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Die Erfindung betrifft eine Fügeverbindung zwischen zwei Bauteilen, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, von denen zumindest eines aus einem Laminat aus faserverstärktem Kunststoff besteht. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Blindniet für eine derartige Fügeverbindung sowie ein Verfahren zur Ausbildung einer derartigen Fügeverbindung.
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Aufgrund des angestrebten Leichtbaus, insbesondere im Kraftfahrzeugbereich gehen die Bestrebungen dahin, im Kraftfahrzeug Faserverbundwerkstoffe einzusetzen, die bei geringem spezifischen Gewicht sehr gute mechanische Eigenschaften zeigen. Im Vergleich zu heute noch üblicherweise in der Großserie verwendeten Stahlblechen lassen sich derartige Faserverbundwerkstoffe, beispielsweise CFK-Bauteile, nur mit hohem Aufwand aneinander oder an weiteren Bauteilen befestigen. Aufgrund des hohen Automatisierungsgrades in der Automobilindustrie muss ein Fügeverfahren einen hohen Prozesstakt erlauben und darüber hinaus auch fehlertolerant im Hinblick auf Justierungenauigkeiten der zu fügenden Bauteile sein.
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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Fügeverbindung zwischen zwei Bauteilen, insbesondere Bauteilen für den Kraftfahrzeugbereich zu ermöglichen, bei denen zumindest eines der Bauteile ein Faserverbundwerkstoff-Bauteil ist.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Fügeverbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen niedergelegt. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch einen Blindniet sowie ein Verfahren zur Ausbildung einer solchen Fügeverbindung gemäß den Ansprüchen 10 und 11.
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Die Fügeverbindung ist ausgebildet zwischen einem ersten und einem zweiten Bauteil, wobei zumindest das erste Bauteil ein Laminat aus einem faserverstärkten Kunststoff ist. Bei diesem Bauteil handelt es sich insbesondere um ein Kohlenstoff-Faser-verstärktes-Bauteil (CFK-Bauteil). Die beiden Bauteile sind weiterhin mit Hilfe von Blindnieten miteinander verbunden, welche jeweils eine Niethülse sowie einen Nietdorn aufweisen. Die Niethülse ist hierbei aus einem vergleichsweise weichen, leicht verformbaren Kunststoff ausgebildet. Insbesondere weist der Kunststoff eine geringere Härte und damit eine leichtere Deformierbarkeit als das faserverstärkte Kunststoff-Bauteil auf. Der Kunststoff ist dabei derart gewählt, dass beim Blindniet-Setzvorgang keine Schädigung des Bauteils aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere keine sogenannte Delamination erfolgt.
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Untersuchungen haben nämlich gezeigt, dass bei der Blindniet-Verbindung eines Laminat-Bauteils aufgrund der beim Niet-Setzvorgang auftretenden hohen Kräfte am Lochrand des vorgelochten Bauteils sehr schnell Schädigungen auftreten, insbesondere ein Ablösen von äußeren Schichten des Laminats (Delamination), was insgesamt zu einer Beschädigung des Bauteils führt. Durch die. Wahl eines vergleichsweise weichen Kunststoffes sind zum einen die für den Setzvorgang erforderlichen Kräfte im Vergleich beispielsweise zu metallischen Blindnieten (Stahlniete) deutlich reduziert. Zudem treten aufgrund des weichen Materials am Lochrand keine Spannungsspitzen auf, die zu einer Delamination führen.
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Als Kunststoff wird hierbei vorzugsweise ein thermoplastischer Kunststoff, insbesondere ein Polyamid eingesetzt. Als besonders zweckmäßig hat sich hierbei das Polyamid 46 (PA 46) erwiesen.
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Weiterhin erfolgt in vorteilhafter Weise über die weiche Hülse eine Abdichtung, so dass die Nietverbindung insgesamt die Bauteile dichtend verbindet. Die Abdichtwirkung wird durch die Hülse erzielt, indem diese sich beim Setzvorgang an die härteren Bauteile sowie auch an den härteren Restdorn dichtend anschmiegt. Der Blindniet ist weiterhin vorzugsweise korrosionsbeständig.
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Bei Kraftfahrzeugen werden bei Verwendung von CFK-Bauteilen üblicherweise auch weiterhin herkömmliche Metall-Blechbauteile beispielsweise aus Stahlblech oder auch andere metallische Trägerbauteile eingesetzt, die mechanisch mit den CFK-Bauteilen verbunden werden müssen. In zweckdienlicher Weiterbildung ist daher die Fügeverbindung als eine Hybridverbindung zwischen einem Metallbauteil, insbesondere Stahlbauteil, beispielsweise ein Stahlblech, sowie einem faserverstärkten Kunststoff-Bauteil (Laminat) ausgebildet.
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Alternativ zu einer derartigen Hybridverbindung eignet sich die hier beschriebene Blindniet-Verbindung in zweckdienlicher Weise auch für eine Fügeverbindung, bei der beide Bauteile aus einem faserverstärkten Kunststoff, insbesondere aus dem identischen Material ausgebildet sind.
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Speziell bei Hybridverbindungen treten zusätzliche Probleme aufgrund der verschiedenen Materialeigenschaften der beiden Bauteile auf. Unter anderem stellen für eine dauerfeste Verbindung die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten Probleme dar. Dies führt dazu, dass in Längsrichtung des Blindniets bei Temperaturveränderungen hohe Wechselkräfte auftreten, wodurch besondere Anforderungen an die Dauergebrauchsfähigkeit gestellt werden, um ein Lösen der Blindniet-Verbindung aufgrund dieser Wechselbeanspruchung im Laufe der Zeit zu vermeiden.
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In bevorzugter Weiterbildung ist daher vorgesehen, dass die Niethülse aus einem faserverstärkten Kunststoff mit einem Faseranteil beispielsweise im Bereich von 30 bis 50% verwendet wird. Die Fasern sind dabei in bevorzugter Ausgestaltung in Längsrichtung orientiert. Durch diese Maßnahmen wird trotz der Verwendung des vergleichsweise weichen Kunststoffmaterials eine hohe Festigkeit in Längsrichtung erzielt, so dass die Wechselbeanspruchungen zuverlässig aufgenommen werden können.
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Zweckdienlicherweise ist der Blindniet, insbesondere die Niethülse elektrisch isolierend ausgebildet. Dies ist insbesondere bei dem oben beschriebenen Hybridverbindungen zwischen Bauteilen aus verschiedenen Materialen, insbesondere bei einer Verbindung eines Metall-Bauteils mit einem CFK-Bauteil, von besonderer Bedeutung. Eine leitende Verbindung zwischen den beiden Bauteilen würde nämlich zu einer Korrosion des metallischen Bauteils führen, so dass die Fügeverbindung insgesamt im Laufe der Zeit geschädigt werden würde.
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Um die elektrische Trennung sicherzustellen sind daher in zweckdienlicher Ausgestaltung als Fasern nichtleitende Fasern, insbesondere Glasfasern vorgesehen. Denn aufgrund der üblichen Herstellungsweise der Niethülsen in einem thermoplastischen Spritzvorgang sind die Fasern im Kunststoff-Material im Wesentlichen gleich verteilt, liegen also insbesondere auch zumindest teilweise an der Außenoberfläche vor. Bei der Verwendung von beispielsweise Kohlenstoff-Fasern würden diese zu einer gewissen elektrischen leitfähigen Verbindung zwischen den beiden Bauteilen führen. Aufgrund des Herstellungsverfahrens mittels thermischen Spritzens erfolgt zugleich auch die bevorzugte Orientierung der Glasfasern in Längsrichtung der Niethülse.
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Aufgrund der beispielsweise im Vergleich zu Stahlnieten weichen Niethülse ist die ausgebildete Blindnietverbindung zur Aufnahme nur von vergleichsweise geringen Scher- oder Querkräften, die senkrecht zur Längsrichtung wirken, ausgebildet. Dies ist jedoch insbesondere bei Kraftfahrzeugen beispielsweise im Hinblick auf eine geforderte Crash-Sicherheit kritisch. Von daher ist in bevorzugter Weiterbildung vorgesehen, dass die Blindnietverbindung der beiden Fügeteile durch eine Klebstoff-Verbindung ergänzt wird. Insbesondere sind die beiden Bauteile vollflächig miteinander verklebt. Zwischen den beiden Bauteilen ist daher zweckdienlicherweise vollflächig eine Zwischenschicht aus einem Klebstoff angeordnet.
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Insgesamt ist daher allgemein vorgesehen, dass zwischen den Bauteilen eine Zwischenschicht ausgebildet ist, die insbesondere auch elektrisch isolierend ist. Wie bereits dargelegt ist eine unmittelbare Kontaktverbindung zwischen einem CFK-Bauteil und einem metallischen Bauteil aufgrund der damit einhergehenden Korrosionsprobleme kritisch. Diese Zwischenschicht ist bevorzugt als die Klebstoff-Schicht ausgebildet. Durch die Verwendung einer glasfaserverstärkten Kunststoff-Niethülse mit einer derartigen Klebstoffzwischenschicht ist daher insbesondere bei einer Hybridverbindung zwischen Bauteilen unterschiedlicher Materialien eine hochfeste und dauerhaft beständige Fügeverbindung ausgebildet, die sich zudem prozesstechnisch auch ohne Schädigung des sensiblen Laminat-Bauteils in einer Serienproduktion ausbilden lässt.
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Um ein prozesssicheres Fügen insbesondere in einer Serienproduktion mit hoher Taktgeschwindigkeit zu ermöglichen sind die Bauteile vor Ausbildung der Nietverbindung vorgelocht, wobei ein jeweiliges Lochpaar, also zwei einander zugeordnete Löcher in den beiden Bauteilen, fluchtend übereinander gebracht werden. Da auf alle Fälle ein Lochversatz zwischen diesen beiden Löchern des Lochpaares zu vermeiden ist, da andernfalls die Nietverbindung nicht zuverlässig qualitativ hochwertig ausgebildet werden kann, weist für einen prozesssicheren Setzvorgang das eine Loch einen größeren Lochdurchmesser als das zweite Loch des Lochpaars auf. Abweichungen von der achsparallelen Ausrichtung der beiden Löcher zueinander werden daher durch den vergrößerten Durchmesser kompensiert, ohne dass der Blindniet schräg und nicht achsparallel verläuft.
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Ergänzend ist weiterhin vorgesehen, dass ein dadurch gebildeter radialer Freiraum zwischen einem Lochrand des größeren Lochs und der Niethülse mit Klebstoff angefüllt ist. Vorzugsweise überdeckt die Niethülse mit ihrem Setzkopf das größere Loch, so dass der Freiraum nach oben von diesem abgedeckt ist. Der Freiraum ist dabei vorzugsweise vollständig mit Klebstoff angefüllt. Ein überschüssiger Klebstoff dringt dabei vorzugsweise in einen evtl. vorhandenen Zwischenraum zwischen Niethülse und dem zweiten Bauteil ein, so dass ergänzend eine verbesserte Abdichtung erzielt wird. Ein derartiges, Klebstoff unterstütztes Blindnieten ist beispielsweise aus der
DE 10 2008 026 356 A1 zu entnehmen.
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Bei der Fügeverbindung werden daher vorzugsweise die beiden Bauteile sowohl vollflächig miteinander verklebt und ergänzend wird der gebildete radiale Freiraum mit Klebstoff angefüllt.
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Bei dem Klebstoff handelt es sich insbesondere um einen wärmeaushärtenden Klebstoff.
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Bei der Herstellung von Kraftfahrzeug-Bauteilen wird heutzutage üblicherweise derart vorgegangen, dass die gesamte Karosserie in ein Bad zur Aufbringung eines Schutzlackes eingetaucht wird, nämlich in ein sogenanntes KTL-Bad (kathodische Tauch-Lackierung). In diesem Bad herrscht eine Temperatur im Bereich von etwa 180 bis 190°C. Die Karosserie wird darin etwa für eine halbe Stunde eingetaucht.
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Der Blindniet muss entsprechend Temperaturbeständig sein, um dieser Belastung stand zu halten, d. h. der Blindniet ist temperaturfest und weist eine Wärmebeständigkeit von zumindest 190°C für zumindest 0,5 Stunden auf.
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Zur Ausbildung der Fügeverbindung wird daher zunächst der Klebstoff insbesondere als Zwischenschicht zwischen die beiden Bauteile aufgetragen, die Bauteile werden übereinander gelegt und anschließend werden die Blindniete gesetzt. Im nächsten Verfahrensschritt wird die so vorbereitete Bauteilverbindung einer Temperaturbehandlung zur Aushärtung des Klebers unterzogen und insbesondere in das KTL-Bad eingetaucht. Die Aushärtung erfolgt also vorzugsweise im KTL-Bad. Die Blindniete, über die die beiden Bauteile miteinander verbunden sind, dienen daher insbesondere auch zur Fixierung der beiden Bauteile aneinander, bis der Kleber ausgehärtet ist.
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Ergänzend tragen die Blindniete darüber hinaus bei fertiggestellter Fügeverbindung zur Festigkeit der Fügeverbindung bei. Insbesondere gilt dies für die in Axialrichtung, also senkrecht zu den Bauteiloberflächen auftretenden Kräfte. Die Kräfte parallel zu der Verbindungsebene zwischen den beiden Bauteilen werden üblicherweise bereits sehr gut über die Klebeverbindung aufgenommen. Zumal da die CFK-Bauteile als laminierte Bauteile ein mit Kunststoffharz getränktes Gewebe aufweisen, welches vorzugsweise in alle Raumrichtungen in gleicher Weise belastbar ist.
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Der Nietdorn weist vorzugsweise im Vergleich zu der Niethülse eine erhöhte Festigkeit auf. Insbesondere besteht er aus Edelstahl. Grundsätzlich kann auch ein Nietdorn aus Stahl eingesetzt werden. Allerdings besteht hierbei unter Umständen das Problem der Korrosion, insbesondere an der Bruchstelle eines Restdorns nach dem Setzvorgang.
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In bevorzugter Weiterbildung ist der Blindniet generell derart ausgebildet, dass eine möglichst große Auflagefläche sowohl auf Seiten des Setzkopfes als auch auf Seiten des Schließkopfes ausgebildet werden, um die Flächenpresskraft pro Flächeneinheit gering zu halten, um eine Beschädigung des CFK-Bauteils möglichst zu vermeiden.
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In zweckdienlicher Ausgestaltung ist hierzu vorgesehen, dass die Wandung der über den Dornkopf zu verformenden Niethülse vergleichsweise groß ist. Es wird also eine vergleichsweise dickwandige Niethülse eingesetzt um einen möglichst breiten Schließkopf auszubilden. Der Vergleich bezieht sich hierbei auf herkömmliche Stahlnieten. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Wandstärke der Niethülse im Vergleich zu dem Durchmesser des Nietdorns sehr groß ist und beispielsweise zumindest 70% des Durchmessers des Restdorns und darüber hinausgehend beispielsweise größer als der Durchmesser des Restdorns ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch einen Blindniet für eine solche Fügeverbindung. Der Blindniet umfasst hierzu vorzugsweise eine Niethülse aus einem mit nicht leitenden Fasern verstärkten Kunststoff sowie einen Nietdorn aus Edelstahl, wobei die Wandstärke der Niethülse zumindest dem 0,7-fachen und vorzugsweise zumindest dem 1-fachen des Durchmessers des Nietdorns entspricht. Ein derartig ausgebildeter Blindniet eignet sich in besonderer Weise für die Verbindung von Bauteilen, bei denen zumindest das eine Bauteil aus einem faserverstärktem Kunststoff besteht, um zum Einen eine Beschädigung (Delamination) dieses Bauteils zu vermeiden und zum Anderen eine dauerhaft zuverlässige Fügeverbindung auszubilden. Dies gilt insbesondere bei einer Hybridverbindung zwischen Bauteilen unterschiedlicher Materialien (Metall/CFK-Bauteil).
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Ausbildung einer derartigen Fügeverbindung. Grundsätzlich werden zur Ausbildung der Fügeverbindung die vorgelochten Bauteilen übereinander gebracht, so dass die Löcher eines jeweiligen Lochpaars miteinender fluchten. Anschließend werden die Blindniete in ein jeweiliges Lochpaar gesetzt. Vorzugsweise erfolgt hierbei das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11.
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Zur Ausbildung der Fügeverbindung nach Anspruch 11 wird derart vorgegangen, dass der aushärtbare Klebstoff auf zumindest eines der Bauteile vollflächig auf dessen gesamte Oberfläche aufgebracht wird. Anschließend wird das zweite Bauteil möglichst lagegenau zum ersten Bauteil positioniert, so dass die Löcher für die Blindniete möglichst miteinander fluchten. Anschließend werden die Blindniete in die jeweiligen Durchgangslöcher eingesteckt und gesetzt. Hierzu wird mit Hilfe eines Setzwerkzeuges am Nietdorn in Längsrichtung gezogen, so dass der Dornkopf in die Niethülse hineingezogen wird und diese dabei zur Ausbildung des Schließkopfes umgeformt wird. Der Nietdorn reist bei Erreichen einer vorgegebenen Setzkraft an einer Sollbruchstelle ab, die üblicherweise im Inneren der Niethülse angeordnet ist, so dass ein Restdorn in der Niethülse verbleibt. Anschließend werden die zusammengefügten Bauteile, die insbesondere auch Gegenstand eines komplexen Bauteils, beispielsweise einer gesamten Karosserie sein können, in ein heißes KTL-Bad eingetaucht und dort einer Lackierung unterzogen. Bei dieser Behandlung härtet der wärmehärtbare Kleber zwischen den zu verbindenden Bauteilen fertig aus.
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Der Setzvorgang erfolgt automatisiert, insbesondere vollautomatisch, beispielsweise innerhalb einer Fertigungsstraße und mit einem Blindnietroboter (wie er beispielsweise in
WO2006/056255 A1 beschrieben ist), der automatisch an die erforderliche Position verfährt und vollautomatisch den Setzvorgang durchführt Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen jeweils in schematischen Darstellungen:
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1 eine Fügeverbindung zwischen zwei Bauteilen gemäß einer ersten Ausführungsvariante und
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2 eine Fügeverbindung zwischen zwei Bauteilen gemäß einer zweiten Ausführungsvariante.
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Die Fügeverbindung weist jeweils zumindest zwei miteinander dauerhaft verbundene Bauteile auf, nämlich ein erstes Bauteil 2, insbesondere ein CFK-Bauteil sowie ein zweites Bauteil 4, insbesondere ein Stahlbauteil. Die beiden Bauteile 2, 4 sind mit Hilfe eines Blindniets 6 miteinander verbunden. Dieser umfasst eine Niethülse 8 sowie einen in der Niethülse geführten Nietdorn 10. Die Niethülse 8 selbst weist einen Setzkopf 12 auf, der nach Art einer flachen Lochscheibe ausgebildet ist und an den sich in Längsrichtung 14 ein Hülsenschaft 16 anschließt. Der Durchmesser d1 des Setzkopfes ist dabei vorzugsweise deutlich größer, insbesondere um mehr als den Faktor 2 als der Durchmesser d2 des Hülsenschafts, um eine möglichst große Auflagefläche zu erzielen und um dadurch die Flächenpresskraft auf das im Ausführungsbeispiel dem Setzkopf 12 zugewandte CFK-Bauteil 2 möglichst gering zu halten.
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Die Niethülse 8 besteht aus einem vergleichsweise weichen Kunststoff-Material, insbesondere Polyamid 46. Der Kunststoff ist dabei faserverstärkt und enthält Glasfasern 18, die vorzugsweise in Längsrichtung 14 orientiert sind. Dadurch erreicht die Niethülse 8 eine sehr hohe Zugfestigkeit in Längsrichtung 14. Die Glasfasern sind zumindest im Bereich des Hülsenschafts 16 im Ausgangszustand (nicht dargestellt) vor dem eigentlichen Setz- und Umformvorgang des Blindniets 6 vorzugsweise ausschließlich in Längsrichtung 14 orientiert.
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In der Niethülse 8 ist zentral ein Nietdorn 10 aufgenommen, welcher einen verbreiterten Dornkopf 22 und einen sich daran anschließenden Dornschaft 24 aufweist. Die in den 1 und 2 dargestellten Fügeverbindungen zeigen den gesetzten Zustand, bei dem der Dornkopf 22 nach dem eigentlichen Setzvorgang bereits in die Niethülse 8 eingezogen ist. Beim Setzvorgang wird der Nietdorn 10 mit Hilfe eines Setzwerkzeugs nach oben in Längsrichtung 14 in die Niethülse 8 eingezogen, so dass diese an der Unterseite der beiden Bauteile 2, 4 verformt wird und einen Schließkopf 26 ausbildet. Bei Erreichen einer vorbestimmten Zugkraft reist der Dornschaft 24 an einer Sollbruchstelle 28 ab, die vorzugsweise derart bemessen ist, dass sie innerhalb der Niethülse 8 angeordnet ist.
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Der Nietdorn 10 besteht hierbei vorzugsweise aus Metall, insbesondere einem korrosionsbeständigen Metall. wie beispielsweise Edelstahl. Hierdurch werden Korrosionsprobleme insbesondere an der Sollbruchstelle 28 vermieden. Durch die Verwendung eines im Vergleich zu dem Material der Niethülse 8 deutlich höhrfesten Materials (Metall, Edelstahl) wird zudem der Vorteil erzielt, dass insgesamt die Festigkeit der Blindnietverbindung verbessert wird, insbesondere die Scherzugfestigkeit. Denn aufgrund des weichen Kunststoffmaterials der Niethülse weist diese nur eine geringe Scherzugfestigkeit in Querrichtung senkrecht zur Längsrichtung 14 auf. Gleichzeitig ist die Verwendung eines hochfesten Materials für den Nietdorn 20 unkritisch im Hinblick auf die Belastung des CFK-Bauteils beim Setzvorgang, da lediglich die Niethülse 8 am CFK-Bauteil 2 unmittelbar anliegt.
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Insgesamt sind die Setzkräfte durch die Verwendung der Kunststoff-Niethülse 8 insbesondere im Vergleich zu Stahlnieten gering, so dass ein vergleichsweise sanfter Niet-Setzvorgang erfolgt, so dass eine Beschädigung der Oberfläche des CFK-Bauteils 2, insbesondere eine sogenannte Delamination, vermieden ist.
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Bei der hier dargestellten Hybridverbindung zwischen dem CFK-Bauteil 2 und dem Stahl-Bauteil 4 ist das CFK-Bauteil 2 vorzugsweise zum Setzkopf 12 hin orientiert. Grundsätzlich kann dieses auch zum Schließkopf 26 hin orientiert sein. Allerdings treten hier aufgrund der Verformung der Niethülse 8 andere Kräfte auf, so dass hier die Gefahr einer Delamination größer ist.
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Alternativ zu der dargestellten Hybridverbindung bestehen beide Bauteile 2, 4 aus einem faserverstärktem Kunststoff. Insgesamt ist daher die Niethülse 8 ausreichend weich ausgebildet und auch im Hinblick auf ihren Dimensionen derart gewählt, dass auch am Schließkopf 26 keine Gefahr einer Delamination besteht.
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Von besonderer Bedeutung hierfür ist eine möglichst geringe Flächenpresskraft. Um diese auch auf Seiten des Schließkopfes 26 zu erreichen ist die Ausbildung eines vergleichsweise breiten Schließkopfes angestrebt. Hierzu wird die Wandstärke w des Hülsenschafts 16 deutlich größer gewählt als bei handelsüblichen Stahl- oder Aluminiumnieten. Dies drückt sich insbesondere darin aus, dass die Wandstärke w zumindest dem 0,7-fachen und vorzugsweise zumindest dem 1-fachen des Durchmessers d3 des Dornschafts 24 des Nietdorns 10 entspricht. Im Ausführungsbeispiel liegt das Verhältnis von w/d3 bei etwa 1,5.
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Um die Widerstandsfähigkeit gegen Scherbelastungen zu verbessern sind die beiden Bauteile 2, 4 ergänzend vollflächig miteinander verklebt. Hierzu ist zwischen den beiden Bauteile 2, 4 eine Zwischenschicht 30 aus Klebstoff K ausgebildet. Bei diesem handelt es sich um einen wärmeaushärtbaren Klebstoff.
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Beim Ausführungsbeispiel der 1 weisen die beiden Bauteile 2, 4 jeweils Setzlöcher 32A, 32B mit gleichem Durchmesser auf, die fluchtend zueinander ausgerichtet sind.
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Im Unterschied hierzu weist beim Ausführungsbeispiel der 2 das dem Setzkopf 12 zugewandte obere Bauteil 2 einen größeren Lochdurchmesser 11 auf als das untere dem Schließkopf 26 zugewandte Setzloch 32B mit einem Lochdurchmesser 12. Dadurch ergibt sich beim oberen Bauteil 2 ein radialer Freiraum 34 zwischen dem Außenmantel der Niethülse 8 und der Innenwandung des Setzloches 32A. Auch dieser radiale Freiraum 34 ist mit Klebstoff angefüllt, wobei der Freiraum 34 nach oben durch den Setzkopf 12 abgeschlossen ist. Der Klebstoff K wird beim Setzvorgang vorzugsweise ergänzend in einen Spalt zwischen der Niethülse und dem Lochrand des unteren Setzlochs 32B eingepresst. Dadurch wird eine besonders effiziente Abdichtung in Längsrichtung 14 erzielt. Eine Abdichtung ist bereits auch bei der Fügeverbindung gemäß 1 gegeben aufgrund des vergleichsweise weichen Kunststoff-Materials der Niethülse 8, die sich quasi dichtend an die Bauteile anschmiegt.
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Bei den Bauteilen 2, 4 handelt es sich insbesondere um Kraftfahrzeug-Bauteile, insbesondere Karosseriebauteile. Beim Einsatz in der Kraftfahrzeug-Industrie ist eine prozesssichere Serienfertigung im Hinblick auf die wirtschaftliche Anwendbarkeit von entscheidender Bedeutung. Die Blindniete werden daher vorzugsweise automatisch mit Hilfe von Setzgeräten gesetzt. Zur Ausbildung der Fügeverbindung werden die mit einer Vielzahl von Setzlöchern 32A, 32B ausgebildeten Bauteile 2, 4 bereitgestellt und zumindest eines wird vollflächig mit dem Klebstoff K bestrichen. Anschließend werden die beiden Bauteile 2, 4 übereinander gelegt, so dass ihre Setzlöcher 32A, B miteinander fluchten. Im nächsten Schritt werden die Blindniete 6 gesetzt, so dass die Bauteile 2,4 bereits zueinander fixiert sind. Schließlich wird der Kleber ausgehärtet. Dies erfolgt vorzugsweise dadurch, dass die Bauteile, in ein Lackierbad (KTL-Bad) eingetaucht werden, wo aufgrund der in diesem Bad herrschenden Temperatur von etwa 180°C die Aushärtung des Klebstoffs und damit die endgültige Ausbildung der Fügeverbindung erfolgt.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- CFK-Bauteil
- 4
- Stahl-Bauteil
- 6
- Blindniet
- 8
- Niethülse
- 10
- Nietdorn
- 12
- Setzkopf
- 14
- Längsrichtung
- 16
- Hülsenschaft
- 18
- Glasfasern
- 22
- Dornkopf
- 24
- Dornschaft
- 26
- Schließkopf
- 28
- Sollbruchstelle
- 30
- Zwischenschicht
- 32A, 32B
- Setzloch
- 34
- radialer Freiraum
- d1
- Durchmesser Setzkopf
- d2
- Durchmesser Hülsenschaft
- w
- Wandstärke/Hülse
- d3
- Durchmesser Dornschaft
- l1
- Lochdurchmesser CFK-Bauteil
- l2
- Lochdurchmesser Stahl-Bauteil
- K
- Klebstoff
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008026356 A1 [0019]
- WO 2006/056255 A1 [0032]
