des Fügevorganges wird der Stempel 5 entlang seiner Stempelachse A mit einer Vorhubbewegung in Richtung zum Gegenhalter 4 bewegt, so dass er in den zweiten Fügepartner 2 eindringt und diesen in Richtung zum Gegenhalter 4 verdrängt, wobei der Niederhalter 4 mit einer Niederhalterkraft wirkt. Der Werkstoff des ersten Fügepartners 1 und des zweiten Fügepartners 2 werden nun radial nach außen verdrängt, da auf der Gegenseite des Stempels 5 der Gegenhalter 4 anliegt. Dadurch wird gem. 2 in nur einer Verfahrensstufe (einem Stempelhub) zwischen den Fügepartnern 1, 2 ein Hinterschnitt H erzeugt, wodurch eine mechanische Verklammerung zwischen den ersten und zweiten Fügepartnern 1, 2 gebildet wird. Weiterhin fließt Werkstoff des ersten Fügepartners 2 am Außenumfang des Stempels 5 nach oben, was durch den Radius R6 in Verbindung mit dem Spalt 7 möglich ist. Dadurch bildet sich auf der Oberseite des zweiten Fügepartners 2 eine umlaufende Wölbung 8, die den Stempeleindruck 9 umringt. Der Querschnitt der erfindungsgemäßen Fügeverbindung wird in 3 gezeigt. Zwischen den Fügepartnern 1 und 2 hat sich durch den radial nach außen gerichteten Werkstofffluss ein Hinterschnitt H ausgebildet, der die beiden Fügepartner 1, 2 miteinander verbindet. Um den Stempeleindruck 9 herum weist der zweite Fügepartner eine Wölbung 8 auf. Ist die Wölbung 8 für den vorgesehenen Anwendungszweck störend, kann diese mittels eines Kalibrierstempels 10 eingeebnet werden, wobei das Bauteil auf einer Auflagefläche 11 aufliegt.
4 zeigt einen Längsschnitt der fertig hergestellten Fügeverbindung. Durch die Kalibrierung mittels des Kalibrierstempels wurde der Werkstoff aus dem Bereich der Wölbung radial nach innen geformt, so dass die Oberseite des zweiten Fügepartners 2 bis auf den Stempeleindruck im Wesentlichen eben ist und keine Erhebung bzw. Wölbung mehr aufweist. Es wurde dadurch eine hybride Verbindung zwischen einem ersten Fügepartner 1 aus Kunststoff und einem zweiten Fügepartner 2 aus Metallblech hergestellt, was bisher in dieser Weise nicht möglich war. Es ist auch möglich, diese Fügepartner 1, 2 so anzuordnen, dass der zweite Fügepartner 2 am Gegenhalter 4 anliegt und der erste Fügepartner 1 auf der Seite des Stempels 5 positioniert wird. In diesem Fall würde bei einem ersten Fügepartner 1 aus Kunststoff durch den Umformforgang/Fügevorgang mittels des Stempels 5 der Kunststoff des ersten Fügepartners 1 in den metallischen Werkstoff des zweiten Fügepartners 2 eingeformt. Dies funktioniert auch, wenn z. B. faserverstärkter Kunststoff oder Faserverbundwerkstoff verwendet wird, wobei überraschend ist, dass sich der Kunststoff bzw. der faserverstärkte Kunststoff des ersten Fügepartners 1 entsprechend in den metallischen Werkstoff des zweiten Fügepartners 2 einformen lässt.
Anstelle eines metallischen Werkstoffs kann der zweite Fügepartner 2 ebenfalls aus Kunststoff oder faserverstärktem Kunststoff bestehen. Es ist auch möglich, einen Fügepartner, der in Richtung zum Stempel angeordnet ist, aus Kunststoff und den zweiten Fügepartner aus Karton/Pappe miteinander zu verbinden. In 5 ist eine Variante nach Abschluss des Fügeverfahrens dargestellt, bei welcher ein erster Fügepartner 1 aus Kunststoff am Gegenhalter 4 und ein zweiter Fügepartner 2 aus Kunststoff in Richtung zum Stempel 5 angeordnet ist, wobei zwischen den Fügepartnern 1 und 2 ein dritter Fügepartner 3 aus einer Metallfolie angeordnet ist, der gemeinsam mit dem ersten und zweiten Fügepartner 1, 2 durch den radial nach außen gerichteten Werkstofffluss den Hinterschnitt H bildend umgeformt wurde. Die Metallfolie ist ebenfalls nicht im Stempelbereich vorgelocht. Es ist z. B. auch möglich, einen ersten Fügepartner 1 aus Pappe, der mit einer Metall- oder Kunststofffolie (dritter Fügepartner 3) kaschiert wurde, mit einem zweiten Fügepartner 2 aus Kunststoff entsprechend zufügen.
Gem. 6 wurde der zwischen dem ersten Fügepartner 1 und dem zweiten Fügepartner 2 angeordnete dritte Fügepartner 3 mit einem Durchbruch 12 versehen. Durch den Stempel 5 wurde der Werkstoff des zweiten Fügepartners 2 durch den Durchbruch 12 im dritten Fügepartner 3 in den ersten am Gegenhalter 4 anliegenden ersten Fügepartner 1 eingeformt und hinter dem Durchbruch 12 des dritten Fügepartners 3 der Hinterschnitt H ausgebildet.
Bei entsprechender Dimensionierung ist es dann möglich, gem. 7 den dritten Fügepartner 3 relativ zum ersten und zweiten Fügepartner 1, 2 ggf. nach Aufbringen eines Lösemomentes zu schwenken. Man erkennt in 7 im zweiten Fügepartner 2 die durch den Umformvorgang entstandene Wölbung 8, die sich an den Stempeleindruck 9 anschließt.
Es ist mit der Erfindung damit erstmalig möglich, in nur einer Verfahrensstufe (mit einem Stempelhub) einen hybriden Werkstoffverbund zu erzeugen, bei dem z. B. ein erster und zweiter Fügepartner 1, 2 aus Kunststoff mit einem dritten vorgelochten Fügepartner 3 aus Metall oder Kunststoff schwenkbar, ohne Verwendung von Zusatzwerkstoff zu verbinden, wobei im Wesentlichen keine störenden Erhebungen/Wölbungen auf den Außenseiten des ersten und zweiten Fügepartners vorhanden sind.
Gem. 8 ist der Gegenhalter 4 zweiteilig ausgebildet. Er weist einen Amboss 4a auf, der am ersten Fügepartner 1 anliegt und einen Gegenhalterstempel 4b, der vom Amboss 4a umringt wird. Es werden hier der erste Fügepartner 1 mit dem stempelseitigen zweiten Fügepartner 2 und einem dazwischen angeordneten dritten Fügepartner 3 verbunden. Der Stempel 5 und der Niederhalter 6 liegen zuerst an der Oberseite des noch nicht umgeformten zweiten Fügepartners 2 an und zuerst vollführt der Gegenhalterstempel 4b entlang der Achse A eine Hubbewegung in Richtung zum Stempel 5 und dringt etwas in den ersten Fügepartner ein. Nun vollführt der Stempel 5 eine Hubbewegung in Richtung zum Gegenhalterstempel 4b und dringt in den zweiten Fügepartner 2 ein, wodurch sich, wie in 8 dargestellt, bereits ein Hinterschnitt H einstellt. Der radiale Werkstofffluss zur Bildung des Hinterschnitts wird dabei durch den eingedrungenen Gegenhalterstempel 4b begünstigt. Nun bewegt sich der Stempel 6 in Richtung zum Gegenhalterstempel 4b und der Gegenhalterstempel 4b bewegt sich in einer Rückhubbewegung soweit, dass dessen Druckfläche 4b1 mit der Anlagefläche 4a1 des Amboss im Wesentlichen fluchtet. Nachdem der Stempel 5 die erforderliche Eindringtiefe erreicht hat, vollführt dieser seine Rückhubbewegung und die Verbindung ist fertig gestellt. Es sind auch andere Bewegungsabläufe von Stempel 5 und Gegenhalterstempel 4b möglich. In 9 wird der Abschluss eines Fügevorganges zwischen einem am Gegenhalter 4 anliegenden ersten Fügepartner und einem in Richtung zum Stempel 5 angeordneten zweiten Fügepartner gezeigt, wobei der Stempel 5 einen radial aufspreizbaren Bereich 5.2 aufweist, der nach Abschluss der axialen Hubbewegung des Stempels 5 den Werkstoff der Fügepartner 1, 2 durch radiales Ausspreizen zusätzlich radial ineinander formt. Auch hier liegt ein Niederhalter 6 auf der Oberseite des zweiten Fügepartners auf. Gem. nicht dargestellter Ausführungsbeispiele kann die zusätzliche radiale Ausformung auch mittels eines Druckmediums erfolgen.
10 zeigt einen rechteckigen Stempelquerschnitt, wobei es möglich ist, zwei an die Druckfläche 5.1 anschließende Kanten als Schneidkanten auszuführen, so dass der Werkstoff des anliegenden Fügepartners durch die Schneidkanten durchtrennt wird und nur in den anderen Bereichen umgeformt wird. 11 zeigt die Variante eines dreieckigen Stempels und 12 eines ovalen Stempels, der an seiner Druckfläche 5.1 ein Formelement 5.3 aufweist. Selbstverständlich sind auch je nach Anwendungsfall andere Stempelformen möglich.
Es ist weiterhin möglich, an der Druckfläche des Stempels Formelemente (s. 12) vorzusehen, die den Werkstofffluss begünstigen oder in eine bestimmte radiale Richtung lenken.
Durch die Verwendung unrunder bzw. unsymmetrischer Stempel wird dabei eine Erhöhung der Verdrehfestigkeit realisiert.
Durch die mechanische Verklammerung zwischen den Fügepartnern ist die Aufnahme von äußeren mechanische Belastungen in verschiedenen Richtungen möglich.
Der Hinterschnitt ist dabei ein Verbindungsbereich, in dem sich stempelseitiger Werkstoff hinter dem gegenhalterseitigem Werkstoff radial breitet, wodurch eine nahezu unlösbare form- und kraftschlüssige Verbindung erzeugt wird.
Es ist mit einer einzigen Hubbewegung des Stempels (in einer Stufe) möglich, eine hybride Verbindung herzustellen. Das einstufige mechanische Fügen von plattenförmigen Bauteilen zu einen einseitig ebenen Verbund ist dabei ohne Vorarbeiten, wie z. B. Lochen, Kragenziehen usw. möglich.
In bestimmten Fällen ist es lediglich sinnvoll, den sich zwischen zwei Fügepartnern befindlichen Fügepartner zu lochen.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist eine erhebliche Verkürzung der Prozesskette möglich und es können Fügepartner aus unterschiedlichsten Materialien verbunden werden, was bisher in dieser Form nicht möglich war. Weiterhin ist das Verfahren flexibel bei der Anordnung der Bauteile, wodurch eine Erhöhung der Funktionalität und eine Erweiterung der Einsatzgebiete, z. B. von mechanisch geführtem Metall/Kunststoff, Metall/faserverstärktem Kunststoff, Kunststoff/Kunststoff usw. in vielfältigsten Kombinationen möglich ist.
Bezugszeichenliste

1: erster Fügepartner
2: zweiter Fügepartner
3: dritter Fügepartner
4: Gegenhalter
4a: Amboss
4a1: Anlagefläche des Amboss
4b: Gegenhalterstempel
4b1: Druckfläche des Gegenhalterstempels
5: Stempel
5.1: Druckfläche
5.2: radial aufspreizbarer Bereich
5.3: Formelement
6: Niederhalter
6.1: Auflagefläche des Niederhalters 6
7: Spalt
8: Erhebung Wölbung
9: Stempeleindruck
10: Kalibrierstempel
11: Auflagefläche
12: Durchbruch
A: Stempelachse
D5: Außendurchmesser des Stempels 5
d6: Innendurchmesser des Niederhalters 6
H: Hinterschnitt
R5: Radius am Stempel 5
R6: Radius am Niederhalter 6

Claims

Verfahren zur Herstellung eines hybriden Werkstoffverbundes aus mehreren Fügepartnern, die im Verbindungsbereich flächig aufeinander liegen, unter Verwendung eines Stempels (5), der von einem in Form eines Hohlstempels ausgebildeten Niederhalter (6) umringt ist, und eines Gegenhalters (4), mit folgenden Verfahrensschritten: – ein ungelochter erster Fügepartner (1) aus einem nichtmetallischen umformbaren Werkstoff und ein ungelochter zweiter Fügepartner (2) aus einem metallischen oder nichtmetallischen umformbaren Werkstoff werden zwischen einem Gegenhalter (4) und einem Stempel (5) positioniert, – in einer Verfahrensstufe/Umformstufe werden die Fügepartner (1, 2) durch eine Relativbewegung von Stempel (5) und Gegenhalter (4) ineinander geformt, während der Niederhalter (6) mit einer Niederhalterkraft auf die Oberseite des stempelseitig angeordneten Fügepartners wirkt, derart, dass der Werkstoff des ersten und des zweiten Fügepartners (1, 2) zumindest bereichsweise radial nach außen verdrängt werden und dadurch eine mechanische Verklammerung im Verbindungsbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Fügepartner (1, 2) erzeugt wird, wobei der Werkstoff des auf der Stempelseite angeordneten Fügepartners am Umfang des Stempels (5) nach oben fließt und sich umfangsseitig um den Stempel (5) beim ersten Fügepartner (1) eine Wölbung ausbildet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Fügepartner (1, 2) wenigstens ein dritter ungelochter Fügepartner (3) angeordnet ist, und dass durch die Relativbewegung zwischen Stempel (5) und Gegenhalter (4) bei Anlage des Stempels (5) am zweiten Fügepartner (2) der Werkstoff des zweiten (2) und dritten Fügepartners (3) in den Werkstoff des ersten Fügepartners (1) oder bei Anlage des Stempels (5) am ersten Fügepartner (1) der Werkstoff des ersten (1) und dritten Fügepartners (3) in den Werkstoff des zweiten Fügepartners (2) eingeformt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Fügepartner (1, 2) wenigstens ein im Bereich des Stempels (5) gelochter dritter Fügepartner (3) angeordnet ist, und dass durch die Relativbewegung zwischen Stempel (5) und Gegenhalter (4) der Werkstoff des zweiten Fügepartners durch den Durchbruch (12) des dritten Fügepartners (3) in den ersten Fügepartner (1) oder der Werkstoff des ersten Fügepartners (1) durch den Durchbruch (12) des dritten Fügepartners (3) in den zweiten Fügepartner (2) eingeformt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff des ersten und/oder zweiten und/oder dritten Fügepartners vor oder während der Herstellung des Verbindungsbereiches zur Verbesserung des Umformvermögens zumindest partiell erwärmt wird/werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung durch Wärmeeintrag über einen beheizbaren Stempel und/oder Gegenhalter, durch eine oder mehrere Düsen, die erwärmtes Strömungsmedium zuführen, durch Mikrowellen, durch Laser, durch induktive Erwärmung oder Widerstandserwärmung erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (5) an seinem in Richtung zum Gegenhalter (4) weisenden Ende einen radial erweiterbaren/aufspreizbaren Bereich (5.2) aufweist, der während des Eindringens des Stempels (5) oder nach Erreichen einer bestimmten Eindringtiefe des Stempels (5) radial aufgespreizt wird, so dass das Material des zweiten und/oder dritten Fügepartners (2, 3) zusätzlich radial nach außen in den Werkstoff des ersten Fügepartners (1) oder dass das Material des ersten und/oder dritten Fügepartners (1, 3) zusätzlich radial nach außen in den Werkstoff des zweiten Fügepartners (2) geformt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass während des Eindringens des Stempels (5) oder nach Erreichen einer bestimmten Eindringtiefe des Stempels (5) das Material der Fügepartner durch den Druck eines Druckmediums zusätzlich radial nach außen geformt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (5) während des Eindringens oder ab einer bestimmten Eindringtiefe zusätzlich zu seiner axialen Hubbewegung eine radial überlagerte Bewegung vollführt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung zwischen Stempel (5) und Gegenhalter (4) durch Schwingungen überlagert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (5) während des Eindringens in den Werkstoff eine in Richtung zu seiner Längsachse (A) schwingende Bewegung, insbesondere mit Schwingungen im Ultraschallbereich, vollführt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenhalter (4) einen beim Umformvorgang feststehenden Amboss (4a) und einen dazu axial bewegbaren Gegenhalterstempel (4b) aufweist und dass der Gegenhalterstempel (4b) vor, während oder nach der Hubbewegung des Stempels (5) in Bezug auf die Fügepartner eine Vor- oder Rückhubbewegung vollführt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass nach Abschluss der Vor- oder Rückhubbewegung des Gegenhalterstempels (4b) dessen Druckfläche (4b1) im Wesentlichen mit der am Fügepartner anliegenden Fläche (4a1) des Amboss (4a) fluchtet.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Herstellung eines hybriden Werkstoffverbundes aus mehreren Fügepartnern, die im Verbindungsbereich flächig aufeinander liegen, mit einem Stempel (5), der einen Außendurchmesser (D5) und eine Druckfläche (5.1) aufweist, mit einem in Form eines Hohlstempels ausgebildeten Niederhalter (6) der einen Innendurchmesser (d6) und eine Auflagefläche (6.1) aufweist und den Stempel (5) umringt und mit einem relativ zum Stempel (5) bewegbaren Gegenhalter (4), wobei zwischen dem Innendurchmesser (d6) des Niederhalters (6) und dem Außendurchmesser (D5) des Stempels (5) ein Spalt (7) vorhanden ist und/oder der Stempel (5) am Übergang von seinem Außendurchmesser (D5) zu seiner Druckfläche (5.1) einen Radius (R5) und der Niederhalter (6) am Übergang von seinem Innendurchmesser (d6) zu seiner Auflagefläche (6.1) einen im Vergleich zum Radius (R5) größeren Radius (R6) aufweist, derart, dass der Werkstoff des auf der Stempelseite angeordneten Fügepartners am Umfang des Stempels (5) nach oben fließen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (5) kreisförmig, unrund und/oder unsymmetrisch ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (5) einen ovalen, rechteckigen oder dreieckigen Stempelquerschnitt aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die Druckfläche (5.1) anschließende Kanten des Stempels (5) als Schneidkanten ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass an der Druckfläche (5.1) des Stempels (5) den Werkstofffluss begünstigende oder in eine bestimmte radiale Richtung lenkende Formelemente angeordnet sind.
Hybrider Werkstoffverbund aus mehreren Fügepartnern, hergestellt mit dem Verfahren nach Anspruch 1 oder der Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei – die Fügepartner im Verbindungsbereich flächig aufeinander liegen – mindestens ein ungelochter erster Fügepartner (1) aus einem umformbaren nichtmetallischen Werkstoff besteht, – mindestens ein ungelochter zweiter Fügepartner (2) aus einem umformbaren metallischen oder nichtmetallischen Werkstoff besteht und – dass das Material des ersten und des zweiten Fügepartners (1, 2) im Verbindungsbereich durch den Stempeleindruck eines Stempels (5) derart ineinander geformt sind, dass deren Werkstoffe zumindest bereichsweise radial nach außen verdrängt sind und eine mechanische Verklammerung zwischen dem ersten und dem zweiten Fügepartner (1, 2) bilden und – dass ein Fügepartner im Umfang des Umformbereiches eine Wölbung (8) oder einen aus dem Bereich der Wölbung (9) radial nach innen umgeformten Bereich aufweist.
Hybrider Werkstoffverbund nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Fügepartner (2) ein Metallblech oder eine Platte aus Kunststoff oder faserverstärktem Kunststoff oder Faserverbundwerkstoff ist und dass der erste Fügepartner (1) aus Kunststoff, faserverstärktem Kunststoff, Faserverbundwerkstoff, Holz, Papierverbund, Pappe, Karton, Gummi, Glas, Keramik, textilem Material oder einer Kombination der vorgenannten Materialien besteht.
Hybrider Werkstoffverbund nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fügepartner auf der Außenseite keine oder nur eine geringe Erhebung oder Vertiefung oder nur eine geringe anderweitige von der Ebene abweichende Oberflächenstruktur aufweist.
Hybrider Werkstoffverbund nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Fügepartner (1, 2) wenigstens ein dritter umgeformter Fügepartner (3) angeordnet ist.
Hybrider Werkstoffverbund nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Fügepartner (1, 2) wenigstens ein dritter Fügepartner (3) angeordnet ist, der einen Durchbruch (12) aufweist, durch welchen das Material des ersten oder zweiten Fügepartners geformt ist.
Hybrider Werkstoffverbund nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Fügepartner (3) in Form einer dünnen Platte oder Folie ausgebildet ist.
Hybrider Werkstoffverbund nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Fügepartner (3) aus Blech, Metall oder Kunststofffolie, Kunststoff, faserverstärktem Kunststoff, Faserverbundwerkstoff, Holz, Papierverbund, Pappe, Karton, Gummi, Glas, Keramik, textilem Material oder einer Kombination der vorgenannten Produkte und Materialien besteht.
Hybrider Werkstoffverbund nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen den Fügepartnern in der Art eines Druckknopfes lösbar und wieder herstellbar ist.