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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Fügen mindestens eines Sandwichblechs mit mindestens einem Funktionselement aus Metall, wobei das mindestens eine Sandwichblech zwei metallische Deckschichten und eine zwischen den metallischen Deckschichten angeordnete, thermoplastische Kunststoffschicht aufweist, wobei zumindest der zu fügende Bereich des mindestens einen Sandwichblechs derart erwärmt wird, dass die thermoplastische Kunststoffschicht aufweicht, die Kunststoffschicht durch Zusammendrücken der Deckschichten aus dem Fügebereich verdrängt wird und die Deckschichten des mindestens einen Sandwichblechs mit dem Funktionselement durch einen elektrischen Stromfluss zwischen einer ersten und einer zweiten Elektrode miteinander gefügt, insbesondere verschweißt werden. Daneben betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die steigende Nachfrage nach Leichtbaukonzepten im Kraftfahrzeugbereich rückt die Verwendung von Sandwichblechen, welche zwischen zwei metallischen, dünnen Deckschichten eine thermoplastische Kunststoffschicht aufweisen, in den Vordergrund, um unter Verwendung der Sandwichbleche weitere Gewichtsreduzierungen im Kraftfahrzeugbau zu erzielen. Sandwichbleche können verschiedene, sich ausschließende Eigenschaften bereitstellen, welche neue Gewichtseinsparpotentiale eröffnen. So weisen Sandwichbleche aufgrund der Kunststoffschicht ein deutlich geringeres Gewicht als Vollbleche auf und stellen gleichzeitig hohe Festigkeitswerte zur Verfügung. Darüber hinaus sind die Sandwichbleche schalldämpfend und bieten eine hohe Steifigkeit. Nachteilig bei Sandwichblechen ist allerdings, dass diese eine elektrisch isolierende Kunststoffschicht aufweisen, welche bei Schmelz-Schweiß-Verfahren, insbesondere beim Widerstandsschweißen, Probleme in Bezug auf die Ausbildung einer einwandfreien Schweißverbindung verursacht. Aufgrund der Probleme beim Schmelzschweißen von Sandwichblechen werden diese derzeit in der Regel mit anderen metallischen Bauteilen verklebt oder mechanisch, beispielsweise durch Bördeln, miteinander verbunden.
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Sandwichbleche sollen darüber hinaus weitere Funktionen zur Verfügung stellen, welche durch Funktionselemente, beispielsweise Bolzen, Gewindebolzen, Schweißmuttern oder ähnliche Funktionselemente bereitgestellt werden. Die Funktionselemente sind hierzu mit dem Sandwichblech zu verbinden. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2012 106 521 A1 ist ein Verfahren zum Fügen von Sandwichblechen mit Zusatzfügeteilen, beispielsweise Schweißbolzen bekannt, wobei der Schweißbolzen an dem zum Sandwichblech gerichteten Ende einen überstehenden Schweißüberstand sowie ein flächiges Hilfselement aufweist. Der Bolzen wurde zuvor mit dem Hilfselement, welches den Schweißüberstand aufweist verbunden und anschließend beide gemeinsam mit dem Sandwichblech gefügt. Um die Fähigkeit zur Aufnahme von Kräften eines angeschweißten Funktionselementes an ein Sandwichblech zu vergrößern, ist das Hilfselement flächig ausgebildet. Hierzu sind jedoch zwei Arbeitsschritte notwendig. Verschweißen von Bolzen und Hilfselement in einem ersten Arbeitsgang und anschließendes Positionieren und Schweißen des Bolzens und des Hilfselementes mit dem Sandwichblech.
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Die
DE 10 2011 100 495 A1 betrifft ein Verfahren zum Fügen eines Verbundblechteils über einen Stromfluss zwischen zwei Elektroden. Der Strompfad zwischen den Elektroden wird über ein elektrisch leitendes Dummyelement bewirkt, welches an einem äußeren Deckblech des Verbundblechteils anliegt.
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Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass Fügen von Funktionselementen mit Sandwichblechen weiter zu vereinfachen und kostengünstiger auszugestalten. Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitzustellen.
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Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die aufgezeigte Aufgabe dadurch gelöst, dass in einem Arbeitsgang das mindestens eine Funktionselement mit einem ersten Hilfselement gefügt wird und anschließend das Funktionselement gemeinsam mit dem Hilfselement mit dem mindestens einen Sandwichblech gefügt wird.
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Es hat sich herausgestellt, dass die beiden Fügeschritte, Verbinden des Funktionselementes mit einem Hilfselement und Verbinden des Funktionselementes gemeinsam mit dem Hilfselement mit dem Sandwichblech in einem Arbeitsgang unmittelbar am Sandwichblech ausgeführt werden können. Hierdurch wird der Herstellschritt der Funktionselemente mit angefügtem Hilfselement eingespart und damit das gesamte Verfahren deutlich vereinfacht.
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Gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird das mindestens eine Funktionselement gemeinsam mit dem ersten Hilfselement in einer ersten Aufnahme auf einer Seite des Sandwichblechs positioniert, wobei die erste Aufnahme zusammen mit dem mindestens einen Funktionselement und dem ersten Hilfselement Bestandteile eines ersten Strompfades bilden, durch welchen beim Fügen des mindestens einen Funktionselements mit dem Hilfselement zumindest ein erster Fügestrom fließt, wobei gleichzeitig eine Kraft auf das Funktionselement ausgeübt wird, so dass das Funktionselement und das erste Hilfselement miteinander gefügt werden, das mindestens eine Funktionselement anschließend mit dem gefügten ersten Hilfselement, der ersten Aufnahme und einer zweiten Elektrode Bestandteile eines zweiten Strompfades, durch welchen bei geöffnetem ersten Strompfad ein Vorwärmstrom zum Erwärmen des Sandwichblechs fließt und nach dem Zusammendrücken der Deckbleche des Sandwichblechs ein zweiter Fügestrom von der ersten Elektrode durch das Funktionselement, das erste Hilfselement und den zusammengedrückten Deckblechen des Sandwichblechs zur zweiten Elektrode fließt. Durch die Bildung der beiden Strompfade kann der Prozess des Fügens des Funktionselementes, beispielsweise eines Gewindebolzens, mit dem Hilfselement unmittelbar am Sandwichblech in einer ersten Aufnahme erfolgen, wobei die Aufnahme sowohl das Funktionselement selbst als auch das Hilfselement aufnimmt. Gleichzeitig kann ein Vorwärmen des Sandwichblechs über den zweiten Strompfad gewährleistet werden, so dass die Kunststoffschicht aus dem Fügebereich des Sandwichblechs verdrängt werden kann und beide Deckbleche in Kontakt miteinander gebracht werden können. Sobald die Deckbleche in Kontakt treten, kann der Fügestrom zum Fügen des Funktionselementes samt ersten Hilfselementes mit dem Sandwichblech erfolgen, so dass ein sehr einfacher Verfahrensablauf gewährleistet wird.
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Vorzugsweise fließt gemäß einer weiteren Ausgestaltung bei geöffnetem ersten und zweiten Strompfad der Fügestrom zum Fügen durch das Funktionselement, das erste Hilfselement und die Deckbleche des mindestens einen Sandwichblechs zur zweiten Elektrode. Prinzipiell kann hierdurch ein Nebenschluss über den zweiten Strompfad ausgeschlossen werden. Andererseits ist auch denkbar, dass durch einen erhöhten Widerstand im zweiten Strompfad bei Kontakt der Deckbleche der elektrische Widerstand zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode unter Berücksichtigung des Strompfades über die beiden kontaktierten Deckbleche so gering ist, dass kein nennenswerter Strom über den zweiten Strompfad mehr fließt. In diesem Fall kann beispielsweise auf Mittel zum Schließen und Öffnen des zweiten Strompfades verzichtet werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird mindestens ein zweites Hilfselement auf der anderen Seite des mindestens einen Sandwichblechs gegenüberliegend des Funktionselementes und des ersten Hilfselementes, vorzugsweise in einer zweiten Aufnahme positioniert, wobei der Fügestrom im Wesentlichen durch das zweite Hilfselement zur zweiten Elektrode während des Fügens des Funktionselementes und des ersten Hilfselementes mit dem Sandwichblech fließt. Ein zweites Hilfselement, welches beispielsweise in Form eines Patch-artigen Blechs bereitgestellt wird, besteht einerseits die Möglichkeit, die Stabilität der geschweißten Funktionselemente weiter zu erhöhen, sofern das zweite Hilfselement ebenfalls mit dem Sandwichblech gefügt wird. Darüber hinaus kann das zweite Hilfselement während des Fügeprozesses zur Stabilisierung des Sandwichblechs in dem Bereich beitragen, in welchem das Funktionselement gefügt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens stellt das erste und/oder das zweite Hilfselement einen zumindest teilweise flächigen Kontakt mit dem Sandwichblech bereit, wobei das erste und/oder das zweite Hilfselement während des Fügens mit dem Sandwichblech zum Verdrängen der Kunststoffschicht zwischen den Deckblechen des mindestens einen Sandwichblechs verwendet wird. Einerseits kann durch den flächigen Kontakt des ersten und/oder zweiten Hilfselementes eine schonende Erwärmung des Sandwichblechs in dem zu fügenden Bereich gewährleitstet werden, andererseits besteht die Möglichkeit bei dem flächigen Kontakt ein größeres Kraftaufnahmevermögen der Funktionselemente nach dem Verschweißen zu gewährleisten. Dabei wird unter einem flächigen Kontakt eine Kontaktfläche verstanden, welche zur Kontaktfläche des reinen Funktionselementes eine größere Kontaktfläche, bevorzugt eine um mindestens den Faktor 4 größere mögliche Kontaktfläche zum Sandwichblech aufweist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weisen das erste und/oder zweite Hilfselement mindestens einen in Richtung des Sandwichblechs hervortretenden Schweißüberstand auf, wobei ein Fügestrom über dem ersten und/oder in dem zweiten Hilfselement vorhandenen Schweißüberstand in das Sandwichblech eingeleitet wird, so dass das erste und/oder zweite Hilfselement zumindest über den mindestens einen Schweißüberstand mit dem Sandwichblech gefügt wird. Durch die hervortretenden Schweißüberstände besteht die Möglichkeit, die Stromdichten zu erhöhen und damit lokal die Erwärmung an den hervortretenden Schweißüberständen zu verstärken, so dass zuerst das mit dem Schweißüberstand in Kontakt tretende Material des Sandwichblechs zuerst aufschmilzt.
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Bevorzugt werden mindestens zwei übereinander angeordnete Sandwichbleche mit dem Funktionselement und dem ersten Hilfselement gefügt. Durch die insgesamt vier Deckbleche, welche an der Fügeposition beteiligt sind, kann das Kraftaufnahmevermögen eines entsprechend angeordneten Funktionselementes noch einmal erhöht werden. Gleichzeitig besteht die Möglichkeit, zwei Sandwichbleche über das Funktionselement miteinander zu verbinden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist das zweite Hilfselement als ein Opferelement ausgebildet und wird während des Fügens des Funktionselementes und des ersten Hilfselementes mit dem mindestens einen Sandwichblech nicht mit dem Sandwichblech stoffschlüssig verbunden. Das Opferelement dient lediglich dazu, die Fügebedingungen in Bezug auf das Fügen des Funktionselementes mit dem Hilfselement und dem Sandwichblech, beispielsweise durch ein Abstützen der entsprechenden Schweißposition oder eine flächige Erwärmung des Sandwichblechs zu verbessern, ohne selbst Teil des Sandwichblechs bzw. des angebundenen Funktionselementes zu werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das zweite Hilfselement in einer zweiten Aufnahme gegenüberliegend vom ersten Hilfselement positioniert, wobei die zweite Aufnahme zumindest bei geöffnetem ersten Strompfad einen Bestandteil des zweiten Strompfades bildet und vor dem eigentlichen Fügen des Funktionselementes und des ersten Hilfselementes mit dem Sandwichblech bei geschlossenem zweiten Strompfad ein Vorwärmstrom über die Aufnahme durch das Hilfselement zur zweiten Elektrode im zweiten Strompfad fließt. Durch die Verwendung einer zweiten Aufnahme zur Positionierung des zweiten Hilfselementes wird eine weitere Vereinfachung der Positionierung des Hilfselementes und dessen Kontaktierung zur Bildung eines Bestandteils des zweiten Strompfades deutlich erleichtert. Über den durch den zweiten Strompfad fließenden Vorwärmstrom kann der zu fügende Bereich des Sandwichblechs über das zweite Hilfselement kontrolliert erwärmt werden und beispielsweise auch über die zweite Aufnahme Kraft auf das zweite Hilfselement derart ausgeübt werden, dass das zweite Hilfselement die Deckbleche des Sandwichblechs zusammendrückt und die dazwischenliegende Kunststoffschicht verdrängt.
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Insofern ist es auch vorteilhaft, wenn die erste Aufnahme und die zweiten Aufnahme gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens einer Fügevorrichtung zugeordnet sind, welche beide Aufnahmen gleichzeitig an einer Fügeposition vor dem Fügen positioniert, wobei über die Fügevorrichtung während des Fügens auch eine Kraft auf das Sandwichblech zum Verdrängen der Kunststoffschicht zwischen den Deckschichten im Bereich des zu fügenden Funktionselementes ausgeübt wird. Beispielsweise kann die erste und die zweite Aufnahme Teil einer Schweißzange sein, welche automatisch mit Funktionselementen und Hilfselementen nach erfolgtem Fügen wieder befüllt wird und anschließend die nächste Fügeposition anfahren kann.
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Bevorzugt werden als Funktionselemente Bolzen, Gewindebolzen oder Schweißmuttern mit dem Sandwichblech gefügt. Diese typischen Funktionselemente erlauben es, das Sandwichblech beispielsweise über den integrierten Gewindebolzen mit anderen Teilen zu verschrauben. Denkbar sind aber auch andere Funktionselemente.
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Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die aufgezeigte Aufgabe auch durch eine Vorrichtung zum Fügen mindestens eines Funktionselementes und eines Hilfselementes mit einem Sandwichblech gelöst, welchen eine erste Aufnahme zur Aufnahme und Positionierung des Funktionselementes und des ersten Hilfselementes aufweist, wobei Mittel zur Ausübung einer Kraft vom Funktionselement auf das Hilfselement und das Sandwichblech sowie Mittel zur Bereitstellung eines ersten und eines zweiten elektrischen Strompfads vorgesehen sind, wobei der erste elektrische Strompfad dafür eingerichtet ist, einen elektrischen Stromfluss vom Funktionselement in das Hilfselement zum Fügen von Funktionselement und Hilfselement bereitzustellen, und der zweite Strompfad dafür eingerichtet ist, einen Vorwärmstromfluss zum Vorwärmen des Sandwichblechs bereitzustellen und Mittel zum Schließen und Öffnen des ersten Strompfads, vorzugsweise beider Strompfade vorgesehen sind.
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Wie bereits zuvor ausgeführt, ermöglicht die Vorrichtung mit den genannten Vorrichtungsmerkmalen, den Fügeprozess des Funktionselementes mit dem ersten Hilfselement gemeinsam mit dem Fügeprozess zum Fügen des Funktionselementes und des ersten Hilfselementes mit dem Sandwichblech in einem Arbeitsgang zu integrieren. Einer entsprechenden Vorrichtung müssen daher lediglich das Funktionselement und das notwendige Hilfselement zugeführt werden, so dass ein separater Arbeitsschritt zur Bereitstellung des Funktionselementes mit angefügtem Hilfselement eingespart wird.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung ist eine zweite Aufnahme zur Positionierung eines zweiten Hilfselementes und einer zweiten Elektrode auf der anderen Seite des mindestens einen Sandwichblechs gegenüberliegend des Funktionselementes und des ersten Hilfselementes vorgesehen, wobei die Aufnahme mit dem zweiten Hilfselement einen Bestandteil des zweiten Strompfades bildet. Bei Verwendung einer zweiten Aufnahme zur Positionierung eines zweiten Hilfselementes kann dieses besonders leicht gegenüberliegend des Funktionselementes und des ersten Hilfselementes positioniert werden. Gleichzeitig ermöglicht die Aufnahme, dass die elektrischen Kontakte nicht am zweiten Hilfselement vorgesehen sein müssen, so dass das zweite Hilfselement mit dem Sandwichblech ebenfalls verschweißt werden kann und zu einem erhöhten Kraftaufnahmevermögen des ebenfalls gefügten Funktionselementes führt.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung sind die erste Aufnahme und die zweite Aufnahme Teil einer Fügevorrichtung, welche beide Aufnahmen gemeinsam an einer Fügeposition positionieren kann. Eine besonders einfache Fügevorrichtung ist beispielsweise eine Schweißzange, welche beide Aufnahmen beinhaltet. Die Fügevorrichtung, beispielsweise die Schweißzange kann von einem Roboter oder einem Portalsystem auf einfache Weise an den notwendigen Schweißpositionen positioniert werden, um automatisch die Funktionselemente mit dem Sandwichblech zu verbinden.
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Im Weiteren soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in
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1 in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,
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2 und 3 in einer schematischen Schnittansicht Funktionselemente, welche mit dem Sandwichblech erfindungsgemäß verschweißt wurden,
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4 ein Ausführungsbeispiel einer Aufnahme zur Aufnahme des Funktionselementes und des ersten Hilfselementes in perspektivscher, schematischer Darstellung,
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5 das Ausführungsbeispiel aus 1 beim Fügen von zwei Sandwichblechen mit einem Funktionselement,
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6 und 7 schematisch zwei Ausführungsbeispiele von gefügten Funktionselementen mit zwei Sandwichblechen und
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8 in einer schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Aufnahme für Schweißmuttern als Funktionselement.
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1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Fügen von Funktionselementen 2 mit Hilfselement 3 und einem Sandwichblech 4. Das Sandwichblech 4 besteht aus zwei Deckschichten 4a und einer dazwischenliegenden Kunststoffschicht 4b. Darüber hinaus ist eine erste Aufnahme 5 zur Aufnahme und Positionierung des Funktionselementes 2, in Form eines Gewindebolzens und des ersten Hilfselementes 3 dargestellt. Die Aufnahme ist allerdings nur sehr schematisch dargestellt. Über die erste Elektrode 6 sowie Mittel 6' kann eine Kraft vom Funktionselement 2 auf das Hilfselement 3 und damit auf das Sandwichblech ausgeübt werden. Darüber hinaus sind Mittel 7, 8 vorgesehen, welche einen ersten Strompfad bereitstellen, mit welchem ein Fügestrom zwischen dem Funktionselement 2 und dem Hilfselement 3 eingeprägt werden kann. Der Fügestrom I1 führt dazu, dass am Kontaktpunkt zwischen Gewindebolzen 2 und dem als Patch ausgebildeten Hilfselement 3, an dem vorgesehenen Schweißüberstand 2a die Stromdichten so hoch werden, dass ein Aufschmelzen des Schweißüberstandes und des Hilfselementes 3 an dieser Stelle stattfindet. Durch Kraftbeaufschlagung des Funktionselementes 2 durch die Elektrode 6 auf das Hilfselement 3 wird dieses mit dem Funktionselement 2 gefügt.
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Das erste Hilfselement 3 weist seinerseits einen Schweißüberstand 3' auf. Ist nun das Funktionselement 2, der Gewindebolzen 2 mit dem Hilfselement 3 stoffschlüssig gefügt, kann der erste Strompfad geöffnet werden, so dass kein Strom mehr fließt. Die in 1 dargestellte Vorrichtung stellt darüber hinaus einen zweiten Strompfad bereit, durch welchen der Strom I2 fließt, welcher zum Vorwärmen des Sandwichblechs 4 dient. Über die Mittel 8, 9 zum Schließen und Öffnen zumindest des ersten Strompfades kann abhängig vom jeweiligen Arbeitsgang entweder der Fügestrom I1 zum Fügen des Funktionselementes 2 mit dem Hilfselement 3 oder der Vorwärmstrom I2 zum Vorwärmen des zu fügenden Bereichs 10 des Sandwichblechs 4 eingestellt werden. Werden nach dem Vorwärmen die Deckbleche 4a durch Kraftbeaufschlagung in Kontakt gebracht und die Kunststoffschicht 4b aus dem Fügebereich 10 verdrängt, kann beispielsweise der zweite Strompfad über das Mittel 9 geöffnet werden, so dass der gesamte, zur Verfügung stehende Strom über das Funktionselement 2, das Hilfselement 3, dessen Schweißüberstand 3' in das Sandwichblech bzw. in die verbundenen Deckbleche eingebracht werden.
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Im Ergebnis wird insbesondere im Bereich des Schweißüberstandes 3' schnell die kritische Temperatur überschritten, so dass es zum Schmelzen der Deckbleche des Sandwichblechs und des Schweißüberstandes 3' des Hilfselementes 3 in diesem Bereich kommt. Anschließend kann das Funktionselement 2 samt Hilfselement 3 als erste Elektrode verwendet werden und mit den in Kontakt stehenden Deckblechen des Sandwichblechs gefügt werden. Hierzu steht zur Bereitstellung der verschiedenen Ströme bzw. Spannungen die Stromquelle 11 zur Verfügung.
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Das zweite Hilfselement 12, welches bevorzugt mit einer zweiten Aufnahme 13 an der gegenüberliegenden Seite des Sandwichblechs positioniert wird, sorgt für eine flächige Erwärmung des Sandwichblechs, so dass eine Blasenbildung durch schnelles Verdampfen des Kunststoffes entgegengewirkt wird. Über die zweite Aufnahme 13 kann ebenfalls Kraft auf das Sandwichblech ausgeübt werden, so dass die Deckbleche 4a des Sandwichblechs in dem Fügebereich 10 in Kontakt gebracht werden. Die zweite Elektrode 19 dient zur Vervollständigung des Stromkreises und zur Rückführung des Vorwärmstroms oder auch des Fügestroms zwischen Funktionselement, ersten Hilfselement 3, Sandwichblech 4 und zweitem Hilfselement 12.
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In den 2 und 3 sind in schematischen Schnittansichten mit einem Sandwichblech 4 gefügte Funktionselemente 2 in zwei verschiedenen Ausführungsformen dargestellt. Selbstverständlich ist auch denkbar, beim Zusammenführen der Deckbleche 4a des Sandwichbleches dies von beiden Seiten her durchzuführen, so dass die in Kontakt stehenden Deckbleche 4a in etwa mittig zur Dicke des Sandwichblechs in Kontakt kommen.
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In 4 ist eine Aufnahme für ein Funktionselement 2 und ein erstes Hilfselement 3 perspektivisch, schematisch dargestellt. Die Aufnahme 5 umfasst eine Halterung für ein Funktionselement 14, welche das Funktionselement 2 aufnehmen kann. Darüber hinaus sind Positioniermittel 15 in Form von Stiften vorgesehen, über welche das Hilfselement 3 exakt gegenüber dem Funktionselement 2 positioniert werden kann. Das auf den Stiften 15 angeordnete Hilfselement 3 wird jetzt mit dem Funktionselement 2 auf einem Sandwichblech im zu fügenden Bereich 10 positioniert und eine Kraft F auf die Halterung des Funktionselementes 2 ausgeübt. Fließt dabei durch die Halterung 14 über das Funktionselement 2 ein Fügestrom zum Hilfselement 3, welcher durch den elektrischen Kontakt 7 weitergeleitet wird, kann das Funktionselement 2 mit dem Halteelement 3 gefügt werden. Durch die Kraftausübung und die federelastischen Elemente 16 kann die relative Position des Funktionselements 2 zum Hilfselement 3 während des Fügens der beiden Elemente verändert werden und gleichzeitig eine Kraft auf das Funktionselement 2 ausgeübt werden. Nach dem Fügen bzw. während des Fügens können beispielsweise die federelastischen Elemente 16 zusammengedrückt sein, so dass über die Stifte 15 eine Kraft auch auf das Hilfselement 3 ausgeübt wird und damit auf das Sandwichblech 4. Mit dieser Aufnahme kann dabei auch ein Zusammendrücken der Deckbleche ähnlich zur Konfiguration aus 3 erreicht werden. Wie in 4, aber auch in 1, zu erkennen ist, stellen die Hilfselemente 3 und 12 jeweils einen flächigen Kontakt mit dem Sandwichblech her und ermöglichen ein schonendes Erwärmen auf Schmelztemperatur und gleichzeitig ein Herausdrängen des Kunststoffs aus dem zu fügenden Bereich 10 durch Erwärmung und Kraftbeaufschlagung, ohne dass es zu einem Verdampfen des Kunststoffes und zur Delamination des Sandwichblechs in diesem Bereich kommt.
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In dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Sandwichbleche 4 und 4' dargestellt, welche mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 aus 1 mit einem Funktionselement gefügt werden sollen. Angedeutet ist in der 5 dabei zusätzlich, dass die erste und die zweite Aufnahme 5, 13 Teil einer Fügevorrichtung 17 sind, welche beispielsweise als Schweißzange ausgebildet ist und beide Aufnahmen gleichzeitig an einer Fügeposition vor dem Fügen positionieren kann. Zusätzlich kann die Fügevorrichtung 17 dazu dienen, eine Kraft auf das Sandwichblech zum Verdrängen der Kunststoffschicht zwischen den Deckschichten in dem zu fügenden Bereich auszuüben.
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6 und 7 zeigen daneben gefügte Sandwichbleche 4 und 4', welche über ein Funktionselement 2 gemeinsam mit Hilfselement 3 und 12 gefügt wurden. Ein weiteres Funktionselement 2' ist in 7 dargestellt, in Form einer Schweißmutter. Auch hier dienen die Hilfselemente 3 und 12 einerseits zur Verbesserung des Schweißprozesses und zur schonenden Erwärmung der Kunststoffschicht zwischen den Deckschichten 4a des Sandwichblechs 4 bzw. 4'.
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In der 8 ist eine alternative Aufnahme für ein Funktionselement 2' und ein Hilfselement 3 schematisch dargestellt. Das Funktionselement 2' weist zwei Schweißüberstände 2a' auf, über welche der Strom I1 vom Funktionselement 2' in das Hilfselement 3 fließt. Gleichzeitig sind Mittel 18 angedeutet, mit welchen eine Kraft auf das Funktionselement 2' in Richtung des Hilfselementes 3 ausgeübt werden kann. Fließt ein Fügestrom I1 durch das Funktionselement 2' über die Schweißüberstände 2a' in das Hilfselement 3 wird vorzugsweise im Bereich der Schweißüberstände die Schmelztemperatur relativ zügig überschritten, so dass ein erster Fügeprozess zwischen Funktionselement 2' und dem Hilfselement 3 stattfindet. Anschließend kann, wie bereits erläutert, der Vorwärmstrom I2 eingeschaltet werden, um durch Kraftbeaufschlagung den Kunststoff aus dem zu fügenden Bereich im Sandwichblech 4 zu entfernen. Dies ist in 8 nicht dargestellt. Schließlich ist in 8 auch noch der Schweißüberstand 3' des Hilfselementes 3 dargestellt, über welchen ein initialer Fügeprozess durch starkes Erwärmen dieser Schweißüberstände erreicht werden kann.
