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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauteils sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Verbundbauteil.
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Sollen Bauteile, welche verschiedene Metalle aufweisen, miteinander zu einem Verbundbauteil gefügt werden, wird häufig zur Vermeidung von Kontaktkorrosion und gleichzeitig zur Verbindung der Bauteile eine Klebeschicht zwischen die Bauteile eingebracht, die letztlich erwärmt und ausgehärtet wird. Aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Bauteile erfolgt allerdings eine endgültige Fixierung derselben aneinander erst in einem späteren Verfahrensschritt, beispielsweise bei einer Tauchlackierung in einem KTL-Ofen (KTL – Kathodische Tauchlackierung). Daher muss in dem Prozess zum Herstellen des Verbundbauteils bis zum endgültigen Aushärten der Klebeschicht eine Vorfixierung vorgenommen werden, damit die Bauteile in ihrer bestimmten Relativposition aneinander gehalten werden. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2004 019 750 A1 ist es bekannt, ein erstes Bauteil aus einem Leichtmetall und ein zweites Bauteil aus Stahlblech über eine Klebeverbindung und zusätzlich eine Verbindung mit Befestigungsmitteln fest miteinander zu verbinden. Als Befestigungsmittel werden dabei Stanznieten oder Schrauben vorgeschlagen. Insbesondere beim Stanznieten, aber auch beim Schrauben, können die Bauteile allerdings verformt werden, beziehungsweise sie erhalten Löcher, die zumeist keine weitere Funktion aufweisen. Außerdem können die Löcher und/oder Verformungen unter ungünstigen Randbedingungen zu einer Vorschädigung der Bauteile führen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauteils und ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Verbundbauteil zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauteils aus einem ersten Bauteil, das ein erstes Metall aufweist, und aus einem zweiten Bauteil, das ein zweites Metall aufweist, wobei das zweite Metall von dem ersten Metall verschieden ist, geschaffen wird, wobei eine Klebeschicht, die wenigstens einen Klebstoff aufweist, zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil angeordnet wird, und wobei die Klebeschicht mit einer Punktschweißvorrichtung lokal an wenigstens einer Stelle derart erwärmt wird, dass die Bauteile vorläufig aneinander fixiert werden. Es kann so das Verbundbauteil in relativ einfacher Weise prozesssicher hergestellt werden, wobei keine Löcher und plastischen Verformungen der Bauteile entstehen, sodass keine Vorschädigung zu befürchten ist. Weiterhin kann die Anwendung einer Punktschweißvorrichtung zur Vorfixierung der Bauteile zu einer geringeren Klebertaschenbildung führen, was vorteilhaft ist. Mit der Punktschweißvorrichtung kann eine bekannte und bewährte Technik verwendet werden, um die Bauteile schonend aneinander vorläufig zu fixieren.
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Dass das erste Bauteil ein erstes Metall aufweist schließt ein, dass dieses vorzugsweise eine erste Metalllegierung aufweist. Dass das zweite Bauteil ein zweites Metall aufweist schließt ein, dass das zweite Bauteil bevorzugt eine zweite Metalllegierung aufweist, wobei die erste Metalllegierung von der zweiten Metalllegierung verschieden ist, wenn beide Bauteile Metalllegierungen aufweisen.
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Unter einer Punktschweißvorrichtung wird eine Vorrichtung verstanden, die geeignet und eingerichtet ist, um eine Punktschweißverbindung zwischen zwei Bauteilen zu bewirken. Es handelt sich hier insbesondere um eine Vorrichtung zum elektrischen Widerstandsschweißen. Bei dem hier vorgeschlagenen Verfahren wird vorzugsweise allerdings der Strom, der mittels der Punktschweißvorrichtung durch die Bauteile geleitet wird, so eingestellt, dass der Klebstoff der Klebeschicht nicht verbrennt, und vorzugsweise auch so, dass keine Punktschweißverbindung zwischen den Bauteilen entsteht. Vielmehr wird der Strom so gewählt, dass lediglich eine vorläufige Fixierung der Bauteile durch eine die Verbindung der Bauteile aneinander stabilisierende Veränderung des Klebstoffs erreicht wird.
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Unter einer Veränderung des Klebstoffs ist dabei insbesondere ein Phasenübergang oder eine andere physikalische und/oder chemische Veränderung zu verstehen, die dazu führt, dass die Bauteile fester aneinander haften als vor der Veränderung des Klebstoffs.
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Dass die Bauteile vorläufig aneinander fixiert sind, bedeutet insbesondere, dass noch keine endgültige Fixierung stattgefunden hat, dass die Verbindung also noch nicht ihr endgültiges Festigkeitsniveau erreicht hat. Dies wiederum bedeutet insbesondere, dass der Klebstoff der Klebeschicht noch nicht vollständig ausgehärtet ist.
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Vorzugsweise wird im Rahmen des Verfahrens der Klebstoff zumindest teilweise geliert, insbesondere angeliert. Mittels der Punktschweißvorrichtung wird also bevorzugt eine Veränderung des Klebers erreicht, bei welcher dieser in eine gelartige Phase übergeht, die einen festeren Halt der Bauteile aneinander ermöglicht, als der Klebstoff in seiner Phase vor der Veränderung.
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Es ist möglich, dass die Klebeschicht an einer Mehrzahl von Stellen mittels der Punktschweißvorrichtung lokal derart erwärmt wird, dass die Bauteile lokal an den erwärmten Stellen vorläufig fixiert werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Punktschweißvorrichtung eine Punktschweißzange verwendet wird. Dies stellt eine ebenso einfache wie günstige und prozesssichere Ausgestaltung des Verfahrens dar.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass durch eine Stromregelung für die Punktschweißvorrichtung gewährleistet wird, dass der Klebstoff zumindest teilweise geliert. Dabei wird der Strom insbesondere so geregelt, dass der Klebstoff nicht verbrennt. Vielmehr wird der Strom bevorzugt so geregelt, dass der Klebstoff nur angeliert wird, insbesondere so, dass eine ausreichende Fixierung der Bauteile zueinander für die nachfolgenden Verfahrensschritte bis zur endgültigen Aushärtung des Klebstoffs sichergestellt ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Klebstoff in einem Ofen, vorzugsweise in einem KTL-Ofen, ausgehärtet wird. Dies geschieht bevorzugt nach wenigstens einem weiteren Bearbeitungsschritt der vorläufig aneinander fixierten Bauteile, insbesondere nach einer Lackierung, besonders bevorzugt nach einer kathodischen Tauchlackierung. Im Anschluss an weitere Schritte nach dem vorläufigen Fixieren der Bauteile aneinander wird dann der Klebstoff schließlich in dem Ofen, insbesondere in dem KTL-Ofen, ausgehärtet, sodass eine endgültige Fixierung der Bauteile aneinander erfolgt und der Klebstoff seine endgültige Festigkeit erreicht, die fester ist als die zum vorläufigen Fixieren der Bauteile aneinander erreichte Festigkeit.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als erstes Metall für das erste Bauteil ein Leichtmetall oder eine Leichtmetalllegierung verwendet wird, wobei als zweites Metall für das zweite Bauteil bevorzugt Stahl verwendet wird. Die Verwendung eines Leichtmetalls oder einer Leichtmetalllegierung trägt dem Leichtbaugedanken insbesondere im Karosseriebau für Kraftfahrzeuge Rechnung, wobei durch die Klebeschicht in vorteilhafter Weise eine Kontaktkorrosion zwischen den Bauteilen verhindert werden kann.
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Besonders bevorzugt wird als erstes Metall für das erste Bauteil Aluminium oder eine Aluminiumlegierung verwendet. Auch in diesem Fall wird bevorzugt für das zweite Metall Stahl verwendet. Bei dieser Kombination ergeben sich in besonderer Weise die bereits beschriebenen Vorteile.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als erstes Bauteil ein Beplankungsbauteil, insbesondere für ein Fahrzeug, insbesondere für eine Kraftfahrzeugkarosserie, verwendet wird, wobei als zweites Bauteil ein Rohbaustrukturbauteil, insbesondere ein Rohbaustrukturblech, insbesondere für ein Fahrzeug, insbesondere für eine Kraftfahrzeugkarosserie, verwendet wird. Gerade im Kraftfahrzeugbau verwirklichen sich in besonderer Weise die bereits beschriebenen Vorteile des Verfahrens.
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Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem ein Kraftfahrzeug geschaffen wird, welches ein Verbundbauteil aufweist, das hergestellt ist gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens. In Zusammenhang mit dem Kraftfahrzeug verwirklichen sich die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Verfahrens nach Art eines Flussdiagramms.
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In der einzigen Figur ist dargestellt, dass in einem ersten Schritt S1 einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zwei Bauteile bereitgestellt werden, nämlich ein erstes Bauteil, welches ein erstes Metall, insbesondere Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, aufweist, oder bevorzugt aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht, und ein zweites Bauteil, das ein zweites Metall aufweist, insbesondere Stahl, wobei das zweite Bauteil bevorzugt aus Stahl besteht. Das erste Bauteil ist vorzugsweise ein Beplankungsbauteil für ein Fahrzeug, wobei das zweite Bauteil bevorzugt ein Rohbaustrukturbauteil, insbesondere ein Rohbaustrukturblech für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, ist.
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In einem zweiten Schritt S2 wird eine Klebeschicht, die wenigstens einen Klebstoff aufweist, zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil in einem Verbindungsbereich angeordnet.
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In einem dritten Schritt S3 wird die Klebeschicht mit einer Punktschweißvorrichtung, vorzugsweise mit einer Punktschweißzange, lokal an wenigstens einer Stelle, vorzugsweise an einer Mehrzahl von Stellen, derart erwärmt, dass die Bauteile vorläufig aneinander fixiert werden. Insbesondere wird dabei der Klebstoff zumindest teilweise geliert, vorzugsweise angeliert. Dabei wird bevorzugt durch eine Stromregelung für die Punktschweißvorrichtung gewährleistet, dass der Klebstoff zumindest teilweise geliert oder angeliert wird.
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In einem vierten Schritt S4 folgen bevorzugt weitere, optionale Bearbeitungsschritte der Bauteile, insbesondere ist es möglich, dass diese lackiert werden, vorzugsweise mittels einer kathodischen Tauchlackierung (KTL).
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In einem fünften Schritt S5 erfolgt schließlich ein Aushärten der Klebeschicht, vorzugsweise in einem Ofen, insbesondere in einem KTL-Ofen.
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Im Rahmen des Verfahrens wird schließlich ein Verbundbauteil erhalten.
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Insgesamt zeigt sich, dass mit dem hier vorgeschlagenen Verfahren in relativ einfacher Weise ein Verbundbauteil prozesssicher hergestellt werden kann, wobei keine Vorschädigung von Grundmaterialien durch lochbildende Verbindungstechniken zu befürchten ist. Gegebenenfalls kann auch eine geringere Klebertaschenbildung resultieren. Es ist auch möglich, ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Verbundbauteil bereitzustellen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004019750 A1 [0002]
