DE102012009386A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile Download PDF

Info

Publication number
DE102012009386A1
DE102012009386A1 DE102012009386A DE102012009386A DE102012009386A1 DE 102012009386 A1 DE102012009386 A1 DE 102012009386A1 DE 102012009386 A DE102012009386 A DE 102012009386A DE 102012009386 A DE102012009386 A DE 102012009386A DE 102012009386 A1 DE102012009386 A1 DE 102012009386A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
components
adhesive layer
microwave transmitter
component
transmitter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102012009386A
Other languages
English (en)
Inventor
Reiner Jost
Matthias Schwierz
Christian Stasch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Priority to DE102012009386A priority Critical patent/DE102012009386A1/de
Publication of DE102012009386A1 publication Critical patent/DE102012009386A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B11/00—Connecting constructional elements or machine parts by sticking or pressing them together, e.g. cold pressure welding
    • F16B11/006—Connecting constructional elements or machine parts by sticking or pressing them together, e.g. cold pressure welding by gluing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/14—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation
    • B29C65/1403—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation characterised by the type of electromagnetic or particle radiation
    • B29C65/1425—Microwave radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/48—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
    • B29C65/4805—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding characterised by the type of adhesives
    • B29C65/483—Reactive adhesives, e.g. chemically curing adhesives
    • B29C65/4835—Heat curing adhesives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/48—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
    • B29C65/50—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding using adhesive tape, e.g. thermoplastic tape; using threads or the like
    • B29C65/5057—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding using adhesive tape, e.g. thermoplastic tape; using threads or the like positioned between the surfaces to be joined
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05—Particular design of joint configurations
    • B29C66/10—Particular design of joint configurations particular design of the joint cross-sections
    • B29C66/11—Joint cross-sections comprising a single joint-segment, i.e. one of the parts to be joined comprising a single joint-segment in the joint cross-section
    • B29C66/112—Single lapped joints
    • B29C66/1122—Single lap to lap joints, i.e. overlap joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/50—General aspects of joining tubular articles; General aspects of joining long products, i.e. bars or profiled elements; General aspects of joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; General aspects of joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/51—Joining tubular articles, profiled elements or bars; Joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; Joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/53—Joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars
    • B29C66/532—Joining single elements to the wall of tubular articles, hollow articles or bars
    • B29C66/5326—Joining single elements to the wall of tubular articles, hollow articles or bars said single elements being substantially flat
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/72—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the structure of the material of the parts to be joined
    • B29C66/721—Fibre-reinforced materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D27/00—Connections between superstructure or understructure sub-units
    • B62D27/02—Connections between superstructure or understructure sub-units rigid
    • B62D27/026—Connections by glue bonding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J5/00—Adhesive processes in general; Adhesive processes not provided for elsewhere, e.g. relating to primers
    • C09J5/06—Adhesive processes in general; Adhesive processes not provided for elsewhere, e.g. relating to primers involving heating of the applied adhesive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/72—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the structure of the material of the parts to be joined
    • B29C66/721—Fibre-reinforced materials
    • B29C66/7212—Fibre-reinforced materials characterised by the composition of the fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/30—Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2301/00—Additional features of adhesives in the form of films or foils
    • C09J2301/40—Additional features of adhesives in the form of films or foils characterized by the presence of essential components
    • C09J2301/416—Additional features of adhesives in the form of films or foils characterized by the presence of essential components use of irradiation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Standing Axle, Rod, Or Tube Structures Coupled By Welding, Adhesion, Or Deposition (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zum Verbinden zweier Bauteile (12, 14), wobei zwischen einander zugewandten Oberflächen (24, 26) der beiden Bauteile (12, 14) eine Klebstoffschicht (16) angeordnet ist. Die Vorrichtung (10) umfasst einen Mikrowellensender (20), mit dessen Hilfe Wärme in die Klebstoffschicht (16) eingebracht werden kann. Vorteilhaft ist dieser neben der Klebstoffschicht (16) angeordnet. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils (12) mit einem zweiten Bauteil (14).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden zweier Bauteile, wobei zwischen einander zugewandten Oberflächen der beiden Bauteile eine Klebstoffschicht angeordnet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil.
  • Im Fahrzeugbau, insbesondere im Fahrzeugrohbau, werden unterschiedliche Fügeverfahren verwendet, um (Struktur-)Bauteile miteinander zu verbinden. Während zum Fügen von metallischen Bauteilen Schweißverfahren wie das Punktschweißen zum Einsatz kommen, versagen diese gängigen Verfahren beim Verbinden von Bauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen miteinander. Auch Fügeverfahren, bei welchen Nieten oder – etwa beim Anwenden der Rivtac®-Technologie – Bolzen verwendet werden, bereiten beim Verbinden von Bauteilen aus kohlefaserverstärkten Kunststoffen Probleme, da es zu Kontaktkorrosion kommen kann. Gleichwohl sind diese Fügeverfahren zum Verbinden von Bauteilen aus faserverstärktem Kunststoff mit nicht-leitenden Fasern einsetzbar.
  • Zum Fügen von Bauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen, insbesondere aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) mit weiteren CFK-Bauteilen oder metallischen Bauteilen kommen daher vorzugsweise Klebeverbindungen zum Einsatz. Das Aushärten des Klebstoffs dauert jedoch eine gewisse Zeit. Um sicherzustellen, dass die miteinander zu verbindenden Bauteile während des Aushärtens des Klebstoffs nicht verrutschen, werden die Bauteile während des Aushärtens fixiert. Dies kann beispielsweise durch mechanische Spannvorrichtungen bewerkstelligt werden.
  • Werden im Fahrzeugbau Klebstoffe für Strukturverklebungen eingesetzt, so wird üblicherweise eine verhältnismäßig lange Zeit vorgesehen, während welcher der Klebstoff fließfähig ist, damit zwischen zwei aufeinander folgenden Vorgängen des Auftragens von Klebstoff dieser nicht im Auftragsrohr aushärtet und dadurch das Auftragsrohr verstopft.
  • Üblicherweise wird also eine so genannte „Offene Zeit” des Klebstoffs von etwa 15 Minuten angestrebt, innerhalb der der Klebstoff aufgetragen und die Fügepartner spätestens zusammengefügt werden müssen, um eine ausreichende Benetzung sicherzustellen. – Andererseits ist es wünschenswert, dass der Klebstoff vergleichsweise rasch aushärtet, sobald die Bauteile gefügt sind, denn dann kann eine durch Verkleben von wenigstens zwei Bauteilen hergestellte Baugruppe rasch und ohne zusätzliche Fixiervorrichtungen transportiert oder weiter bearbeitet werden.
  • Die DE 10 2007 000 862 A1 beschreibt ein Verfahren zum Verbinden eines Halters mit einem Flugzeugbauteil, welches aus einem Faserverbundkunststoff gebildet ist. Hierbei ist zwischen dem Halter und dem aus dem Faserverbundkunststoff bestehenden Bauteil ein durch Wärme aktivierbares Klebematerial angeordnet. Der Klebstoff wird mithilfe von Induktionswärme aktiviert, indem ein Induktor in einem metallischen Netz Ströme und damit Wärme erzeugt. Das metallische Netz kann hierbei in dem Verbindungsbereich angeordnet sein oder in dem Halter oder in dem Bauteil aus dem Faserverbundkunststoff.
  • Das Einbringen der Wärme in den Klebstoff dient hierbei dazu, die zum Aushärten des Klebstoffs nötige Zeit zu verkürzen. Durch das Aushärten des Klebstoffs werden die Bauteile relativ zueinander fixiert, sodass mechanische Spannvorrichtungen die vor dem Aushärten des Klebstoffs für die Fixierung sorgen, entfernt werden können.
  • Das Einbringen von Heizwärme in die Klebstoffschicht mittels des Induktors setzt jedoch voraus, dass die Klebstoffschicht gut zugänglich ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangsgenannten Art zu schaffen, welche bzw. welches ein besonders rasches Fixieren der Bauteile ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird als Mittel zum Einbringen von Wärme in die Klebstoffschicht ein Mikrowellensender eingesetzt. Mikrowellen eignen sich besonders gut zur selektiven Erwärmung der Klebstoffschicht, sodass zumindest an einigen Stellen eine Vorfixierung der Bauteile durch ein rasches Aushärten der mit den Mikrowellen beaufschlagten Bereiche der Klebstoffschicht ermöglicht wird.
  • Es können jedoch Fälle auftreten, in welchen die Bestrahlung der Klebstoffschicht mit den Mikrowellen durch eines der Bauteile hindurch daran scheitert, dass die elektromagnetische Strahlung des Mikrowellensenders abgeschirmt wird. Dies kann der Fall sein, wenn zumindest eines der Bauteile aus einem Metall gebildet oder als kohlefaserverstärktes Kunststoffbauteil ausgebildet ist, in welchem die leitfähigen Kohlenstofffasern elektromagnetische Wellen abschirmen.
  • Um auch in diesen Fällen für eine rasche Aushärtung der Klebstoffschicht an einer schlecht zugänglichen Klebestelle zu sorgen, wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Mikrowellensender neben der Klebstoffschicht angeordnet. Hierbei ist zumindest ein Teil der von dem Mikrowellensender erzeugbaren Mikrowellen in eine Ebene abstrahlbar, welche parallel zu den einander zugewandten Oberflächen der beiden Bauteile (bzw. – wenn die Bauteile im Fügebereich nicht eben sind – parallel zu einem dem Mikrowellensender zugewandten Randbereich der Klebstoffschicht) ist. So kann der Klebstoff von der Seite her mit Mikrowellen beaufschlagt und dadurch erwärmt werden. Dies führt zu dem gewünschten raschen Aushärten des Klebstoffs.
  • Auf diese Weise ist es möglich, die Klebestelle über ihre gesamte Tiefe hin gleichmäßig aushärten zu lassen. Damit kann auch bei einer Klebeverbindung mit schlechter Zugänglichkeit eine lokale Aktivierung oder Erwärmung von Bereichen der Klebstoffschicht vorgenommen werden, welche dem Fixieren der Bauteile relativ zueinander dient. Die übrigen, nicht mit den Mikrowellen beaufschlagten Bereiche der Klebstoffschicht härten dann später aus.
  • Diese Art des Einbringens der Mikrowellen in die Klebstoffschicht von der Seite her ist daher vor allem dann vorteilhaft anwendbar, wenn eine seitliche Zugänglichkeit zu der Klebeverbindung besteht.
  • Es kann so unabhängig vom Aufbau des jeweiligen Bauteils und von der Geometrie desselben eine gute Härtung der Klebstoffschicht erreicht werden. Des Weiteren ist es nicht notwendig, für jede Fügegeometrie einen für diese ausgelegten Mikrowellensender zu konstruieren, sondern ein- und derselbe Mikrowellensender kann für ein weites Spektrum von Fügesituationen eingesetzt werden.
  • Besonders günstig ist es, wenn der Mikrowellensender in einer solchen Weise gestaltet und gegenüber dem Fügepartnern positioniert ist, dass eine Hauptabstrahlrichtung des Mikrowellensenders mit der Ebene zusammenfällt, welche den einander zugewandten Oberflächen der beiden Bauteile parallel ist. So lässt sich nämlich die Energie der Mikrowellenstrahlung besonders weitgehend zum Erwärmender Klebstoffschicht nutzen.
  • Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn zum Ausrichten und/oder Bewegen des Mikrowellensenders relativ zu den beiden Bauteilen ein Industrieroboter vorgesehen ist. Beispielsweise kann der Mikrowellensender an einem Greifwerkzeug des Industrieroboters befestigt sein. Dann kann der Mikrowellensender in einem automatisierten Fertigungsprozess hochgenau und reproduzierbar dort angeordnet werden, wo eine seitliche Beaufschlagung der Klebstoffschicht mit Mikrowellen für deren Aushärtung vorgesehen ist.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil wird zwischen einander zugewandten Oberflächen der beiden Bauteile eine Klebstoffschicht angeordnet. Anschließend wird mittels eines Mikrowellensenders Wärme in die Klebstoffschicht eingebracht. Dies führt zu einer besonders raschen Fixierung der Bauteile aneinander, da die Klebstoffschicht in von den Mikrowellen beaufschlagten Bereichen besonders rasch aushärtet.
  • Es ist vorteilhaft, wenn ein Bereich zwischen dem Mikrowellensender und der Klebstoffschicht frei von weiteren Bauteilen und/oder frei von Bereichen der beiden miteinander zu verbindenden Bauteile ist. Dann können nämlich die Mikrowellen besonders ungehindert zu der Klebstoffschicht gelangen und das Härten derselben bewirken.
  • Die Bauteile können als Komponenten eines Aufbaus eines Kraftwagens und hierbei insbesondere als Karosseriebauteile ausgebildet sein.
  • Die für die erfindungsgemäße Vorrichtung beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsform gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren (und umgekehrt).
  • Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:
  • 1 schematisch eine Verbindungsanordnung zweier CFK-Bauteile, welche mittels einer Klebstoffschicht aneinander fixiert werden, wobei zum Einbringen von Wärme in die Klebstoffschicht seitlich neben der Klebstoffschicht ein Mikrowellensender angeordnet ist;
  • 2 eine weitere Verbindungsanordnung zweier Bauteile, bei welcher die Klebstoffschicht ebenfalls lediglich über den seitlich angeordneten Mikrowellensender gut zugänglich ist;
  • 3 einen Sitzquerträger und einen seitlichen Träger als Beispiele für Karosseriebauteile, bei deren Verkleben miteinander der in 1 und 2 gezeigte Mikrowellensender zum Einsatz kommen kann; und
  • 4 eine Karosserie eines Kraftwagens, bei welcher CFK-Bauteile miteinander verklebt und die hierfür vorgesehene Klebstoffschicht jeweils durch Beaufschlagen mit Mikrowellen erwärmt und dadurch ausgehärtet ist.
  • 1 zeigt eine Verbindungsanordnung 50 eines ersten CFK-Bauteils 12 an einem zweiten CFK-Bauteil 14, welche mittels einer Klebstoffschicht 16 miteinander verbunden sind. Die CFK-Bauteilen 12, 14 können insbesondere als Komponenten eines Aufbaus eines Kraftwagens ausgebildet sein, beispielsweise als Karosseriebauteile.
  • Vorliegend ist das erste CFK-Bauteil 12 als Profilteil mit einem Hutprofil ausgebildet. Das zweite CFK-Bauteil 14 ist demgegenüber plattenförmig ausgebildet, und es überdeckt die Klebstoffschicht 16 oberseitig derart, dass es über deren seitliche Ränder 18 übersteht. Entsprechend ist die Klebstoffschicht 16 einer lokalen Erwärmung mittels eines Heizelements schwer zugänglich.
  • Das zumindest lokale Einbringen von Wärme in die Klebstoffschicht 16 ist jedoch wünschenswert, da in Folge der Erwärmung die Klebstoffschicht 16 aushärtet und dann eine Fixierung des ersten Bauteils 12 relativ zu dem zweiten Bauteil 14 bewirkt. Sobald diese Fixierung hergestellt ist, können (nicht gezeigte) Spannwerkzeuge entfernt werden, welche der Vorfixierung der CFK-Bauteile 12, 14 dienen, solange die Klebstoffschicht 16 noch nicht vollständig ausgehärtet ist.
  • Aufgrund der leitfähigen Kohlenstofffasern in den CFK-Bauteilen 12, 14 werden jedoch elektromagnetische Wellen wie etwa Mikrowellen abgeschirmt, wenn man versucht, mit diesen die CFK-Bauteile 12, 14 zu durchdringen. Mikrowellen lassen jedoch eine selektive Erwärmung der Klebstoffschicht 16 zu und sind somit prinzipiell gut geeignet, für ein zumindest lokales Aushärten der Klebstoffschicht 16 zu sorgen.
  • Zur Fixierung bzw. Aushärtung der Klebeverbindung zwischen den Bauteilen 12, 14 ist daher eine Vorrichtung 10 mit einem Mikrowellensender 20 vorgesehen, welcher in der Verbindungsanordnung 50 neben der Klebstoffschicht 16 angeordnet ist. Die von diesen Mikrowellensender 20 erzeugten, in 1 durch eine bogenförmige Wellenfront 22 angedeuteten Mikrowellen können aufgrund dieser Anordnung des Mikrowellensenders 20 von der Seite 18 her in die Klebstoffschicht 16 eindringen, indem sie im Wesentlichen in der Ebene der einander zugewandten Oberflächen 24, 26 der beiden CFK-Bauteile 12, 14 eingestrahlt werden. So ist es möglich, die Klebstoffschicht 16 in der Abstrahlrichtung des Mikrowellensenders 20 über deren gesamte Tiefe hinweg, also bis zur gegenüberliegenden Seite 18 hin gleichmäßig auszuhärten.
  • Durch die seitliche Anordnung des Mikrowellensenders 20 kann also auch bei Klebeverbindungen mit schlechter Zugänglichkeit eine lokale Aktivierung durch die Mikrowellen 22 erfolgen, wobei diese mittels der Mikrowellen 22 ausgehärteten Bereiche der Klebstoffschicht 16 dann dem Fixieren der CFK-Bauteile 12, 14 aneinander dienen. Die restlichen, nicht mittels der Mikrowellen 22 aktivierten Bereiche der Klebstoffschicht 16 härten dann langsamer aus, und die vollständig ausgehärtete Klebstoffschicht 16 sorgt für die endgültige Festigkeit der Verbindung.
  • Bei der in 2 schematisch gezeigten Verbindungsanordnung 50' sind das erste CFK-Bauteil 12 und das zweite CFK-Bauteil 14 als Profilteile mit jeweils geschlossenem Querschnitt ausgebildet. Auch hier überdeckt das in 2 obere CFK-Bauteil 14 die Klebstoffschicht 16, sodass die Mikrowellen 22 nicht von oben oder von unten in die Klebstoffschicht 16 eindringen können. Entsprechend ist auch hier lediglich eine seitliche Zugänglichkeit zu der Klebstoffschicht 16 gegeben. Bei der in 2 gezeigten Verbindungsanordnung 50' fällt jedoch eine Hauptabstrahlrichtung des Mikrowellensenders 20 vorteilhaft mit einer Ebene E zusammen, welche parallel zu den einander zugewandten Oberflächen der beiden CFK-Bauteile 12, 14 ist, zwischen welchen sich die Klebstoffschicht 16 befindet.
  • 3 zeigt ein Realbeispiel einer Verbindungsanordnung 50'' von CFK-Bauteilen mit schlecht zugänglichen Klebestellen, wobei hier beispielhaft als Karosseriebauteile ein Querträger 28 und ein sich von diesem nach oben erstreckender seitlicher Träger 30 gezeigt sind.
  • Auch 4 zeigt CFK-Bauteile einer Fahrzeugkarosserie 32, welche miteinander verklebt sind. Beispielhaft sind hier ein Fahrzeugboden 34, ein Sitzquerträger 36, eine B-Säule 38 und ein Tunnel 40 gezeigt. An schlecht zugänglichen Klebestellen dieser CFK-Bauteile kann durch Anordnen des Mikrowellensenders 20 jeweils seitlich neben der Klebstoffnaht (vgl. 1 und 2) eine gute Erwärmung von der Seite her und somit eine lokale Härtung der Klebstoffschicht 16 erreicht werden.
  • Vorteilhaft ist hierbei insbesondere, dass unabhängig vom Substrataufbau und der Bauteilgeometrie eine gute Härtung erzielt wird. Daher ist es nicht notwendig, für jede Fügegeometrie einen angepassten Mikrowellensender 20 zu konstruieren, sondern derselbe Mikrowellensender 20 kann für ein weites Spektrum von Fügesituationen eingesetzt werden.
  • Insbesondere kann zum Positionieren des Mikrowellensenders 20 relativ zu den zu verklebenden CFK-Bauteilen 12, 14 ein Industrieroboter vorgesehen sein. Ganz allgemein kann als Vorrichtung zur Ausrichtung der Mikrowellensender ein beliebiger Manipulator eingesetzt werden, mit dessen Hilfe – unter Verwendung einer beliebigen Spannvorrichtung – ein oder mehrere Mikrowellensender positioniert werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur auf CFK-Bauteile, sondern ganz allgemein auf Bauteile aus FVK, Kunststoff oder Metall anwendbar. Insbesondere ist das Verfahren auf Hybridbauteile anwendbar, die aus Einzelbauteilen aus unterschiedlichen Werkstoffen gefügt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102007000862 A1 [0006]

Claims (10)

  1. Vorrichtung zum Verbinden eines ersten Bauteils (12) mit einem zweiten Bauteil (14), wobei zwischen einander zugewandten Oberflächen (24, 26) der beiden Bauteile (12, 14) eine Klebstoffschicht (16) angeordnet ist, wobei die Vorrichtung (10) Mittel zum Einbringen von Wärme in die Klebstoffschicht (16) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Einbringen von Wärme in die Klebstoffschicht (16) ausgebildeten Mittel einen Mikrowellensender (20) umfassen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrowellensender (20) neben der Klebstoffschicht (16) positionierbar ist und zumindest ein Teil der von dem Mikrowellensender (20) erzeugbaren Mikrowellen (22) in einer Ebene (E) abstrahlbar ist, welche parallel zu den einander zugewandten Oberflächen (24, 26) der beiden Bauteile (12, 14) ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hauptabstrahlrichtung des Mikrowellensenders (20) mit der Ebene (E) zusammenfällt.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet. dass die Vorrichtung einen Industrieroboter zum Ausrichten und/oder Bewegen des Mikrowellensenders (20) relativ zu den beiden Bauteilen (12, 14) umfasst.
  5. Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils (12) mit einem zweiten Bauteil (14), bei welchem zwischen einander zugewandten Oberflächen (24, 26) der beiden Bauteile eine Klebstoffschicht (16) angeordnet wird, und bei welchem Wärme in die Klebstoffschicht (16) eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme mittels eines Mikrowellensenders (20) in die Klebstoffschicht (16) eingebracht wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrowellensender in einer solchen Weise gegenüber den Bauteilen (12, 14) posiitioniert werde, dass ein Bereich zwischen dem Mikrowellensender (20) und der Klebstoffschicht (16) frei von weiteren Bauteilen und/oder frei von Bereichen der beiden miteinander zu verbindenden Bauteile (12, 14) ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Bauteile (12, 14) aus einem kohlefaserverstärktem Kunststoff gebildet ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der beiden Bauteile (12, 14) als die Klebstoffschicht (16) abdeckendes Profilteil mit einem geschlossenem Querschnitt oder mit einem Hutprofil ausgebildet ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der beiden Bauteile (12, 14) als die Klebstoffschicht (16) abdeckende Platte ausgebildet ist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (12, 14) als Komponenten eines Aufbaus eines Kraftwagens, insbesondere als Karosseriebauteile, ausgebildet sind.
DE102012009386A 2012-05-11 2012-05-11 Vorrichtung und Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile Withdrawn DE102012009386A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012009386A DE102012009386A1 (de) 2012-05-11 2012-05-11 Vorrichtung und Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012009386A DE102012009386A1 (de) 2012-05-11 2012-05-11 Vorrichtung und Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102012009386A1 true DE102012009386A1 (de) 2012-12-06

Family

ID=47173468

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102012009386A Withdrawn DE102012009386A1 (de) 2012-05-11 2012-05-11 Vorrichtung und Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102012009386A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2498655A (en) * 2012-01-19 2013-07-24 Gm Global Tech Operations Inc Brace for outer skin reinforcement of a motor vehicle
DE102013012206A1 (de) 2013-07-16 2015-01-22 Lohmann Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung von Formteilen mit Hilfe von Klebestreifen
DE102018128969A1 (de) 2018-11-19 2020-05-20 Rehau Ag + Co Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden eines Kunststoff-Bauteils mit einem weiteren Bauteil

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007000862A1 (de) 2007-10-12 2009-04-23 Airbus Deutschland Gmbh Verfahren zum Verbinden eines ersten Materials mit einem zweiten Material im Flugzeug

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007000862A1 (de) 2007-10-12 2009-04-23 Airbus Deutschland Gmbh Verfahren zum Verbinden eines ersten Materials mit einem zweiten Material im Flugzeug

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2498655A (en) * 2012-01-19 2013-07-24 Gm Global Tech Operations Inc Brace for outer skin reinforcement of a motor vehicle
US8684438B2 (en) 2012-01-19 2014-04-01 GM Global Technology Operations LLC Brace for the outer skin reinforcement for a sheet metal outer skin of a motor vehicle
DE102013012206A1 (de) 2013-07-16 2015-01-22 Lohmann Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung von Formteilen mit Hilfe von Klebestreifen
DE102018128969A1 (de) 2018-11-19 2020-05-20 Rehau Ag + Co Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden eines Kunststoff-Bauteils mit einem weiteren Bauteil
EP3653365A1 (de) 2018-11-19 2020-05-20 REHAU AG + Co Verfahren zum stoffschlüssigen verbinden eines kunststoff-bauteils mit einem weiteren bauteil

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1772635B1 (de) Verbindungselement und Verfahren zu seiner Befestigung auf einer Oberfläche
DE102009047671A1 (de) Verfahren zum Anbinden eines Faserverbundbauteils an ein Strukturbauteil eines Luft- und Raumfahrzeuges und eine entsprechende Anordnung
DE102014207613B4 (de) Multi-Material-Verbindung, deren Verwendung und Verfahren zu deren Herstellung
DE102016001056A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Strukturbauteils aus faserverstärktem Kunststoff
DE102009021373A1 (de) Verfahren zum Fügen von Bauteilen
EP3180178B1 (de) Verfahren zum herstellen einer bauteilverbindung
DE4431991A1 (de) Verfahren zum Verbinden flächiger Bauteile
DE102012009386A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile
DE102016223875A1 (de) Verfahren zum Verbinden von Bauteilen aus unterschiedlichen Werkstoffen
DE102012015183A1 (de) Fügeverbindung zwischen zwei Bauteilen, Blindniet für eine solche Fügeverbindung sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen Fügeverbindung
DE102008027164A1 (de) Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen von Blechteilen
DE102012021210A1 (de) Fügebauteil, Fügeverbundbauteil und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102007028581A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Fügen von Bauteilen mittels Klebens
EP2563643B1 (de) Verfahren zum fügen von bauteilen
EP2567805B1 (de) Herstellung eines Faserverbundbauelementes
DE102014226148A1 (de) Kleben von Klebebolzen
DE102007017289A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Blechstrukturteiles
DE102018212807B4 (de) Verfahren zum Verbinden von Bauteilen und System zum Verbinden von Bauteilen
DE102012019084A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Klebeverbindung
DE102013012321A1 (de) Mikrowellensender und Verfahren zum Betreiben eines Mikrowellensenders
DE102017116902A1 (de) Karosserie-Fügeverfahren mittels Klebstoff
DE102016118422A1 (de) Verfahren zum Fügen eines ersten Bauteils und eines zweiten Bauteils
DE102018115880A1 (de) Verfahren zur stoßseitigen Profilgummiverbindung und Verbindungsschicht
DE102012009381A1 (de) Mikrowellensender und Verfahren zum Betreiben eines Mikrowellensenders
DE102017204829A1 (de) Verfahren zum Verbinden von zwei Bauteilen

Legal Events

Date Code Title Description
R230 Request for early publication
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20141202