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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines Leichtblechs mit einem weiteren, vorzugsweise metallischen Bauteil, wobei das Leichtblech mindestens zwei metallische Deckschichten und mindestens eine nichtmetallische Kernschicht, welche vorzugsweise aus einem Kunststoff besteht, aufweist und wobei ein Verbindungselement vorgesehen ist.
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Leichtbleche, welche zwei metallische Deckschichten und eine dazwischen liegende, nicht metallische Kernschicht aufweisen, werden zunehmend im Automobilbau oder im Schienenfahrzeugbau aufgrund ihrer vorteilhaften Eigenschaften, wie der Gewichtsreduktion, der erhöhten Steifigkeit sowie der schwingungsdämpfenden Wirkung von Bauteilen, eingesetzt. Oft ist es für die Anwendung notwendig, Leichtbleche mit weiteren Bauteilen dauerhaft zu verbinden.
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Das Schweißen des Leichtblechs mit einem weiteren Bauteil ist jedoch mit erheblichem technischem Aufwand verbunden, da ein Schmelzen der nichtmetallischen Kernschicht, insbesondere der Kunststoffschicht, den Schweißprozess und die Schweißverbindung negativ beeinflusst. Zudem ist die Kernschicht in der Regel elektrisch isolierend ausgestaltet, so dass auch ein Widerstandschweißen zum Verbinden des Leichtblechs mit dem weiteren Bauteil weniger geeignet ist.
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Daneben ist es bekannt, ein Leichtblech und ein weiteres Bauteil mittels einer Schraubverbindung zu verbinden. Nachteilig an dieser Verbindung ist aber, dass sich die Vorspannkraft der Verbindung im Laufe der Zeit reduziert, da die nichtmetallische Kernschicht durch die Vorspannkraft der Schraube allmählich aus dem Bereich um die Schraube verdrängt wird. Dieser Effekt ist thermisch aktivierbar, so dass der Verlust der Vorspannkraft mit Erhöhung der Temperatur ebenfalls erhöht ist.
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Aus der nach veröffentlichten deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2012 101 913 A1 ist schließlich eine Konstruktion aus einem Leichtblech und einem weiteren metallischen Bauteil bekannt, bei welchem zwei verschieden große, konzentrische Öffnungen in die gegenüberliegenden metallischen Deckschichten des Leichtblechs eingebracht werden und durch Umformen des Randes des Loches mit dem kleineren Durchmesser ein die Steifigkeit erhöhender Randbereich der Öffnung erzeugt wird.
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Die deutsche Patentschrift
DE 103 09 648 B4 offenbart eine Konstruktion umfassend ein Hohlprofilelement. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 2 112 221 ist ein Sandwichbauteil mit zwischen zwei metallischen Deckschichten angeordneter vertikaler, metallischer Wabenstruktur sowie Mittel zur Befestigung von Bauteilen an einer solchen Wabenstruktur bekannt.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 23 47 217 ist schließlich ein Verfahren zum Durchkontaktieren eines beidseitig metallkaschierten Basismaterials für gedruckte Schaltungen bekannt.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum dauerhaften und thermisch stabilen Verbinden eines Leichtblechs mit einem weiteren Bauteil anzugeben.
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Die aufgezeigte Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Konstruktion hergestellt, bei der das Leichtblech mindestens einen Bereich aufweist, welcher mindestens einem Verbindungselement zugeordnet ist und in welchem die nichtmetallische Kernschicht des Leichtblechs zumindest teilweise entfernt worden ist, so dass die nach innen weisenden Flächen der metallischen Deckschichten zumindest bereichsweise Kontakt aufweisen, wobei nur eine der metallischen Deckschichten zur Bereitstellung des Kontaktes verformt ist und in diesem Bereich über das Verbindungselement eine Kraft auf das Leichtblech zum Verbinden des Leichtblechs mit dem weiteren Bauteil ausübbar ist.
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Es wurde erkannt, dass durch das zumindest teilweise Entfernen der Kernschicht aus dem Bereich, in dem die metallischen Deckschichten zumindest bereichsweise Kontakt aufweisen, der oben genannte Nachteil des allmählichen Verdrängens der Kernschicht aus dem Bereich des Verbindungselementes vermieden werden kann. In vorteilhafter Weise kann so die Vorspannkraft der Schraubverbindung auch dauerhaft erhalten bleiben, da die Verbindung des Leichtblechs mit dem weiteren Bauteil im Wesentlichen über die metallischen Deckschichten des Leichtblechs, das weitere Bauteil und das Verbindungselement erfolgt. Im Ergebnis kann eine Konstruktion bereitgestellt werden, welche eine besonders dauerhafte und stabile Verbindung eines Leichtblechs mit einem weiteren Bauteil aufweist. Dabei kann der Kontaktbereich der metallischen Deckschichten an das Verbindungselement angrenzen. Denkbar ist aber auch, dass zwischen dem Kontaktbereich und dem Verbindungselement ein Rest an nichtmetallischer Kunststoffschicht angeordnet ist. Durch das Ausüben einer Kraft auf das Leichtblech in dem Bereich des mindestens einen Verbindungselementes kann eine kraftschlüssige Verbindung des Verbindungselementes mit dem Leichtblech und dem weiteren Bauteil bereitgestellt werden. Daneben weist die erfindungsgemäß hergestellte Konstruktion zusätzlich den Vorteil auf, dass sie thermisch stabil ist. Eine Erwärmung der Konstruktion hat im Gegensatz zu den im Stand der Technik beschriebenen Verbindungen keine negative Auswirkung auf die Verbindung zwischen dem Leichtblech und dem weiteren Bauteil. Denn ein Schmelzen und/oder Abfließen der nichtmetallischen Kernschicht wirkt sich erfindungsgemäß nicht auf die Verbindung zwischen dem Leichtblech und dem weiteren Bauteil aus, da die Verbindung im Wesentlichen über die metallischen Deckschichten das Verbindungselement und das weitere Bauteil erfolgt.
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Bei der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Konstruktion sind die nach innen weisenden Flächen der metallischen Deckschichten des Leichtblechs durch die Anwendung einer auf mindestens eine metallische Deckschicht wirkende äußere Kraft zumindest bereichsweise in Kontakt gebracht, insbesondere gequetscht worden, wobei die nichtmetallische Kernschicht aus dem Kontaktbereich der metallischen Deckschichten verdrängt worden ist. Eine Konstruktion gemäß dieser Ausgestaltung ist besonders einfach herstellbar, da das Entfernen der nichtmetallischen Kernschicht und das in Kontakt bringen der metallischen Deckschichten in einem einfachen mechanischen Prozessschritt erfolgen kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäß hergestellten Konstruktion kann das Verbindungselement die Kraft zum Verbinden von Leichtblech und Bauteil direkt ausüben, das bedeutet es sind keine zusätzlichen Mittel hierzu notwendig.
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Eine nächste Ausgestaltung der erfindungsgemäß hergestellten Konstruktion wird dadurch erreicht, dass das Verbindungselement zusätzliche Mittel zur Ausübung der Kraft auf das Leichtblech aufweist. Beispielsweise ist es denkbar, dass eine Unterlegscheibe oder ein anderes Bauteil zur Übertragung der Kraft des Verbindungselementes, beispielsweise eine Schraube mit einem Schraubenkopf, auf das Leichtblech vorgesehen ist. In dem Fall, in dem ein zusätzliches Mittel zur Ausübung der Kraft auf das Leichtblech vorgesehen ist, ist der Bereich des Leichtblechs, auf den die Kraft ausgeübt wird, abhängig von der Geometrie des zusätzlichen Mittels, insbesondere der Unterlegscheibe. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Kraft durch das zusätzliche Mittel auf eine größere Fläche übertragen wird als bei einer direkten Ausübung der Kraft durch das Verbindungselement selbst. Ebenso kann die Fläche des zusätzlichen Mittels natürlich auch kleiner als die Fläche des Verbindungselementes sein. Insgesamt hat die Verwendung eines zusätzlichen Mittels den Vorteil, dass die mit der Kraft beaufschlagte Fläche des Leichtblechs weitestgehend unabhängig von der Ausgestaltung des Verbindungselementes ist. Das zusätzliche Mittel kann darüber hinaus auch weitere Funktionen der Konstruktion übernehmen.
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Gemäß einer nächsten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäß hergestellten Konstruktion ist das Verbindungselement als Schraube, insbesondere mit einem selbstschneidendem Gewinde, ausgebildet, wobei die Schraube einen Formschluss mit dem Leichtblech und/oder mit dem weiteren Bauteil bereitstellt. Durch die Verwendung einer Schraube als Verbindungselement kann eine besonders stabile sowie lösbare Verbindung des Leichtblechs mit dem weiteren Bauteil bereitgestellt werden.
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Durch die Verwendung eines selbstschneidenden Gewindes kann eine formschlüssige Verbindung zwischen der Schraube und dem Leichtblech und/oder dem weiteren Bauteil bereitgestellt werden, wobei die in das Leichtblech eingebrachte Öffnung vor dem Einbringen der Schraube nicht mit einem Gewinde versehen werden muss. Das Einbringen der Schraube kann folglich besonders einfach erfolgen. Besonders geeignet ist die Verwendung einer Kopfschraube. Die Ausübung der Kraft auf das Leichtblech kann dann besonders einfach über den Schraubenkopf erfolgen. Daneben ist aber auch die Verwendung weiterer geeigneter Verbindungselemente beispielsweise eines Niets denkbar.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das Verbindungselement als Schrauben-Mutter-Verbindung ausgestaltet, wobei der Schraubenkopf oder die Mutter einen Form- und Kraftschluss mit dem Leichtblech und die Mutter oder der Schraubenkopf einen Form- und Kraftschluss mit dem weiteren Bauteil bereitstellt. Die Verbindung des Leichtblechs mit dem weiteren Bauteil kann durch eine Schrauben-Mutter-Verbindung besonders fest ausgebildet werden, da sowohl auf das Leichtblech als auch auf das weitere Bauteil eine Kraft, die vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht auf die Ebene des Leichtblechs bzw. des weiteren Bauteils wirkt, ausgeübt werden kann.
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In der vorliegenden Beschreibung umfasst der Begriff „im Wesentlichen senkrecht” ebenfalls Kräfte, deren Richtung um einen Winkel von +/–15° von der orthogonalen Kraft auf das Leichtblech abweichen.
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In einer nächsten bevorzugten Ausführungsform ist das zusätzliche Mittel zur Ausübung der Kraft als Unterlegscheibe ausgebildet, welche zwischen dem Schraubenkopf und dem Leichtblech bzw. dem Bauteil und/oder zwischen der Mutter und dem weiteren Bauteil bzw. dem Leichtblech angeordnet werden kann. Die Verteilung der Kraft des Verbindungselementes auf das Leichtblech ist bei dieser Ausführungsform abhängig von der Geometrie der Unterlegscheibe.
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Vorzugsweise ist das zusätzliche Mittel zur Ausübung der Kraft auf das Leichtblech derart geformt, dass zumindest in dem mindestens einen Bereich, in welchem die metallischen Deckschichten des Leichtblechs miteinander zumindest bereichsweise in Kontakt stehen, eine Kraft im Wesentlich senkrecht zu der Ebene der Deckschichten des Leichtblechs in diesem Bereich ausübbar ist. Folglich kann zum Einen eine stabile Verbindung des Verbindungselementes mit dem Leichtblech sichergestellt werden, zum Anderen kann gleichzeitig verhindert werden, dass durch in größeren Winkeln auf das Leichtblech wirkende Kräfte eine Beschädigung der Deckschichten erfolgt. Beispielsweise kann das zusätzliche Mittel zur Ausübung der Kraft auf das Leichtblech flach ausgestaltet sein. Besonders bevorzugt liegt das Mittel auf dem Leichtblech auf und schließt bündig mit dem Bereich, in dem die Deckschichten des Leichtblechs Kontakt aufweisen, ab. Daneben ist es auch denkbar, dass das Mittel einen U- oder H-förmigen Querschnitt aufweist, wobei die in Richtung des Leichtblechs weisenden Schenkel bündig mit den Bereichen, in denen die Deckschichten Kontakt aufweisen, abschließen. Die U-förmige Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, wenn die Kernschicht nicht vollständig, sondern nur teilweise aus dem Bereich des Verbindungselementes entfernt worden ist und der Kontaktbereich der metallischen Deckschichten nicht direkt an das Verbindungselement angrenzt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Verbindungselement zumindest abschnittsweise einen im Wesentlichen vier-, sechs-, achteckigen, elliptischen oder kreisförmigen Querschnitt auf. Durch die Wahl der Querschnittsfläche kann besonderen geometrischen aber auch spezifischen Anforderungen Rechnung getragen werden.
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Insbesondere im Fall einer direkten Kraftübertragung des Verbindungselementes kann über die Form des Querschnitts des Verbindungselementes Einfluss auf die Geometrie der Fläche, in der die Kraft übertragen wird, genommen werden.
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Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird das eingangs genannte Problem durch ein Verfahren zum Verbinden eines Leichtblechs mit einem weiteren, vorzugsweise metallischen Bauteil, wobei das Leichtblech mindestens zwei metallische Deckschichten und mindestens eine nichtmetallische Kernschicht, welche aus einem Kunststoff besteht, aufweist, wobei ein Verbindungselement vorgesehen ist, insbesondere zur Herstellung einer Konstruktion gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen, dadurch gelöst, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- – zumindest teilweises Entfernen der nichtmetallischen Kernschicht aus einem Bereich des Leichtblechs, welcher einem Verbindungselement zugeordnet ist, wobei das Leichtblech zumindest in dem Bereich, in welchem eine Kraft auf die metallischen Deckschichten ausgeübt wird, erwärmt wird und das Entfernen der nichtmetallischen Kernschicht durch Quetschen des Leichtblechs in dem mindestens einen Bereich, in welchem die metallischen Deckschichten Kontakt miteinander aufweisen, erfolgt,
- – Verformen nur einer der metallischen Deckschichten des Leichtblechs in dem Bereich, in welchem die nichtmetallische Kernschicht entfernt worden ist, so dass die nach innen weisenden Flächen der metallischen Deckschichten des Leichtblechs in diesem Bereich zumindest bereichsweise Kontakt aufweisen,
- – Einbringen einer Öffnung in das Leichtblech,
- – Einbringen des Verbindungselementes in diese Öffnung und
- – zumindest bereichsweise Ausüben einer Kraft des Verbindungselementes auf das Leichtblech in den Bereichen, in welchen die metallischen Deckschichten Kontakt aufweisen und die nichtmetallische Kernschicht entfernt worden ist, zum Herstellen eines Form- und/oder Kraftschlusses unter Verwendung des Verbindungselementes zwischen dem Leichtblech und dem weiteren Bauteil.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann eine dauerhaft und thermisch stabile Verbindung des Leichtblechs mit dem weiteren Bauteil gewährleistet werden. Denn durch das zumindest teilweise Entfernen der nichtmetallischen Kernschicht aus dem Bereich, in dem die metallischen Deckschichten Kontakt aufweisen, kann vermieden werden, dass die nichtmetallische Kernschicht im Laufe der Zeit aus dem Bereich des Verbindungselementes verdrängt wird, mit der Folge, dass sich die Vorspannkraft der Verbindung reduziert. Insbesondere kann sichergestellt werden, dass auch eine Erwärmung diese Verbindung nicht beeinflusst. Denn auch im Fall einer Erwärmung des Leichtblechs auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des nichtmetallischen Materials hat das Schmelzen oder Abfließen der Kernschicht keine Auswirkung auf die Verbindung zwischen dem Leichtblech und dem weiteren Bauteil, da diese im Wesentlichen über die metallischen Deckschichten des Leichtblechs erfolgt. Das Entfernen der nichtmetallischen Kernschicht und die Verformung der metallischen Deckschichten kann beispielsweise derart erfolgen, dass zuerst die nichtmetallische Kernschicht entfernt und anschließend die metallischen Deckschichten in Kontakt gebracht werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die genannten Schritte gleichzeitig durchzuführen. Das Einbringen der Öffnung in das Leichtblech kann zudem vor, während oder nach den zuerst genannten Verfahrensschritten durchgeführt werden. Durch das Ausüben einer Kraft des Verbindungselementes auf das Leichtblech in den Bereichen, in welchen die metallischen Deckschichten Kontakt aufweisen und die nichtmetallische Kernschicht entfernt worden ist, kann eine dauerhafte und thermisch stabile form- und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Leichtblech und dem weiteren Bauteil unter Verwendung des Verbindungselementes bereitgestellt werden.
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Das Entfernen der nichtmetallischen Kernschicht erfolgt durch Quetschen des Leichtblechs in dem mindestens einen Bereich, in welchem die metallischen Deckschichten Kontakt miteinander aufweisen. Durch das Quetschen des Leichtblechs kann gleichzeitig die Kernschicht verdrängt werden, so dass das Entfernen der Kernschicht und das in Kontakt bringen der metallischen Deckschichten besonders bevorzugt in einem Verfahrensschritt erfolgen kann. Das Quetschen des Leichtblechs kann vor und/oder während des Einbringens der Öffnung in das Leichtblech erfolgen.
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Erfolgt das Quetschen während des Einbringens der Öffnung in das Leichtblech, so ist nur ein Verfahrensschritt notwendig, um das Leichtblech gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren für die Verbindung mit dem weiteren Bauteil entsprechend zu formen.
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Vorzugsweise können geeignete Press- und/oder Lochstempel verwendet werden, um eine Öffnung und/oder mindestens einen Bereich, in welchem die nichtmetallische Kernschicht entfernt worden ist, im Leichtblech herzustellen. Das Einbringen der Öffnung und/oder dem mindestens einen Bereich, in welchem die nichtmetallische Kernschicht entfernt worden ist, kann so besonders einfach und mit nur einem Verfahrensschritt automatisiert erfolgen.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Leichtblech zumindest in dem Bereich erwärmt, in welchem die Kraft auf die metallischen Deckschichten ausgeübt wird. Durch eine Erwärmung des Leichtblechs, insbesondere auf eine Temperatur, die oberhalb des Schmelzpunktes der nichtmetallischen Kernschicht liegt, kann die Kernschicht schmelzen, wodurch das zumindest teilweise Entfernen der Kernschicht aus dem Bereich des Verbindungselementes besonders einfach ist.
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Die Erwärmung des Leichtblechs kann direkt, insbesondere induktiv, konduktiv oder mittels einer Strahlungsquelle, oder indirekt über ein weiteres Bauteil, insbesondere über einen Press- oder Lochstempel, erfolgen. Die Art der Erwärmung des Leichtblechs kann von den verwendeten Materialien abhängig gemacht werden.
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Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe durch die Verwendung einer zuvor beschriebenen Konstruktion im Kraftfahrzeugbau beispielsweise als Außenbauteil, z. B. Kotflügel, Servicedeckel, Motor- und/oder Heckabdeckungen usw., insbesondere an den Stellen, wo keine Klebeverbindungen möglich sind, oder im Schienenfahrzeugbau gelöst, da hier beispielsweise auch Konstruktionen mit einem niedrigen Gewicht, hoher Steifigkeit und gutem Schalldämmungseigenschaften gefordert werden.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen genauer erläutert werden, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigt
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1 eine schematische Ansicht einer Konstruktion aus dem Stand der Technik,
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2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Konstruktion in schematischer Ansicht,
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3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Konstruktion in schematischer Ansicht,
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4 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Konstruktion in schematischer Ansicht,
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5a ein Ablaufsdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
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5b ein Ablaufsdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt eine Konstruktion 1, umfassend ein Leichtblech 2 und ein weiteres Bauteil 4, wobei das Leichtblech 2 zwei metallische Deckschichten 6, 8 und eine nichtmetallische Kernschicht 10, welche vorzugsweise aus einem Kunststoff besteht, aufweist und das Bauteil 4 mit dem Leichtblech 2 über einen Kraft- und/oder Formschluss verbunden ist, wobei eine Schrauben-Mutter-Verbindung als Verbindungselement vorgesehen ist und die Schraube in eine Öffnung des Leichtblechs 2 eingebracht ist. Darüber hinaus ist als zusätzliches Mittel zur Ausübung der Kraft auf das Leichtblech 2 eine Unterlegscheibe 14 vorgesehen, die zwischen dem Schraubenkopf 16 und dem Leichtblech 2 und der Mutter 18 und dem weiteren Bauteil 4 angeordnet ist. Diese Konstruktion hat jedoch den Nachteil, dass die Vorspannkraft der Verbindung im Laufe der Zeit reduziert wird, da die nichtmetallische Kernschicht durch die Vorspannkraft der Schraube aus dem Bereich 20 um die Schraube allmählich verdrängt wird. Hier macht sich das Fließverhalten der nichtmetallischen Kernschicht negativ bemerkbar. Dieser Effekt ist thermisch aktivierbar, so dass der Verlust der Vorspannkraft mit Erhöhung der Temperatur beschleunigt wird.
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2 zeigt nun ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß hergestellten en Konstruktion in schematischer Ansicht. Um die zuvor genannten Nachteile zu vermeiden, zeigt das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel eine Konstruktion 1 umfassend mindestens ein Leichtblech 2 und ein weiteres Bauteil 4, wobei das Leichtblech 2 zwei metallische Deckschichten 6, 8 und eine nichtmetallische Kernschicht 10, welche vorzugsweise aus einem Kunststoff besteht, aufweist und das Bauteil 4 mit dem Leichtblech 2 über einen Kraft- und/oder Formschluss verbunden ist. Ein Verbindungselement 12 ist vorgesehen, welches in eine Öffnung des Leichtblechs 2 eingebracht ist. Zusätzlich ist ein Bereich 20 des Leichtblechs 2 vorgesehen, welcher mindestens einem Verbindungselement 12 zugeordnet ist und in welchem die nichtmetallische Kernschicht 10 des Leichtblechs 2 zumindest teilweise entfernt worden ist, so dass die metallischen Deckschichten 6, 8 zumindest bereichsweise Kontakt aufweisen und in diesem Bereich über das Verbindungselement 12 eine Kraft auf das Leichtblech 2 zum Verbinden des Leichtblechs 2 mit dem weiteren Bauteil 4 ausübbar ist. Die Zuordnung eines Bereichs zu einem Verbindungselementes bedeutet vorliegend, dass dieser Bereich für die Verbindung des Leichtblechs mit einem Bauteil unter Verwendung genau dieses Verbindungselementes vorgesehen ist. Das Verbindungselement nutzt diesen Bereich zur Ausübung der Kraft. Es ist selbstverständlich, dass es Bereiche geben kann, welche mehreren Verbindungselementen zugeordnet sein können und umgekehrt.
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Durch das Entfernen der Kernschicht 10, aus dem Bereich, in dem die metallischen Deckschichten zumindest bereichsweise Kontakt aufweisen, kann der oben genannte Nachteil des allmählichen Verdrängens der Kernschicht 10 aus dem Bereich 20 des Verbindungselementes 12 vermieden werden. In vorteilhafter Weise kann so die Vorspannkraft beispielsweise einer Schraubverbindung auch dauerhaft erhalten bleiben. Durch das Ausüben einer Kraft zumindest in dem Bereich des mindestens einen Verbindungselementes auf das Leichtblech 2 kann eine kraft- und formschlüssige Verbindung des Verbindungselementes 12 mit dem Leichtblech 2 und dem weiteren Bauteil 4 bereitgestellt werden.
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Das Verbindungselement 12 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Schrauben-Mutter-Verbindung, vorzugsweise unter Verwendung einer Sechskantschraube und einer Sechskantmutter, ausgestaltet, wobei der Schraubenkopf 16 einen Form- und Kraftschluss mit dem Leichtblech 2 und die Mutter 18 einen Form- und Kraftschluss mit dem weiteren Bauteil 4 bereitstellt. Die Verbindung des Leichtblechs mit dem weiteren Bauteil kann durch die Verwendung einer Schrauben-Mutter-Verbindung besonders stabil ausgebildet werden, da sowohl auf das Leichtblech 2 als auch auf das weitere Bauteil 4 eine Kraft, die vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht auf die Ebene des Leichtblechs 2 bzw. des weiteren Bauteils 4 wirkt, ausgeübt werden kann.
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Weiterhin ist ein zusätzliches Mittel zur Ausübung der Kraft durch das Verbindungselement vorgesehen, wobei dieses zusätzliche Mittel als Unterlegscheibe 14 ausgebildet ist, welche zwischen dem Schraubenkopf 16 und dem Leichtblech 2 und zwischen der Mutter 18 und den weiteren Bauteil 4 angeordnet ist. Dabei ist die Unterlegscheibe 14 zur Ausübung der Kraft auf das Leichtblech 2 flach ausgestaltet und schließt bündig mit dem Bereich, in dem die Deckschichten 6, 8 des Leichtblechs 2 Kontakt aufweisen, ab.
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3 zeigt nun ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Konstruktion 1 in schematischer Ansicht, welches sich von dem zuvor gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet, dass der Bereich, in dem die Deckschichten 6, 8 des Leichtblechs 2 Kontakt aufweisen, nicht direkt an das Verbindungselement 12 angrenzen. Darüber hinaus weist die Unterlegscheibe 14 einen U-förmigen Querschnitt auf, wobei die in Richtung des Leichtblechs 2 weisenden Schenkel 22, 24 bündig mit den Flächen, in denen die Deckschichten 6, 8 Kontakt aufweisen, abschließen.
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Schließlich zeigt 4 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Konstruktion 1 in schematischer Ansicht, das sich von den vorhergehenden dadurch unterscheidet, dass die Kraft, die durch das Verbindungselement auf das Leichtblech 2 ausgeübt wird, direkt und ohne ein zusätzliches Mittel durch den Schraubenkopf 16 ausgeübt wird. Dieses Ausführungsbeispiel ist demnach besonders einfach ausgestaltet. Vorzugsweise ist die Schraube 12 eine Sechskantschraube, daneben ist aber ebenso denkbar, dass der Schraubenkopf eine andere, anwendungsspezifische Geometrie aufweist.
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5 zeigt ein Ablaufsdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verbinden eines Leichtblechs 2 mit einem weiteren, vorzugsweise metallischen Bauteil 4, wobei das Leichtblech 2 mindestens zwei metallische Deckschichten 6, 8 und mindestens eine nichtmetallische Kernschicht 10, welche vorzugsweise aus einem Kunststoff besteht, aufweist, wobei ein Verbindungselement 12 vorgesehen ist, insbesondere zur Herstellung einer der zuvor beschriebenen Konstruktionen. Das dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die folgenden Verfahrensschritte: In einem ersten Verfahrensschritt 26 wird zumindest teilweise die nichtmetallische Kernschicht 10 aus einem Bereich des Leichtblechs 2, welcher einem Verbindungselement 12 zugeordnet ist, entfernt bzw. verdrängt. In dem anschließenden Verfahrensschritt 28 werden die Deckschichten 6, 8 des Leichtblechs 2 in dem Bereich, in welchem die nichtmetallische Kernschicht 10 entfernt bzw. verdrängt worden ist, miteinander in Kontakt gebracht, so dass die metallischen Deckschichten 6, 8 des Leichtblechs 2 in diesem Bereich zumindest bereichsweise Kontakt aufweisen. Danach wird in einem Schritt 30 eine Öffnung in das Leichtblech 2 eingebracht. Im darauffolgenden Verfahrensschritt 32 wird das Verbindungselement 12 in diese Öffnung eingebracht und schließlich wird in einem letzten Verfahrensschritt 34 zumindest bereichsweise eine Kraft durch das Verbindungselement 12 auf das Leichtblech 2 ausgeübt in den Bereichen, in welchen die metallischen Deckschichten 6, 8 Kontakt aufweisen und die nichtmetallische Kernschicht entfernt bzw. verdrängt worden ist, zum Herstellen eines Form- und/oder Kraftschlusses unter Verwendung des Verbindungselementes zwischen dem Leichtblech 2 und dem weiteren Bauteil 4. Wie bereits ausgeführt, können die Verfahrensschritte 26 und 28 auch gleichzeitig sowie der Verfahrensschritt 30 vor den Schritten 26 und 28 ausgeführt werden.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann eine dauerhaft und thermisch stabile Verbindung des Leichtblechs 2 mit dem weiteren Bauteil 4 gewährleistet werden. Insbesondere kann sichergestellt werden, dass auch eine Erwärmung diese Verbindung nicht beeinflusst. Denn auch im Fall einer Erwärmung des Leichtblechs 2 auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des nichtmetallischen Materials 10 hat das Schmelzen oder Abfließen der Kernschicht keine Auswirkung auf die Verbindung zwischen dem Leichtblech 2 und dem weiteren Bauteil 4, da diese im Wesentlichen über die metallischen Deckschichten 6, 8 des Leichtblechs 2 erfolgt.
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Darüber hinaus ist es auch vorstellbar, dass, wie bereits ausgeführt, die Verfahrensschritte 26 bis 30 gleichzeitig in einem einzigen Verfahrensschritt durchgeführt werden, beispielsweise unter die Verwendung eines geeigneten Press- oder Lochstempels.
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5b zeigt abschließend ein Ablaufsdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens, das sich von dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel durch den Verfahrensschritt 25 unterscheidet, in dem das Leichtblech 2 erwärmt wird, vorzugsweise in dem Bereich, in dem die Kraft auf die metallischen Deckschichten 6, 8 ausgeübt wird. Durch eine Erwärmung des Leichtblechs 2, insbesondere auf eine Temperatur, die oberhalb des Schmelzpunktes der nichtmetallischen Kernschicht 10 liegt, kann die Kernschicht 10 schmelzen, wodurch das zumindest teilweise Entfernen der Kernschicht 10 aus dem Bereich des Verbindungselementes 12 besonders einfach ist.
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Die Erwärmung des Leichtblechs 2 kann direkt, insbesondere induktiv, konduktiv oder mittels einer Strahlungsquelle, oder indirekt über ein weiteres Bauteil, insbesondere über einen Press- oder Lochstempel, erfolgen. Die Art der Erwärmung des Leichtblechs 2 kann dabei von den verwendeten Materialien abhängig gemacht werden. Besonders einfach gestaltet sich die indirekte Erwärmung sofern beispielsweise ein erwärmter Press- oder Lochstempel verwendet wird.
