DE102012212101B3

DE102012212101B3 - Bauteilverbindung sowie Verfahren zum Herstellen einer Bauteilverbindung

Info

Publication number: DE102012212101B3
Application number: DE201210212101
Authority: DE
Inventors: Johann Niekerk; Maik Hammer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2013-07-11
Anticipated expiration: 2032-07-12

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Bauteilverbindung mit folgenden Schritten:
– Bereitstellen eines ersten Bauteils, von dem ein männliches Fixierelement absteht,
– Bereitstellen eines zweiten Bauteils, von dem ein weibliches Fixierelement absteht,
– miteinander Verbinden der beiden Bauteile durch Zusammenstecken des männlichen Fixierelements und des weiblichen Fixierelements, derart, dass das weibliche Fixierelement das männliche Fixierelement zumindest teilweise formschlüssig und/oder reibschlüssig übergreift und/oder umgreift und/oder hintergreift, dadurch gekennzeichnet, dass das weibliche Fixierelement und/oder das männliche Fixierelement schichtweise aus einem Pulver aufgebaut wird, derart, dass eine Schicht aus Pulver aufgebracht und durch Bestrahlen mit einem Laser verfestigt wird und nach dem Verfestigen eine weitere Schicht aufgebracht und durch Bestrahlen mit einem Laser verfestigt wird, bis das weibliche Fixierelement bzw. das männliche Fixierelement entstanden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bauteilverbindung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Bauteilverbindung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 2.
Eine Bauteilverbindung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 ist aus der US 5 447 772 A bekannt. Zum technischen Hintergrund der vorliegenden Erfindung zählen ferner die DE 10 2010 028 322 A1 , DE 600 30 513 T2 , DE 10 2010 030 964 A1 , WO 2011/109687 A2 , DE 20 2006 004 870 U1 , DE 36 05 704 A1 sowie die DE 20 2006 018 347 U1 .
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bauteilverbindung bzw. ein Verfahren zum Herstellen einer Bauteilverbindung zu schaffen, die bzw. das auch bei kleinen Stückzahlen relativ kostengünstig ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 bzw. 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist eine Bauteilverbindung mit einem ersten Bauteil, von dem ein ”männliches” Fixierelement absteht, und einem zweiten Bauteil, welches ein mit dem männlichen Fixierelement zusammenwirkendes ”weibliches” Fixierelement aufweist. Die beiden Bauteile werden über die beiden Fixierelemente miteinander verbunden bzw. relativ zueinander fixiert oder für eine anschließende zusätzliche bzw. dauerhaft feste Verbindung relativ zueinander vorfixiert. Das weibliche Fixierelement übergreift und/oder umgreift und/oder hintergreift das männliche Fixierelement, wodurch die beiden Bauteile formschlüssig und/oder reibschlüssig miteinander verbunden werden. Das Verbinden der beiden Bauteile bzw. ein relatives Vorfixieren der Bauteile zueinander kann durch bloßes Zusammenstecken bzw. Zusammenklipsen der Fixierelemente erfolgen.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass das weibliche Fixierelement und/oder das männliche Fixierelement „schichtweise” aufgebaut sind bzw. werden.
Als geeignete Verfahren zum schichtweisen Aufbau eines weiblichen Fixierelements bzw. eines männlichen Fixierelements kommt z. B. Laserauftragschweißen, Lasersintern in Betracht. Derartige Verfahren sind auch unter dem Begriff „Rapid Prototyping” bekannt.
Das weibliche bzw. das männliche Fixierelement können z. B. schichtweise aus einem Pulver aufgebaut werden, derart, dass eine Pulverschicht aufgebracht und durch Bestrahlen mit einem Laser verfestigt und mit dem darunter befindlichen Bauteil bzw. der darunter befindlichen Schicht verbunden wird. Nach dem Verfestigen der Schicht kann eine weitere Schicht aufgebracht und durch Bestrahlen mit einem Laser verfestigt werden, bis das weibliche bzw. das männliche Fixierelement entstanden ist.
Derartige schichtweise aufgebaute Fixierelemente kommen, wie bereits erwähnt, insbesondere für kleine Stückzahlen bzw. Kleinserienanwendungen, Prototypenbauteile etc. in Betracht. Mit solchen Verfahren können Bauteile mit nahezu beliebig komplexer Geometrie aufgebaut werden.
Für die schichtweise Herstellung der Fixierelemente kann z. B. ein metallhaltiges Pulver verwendet werden. Alternativ dazu können die Fixierelemente auch schichtweise aus einem Kunststoffpulver erzeugt werden.
Das erste und/oder das zweite Bauteil können z. B. aus einem Metallwerkstoff (z. B. Blech) oder aus einem Kunststoffmaterial (z. B. einem faserverstärkten Kunststoffmaterial) hergestellt sein bzw. werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die beiden Bauteile durch das männliche und das weibliche Fixierelement zunächst lediglich relativ zueinander positioniert und vorfixiert werden und anschließend dauerhaft fest miteinander verbunden werden, z. B. durch Verschweißen, Verkleben, Verschrauben, Vernieten oder durch andere dauerhaft feste Verbindungsverfahren.
Als Geometrie für das männliche Fixierelement kommt insbesondere eine ganz oder teilweise kugelförmige oder eine ganz oder teilweise ähnliche Geometrie in Betracht. Eine derartige Geometrie hat den Vorteil, dass beim Zusammenstecken der Fixierelemente Verkantungsprobleme weitgehend ausgeschlossen werden.
Das weibliche Fixierelement kann durch mehrere einzelne Elemente gebildet sein. Beispielsweise kann das weibliche Fixierelement durch mehrere im Wesentlichen entlang eines Kreises auf dem zweiten Bauteil angeordnete, in Umfangsrichtung des Kreises voneinander beabstandete, von dem zweiten Bauteil kragenartig abstehende, federartige Elemente gebildet sein.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Bauteil, von dem ein weibliches Fixierelement absteht,
2 ein Bauteil, von dem ein männliches Fixierelement absteht, und
3 die beiden Bauteile im zusammengesteckten Zustand.
1 zeigt ein Bauteil 1, bei dem es sich beispielsweise um ein Karosseriebauteil eines Fahrzeugs handeln kann, von dem mehrere federartige Elemente 2, 3, die zusammen ein „weibliches Fixierelement” bilden, abstehen. Die federartigen Elemente 2, 3 weisen in einer Querrichtung 4 eine gewisse Biegeelastizität auf. Die federartigen Elemente können schichtweise aufgebaut bzw. hergestellt werden, z. B. durch Laserauftragschweißen, Lasersintern oder durch ähnliche Verfahren, wie sie aus dem Bereich „Rapid Prototyping” bekannt sind. Mit derartigen Verfahren können auch bei geringen Stückzahlen bzw. bei Prototypenbauteilen vergleichsweise kostengünstig komplexe Geometrien hergestellt werden.
2 zeigt ein zweites Bauteil 5, von dem ein männliches Fixierelement absteht, das hier durch eine Kugel 6 gebildet ist. Die Kugel 6 kann gesondert hergestellt und anschließend mit dem Bauteil 5 verbunden werden. Die Kugel 6 kann z. B. aus Stahl, Kunststoff oder aus einem anderen Material bestehen und mit dem Bauteil 5 verschweißt, verklebt oder in anderer Weise damit verbunden werden. Alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, dass die Kugel 6 bzw. das männliche Fixierelement schichtweise auf dem zweiten Bauteil 5 aufgebaut wird, z. B. durch Laserauftragschweißen, Lasersintern oder ähnliche Verfahren.
In 3 sind die beiden Bauteile 1, 5 über die „Elemente” 2, 3, 6 zusammengeklipst bzw. zusammengeklemmt. Wie aus 3 ersichtlich ist, übergreifen bzw. hintergreifen die beiden federartigen Elemente 2, 3 die Kugel 6 formschlüssig und liegen zusätzlich reibschlüssig am Außenumfang der Kugel 6 an. Die beiden Bauteile 1, 5 sind somit über die Fixierelemente 2, 3, 6 form- und reibschlüssig relativ zueinander fixiert.

Claims

Bauteilverbindung, mit – einem ersten Bauteil (5); von dem ein männliches Fixierelement (6) absteht, – einem zweiten Bauteil (1), welches ein weibliches Fixierelement (2, 3) aufweist, welches das männliche Fixierelement (6) zumindest teilweise übergreift und/oder umgreift und/oder hintergreift, wodurch die beiden Bauteile (1, 5) formschlüssig und/oder reibschlüssig miteinander verbunden sind, wobei das weibliche Fixierelement (2, 3) und/oder das männliche Fixierelement (6) ein schichtweise aufgebautes Element ist, dadurch gekennzeichnet, dass • das weibliche Fixierelement (2, 3) und/oder das männliche Fixierelement (6) ein schichtweise aus einem pulverförmigen Material aufgebautes Element ist • das männliche Fixierelement (6) ganz oder teilweise die Form einer Kugel oder ganz oder teilweise eine kugelähnliche Form hat.
Verfahren zum Herstellen einer Bauteilverbindung mit folgenden Schritten: – Bereitstellen eines ersten Bauteils (5), von dem ein männliches Fixierelement (6) absteht, – Bereitstellen eines zweiten Bauteils (1), von dem ein weibliches Fixierelement (2, 3) absteht, – miteinander Verbinden der beiden Bauteile (1, 5) durch Zusammenstecken des männlichen Fixierelements (6) und des weiblichen Fixierelements (2, 3), derart, dass das weibliche Fixierelement (2, 3) das männliche Fixierelement (6) zumindest teilweise formschlüssig und/oder reibschlüssig übergreift und/oder umgreift und/oder hintergreift, dadurch gekennzeichnet, dass • das weibliche Fixierelement (2, 3) und/oder das männliche Fixierelement (6) schichtweise aus einem Pulver aufgebaut wird, derart, dass eine Schicht aus Pulver aufgebracht und durch Bestrahlen mit einem Laser verfestigt wird und nach dem Verfestigen eine weitere Schicht aufgebracht und durch Bestrahlen mit einem Laser verfestigt wird, bis das weibliche Fixierelement (2, 3) bzw. das männliche Fixierelement (6) entstanden ist und • das männliche Fixierelement (6) ganz oder teilweise die Form einer Kugel oder ganz oder teilweise eine kugelähnliche Form hat.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden durch bloßes Zusammenstecken bzw. Zusammenklipsen der Fixierelemente (2, 3, 6) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein metallhaltiges Pulver verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein kunststoffhaltiges Pulver verwendet wird.
Bauteilverbindung bzw. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Bauteil (1, 5) aus einem Metallwerkstoff hergestellt sind bzw. werden.
Bauteilverbindung bzw. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bauteile (1, 5) durch das männliche und das weibliche Fixierelement (2, 3, 6) relativ zueinander positioniert und vorfixiert sind bzw. werden und anschließend dauerhaft fest miteinander verbunden werden.
Bauteilverbindung bzw. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das weibliche Fixierelement (2, 3) durch mehrere, im Wesentlichen entlang eines Kreise auf dem zweiten Bauteil (1) angeordnete, in Umfangsrichtung des Kreises voneinander beabstandete, von dem zweiten Bauteil (1) abstehende, federartige Elemente gebildet ist.