DE102013221203B3

DE102013221203B3 - Method for producing a mechanical connection between two components

Info

Publication number: DE102013221203B3
Application number: DE102013221203.8A
Authority: DE
Inventors: Holger Reinecke; Jochen Dietrich
Original assignee: Hann-Schickard-Gesellschaft fuer Angewandte Forschung eV
Current assignee: Hann-Schickard-Gesellschaft fuer Angewandte Forschung eV
Priority date: 2013-10-18
Filing date: 2013-10-18
Publication date: 2014-12-31
Anticipated expiration: 2033-10-19
Also published as: WO2015055816A1

Abstract

Ein Verfahren 100 zum Herstellen einer mechanischen Verbindung zwischen einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil umfasst ein schichtweises elektrophoretisches Aufbringen 102 eines thermoplastischen oder thermoelastischen Polymermaterials zumindest auf einen Oberflächenbereich des ersten Bauteils, ein Anordnen 106 des zweiten Bauteils an dem aufgebrachten Polymermaterial, ein Erwärmen 104 des aufgebrachten Polymermaterials, um eine Änderung einer Viskosität des aufgebrachten Polymermaterials zu erhalten, wobei basierend auf der geänderten Viskosität bei dem Erwärmen 104 des aufgebrachten Polymermaterials und durch das Anordnen 106 des zweiten Bauteils an dem aufgebrachten Polymermaterial ein Oberflächenbereich des zweiten Bauteils von dem Polymermaterial benetzt wird, und wobei bei einer Abkühlung des aufgebrachten Polymermaterials die mechanische Verbindung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil erhalten wird.A method 100 for producing a mechanical connection between a first component and a second component comprises a layer-by-layer electrophoretic application 102 of a thermoplastic or thermoelastic polymer material at least on a surface area of the first component, an arrangement 106 of the second component on the applied polymer material, a heating 104 of the applied polymer material in order to obtain a change in a viscosity of the applied polymer material, based on the changed viscosity during heating 104 of the applied polymer material and by arranging 106 the second component on the applied polymer material, a surface area of the second component is wetted by the polymer material, and the mechanical connection between the first component and the second component being maintained when the applied polymer material cools.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer mechanischen Verbindung zwischen zwei Bauteilen, wie z. B. zwischen einem Substrat und einem daran anzuordnenden Bauteil, mittels eines schichtweise, elektrophoretisch aufgebrachten, thermoplastischen oder thermoelastischen Polymermaterials, und ferner auf eine Vorrichtung, bei der ein Bauteil mittels eines schichtweise, elektrophoretisch aufgebrachten, thermoplastischen oder thermoelastischen Polymermaterials mit einem weiteren Bauteil bzw. einem Substrat verbunden ist.The present invention relates to a method for producing a mechanical connection between two components, such. Example, between a substrate and a component to be arranged thereon, by means of a layered, electrophoretically applied, thermoplastic or thermoelastic polymer material, and further to a device in which a component by means of a layered, electrophoretically applied, thermoplastic or thermoelastic polymer material with another component or a substrate is connected.

Für eine ganze Reihe von Anwendungen und Aufbauten ist eine mechanische Verbindung zweier Komponenten bzw. Bauteile erforderlich. Konventionell kann eine mechanische Verbindung beispielsweise lösbar, wie etwa durch Schraub-, Steck- oder Klickverbindungen, bzw. nicht lösbar, wie etwa durch Niet- oder Klebeverbindungen, umgesetzt werden. Einige mechanische Verbindungen können eine mechanische Veränderung oder Beeinträchtigung der Materialien erfordern, wenn etwa das Bohren eines Loches erforderlich ist. Insbesondere im Bereich kohlefaserverstärkter Kunststoffe kann dies unerwünscht sein, da lasttragende und/oder kraftführende Fasern beschädigt oder durchtrennt werden können. Auch können solche Verbindungsverfahren einen erheblichen Zeitaufwand benötigen. Klebverbindungen können eine exakte Dosierung des Klebstoffes sowie exakte Ausheilprozesse erfordern.For a whole range of applications and structures, a mechanical connection of two components or components is required. Conventionally, a mechanical connection, for example, releasable, such as by screw, plug or click connections, or non-detachable, such as by riveting or adhesive joints implemented. Some mechanical connections may require mechanical alteration or degradation of the materials, such as when drilling a hole is required. In particular in the field of carbon fiber reinforced plastics, this can be undesirable because load-bearing and / or force-carrying fibers can be damaged or severed. Also, such connection methods may require a considerable amount of time. Adhesive bonds may require an exact dosage of the adhesive as well as exact annealing processes.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine effiziente Vorgehensweise zum Herstellen einer zuverlässigen mechanischen Verbindung zwischen zwei Komponenten bzw. Bauteilen zu schaffen.The object of the present invention is to provide an efficient way of establishing a reliable mechanical connection between two components.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst.This object is solved by the subject matter of the independent patent claims.

Ferner sind erfindungsgemäße Weiterbildungen in den Unteransprüchen definiert.Furthermore, developments of the invention are defined in the subclaims.

Die vorliegende Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, dass eine zuverlässige mechanische Verbindung zwischen zwei Bauteilen effizient erhalten werden kann, indem ein z. B. thermoplastisches oder thermoelastisches Polymermaterial schichtweise auf einen Oberflächenbereich eines ersten Bauteils elektrophoretisch aufgebracht bzw. abgeschieden wird, und durch einen Erwärmungs- (d. h. Verflüssigungs-) und nachfolgendem Abkühlungsvorgang (Wiederverfestigungsvorgang) ein an dem aufgebrachten Polymermaterials angeordnetes zweites Bauteil mit dem ersten Bauteil mittels der dazwischenliegenden Polymermaterialschicht mechanisch fest verbunden werden kann.The present invention is based on the idea that a reliable mechanical connection between two components can be obtained efficiently by a z. B. thermoplastic or thermoelastic polymer material is electrophoretically applied or deposited layer by layer on a surface region of a first component, and by a heating (ie liquefaction) and subsequent cooling process (reconsolidation) arranged on the applied polymer material second component with the first component by means of intermediate polymer material layer can be mechanically firmly connected.

Im Rahmen dieser Erfindung wird unter eine elektrophoretischen Aufbringung bzw. Deposition eine Aufbringung des thermoelastischen oder thermoplastischen Polymermaterials mittels Elektrophorese verstanden.In the context of this invention, an electrophoretic deposition or deposition is understood as an application of the thermoelastic or thermoplastic polymer material by means of electrophoresis.

Elektrophorese bezeichnet eine Bewegung von dispergierten, d. h. in einem Fluid gelösten, ggf. kolloidalen, Partikeln, die unter Einwirken eines elektrischen Feldes innerhalb des Fluids bewegt werden. Sind die Partikel bspw. positiv geladen, d. h. die Partikel sind Kationen, kann die Elektrophorese auch als Kataphoresis bezeichnet werden. Sind die Partikel negativ geladen, d. h., die Partikel sind Anionen, kann die Elektrophorese auch als Anaphorese bezeichnet werden.Electrophoresis refers to a movement of dispersed, d. H. dissolved in a fluid, possibly colloidal, particles which are moved under the action of an electric field within the fluid. Are the particles, for example, positively charged, d. H. the particles are cations, electrophoresis can also be called cataphoresis. Are the particles negatively charged, d. h., the particles are anions, electrophoresis may also be referred to as anaphoresis.

Das elektrische Feld kann dabei bspw. durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen zwei Elektroden, zwischen denen das Fluid mit den dispergierten Partikeln angeordnet ist, erzeugt werden. Basierend auf dem elektrischen Feld wandern die Partikel abhängig von ihrer Ladung in Richtung der Anode oder der Kathode, um sich dort anzulagern. Dabei kann die Anode oder die Kathode von einem elektrisch leitenden, halbleitenden oder nichtleitenden Material bedeckt oder benachbart zu einem solchen Material angeordnet sein. In anderen Worten kann eine Substrat- oder Bauteiloberfläche leitend, halbleitend oder nichtleitend ausgebildet und benachbart zur jeweiligen Elektrode angeordnet sein, so dass das Substrat oder das Bauteil ganz oder teilweise durch die elektrophoretische Deposition von dem thermoelastischen oder thermoplastischen Polymermaterial bedeckt wird.The electric field can be generated, for example, by applying an electrical voltage between two electrodes, between which the fluid with the dispersed particles is arranged. Based on the electric field, the particles migrate in the direction of the anode or the cathode, depending on their charge, in order to accumulate there. In this case, the anode or the cathode may be covered by an electrically conductive, semiconductive or non-conductive material or arranged adjacent to such a material. In other words, a substrate or component surface may be conductive, semiconductive, or nonconductive, and may be disposed adjacent to the respective electrode such that the substrate or component is wholly or partially covered by the electrophoretic deposition of the thermoplastic or thermoplastic polymer material.

Dabei kann das zweite Bauteil bereits vor dem Erwärmen des aufgebrachten Polymermaterials an dem Polymermaterial angeordnet werden. Alternativ kann das zweite Bauteil auch während oder nach dem Erwärmen des aufgebrachten Polymermaterials an dem aufgebrachten Polymermaterial des ersten Bauteils angeordnet werden. Es ist also lediglich sicherzustellen, dass das an dem ersten Bauteil aufgebrachte Polymermaterial ausreichend erwärmt wird, um den Oberflächenbereich des daran angeordneten zweiten Bauteils zu benetzen, so dass bei einer Abkühlung des aufgebrachten Polymermaterials die mechanische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil über das Polymermaterial erhalten wird.In this case, the second component can already be arranged on the polymer material before heating the applied polymer material. Alternatively, the second component can also be arranged during or after the heating of the applied polymer material on the applied polymer material of the first component. It is therefore only necessary to ensure that the polymer material applied to the first component is heated sufficiently to wet the surface area of the second component arranged thereon, such that upon cooling of the applied polymer material, the mechanical connection between the first and the second component via the polymer material is obtained.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeigen somit ein Verfahren zum Herstellen einer mechanischen Verbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Bauteil, wobei ein (z. B. thermoplastisches oder thermoelastisches) Polymermaterial zumindest auf einen Oberflächenbereich des ersten Bauteils schichtweise elektrophoretisch aufgebracht bzw. abgeschieden wird. An dem aufgebrachten Polymermaterial wird das zweite Bauteil angebracht, wobei das aufgebrachte Polymermaterial erwärmt wird, um eine Änderung der Viskosität des aufgebrachten Polymermaterials zu erhalten. Basierend auf der geänderten Viskosität nach dem Erwärmen des aufgebrachten Polymermaterials und durch das Anordnen des zweiten Bauteils an dem aufgebrachten Polymermaterial wird auch ein Oberflächenbereich des zweiten Bauelements mit dem Polymermaterial benetzt. Nach Abkühlung des aufgebrachten Polymermaterials, das sich in Kontakt mit dem Oberflächenbereich des ersten Bauteils und dem entsprechenden Oberflächenbereich des zweiten Bauteils befindet, wird die mechanische Verbindung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil erhalten.Exemplary embodiments of the present invention thus show a method for producing a mechanical connection between a first and a second component, wherein a (for example thermoplastic or thermoelastic) polymer material is applied electrophoretically in layers to at least one surface region of the first component. To the applied polymer material, the second component is attached, wherein the applied polymer material is heated to obtain a change in the viscosity of the applied polymer material. Also, based on the changed viscosity after heating the applied polymer material and placing the second member on the applied polymer material, a surface portion of the second member is wetted with the polymer material. After cooling the applied polymer material in contact with the surface area of the first component and the corresponding surface area of the second component, the mechanical connection between the first component and the second component is obtained.

Dabei kann das Anordnen des zweiten Bauteils an dem aufgebrachten Polymermaterial des ersten Bauteils entweder vor dem Erwärmen des aufgebrachten Polymermaterials oder auch während bzw. nach dem Erwärmen des aufgebrachten Polymermaterials erfolgen.In this case, the arrangement of the second component on the applied polymer material of the first component can be carried out either before the heating of the applied polymer material or during or after the heating of the applied polymer material.

Vorteilhaft an dieser Vorgehensweise ist, dass das mit dem aufgebrachten Polymermaterial versehene erste Bauteil als ein technisches Teilprodukt oder Zwischenprodukt vorgefertigt und transportiert werden kann, wie etwa von einem Herstellungsort des Teilprodukts zu einem Verarbeitungsort zum Zusammenfügen des ersten und zweiten Bauteils. Ferner kann die Herstellung der mechanischen Verbindung durch einen einfach zu kontrollierenden Erwärmungs- und Abkühlungsvorgang erfolgen, so dass keine komplexen Klebeprozesse mit einer Überwachung von Luftfeuchtigkeit und/oder Ausheilzeiten erforderlich sind, bzw. eine Beschädigung oder zusätzliche Bearbeitung der Bauteile vermieden werden kann.The advantage of this procedure is that the first component provided with the applied polymer material can be prefabricated and transported as a technical partial product or intermediate product, such as from a production location of the partial product to a processing location for assembling the first and second component. Furthermore, the production of the mechanical connection can be carried out by an easy to control heating and cooling process, so that no complex bonding processes with monitoring of humidity and / or healing times are required, or damage or additional processing of the components can be avoided.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt eine Vorrichtung, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, wobei zwischen einem ersten und einem zweiten Bauteil eine mechanische Verbindung mittels eines thermoplastischen oder thermoelastischen Polymermaterials vorgesehen ist. Vorteilhaft an diesen Ausführungsbeispielen ist, dass das Polymermaterial gezielt, z. B. an vorgegebenen Positionen und in einer vorgegebenen Konzentration, zusätzliche Bestandteile aufweisen kann, wie z. B. etwa optisch transparente, elektrisch leitfähige, magnetische oder thermisch leitfähige Funktionsmaterialien, so dass neben der zuverlässigen mechanischen Verbindung der beiden Bauteile ferner eine gezielte optische, elektrische, magnetische und/oder thermische Verbindung zwischen dem ersten Bauteil (z. B. einem Substrat) und dem zweiten Bauteil herstellbar ist.A further exemplary embodiment shows a device which is produced according to the method according to the invention, wherein a mechanical connection by means of a thermoplastic or thermoelastic polymer material is provided between a first and a second component. An advantage of these embodiments is that the polymer material targeted, z. B. at predetermined positions and in a predetermined concentration, may have additional ingredients such. Example, optically transparent, electrically conductive, magnetic or thermally conductive functional materials, so that in addition to the reliable mechanical connection of the two components also has a targeted optical, electrical, magnetic and / or thermal connection between the first component (eg. and the second component can be produced.

Mögliche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:Possible embodiments of the present invention will be explained below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer mechanischen Verbindung zwischen einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil durch ein thermoplastisches oder thermoelastisches Polymermaterial; 1 a schematic flow diagram of a method for establishing a mechanical connection between a first component and a second component by a thermoplastic or thermoelastic polymer material;

2 eine schematische räumliche Ansicht einer Vorrichtung mit einem ersten Bauteil, an dessen Oberfläche über eine thermoplastische oder thermoelastische Polymerschicht ein zweites Bauteil angeordnet ist; und 2 a schematic spatial view of a device having a first component, on the surface of a thermoplastic or thermoelastic polymer layer, a second component is arranged; and

3 eine schematische räumliche Ansicht einer weiteren Vorrichtung mit dem ersten Bauteil, an dessen Oberfläche die Polymerschicht angeordnet ist. 3 a schematic spatial view of another device with the first component, on the surface of the polymer layer is arranged.

Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass identische, funktionsgleiche oder gleichwirkende Elemente, Objekte und/oder Strukturen in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann.Before embodiments of the present invention are explained in more detail in detail with reference to the drawings, it is pointed out that identical, functionally identical or equivalent elements, objects and / or structures in the different figures are provided with the same reference numerals, so that shown in different embodiments Description of these elements is interchangeable or can be applied to each other.

1 zeigt beispielhaft ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens 100 zum Herstellen einer mechanischen Verbindung zwischen einem ersten Bauteil, z. B. einem Substrat, und einem zweiten Bauteil. In anderen Worten kann das erste oder das zweite Bauteil ein Substrat sein, an welchem ein weiteres Bauteil angeordnet wird. In einem ersten Schritt 102 wird ein thermoplastisches oder thermoelastisches Polymermaterial elektrophoretisch auf einen Oberflächenbereich des ersten Bauteils aufgebracht, d. h. zur Abscheidung des Polymermaterials an dem ersten Bauteil kann eine elektrophoretische Deposition (EPD) eingesetzt werden. Das Aufbringen kann in einer oder mehreren Schichten erfolgen. Die Dicken der einen oder mehreren Schichten können gleich oder voneinander verschieden sein, sodass die resultierende Gesamtdicke der Polymerschicht bzw. des Polymerschichtstapels variabel einstellbar ist. 1 shows an example of a schematic flow diagram of a method 100 for making a mechanical connection between a first component, eg. B. a substrate, and a second component. In other words, the first or the second component may be a substrate on which a further component is arranged. In a first step 102 For example, a thermoplastic or thermoelastic polymer material is electrophoretically applied to a surface region of the first component, ie an electrophoretic deposition (EPD) can be used to deposit the polymer material on the first component. The application can take place in one or more layers. The thicknesses of the one or more layers may be the same or different, so that the resulting total thickness of the polymer layer or the polymer layer stack is variably adjustable.

Bei dem ersten Bauteil kann es sich um eine beliebige Struktur handeln, wie z. B. um ein Schaltungssubstrat, ein Keramikbauelement, ein Gehäuseteil etc. Gleichermaßen sind auch andere Strukturen in einer i. W. beliebigen Größenordnung denkbar, wie etwa ein Flugzeugrumpf, eine Werkzeugmaschine, ein Windkraftflügel, eine Glasscheibe oder eine Holzverschalung, etc.The first component may be any structure, such. As a circuit substrate, a ceramic component, a housing part, etc. Similarly, other structures in an i. W. arbitrary magnitude conceivable, such as a fuselage, a Machine tool, a wind turbine blade, a glass pane or a wooden shuttering, etc.

Das erste Bauteil kann aus einem oder mehreren Materialien, wie etwa verschiedenen Metallen, Legierungen, Halbleitern oder Halbleitermaterialien, Silikaten, wie etwa Glas, Polymeren, Keramikmaterialien oder Hölzern bzw. Holzlaminaten gebildet sein. In anderen Worten kann das erste Bauteil zumindest ein Teil einer beliebigen Struktur sein und aus einem oder einer Kombination beliebiger Materialien bestehen.The first component may be formed from one or more materials, such as various metals, alloys, semiconductors or semiconductor materials, silicates, such as glass, polymers, ceramics, or woods or wood laminates. In other words, the first component may be at least part of any structure and may consist of one or a combination of any materials.

Bei dem thermoplastischen oder thermoelastischen Polymermaterial kann es sich beispielsweise um ein fluoriertes Polymermaterial handeln. Fluorierte Polymermaterialien können eine erhöhte chemische Beständigkeit verglichen mit anderen Polymermaterialien aufweisen. Dies kann vorteilhaft sein, wenn das erste Bauteil und/oder ein mit dem ersten Bauteil mechanisch verbundener Körper bzw. ein Substrat in einer chemisch aggressiven Umgebung betrieben wird, wie es beispielsweise bei chemischen Prozessen möglich ist. Ferner ist der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise an beliebigen Einsatzorten, wie z. B. auch bei Windkraftflügeln von Offshore-Windkraftanlagen, denkbar. Prinzipiell können jedoch auch andere thermoplastische oder thermoelastische Polymermaterialien an der Bauteiloberfläche aufgebracht werden.The thermoplastic or thermoelastic polymeric material may be, for example, a fluorinated polymeric material. Fluorinated polymer materials can have increased chemical resistance compared to other polymeric materials. This can be advantageous if the first component and / or a body or substrate mechanically connected to the first component is operated in a chemically aggressive environment, as is possible, for example, in chemical processes. Furthermore, the use of the method according to the invention, for example, at any location, such. B. also in wind power wings of offshore wind turbines, conceivable. In principle, however, other thermoplastic or thermoelastic polymer materials can be applied to the component surface.

Die Polymermaterialien können ferner zumindest bereichsweise oder im gesamten aufgebrachten Polymermaterial elektrisch leitende, thermisch leitfähige, magnetische, magnetisierbare oder optisch aktive Stoffe oder Materialien umfassen, so dass das elektrophoretisch aufgebrachte Polymermaterial beispielsweise elektrisch leitfähig, thermisch leitfähig, magnetisch (bzw. magnetisierbar) oder optisch ganz oder teilweise transparent oder alternativ opak ist. Das bedeutet, dass das Polymermaterial eine Kombination verschiedener Materialien aufweisen kann. Die verschiedenen Materialien können über verschiedene aufgebrachte Schichten des Polymermaterials und/oder innerhalb einer aufgebrachten Schicht des Polymermaterials variieren. So kann bspw. eine an dem ersten Bauteil angeordnete Schicht eine besonders gute Hafteigenschaft gegenüber dem ersten Bauteil und eine darauf angeordnete Schicht eine gewünschte elastische Eigenschaft aufweisen. Alternativ kann das Polymermaterial in einer Schicht bereichsweise verschiedene Eigenschaften aufweisen.The polymer materials may further comprise at least partially or in the entire applied polymer material electrically conductive, thermally conductive, magnetic, magnetizable or optically active substances or materials, so that the electrophoretically applied polymer material, for example electrically conductive, thermally conductive, magnetic (or magnetizable) or optically whole or partially transparent or alternatively opaque. This means that the polymer material can have a combination of different materials. The various materials may vary over various applied layers of the polymeric material and / or within an applied layer of polymeric material. Thus, for example, a layer arranged on the first component can have a particularly good adhesive property with respect to the first component and a layer arranged thereon can have a desired elastic property. Alternatively, the polymer material in a layer may have different properties in some areas.

So kann beispielsweise eine elektrische Kontaktierung des zweiten Bauteils durch ein oder mehrere Vias ermöglicht werden, wenn das Polymermaterial durch die ein oder mehreren Schichten hindurch bereichsweise leitend (z. B. mit einer elektrischen Leitfähigkeit σ ≥ 5 oder σ ≥ 100 S/m) ausgebildet ist. Beispielsweise kann so eine spannungsführende und eine Masseverbindung durch das Polymermaterial ausgebildet sein, wobei die beiden Verbindungen von einander durch das restliche Polymermaterial voneinander isoliert sind.Thus, for example, an electrical contacting of the second component by one or more vias may be made possible if the polymer material is made partially conductive (eg with an electrical conductivity σ 5 5 or σ ≥ 100 S / m) through the one or more layers is. For example, such a live and a ground connection may be formed by the polymer material, wherein the two compounds are isolated from each other by the remaining polymer material from each other.

Dies ist gleichermaßen anwendbar auf zusätzliche Stoffe und Materialien mit einer erhöhten thermischen Leitfähigkeit. So kann beispielsweise alternativ oder zusätzlich zu einer elektrischen Kontaktierung der beiden Bauteile auch eine erhöhte Wärmeableitung zwischen den beiden Bauteilen erfolgen, falls eines der beiden Bauteile beispielsweise ein leistungselektronisches Element oder allgemein ein Abwärme erzeugendes Element aufweisen sollte, und diese Abwärme thermisch möglichst effizient abgeführt bzw. abgeleitet werden soll. So kann beispielsweise eine thermische Ableitung zu einer Wärmesenke zwischen den beiden Bauteilen ermöglicht werden, wenn das Polymermaterial durch die eine oder mehreren Schichten zumindest bereichsweise (oder vollständig) eine erhöhte thermische Leitfähigkeit (z. B. λ ≥ 1 oder λ ≥ 10 W/mK) aufweist. Beispielsweise kann so eine thermische Ableitung zwischen den beiden Bauteilen durch das Polymermaterial hindurch ausgebildet sein.This is equally applicable to additional materials and materials with increased thermal conductivity. Thus, for example, alternatively or in addition to an electrical contacting of the two components, an increased heat dissipation between the two components, if one of the two components, for example, should have a power electronic element or generally a waste heat generating element, and this waste heat thermally dissipated as efficiently as possible or should be derived. Thus, for example, a thermal dissipation to a heat sink between the two components can be made possible if the polymer material by the one or more layers at least partially (or completely) increased thermal conductivity (eg λ ≥ 1 or λ ≥ 10 W / mK ) having. For example, a thermal dissipation between the two components may be formed through the polymer material.

Darüber hinaus kann beispielsweise eine optische Verbindung der beiden Bauteile über das aufgebrachte Polymermaterial hinweg ermöglicht werden, wenn das Polymermaterial durch die eine oder mehreren Schichten hindurch zumindest bereichsweise optisch transparent ist. Beispielsweise kann so eine optische Verbindung durch das Polymermaterial hindurch zwischen den beiden Bauteilen gebildet werden.In addition, for example, an optical connection of the two components over the applied polymer material can be made possible if the polymer material is at least partially optically transparent through the one or more layers. For example, such an optical connection can be formed through the polymer material between the two components.

Die obigen Ausführungen machen deutlich, dass durch das erfindungsgemäß genutzte Polymermaterial eine gezielte elektrische, thermische, magnetische und/oder optische Verbindung zwischen den beiden Bauteilen selektiv und bereichsweise eingestellt werden kann. Gleichermaßen kann durch das erfindungsgemäß genutzte Polymermaterial eine gezielte elektrische, thermische und/oder optische Isolierung (Trennung) zwischen den beiden Bauteilen bereichsweise und selektiv eingestellt werden kann.The above explanations make it clear that a targeted electrical, thermal, magnetic and / or optical connection between the two components can be selectively and regionally adjusted by the polymer material used according to the invention. Likewise, targeted, electrical, thermal and / or optical isolation (separation) between the two components can be set in regions and selectively by the polymer material used according to the invention.

Eine Aufbringung des Polymermaterials durch EPD kann eine Reduzierung von Fehlstellen des Polymermaterials und/oder der Bauteil- bzw. Substratoberfläche ermöglichen. Aufgrund des großen Massestroms, welcher beim EPD einsetzbar ist, können beispielsweise Fehlstellen auf der Bauteiloberfläche, wie etwa Kratzer oder Lackschäden, ausgeheilt bzw. ausgeglichen werden, so dass leichte Unebenheiten der Bauteiloberfläche von einer Polymerschicht mit einer ebeneren Oberfläche bedeckt sind. In anderen Worten kann die EPD eine Kompensation von Topografieänderungen auf der Bauteiloberfläche ermöglichen. Ferner erlaubt die EPD sowohl dünne als auch gleichmäßige Schichtdicken mit einem ggf. gegenüber anderen Beschichtungsverfahren reduziertem Umfang von Fehlstellen. Schichtdicken können in einem Bereich von beispielsweise 0,01 bis 300 μm liegen. Durch eine Kombination von Schichten können auch größere Materialdicken, beispielsweise im Millimeter-Bereich erzielt werden.Application of the polymer material by EPD may allow for reduction of voids of the polymer material and / or the device or substrate surface. Due to the large mass flow which can be used in the EPD, for example, defects on the component surface, such as scratches or paint damage, can be annealed so that slight unevenness of the component surface is covered by a polymer layer having a more even surface. In other words, the EPD may allow compensation for topography changes on the component surface. Furthermore, the EPD allows both thin and uniform layer thicknesses with a possibly reduced compared to other coating methods extent of defects. Layer thicknesses may be in a range of, for example, 0.01 to 300 μm. By a combination of layers and larger material thicknesses, for example, in the millimeter range can be achieved.

Zum Herstellen einer mechanischen Verbindung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil kann das Polymermaterial in Schicht- oder Materialdicken zwischen 0,005–300 μm, 0,007–200 μm oder 0,01–100 μm an dem ersten Bauteil aufgebracht werden.To produce a mechanical connection between the first component and the second component, the polymer material can be applied in layer or material thicknesses of between 0.005-300 μm, 0.007-200 μm or 0.01-100 μm to the first component.

EPD ermöglicht solch dünne Schichtdicken unter anderem aufgrund einer guten Steuerbarkeit des elektrostatischen Beschichtungsprozesses, d. h. der elektrostatischen Felder, welche für das Abscheiden des Polymermaterials genutzt werden.EPD enables such thin layer thicknesses, among others, due to good controllability of the electrostatic coating process, d. H. the electrostatic fields which are used for the deposition of the polymer material.

Um das Polymermaterial an dem ersten Bauteil aufzubringen, kann ein elektrostatisches Feld zwischen dem ersten Bauteil bzw. einer daran oder benachbart dazu angeordneten Anode und einer korrespondierenden Kathode angelegt werden. So kann beispielsweise eine elektrisch leitfähige Komponente des ersten Bauteils die Anode bilden. Bei Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der Anode und der Katode kann in einem Bad, welches das in Form von Partikeln in dem Bad gelöste Polymer aufweist, eine Beschichtung des ersten Bauteils in dem Bereich der Anode mit dem Polymermaterialerfolgen. Die Partikel können kolloidal geformt sein, so dass die Ausbildung einer glatten Oberfläche des abgeschiedenen Polymers ermöglicht wird bzw. eine Oberflächenrauheit oder eine Anzahl von Fehlstellen in dem Polymermaterial reduziert wird.In order to apply the polymer material to the first component, an electrostatic field can be applied between the first component or an anode arranged thereon or adjacent thereto and a corresponding cathode. For example, an electrically conductive component of the first component form the anode. When an electrical voltage is applied between the anode and the cathode, a coating of the first component in the region of the anode with the polymer material can take place in a bath which has the polymer dissolved in the form of particles in the bath. The particles may be colloidally shaped to allow the formation of a smooth surface of the deposited polymer or to reduce surface roughness or a number of defects in the polymeric material.

Die Bauteiloberfläche kann ein leitendes, teilweise leitendes oder isolierendes Material aufweisen. Beispielsweise kann es sich bei dem ersten Bauteil um ein metallisches oder Kohlenstofffaser-verstärktes Material handeln, auf welchem eine Lackschicht aufgebracht ist.The component surface may comprise a conductive, partially conductive or insulating material. By way of example, the first component may be a metallic or carbon-fiber-reinforced material on which a lacquer layer is applied.

Das thermoplastische oder thermoelastische Polymermaterial verändert oberhalb einer jeweils polymerspezifischen Glasübergangstemperatur bzw. Schmelztemperatur die Viskosität. Die Schmelztemperatur kann je nach Art und/oder ggf. einem Mischverhältnis verschiedener Materialbestandteile variieren. Eine zusätzliche Erhöhung der Temperatur durch ein weiteres Erwärmen kann zu einer weiteren Änderung bzw. Steigerung der Viskosität führen.The thermoplastic or thermoelastic polymer material changes the viscosity above a respective polymer-specific glass transition temperature or melting temperature. The melting temperature may vary depending on the type and / or possibly a mixing ratio of different material components. An additional increase in the temperature by further heating can lead to a further change or increase in the viscosity.

Beispielhafte Erwärmungstemperaturen für z. B. Copolymere aus zumindest einer polyfluorierten Polymerkomponente, die bevorzugt Chlortrifluorethylen und Ethylen und besonders bevorzugt ein 1:1 Copolymer aus Chlortrifluorethylen und Ethylen aufweisen, liegen in einem Temperaturbereich von etwa 150°C bis zu 350°C, bevorzugt bei 200°C bis 280°C und besonders bevorzugt bei 220°C–270°C. Dabei kann es sich bei der Verbindung um die Verbindung HALAR ECTFE von Solvay Solexis handeln.Exemplary heating temperatures for z. B. copolymers of at least one polyfluorinated polymer component, preferably chlorotrifluoroethylene and ethylene, and more preferably a 1: 1 copolymer of chlorotrifluoroethylene and ethylene, are in a temperature range of about 150 ° C up to 350 ° C, preferably at 200 ° C to 280 ° C and more preferably at 220 ° C-270 ° C. The compound may be the Solvay Solexis HALAR ECTFE compound.

Beispielhafte Temperaturen für Polyaryletherketone liegen bei 120°C bis 350°C, bevorzugt bei Temperaturen größer 140°C und kleiner 290°C. Dabei kann es sich um die Verbindung PEEK 450 der Fa. Victrex handeln. Beispielhafte Temperaturen von 40°C bis 140°C sind anwendbar für Polxstyrol, Polyethylen oder Polypropylen, auch in Form von Thermoelasten.Exemplary temperatures for polyaryletherketones are from 120 ° C to 350 ° C, preferably at temperatures greater than 140 ° C and less than 290 ° C. This may be the PEEK 450 compound from Victrex. Exemplary temperatures of 40 ° C to 140 ° C are applicable to polystyrene, polyethylene or polypropylene, also in the form of thermal loads.

Bei Schritt 104 wird das an dem ersten Bauteil aufgebrachte (z. B. thermoplastische oder thermoelastische) Polymermaterial erwärmt, um eine Änderung der Viskosität des aufgebrachten Polymermaterials zu erhalten. Das Erwärmen des aufgebrachten Polymermaterials auf eine Erwärmungstemperatur wird durchgeführt, bis das aufgebrachte Polymermaterial zumindest auf dessen Glasübergangstemperatur oder bis auf dessen Schmelztemperatur erwärmt ist.At step 104 For example, the polymer material applied to the first component (eg, thermoplastic or thermoelastic) is heated to obtain a change in the viscosity of the applied polymeric material. The heating of the applied polymeric material to a heating temperature is carried out until the applied polymeric material is heated to at least its glass transition temperature or to its melting temperature.

Bei Überschreiten der Glasübergangstemperatur ist die Umwandlung eines festen Materials in eine gummiartige bis zähflüssige Schmelze zu beobachten. Dieser Punkt wird bei Polymermaterialien als Glasübergangstemperatur bezeichnet. Bei Erreichen der jeweiligen Schmelztemperatur des thermoplastischen oder thermoelastischen Polymermaterials kann dies beispielsweise in einen flüssigen (oder zumindest zähflüssigen) Zustand übergehen. In anderen Worten wird das Polymermaterial aufgeschmolzen.When the glass transition temperature is exceeded, the conversion of a solid material into a rubbery to viscous melt is observed. This point is referred to as glass transition temperature for polymer materials. Upon reaching the respective melting temperature of the thermoplastic or thermoelastic polymer material, this may, for example, go into a liquid (or at least viscous) state. In other words, the polymer material is melted.

Bei Schritt 106 wird das zweite Bauteil an dem aufgebrachten Polymermaterial des ersten Bauteils angeordnet.At step 106 the second component is arranged on the applied polymer material of the first component.

Bezüglich der nachfolgenden Beschreibung wird darauf hingewiesen, dass das zweite Bauteil vor dem Erwärmen des an dem ersten Bauteil aufgebrachten Polymermaterials an dem aufgebrachten Polymermaterial angeordnet werden kann. Alternativ ist es ferner möglich, dass das zweiten Bauteil während oder nach dem Erwärmen des an dem ersten Bauteil aufgebrachten Polymermaterials an dem aufgebrachten Polymermaterial angeordnet werden kann.With regard to the following description, it is pointed out that the second component can be arranged on the applied polymer material before the polymer material applied to the first component is heated. Alternatively, it is also possible for the second component to be arranged on the applied polymer material during or after the heating of the polymer material applied to the first component.

Es wird darauf hingewiesen, dass beide Vorgehensweisen gleichermaßen eingesetzt werden können, so dass die nachfolgende Beschreibung auf diese beiden Fälle entsprechend anwendbar ist.It should be noted that both approaches can be used equally, so that the following description applies accordingly to these two cases.

So können beispielsweise die beiden Bauteile aneinander gedrückt oder gepresst werden, wobei dies entweder vor dem Erwärmen des aufgebrachten Polymermaterials oder auch nach bzw. während des Erwärmens des aufgebrachten Polymermaterials durchgeführt werden kann. Thus, for example, the two components can be pressed or pressed against each other, either before the heating of the applied polymer material or after or during the heating of the applied polymer material can be carried out.

Beispielsweise kann das zweite Bauteil an das erste Bauteil (Substrat) oder das erste Bauteil an das zweite Bauteil gedrückt oder gepresst werden. Alternativ ist vorstellbar, dass eine Zugkraft genutzt wird, um das zweite Bauteil an dem erwärmten Polymermaterial anzuordnen. Ist das zweite Bauteil beispielsweise ein elektrischer Sensor mit einer Kabelverbindung, kann das Kabel durch das erste Bauteil hindurch oder in das erste Bauteil hinein geführt werden, so dass der Sensor über das Kabel an das erste Bauteil herangezogen werden kann. Die geänderte Viskosität des Polymermaterials ermöglicht eine Benetzung einer Oberfläche des zweiten Bauteils, wenn diese Oberfläche mit dem Polymermaterial in Verbindung kommt und das zweite Bauteil an das erste Bauteil gezogen oder gedrückt wird. Die Druck- oder Zugkraft kann von der durch das Erwärmen in dem Schritt 104 erreichten Viskosität des Polymermaterials abhängig sein. So ist vorstellbar, dass eine Erwärmung über die Schmelztemperatur zu einer vergrößerten Viskosität führt und eine Benetzung der Bauteiloberfläche durch ein einfaches Auflegen des Bauteils erreicht werden kann so dass auf das Einbringen einer zusätzliche Druck- oder Zugkraft zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil verzichtet werden kann.For example, the second component can be pressed or pressed against the first component (substrate) or the first component against the second component. Alternatively, it is conceivable that a tensile force is used to arrange the second component on the heated polymer material. If the second component is, for example, an electrical sensor with a cable connection, the cable can be passed through the first component or into the first component, so that the sensor can be used via the cable to the first component. The altered viscosity of the polymeric material allows wetting of a surface of the second component when that surface contacts the polymeric material and the second component is pulled or pushed against the first component. The compressive or tensile force may be different from that due to heating in the step 104 reached viscosity of the polymer material to be dependent. Thus, it is conceivable that heating above the melting temperature leads to an increased viscosity and wetting of the component surface can be achieved by a simple placement of the component so that dispensing with the introduction of an additional compressive or tensile force between the first component and the second component can.

Bei einer Abkühlung des Polymermaterials, wie etwa durch eine aktive Kühlung in einer Kühl- oder Klimakammer oder eine passive Abkühlung durch Belassen des Polymermaterials bei Raum- bzw. Umgebungstemperatur kann das thermoplastische oder thermoelastische Polymermaterial eine erneute Änderung der Viskosität zeigen, wenn die Temperatur des Polymermaterials unterhalb der Schmelztemperatur sinkt. Das Abkühlen des Polymermaterials, bzw. die dadurch induzierte Veränderung der Viskosität führt zu der mechanischen Verbindung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil. Eine solche mechanische Verbindung kann das erste Bauteil unbeschädigt lassen und eine schnelle und/oder kostengünstige Form der Verbindung ermöglichen.Upon cooling of the polymeric material, such as by active cooling in a cooling or climatic chamber, or passive cooling by leaving the polymeric material at ambient temperature, the thermoplastic or thermoelastic polymeric material may exhibit a change in viscosity again as the temperature of the polymeric material drops below the melting temperature. The cooling of the polymer material, or the change in the viscosity induced thereby, leads to the mechanical connection between the first component and the second component. Such a mechanical connection can leave the first component undamaged and allow a fast and / or cost effective form of connection.

Das Polymermaterial kann so gewählt sein, dass die Viskosität des Polymermaterials verglichen mit der Viskosität vor dem Erwärmen 104 nach dem Abkühlen auf eine Ausgangstemperatur eine veränderte oder eine in etwa gleiche Viskosität aufweist. So ist vorstellbar, dass beispielsweise thermoaktive Bestandteile in dem möglicherweise gummiartigen Polymermaterial zu einer chemischen Reaktion während des Erwärmens 104 oder des Verbindens 106 mit dem Bauteil angeregt werden und nach einem Abkühlen des Polymermaterials eine teilweise kristalline Struktur bilden. Alternativ kann das Polymermaterial auch in etwa in seinen Ausgangszustand zurückkehren. Prinzipiell kann eine erneute Erwärmung des Polymermaterials mit einer erneuten Änderung der Viskosität möglich sein, um das zweite Bauteil von dem ersten Bauteil zu lösen oder das Bauteil zu verschieben. Ein Lösen der Verbindung kann zum Beispiel einen Austausch eines veralteten oder defekten Bauteils, wie etwa defekter Sensor, ermöglichen. Eine eventuelle Zug- oder Druckkraft zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil kann während des Abkühlens aufrecht erhalten, verändert oder zurückgenommen werden.The polymer material may be chosen such that the viscosity of the polymer material compared to the viscosity before heating 104 after cooling to an initial temperature has a modified or an approximately equal viscosity. Thus, it is conceivable that, for example, thermo-active ingredients in the possibly rubbery polymeric material may cause a chemical reaction during heating 104 or joining 106 are excited with the component and form a partially crystalline structure after cooling of the polymer material. Alternatively, the polymer material may also return to about its original state. In principle, a renewed heating of the polymer material with a renewed change of the viscosity may be possible in order to detach the second component from the first component or to displace the component. For example, disconnecting may allow replacement of an outdated or defective component, such as a defective sensor. Any tensile or compressive force between the first component and the second component may be maintained, changed or withdrawn during cooling.

Ausführungsbeispiele zeigen Verfahren zum Herstellen einer mechanischen Verbindung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil, bei dem das Polymermaterial auf dessen Glasübergangstemperatur oder bis auf dessen Schmelztemperatur erwärmt wird, so dass die Anordnung des zweiten Bauteils ermöglicht ist. Nachfolgend wird das Polymer weiter erwärmt, bis eine Reaktionstemperatur von Bestandteilen des Polymermaterials erreicht ist, so dass diese Bestandteile eine kristalline Struktur bilden. Eine kristalline Struktur kann zu einer mechanischen Verbindung mit einer gegenüber anderen Bestandteilen des Polymermaterials größeren Festigkeit und/oder Steifigkeit führen.Embodiments show methods for establishing a mechanical connection between the first component and the second component, in which the polymer material is heated to its glass transition temperature or to its melting temperature, so that the arrangement of the second component is made possible. Subsequently, the polymer is further heated until a reaction temperature of constituents of the polymer material is reached, so that these constituents form a crystalline structure. A crystalline structure can result in a mechanical bond with greater strength and / or rigidity than other components of the polymeric material.

Für manche Anwendungsfälle kann eine möglichst exakte Form oder Geometrie der Polymerschicht auf dem ersten Bauteil wünschenswert sein. Wird die mechanische Verbindung in einer späteren Anwendung beispielsweise von einem Medium, wie etwa Wasser, einer anderen Flüssigkeit oder Wind, umströmt, können Vorsprünge oder Materialüberhänge zu Angriffspunkte für eine Erosion bilden, Eine definierte geometrische Strukturierung der Polymerschicht kann diese Angriffspunkte reduzieren oder verhindern und ggf. Materialeinsparungen ermöglichen.For some applications, as exact as possible a form or geometry of the polymer layer on the first component may be desirable. If, in a later application, the mechanical connection flows around, for example, a medium, such as water, another liquid or wind, projections or material overhangs can become points of attack for erosion. A defined geometrical structuring of the polymer layer can reduce or prevent these points of attack and, if necessary, reduce it Allow material savings.

Eine angestrebte Geometrie der Polymerschicht kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass eine Anodenform, die für das EPD eingesetzt wird, in etwa der Oberflächenform des Bauteils, welches später an dem ersten Bauteil bzw. der Struktur angeordnet werden soll, entspricht, so dass das Polymer bereits mit einer gewünschten oder angestrebten Genauigkeit an dem ersten Bauteil abgeschieden werden kann. Alternativ ist ebenfalls vorstellbar, dass beispielsweise eine Maske an dem ersten Bauteil angeordnet wird, bevor oder während das EPD durchgeführt wird, so dass die Maske eine Ablagerung oder Abscheidung des Polymermaterials an unerwünschten Stellen auf dem ersten Bauteil verhindert und eine strukturierte Anordnung des Polymermaterials ermöglicht. Alternativ ist ebenfalls vorstellbar, dass das Polymermaterial mit einer beliebigen oder zulässigen Ungenauigkeit an dem ersten Bauteil abgeschieden bzw. angeordnet wird und in einem nachfolgenden Prozessschritt, beispielsweise durch ein Ätzen oder Fräsen, nachbearbeitet wird, so dass eine gewünschte Geometrie der Polymerschicht an dem ersten Bauteil erhalten wird. In anderen Worten wird ein Teil der Polymerschicht entfernt und mithin die Polymerschicht strukturiert, so dass ein strukturierter Bereich der Bauteiloberfläche von dem Polymermaterial bedeckt ist.A desired geometry of the polymer layer can be achieved, for example, in that an anode mold used for the EPD corresponds approximately to the surface shape of the component which is to be arranged later on the first component or the structure, so that the polymer already can be deposited with a desired or desired accuracy on the first component. Alternatively, it is also conceivable that, for example, a mask is arranged on the first component before or while the EPD is performed, so that the mask prevents deposition or deposition of the polymer material at undesired locations on the first component and enables a structured arrangement of the polymer material. Alternatively is as well it is conceivable that the polymer material is deposited or arranged on the first component with an arbitrary or permissible inaccuracy and is subsequently finished in a subsequent process step, for example by etching or milling, so that a desired geometry of the polymer layer on the first component is obtained. In other words, a part of the polymer layer is removed, and thus the polymer layer is structured so that a structured area of the component surface is covered by the polymer material.

Erfindungsgemäß kann also das Polymermaterial 16 strukturiert auf das erste Bauteil 13 aufgebracht wird, um eine strukturierte Schicht des aufgebrachten Polymermaterials 16 auf dem ersten Bauteil 13 zu bilden. Alternativ oder auch zusätzlich kann ein Teil der aufgebrachten Polymerschicht 16 entfernt werden, um die strukturierte Schicht des aufgebrachten Polymermaterials 16 auf dem ersten Bauteil 13 zu bilden.According to the invention, therefore, the polymer material 16 structured on the first component 13 is applied to a structured layer of the applied polymer material 16 on the first component 13 to build. Alternatively or additionally, a part of the applied polymer layer 16 are removed to the structured layer of the applied polymer material 16 on the first component 13 to build.

2 zeigt nun eine schematische, räumliche Ansicht einer Vorrichtung 10, das gemäß dem anhand der 1 dargestellten Verfahren zwei miteinander mechanisch verbundene Bauteile 13, 14 aufweist. So ist an einem Oberflächenbereich 12 des ersten Bauteils 13, z. B. eines Substrats, ein zweites Bauteil 14 angeordnet. 2 now shows a schematic, spatial view of a device 10 , which according to the 1 represented two mechanically interconnected components 13 . 14 having. So is on a surface area 12 of the first component 13 , z. B. a substrate, a second component 14 arranged.

Bei dem zweiten Bauteil 14 kann es sich bspw. um eine Befestigung für ein Sensorelement handeln. Das zweite Bauteil 14 ist mit der Oberfläche 12 des ersten Bauteils 13 über ein Polymermaterial 16 verbunden. Bei dem Polymermaterial 16 kann es sich beispielsweise um ein thermoplastisches oder thermoelastisches, möglicherweise fluoriertes Polymermaterial handeln. Das Polymermaterial 16 kann durch elektrophoretische Deposition auf der Oberfläche 12 des ersten Bauteils 13 abgeschieden sein. Mechanische Elemente 18a und 18b des zweiten Bauteils 14 können beispielsweise Räume oder Kanäle für eine Energieversorgung eines an dem zweiten Bauteil 14 befestigten Sensors bilden, so dass in einem Innenbereich der mechanischen Elemente 18a und/oder 18b eine Kabelverbindung angeordnet werden kann. Prinzipiell kann das zweite Bauteil 14 eine beliebige Form und/oder Funktion aufweisen.In the second component 14 it may, for example, be an attachment for a sensor element. The second component 14 is with the surface 12 of the first component 13 over a polymer material 16 connected. In the polymer material 16 it may be, for example, a thermoplastic or thermoelastic, possibly fluorinated polymer material. The polymer material 16 can be due to electrophoretic deposition on the surface 12 of the first component 13 be isolated. Mechanical elements 18a and 18b of the second component 14 For example, rooms or channels for a power supply to the second component 14 attached sensor, so that in an interior of the mechanical elements 18a and or 18b a cable connection can be arranged. In principle, the second component 14 have any shape and / or function.

Ist das Polymermaterial 16 beispielsweise elektrisch leitfähig und das zweite Bauteil 14 ein Sensor oder ein Aktuator, so kann das Gehäuse des Sensors oder Aktuators über das elektrisch leitfähige Polymermaterial 16 elektrisch mit der Oberfläche 12 des ersten Bauteils 13 verbunden und so möglicherweise geerdet werden.Is the polymer material 16 for example, electrically conductive and the second component 14 a sensor or an actuator, so the housing of the sensor or actuator on the electrically conductive polymer material 16 electrically with the surface 12 of the first component 13 connected and thus possibly grounded.

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist beispielsweise einsetzbar bei der Anordnung eines Drucksensors auf einer Fluidführung, eines Strömungssensors auf einer Fluidführung mit/ohne Fluidkontakt, eines RFID-Chips auf einem Endoskop, zweier oder mehrerer Teilsensoren zusammen zu einem Gesamtsensor, einem Inertialsensor auf einem Keramikgehäuse oder allgemein zweier Gehäuseteile untereinander. Bei dem ersten Bauteil 13 kann es sich beispielsweise auch um einen Windkraftflügel handeln, so dass das Polymermaterial 16 eine Anbringung eines Sensors an den Windkraftflügeln ermöglicht, ohne möglicherweise durch eine Bohrung die Struktur des Windkraftflügels zu beschädigen.The procedure according to the invention can be used, for example, in the arrangement of a pressure sensor on a fluid guide, a flow sensor on a fluid guide with / without fluid contact, an RFID chip on an endoscope, two or more sub-sensors together to form a total sensor, an inertial sensor on a ceramic housing or two in general Housing parts with each other. At the first component 13 It may also be, for example, a wind turbine blade, so that the polymer material 16 allows attachment of a sensor to the wind turbine blades, without possibly damaging the structure of the wind turbine blade through a bore.

Die Elemente 18a, 18b in 2 können neben einer mechanischen Funktionalität zusätzlich oder alternativ eine elektrische, thermische, magnetische und/oder optische Leitungsfunktionalität zum Herstellen einer elektrischen, thermischen, magnetischen und/oder optischen Verbindung zwischen den beiden Bauteilen 12 und 14 aufweisen. Wie oben beschrieben, kann nun insbesondere auch das an die Elemente 18a, 18b angrenzende Polymermaterial ausgebildet sein, um entsprechend eine elektrische, thermische, magnetische und/oder optische Funktionalität aufzuweisen.The Elements 18a . 18b in 2 In addition to mechanical functionality, in addition or as an alternative, electrical, thermal, magnetic and / or optical line functionality can be used to produce an electrical, thermal, magnetic and / or optical connection between the two components 12 and 14 exhibit. As described above, it is now also possible in particular for the elements 18a . 18b adjacent polymer material may be formed to accordingly have an electrical, thermal, magnetic and / or optical functionality.

Ferner kann das vorgesehene Polymermaterial bzw. die verwendeten Polymermaterialien (und die einzelnen Polymerschichten) so gewählt sein, um etwaige unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Material des ersten Bauteils und dem Material des zweiten Bauteils möglichst auszugleichen, so dass bei einem Einsatz der Vorrichtung 10 mit dem ersten und zweiten Bauteil bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen möglichst geringe Verspannungen in den beiden Bauteilen auftreten.Furthermore, the intended polymer material or the polymer materials used (and the individual polymer layers) may be chosen so as to compensate for any different thermal expansion coefficients between the material of the first component and the material of the second component as possible, so that when using the device 10 occur with the first and second component at different ambient temperatures as low as possible tension in the two components.

Ferner ist das erfindungsgemäße Konzept zur Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen zwei Bauteilen auf Bauteile mit beliebiger Größenordnung anwendbar und somit im Wesentlichen universell einsetzbar. Ferner kann das aufgebrachte, thermoplastische oder thermoelastische Polymermaterial auch magnetisch bzw. magnetisierbar sein.Furthermore, the inventive concept for producing a mechanical connection between two components is applicable to components of any order and thus essentially universally applicable. Furthermore, the applied, thermoplastic or thermoelastic polymer material may also be magnetic or magnetizable.

3 zeigt eine schematische räumliche Ansicht einer Vorrichtung 20 mit dem ersten Bauteil 13, das die Oberfläche 12 aufweist, und der Polymerschicht 16, die an der Oberfläche 12 angeordnet ist. Das erste Bauteil 13 kann ein Halbzeug einer späteren Vorrichtung, wie beispielsweise Vorrichtung 10 sein. Das Abscheiden der Polymerschicht 16 mittels elektrophoretischer Deposition kann an einem Herstellungsort, beispielsweise einer Fabrik oder eines Beschichtungsunternehmens, erfolgen und anschließend gelagert oder an einen Ort transportiert werden, an dem das Halbzeug weiterverarbeitet wird, so dass möglicherweise während oder nach erfolgter Fertigstellung ein weiteres Bauteil über die Polymerschicht 16 an der Oberfläche 12 des ersten Bauteils 13 angeordnet wird. 3 shows a schematic spatial view of a device 20 with the first component 13 that the surface 12 and the polymer layer 16 that are at the surface 12 is arranged. The first component 13 For example, a semifinished product of a later device, such as a device 10 be. The deposition of the polymer layer 16 By means of electrophoretic deposition can take place at a place of manufacture, such as a factory or a coating company and then stored or transported to a place where the semifinished product is further processed, so that possibly during or after completion of another component on the polymer layer 16 on the surface 12 of the first component 13 is arranged.

Obwohl in vorangegangenen Ausführungsbeispielen eine Anordnung eines Bauteils über eine thermoplastische oder thermoelastische Polymerschicht beschrieben wurde, ist ebenfalls vorstellbar, dass ein Stapel aus ein oder mehreren Substratschichten und/oder ein oder mehreren Bauteilen mit zwei oder mehreren Polymerschichten aufbaubar ist. Beispielsweise kann ein Halteelement für einen Aktuator oder einen Sensor eine thermoplastische oder thermoelastische Polymerschicht an einer Oberfläche aufweisen. Das Halteelement kann an einem Substrat über eine thermoplastische oder thermoelastische Polymerschicht, etwa unter Anwendung des Verfahrens 100, angeordnet werden und an einer anderen Oberfläche die thermoplastische oder thermoelastische Polymerschicht aufweisen, so dass der jeweilige Sensor oder Aktuator an dem Halteelement, etwa unter Anwendung des Verfahrens 100, angeordnet wird.Although an arrangement of a component via a thermoplastic or thermoelastic polymer layer has been described in previous embodiments, it is also conceivable that a stack of one or more substrate layers and / or one or more components with two or more polymer layers can be built up. For example, a holding element for an actuator or a sensor may have a thermoplastic or thermoelastic polymer layer on a surface. The holding element may be attached to a substrate via a thermoplastic or thermoelastic polymer layer, such as by using the method 100 , are arranged and on another surface, the thermoplastic or thermoelastic polymer layer, so that the respective sensor or actuator on the holding element, such as using the method 100 , is arranged.

Ein mehrschichtiger Stapel mit ein oder mehreren thermoplastischen oder thermoelastischen Polymerschichten kann alternativ oder zusätzlich in optischen Anwendungen einsetzbar sein, wenn Linsenstrukturen aus zwei oder mehreren optischen Komponenten über teilweise oder vollständig transparente Polymerschichten verbunden werden. Bei der Polymerschicht 16 kann es sich um ein fluoriertes Polymermaterial handeln.A multilayer stack with one or more thermoplastic or thermoelastic polymer layers may alternatively or additionally be used in optical applications when lens structures of two or more optical components are connected via partially or completely transparent polymer layers. In the polymer layer 16 it may be a fluorinated polymeric material.

Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.Although some aspects have been described in the context of a device, it will be understood that these aspects also constitute a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step. Similarly, aspects described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device.

Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung, z. B. die Ablaufsteuerung des Verfahrens zum Herstellen einer mechanischen Verbindung zwischen einem zwei Bauteilen, in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.Depending on particular implementation requirements, embodiments of the invention, e.g. For example, the sequence control of the method for establishing a mechanical connection between a two components, be implemented in hardware or in software. The implementation may be performed using a digital storage medium, such as a floppy disk, a DVD, a Blu-ray Disc, a CD, a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM or FLASH memory, a hard disk, or other magnetic disk or optical memory are stored on the electronically readable control signals, which can cooperate with a programmable computer system or cooperate such that the respective method is performed. Therefore, the digital storage medium can be computer readable. Thus, some embodiments according to the invention include a data carrier having electronically readable control signals capable of interacting with a programmable computer system such that one of the methods described herein is performed.

Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahin gehend wirksam ist, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft. Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.In general, embodiments of the present invention may be implemented as a computer program product having a program code, wherein the program code is operable to perform one of the methods when the computer program product runs on a computer. The program code can also be stored, for example, on a machine-readable carrier.

Andere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wobei das Computerprogramm auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist.Other embodiments include the computer program for performing any of the methods described herein, wherein the computer program is stored on a machine-readable medium.

Mit anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft. Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.In other words, an embodiment of the method according to the invention is thus a computer program which has a program code for performing one of the methods described herein when the computer program runs on a computer. A further embodiment of the inventive method is thus a data carrier (or a digital storage medium or a computer-readable medium) on which the computer program is recorded for carrying out one of the methods described herein.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein Datenstrom oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, transferiert zu werden.A further embodiment of the method according to the invention is thus a data stream or a sequence of signals, which represent the computer program for performing one of the methods described herein. The data stream or the sequence of signals may be configured, for example, to be transferred via a data communication connection, for example via the Internet.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die dahin gehend konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen.Another embodiment includes a processing device, such as a computer or a programmable logic device, that is configured or adapted to perform one of the methods described herein.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.Another embodiment includes a computer on which the computer program is installed to perform one of the methods described herein.

Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC.In some embodiments, a programmable logic device (eg, a field programmable gate array, an FPGA) may be used to perform some or all of the functionality of the methods described herein. In some embodiments, a field programmable gate array may cooperate with a microprocessor to perform one of the methods described herein. In general, in some embodiments, the methods are performed by any hardware device. This may be a universal hardware such as a computer processor (CPU) or hardware specific to the process, such as an ASIC.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.The embodiments described above are merely illustrative of the principles of the present invention. It will be understood that modifications and variations of the arrangements and details described herein will be apparent to others of ordinary skill in the art. Therefore, it is intended that the invention be limited only by the scope of the appended claims and not by the specific details presented in the description and explanation of the embodiments herein.

Claims

Procedure ( 100 ) for establishing a mechanical connection between a first component ( 13 ) and a second component ( 14 ), comprising the following steps: layered electrophoretic deposition ( 102 ) of a thermoplastic or thermoelastic polymer material ( 16 ) to a surface area ( 12 ) of the first component ( 13 ); Arrange ( 106 ) of the second component ( 14 ) on the applied polymer material ( 16 ); Heating ( 104 ) of the applied polymer material ( 16 ) to change a viscosity of the applied polymeric material ( 16 ) to obtain; based on the changed viscosity on heating ( 104 ) of the applied polymer material ( 16 ) and by arranging ( 106 ) of the second component ( 14 ) on the applied polymer material ( 16 ) a surface area of the second component ( 14 ) of the polymer material ( 16 ) is wetted; and wherein upon cooling of the applied polymeric material ( 16 ) the mechanical connection between the first component ( 13 ) and the second component ( 14 ).

Procedure ( 100 ) according to claim 1, wherein the arranging ( 106 ) of the second component ( 14 ) on the applied polymer material ( 16 ) before heating ( 104 ) of the applied polymer material ( 16 ) is carried out.

Procedure ( 100 ) according to claim 1, wherein the arranging ( 106 ) of the second component ( 14 ) on the applied polymer material ( 16 ) during or after heating ( 104 ) of the applied polymer material ( 16 ) is carried out.

Procedure ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the applied polymer material ( 16 ) is heated at least at its glass transition temperature or at its melting temperature.

Procedure ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the arranging ( 106 ) of the second component ( 14 ) based on a contact pressure between the second component ( 14 ) and the first component ( 13 ) he follows.

Procedure ( 100 ) according to one of claims 4 or 5, in which the polymer material ( 16 ) is cooled below the glass transition temperature in order to maintain the mechanical connection between the first component ( 13 ) and the second component ( 14 ) to obtain.

Procedure ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the polymer material ( 16 ) structured on the first component ( 13 ) is applied to a structured layer of the applied polymer material ( 16 ) on the first component ( 13 ) to build.

Procedure ( 100 ) according to one of the preceding claims, further comprising the step of: removing a part of the applied polymer layer ( 16 ) to form a structured layer of the applied polymeric material ( 16 ) on the first component ( 13 ) to build.

Procedure ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the application ( 102 ) of the thermoplastic or thermoelastic polymer material ( 16 ) using a fluorinated polymeric material.

Procedure ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the polymer material ( 16 ) is deposited in multiple layers, wherein different layers have the same or different materials.

Contraption ( 10 ; 20 ) produced by the process according to claims 1 to 10, having the following features: a first component ( 13 ); and a second component ( 14 ) produced by means of a thermoplastic or thermoelastic polymer material ( 16 ) with the first component ( 13 ) connected is.

Contraption ( 10 ; 20 ) according to claim 11, in which the thermoplastic or thermoelastic polymer material ( 16 ) is a fluorinated polymeric material.

Contraption ( 10 ; 20 ) according to claim 11 or 12, wherein the thermoplastic or thermoelastic polymer material ( 16 ) is at least partially electrically conductive.

Contraption ( 10 ; 20 ) according to any one of claims 11 to 13, wherein the thermoplastic or thermoelastic polymer material ( 16 ) is at least partially thermally conductive

Contraption ( 10 ; 20 ) according to one of claims 11 to 14, in which the thermoplastic or thermoelastic polymer material ( 16 ) is at least partially magnetic or magnetizable

Contraption ( 10 ; 20 ) according to one of claims 11 to 15, in which the thermoplastic or thermoelastic polymer material ( 16 ) is at least partially transparent.