DE102015215823A1 - Kombination des Fließformens und der Widerstandsschweißtechnik für ein zweistufiges Fügeverfahren - Google Patents

Kombination des Fließformens und der Widerstandsschweißtechnik für ein zweistufiges Fügeverfahren Download PDF

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Abstract

Um ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fügen von mindestens zwei Bauteilen mittels eines Fügeelements an einer Fügestelle derart weiter zu verbessern, dass das Material der Bauteile möglichst nicht bzw. zumindest nur geringfügig beschädigt wird und gleichzeitig die Automatisierbarkeit des Verfahrens verbessert wird, werden zwei aufeinanderfolgende Verfahrensschritte vorgeschlagen, wobei das erste auf dem rotatorischen Fließformen und das zweite auf der Widerstandsschweißtechnik basiert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Fügen eines ersten Bauteils mit mindestens einem zweiten Bauteil mittels eines Fügeelements an eine Fügestelle des ersten Bauteils.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Bauelementverbund umfassend ein erstes Bauteil und ein an einer Fügestelle des ersten Bauteils mit dem ersten Bauteil verbundenes zweites Bauteil.
  • Stand der Technik
  • Bei der Entwicklung von Kraftfahrzeugen werden leichtere Konstruktionen im Karosseriebau immer wichtiger. Hierfür ermöglichen unterschiedlichste Materialpaarungen vielfältige Karosseriestrukturen, die ein Kraftfahrzeug trotz steigender Anforderungen an Fahrzeugsicherheit und Insassenkomfort leichter machen. Voraussetzung hierfür sind speziell angepasste Verbindungstechniken zur Verbindung der aus unterschiedlichen Materialien bestehenden Karosserieteile. Beispielsweise ist bekannt, Karosserien in Mischbauweise aus Stahl, Aluminium, thermoplastischem Kunststoff, Magnesium sowie Faserverbundwerkstoffen herzustellen. Als Faserverbundwerkstoffe finden Faser-Kohlenstoff-Verbund (FKV), bzw. faserverstärkter Kunststoff, Anwendung. Beispielsweise ist diesbezüglich kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK), bzw. Carbon, zu nennen.
  • Karosserieteile aus Stahl werden üblicherweise mittels Schweißverfahren, beispielsweise Widerstandspunktschweißen und MIG-Schweißen, miteinander verbunden. Fügetechnologien zur Verbindung von unterschiedlichen Materialpaarungen, beispielsweise von stahlaufweisenden Teilen mit aluminiumaufweisenden Teilen, basieren bekannterweise auf mechanischen und thermischen Fügeverfahren. Beispielsweise ist bekannt, stahlaufweisende Teile mit aluminiumaufweisenden Teilen mittels Stanznieten, Nageln, Schrauben und Clinchen miteinander zu verbinden. Diese Verfahren setzen teilweise das Einbringen von vorherigen Bohrungen voraus. Des Weiteren ist bekannt, stahlaufweisende Teile mit aluminiumaufweisenden Teilen durch zusätzliche Verbindungselemente mittels Widerstandsschweißen miteinander zu verbinden. Auch hierfür ist das Einbringen von Bohrungen notwendig, um die Verbindungselemente in das aluminiumaufweisende Teil einzusetzen.
  • Bei der Verwendung derartiger Verfahren zum Verbinden von stahlaufweisenden Fügeteilen mit faserverstärktem Kunststoff (FVK) aufweisenden Fügeteilen werden die Faserstrukturen des FVK aufweisenden Fügeteils zumindest bereichsweise durch das Einbringen von Bohrungen zerstört. Des Weiteren erschweren mehrstufige Fügeprozesse, beispielsweise durch das vorherige Einbringen von Bohrungen, die Automatisierbarkeit des Fertigungsprozesses.
  • In der DE 103 48 427 A1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Direktverschraubung mehrerer Fügepartner ohne Vorlochen der Fügepartner beschrieben. Dabei ist vorgesehen, dass die Fügepartner an der Schraubposition lokal erwärmt werden, bis die Fügepartner verformbar sind und anschließend eine Schraube die Fügepartner durchdringt.
  • Die DE 2008 031 121 A1 beschreibt eine Schweißnietverbindung eines oder mehrerer Bauteile mit einem Grundbauteil, wobei das oder die Bauteile eine Bohrung aufweisen, durch welche ein, einen Kopf aufweisender Schweißniet mit seinem Schaft hindurchragt, wobei der Schaft mit einer Stirnfläche mit der Oberfläche des Grundbauteils verschweißt und plastisch verformt ist.
  • Aus der DE 10 2012 010 870 A1 ist ein Schweißhilfsfügeteil und -verfahren zum Verbinden von Bauteilen mit diesem Schweißhilfsfügeteil bekannt. Das in der DE 10 2012 010 870 A1 vorgeschlagene Schweißhilfsfügeteil weist die Form eines Bolzens mit einem Kopf, einem Schaft und einer Spitze auf. Das Schweißhilfsfügeteil wird mit Hilfe eines Setzverfahrens in ein Bauteil aus nicht oder schlecht schweißbarem Material eingetrieben. Beim Eintreiben entsteht durch mechanische Deformation ein Schweißkopf, sodass nachfolgend das Bauteil über das Schweißhilfsfügeteil mit einem weiteren Bauteil aus schweißbarem Material mittels Schweißen verbunden werden kann.
  • Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Fügen von mindestens zwei Bauteilen mittels eines Fügeelements derart weiter zu verbessern, dass auch mehrschichtige Bauteile besonders materialschonend miteinander gefügt werden können, wobei die Automatisierbarkeit des Fertigungsprozesses in besonderer Weise begünstigt wird.
  • Erfindungsgemäß wird hierfür ein Verfahren zum Fügen eines ersten Bauteils mit mindestens einem zweiten Bauteil mittels eines Fügeelements an einer Fügestelle des ersten Bauteils vorgeschlagen. Das erfindungsgemäße Verfahren weist zumindest die folgenden Schritte auf:
    • a) Anordnen des ersten Bauteils an dem zweiten Bauteil. Bevorzugterweise sind die beiden Bauteile im Wesentlichen flächig ausgebildet. Auch ist bevorzugterweise vorgesehen, dass das erste Bauteil aus einem nicht schweißfähigen oder nur sehr schlecht schweißfähigen Material besteht. Es können auch mehr als zwei Bauteile miteinander gefügt bzw. miteinander verbunden werden. Das erste Bauteil weist vorzugsweise Aluminium auf oder besteht aus Aluminium. Des Weiteren kann das erste Bauteil ein Sandwich-Bauteil, bestehend aus mehreren, beispielsweise zwei, miteinander verklebten Bauelementen sein. Somit ist bevorzugterweise vorgesehen, dass das erste Bauteil ein FKV-Bauteil oder ein CFK-Bauteil ist. Das zweite Bauteil weist bevorzugterweise Stahl auf bzw. besteht daraus. Besonders bevorzugterweise weist das zweite Bauteil einen besonders höchstfesten Stahl mit Rm größer als 1.000 mpa auf bzw. besteht daraus.
    • b) Aufsetzen des Fügeelements auf eine erste Oberfläche des ersten Bauteils im Bereich der Fügestelle.
    • c) Einbringen des Fügeelements in das erste Bauteil mittels einer rotierenden Bewegung des Fügeelements, derart, dass das Fügeelement das erste Bauteil im Bereich der Fügestelle vollständig durchdringt und das Fügeelement in direktem Kontakt mit dem zweiten Bauteil steht.
    • d) Anlegen einer elektrischen Spannung an das Fügeelement und das zweite Bauteil und Fügen des Fügeelements mit dem zweiten Bauteil durch Widerstandselementschweißen.
  • Somit wird erfindungsgemäß ein zweistufiges Fügeverfahren vorgeschlagen, wobei in einem ersten Schritt das Fügeelement auf die Oberfläche des ersten Bauteils aufgesetzt wird und anschließend mittels Drehbewegung bzw. rotierender Bewegung durch das erste Bauteil hindurchgetrieben wird. Im zweiten Schritt wird das Fügeelement mit dem zweiten Bauteil mittels einer Widerstandsschweißtechnik, nämlich dem Widerstandselementschweißen, verschweißt. Somit ist erfindungsgemäß eine Kombination aus rotatorischem Fließformen und der Widerstandsschweißtechnik vorgesehen.
  • Dadurch, dass vor dem Widerstandselementschweißen des Fügeelements mit dem zweiten Bauteil das Fügeelement in das erste Bauteil eingedreht bzw. mittels rotatorischer Bewegung durch das erste Bauteil hindurchgetrieben wird, wird das Material des ersten Bauteils nicht oder in nur sehr geringem Maße im Bereich der Fügestelle zerstört. Somit ist es insbesondere möglich, Faserverbundwerkstoffe, beispielsweise CFK-Bauteile, mit Bauteilen aus höchstfestem Stahl zu verbinden.
  • Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass vor dem Anordnen der beiden Bauteile aneinander in Schritt a) eine Klebeschicht zwischen den beiden Bauteilen angeordnet wird. Hierdurch wird zum einen bereits eine Vorhaftung der beiden Bauteile aneinander erreicht. Zum anderen kann hierdurch in besonders vorteilhafter Weise eine galvanische Trennung zwischen den Bauteilen erreicht werden.
  • Ferner ist bevorzugterweise vorgesehen, dass während Schritt c) das Fügeelement mittels Reibelementschweißen in das erste Bauteil eingebracht wird. Vorteilhafterweise kann das Fügeelement mit dem ersten Bauteil dabei stoffschlüssig verbunden werden.
  • Während dem Widerstandselementschweißen in Schritt d) wird bevorzugterweise gleichzeitig bereits ein weiteres Fügeelement im Bereich einer weiteren Fügestelle in das erste Bauteil gemäß Schritt c) eingebracht bzw. hineingedreht. Somit können nach erstmaligem Setzen eines ersten Fügeelements die Schritte d) und c) gleichzeitig für aufeinanderfolgende Fügeschritte an aufeinanderfolgenden Fügestellen mit separaten Fügeelementen durchgeführt werden. Hierdurch kann die Automatisierbarkeit des Fügeverfahrens weiter verbessert werden.
  • Auch ist bevorzugterweise vorgesehen, dass das Einbringen des Fügeelements in Schritt c) und das Widerstandselementschweißen in Schritt d) mit derselben Vorrichtung durchgeführt werden. Beispielsweise kann hierfür eine Widerstandsschweißvorrichtung, zum Beispiel eine Schweißzange mit zusätzlich angebrachter Schraubeinheit bzw. Eindreheinheit vorgesehen sein. Die beiden einzelnen Schritte c) und d) des Fügeverfahrens können somit in besonders vorteilhafter Weise parallel an aufeinanderfolgenden Fügestellen mit ein und derselben Fügevorrichtung durchgeführt werden. Dies verbessert die Automatisierbarkeit des Fügeverfahrens noch weiter.
  • Bevorzugterweise wird in Schritt d) zusätzlich zum Widerstandselementschweißen eine Druckkraft auf das Fügeelement ausgeübt. Beispielsweise kann mittels einer Schweißzange das Fügeelement während des Widerstandselementschweißens noch weiter in das Material des ersten Bauteils und/oder des zweiten Bauteils hineingedrückt werden oder durch das Ausüben einer Druckkraft auf das Fügeelement während des Schweißens das Fügeelement in vorteilhafter Weise verformt werden.
  • Des Weiteren ist vorzugsweise vorgesehen, dass in Schritt c) das Fügeelement nur soweit in das erste Bauteil eingebracht wird, dass ein Kopf des Fügeelements zumindest teilweise noch von der ersten Oberfläche des ersten Bauteils hervorsteht bzw. von der ersten Oberfläche des ersten Bauteils absteht. In Schritt d) wird dann vorteilhafterweise mittels der zusätzlichen Druckkraft während des Widerstandselementschweißens der Kopf vollständig in das erste Bauteil bzw. in dem ersten Bauteil versenkt. Hierdurch kann das Fügeelement in besonders schonender Weise während Schritt c) in das erste Bauteil hineingetrieben werden. Während des zweiten Schritts, nämlich des Widerstandselementschweißens, wird dann das Fügeelement vollständig im ersten Bauteil versenkt, sodass trotz schonendem Eindrehen des Fügeelements letztendlich eine im Wesentlichen ebene Oberfläche des Bauelementverbunds erreicht wird.
  • Erfindungsgemäß ist ferner ein Bauelementverbund umfassend ein erstes Bauteil und ein an einer Fügestelle des ersten Bauteils mit dem ersten Bauteil verbundenes zweites Bauteil vorgesehen. Der Bauelementverbund ist erfindungsgemäß nach einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 6 hergestellt.
  • Ferner ist erfindungsgemäß eine Vorrichtung zum Fügen eines ersten Bauteils mit mindestens einem zweiten Bauteil mittels eines Fügeelements an eine Fügestelle des ersten Bauteils vorgesehen, wobei die Vorrichtung ein erstes Werkzeug zum Widerstandselementschweißen aufweist. Neben dem ersten Werkzeug weist die Vorrichtung zusätzlich erfindungsgemäß ein zweites Werkzeug zum Eindrehen des Fügeelements in das erste Bauteil auf. Erfindungsgemäß ist somit eine Vorrichtung zum Fügen von mindestens zwei Bauteilen mittels eines Fügeelements vorgesehen, wobei die Vorrichtung zwei Werkzeuge für unterschiedliche bzw. nacheinander folgende Verfahrensschritte eines Fügeverfahrens aufweist. Dadurch, dass die beiden Werkzeuge für zwei unterschiedliche und nacheinander folgende Verfahrensschritte eines Fügeverfahrens an ein und derselben Vorrichtung vorgesehen sind, kann eine Parallelisierung der beiden Verfahrensschritte, nämlich das Eindrehen und das Widerstandselementschweißen, für aufeinander folgende Fügeschritte erreicht werden. Mit ein und derselben Vorrichtung kann während des Widerstandselementschweißens eines Fügeelements mit dem zweiten Bauteil im Bereich einer Fügestelle bereits gleichzeitig das nächste, bzw. weitere Fügeelement, gesetzt und in das erste Bauteil im Bereich der folgenden bzw. weiteren Fügestelle eingedreht werden.
  • Bevorzugterweise ist das erste Werkzeug als Schweißzange ausgebildet. Hierunter ist zu verstehen, dass das erste Werkzeug zwei Schweißelektroden aufweist, welche über einen Zangenarm bzw. -bügel gehalten werden. Bevorzugterweise kann der Zangenarm bzw. -bügel des als Schweißzange ausgebildeten ersten Werkzeugs zur Kraftübertragung dienen. Die bevorzugterweise zusätzlich vorgesehene Druckkraft auf das Fügeelement während des Reibelementschweißens kann somit durch das erste Werkzeug bzw. den Zangenarm oder -bügel des ersten Werkzeugs übertragen werden.
  • Das zweite Werkzeug ist bevorzugterweise als Schraubwerkzeug ausgebildet. Hierfür weist das Schraubwerkzeug einen Schraubkopf auf, mittels welchem das Fügeelement in das erste Bauteil hineingedreht bzw. hineingeschraubt werden kann.
  • Auch ist bevorzugterweise vorgesehen, dass das erste Werkzeug und das zweite Werkzeug in der Vorrichtung in einem vorgegebenen Abstand zueinander angeordnet sind. Der Abstand zwischen dem ersten Werkzeug und dem zweiten Werkzeug entspricht dann auch dem Abstand der zu bearbeitenden Fügestellen. Besonders bevorzugterweise ist der Abstand zwischen den beiden Werkzeugen einstellbar bzw. variabel. Nach Einstellen eines vorgesehenen Abstands können dann gleichmäßige Abstände zwischen den jeweiligen Fügestellen vorgesehen sein.
  • Des Weiteren ist bevorzugterweise vorgesehen, dass das erste Werkzeug und das zweite Werkzeug im Wesentlichen in derselben Höhe nebeneinander angeordnet sind. Das bedeutet, dass bevorzugterweise die Arbeitspunkte bzw. Einwirkpunkte auf das Fügeelement auf derselben Höhe, beispielsweise Einspannhöhe, der Vorrichtung angeordnet sind.
  • Beispielsweise kann an eine Schweißzange zum Widerstandselementschweißen das zweite Werkzeug in Form eines Schraubwerkzeugs angebracht, beispielsweise angeflanscht sein. Dies hat den Vorteil, dass die beiden Verfahrensschritte c) und d), das heißt das Eindrehen des Fügeelements in das erste Bauteil und das Verschweißen eines zuvor eingedrehten Fügeelements mit dem zweiten Bauteil in einem Hub mittels einer Art Doppelzange an der Vorrichtung, beispielsweise dem Schweißroboter, durchgeführt werden können.
  • Ferner ist bevorzugterweise vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Zuführeinheit aufweist, mit welcher die Fügeelemente dem zweiten Werkzeug zugeführt werden können. Mittels der Zuführeinheit können vor jedem Setzen eines weiteren Fügeelements die jeweiligen Fügeelemente dem zweiten Werkzeug, beispielsweise dem Schraubwerkzeug, zugeführt werden. Dabei ist die Zuführeinheit besonders bevorzugterweise derart angeordnet, dass die Fügeelemente direkt auf der ersten Oberfläche des ersten Bauteils dem zweiten Werkzeug zugeführt werden, wobei das zweite Werkzeug, beispielsweise mit dessen Schraubkopf, das Fügeelement direkt aufgreifen kann.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
  • Es zeigen schematisch:
  • 1a bis 1c: aufeinanderfolgende Fügeschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 2a und b: zwei Ansichten einer Vorrichtung zum Fügen, und
  • 3a bis c: eine weitere Vorrichtung zum Fügen in drei verschiedenen Verfahrensstellungen.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
  • In 1a bis c sind aufeinanderfolgende Fügeschritte eines Fügeverfahrens gezeigt. Der herzustellende Bauelementverbund 100 besteht in diesem Beispiel aus zwei miteinander verklebten Bauteilen 10, 11, wobei das erste Bauteil 10 aus einem nicht schweißbaren Material, nämlich Aluminium, besteht und das zweite Bauteil 11 aus einem hochfesten Stahlmaterial besteht.
  • Nachdem die beiden Bauteile 10, 11 aneinander bzw. aufeinander angeordnet und mittels einer Klebeschicht 24 miteinander verklebt sind, wird in einem nächsten Schritt ein Fügeelement 12 im Bereich einer Fügestelle 15 auf die erste Oberfläche 13a des ersten Bauteils 10 aufgesetzt. Anschließend wird das Fügeelement 12 mittels des zweiten Werkzeugs 21, welches als Schraubwerkzeug ausgebildet ist, in das erste Bauteil 10 hineingedreht bzw. hineingeschraubt. Dabei wird das Fügeelement 12 vollständig durch das erste Bauteil 10 hindurchgeschraubt, dass das Fügeelement 12 stirnseitig in direktem Kontakt mit dem zweiten Bauteil 11 steht.
  • Im nächsten Schritt wird mit des ersten Werkzeugs 20, welches als Schweißzange mit zwei einander gegenüberliegenden Schweißelektroden ausgebildet ist, das Fügeelement 12 mittels Reibelementschweißen mit dem zweiten Bauteil 11 verschweißt. Gleichzeitig wird im Bereich einer weiteren Fügestelle 15a ein weiteres Fügeelement 12a mittels des zweiten Werkzeugs 21 in das erste Bauteil 10 hineingeschraubt.
  • Dieser Vorgang wird für weitere Fügeelemente 12a, 12b an weiteren Fügestellen 15a, 15b solange fortgeführt, bis die erforderliche Anzahl der Fügestellen erreicht ist und der Bauelementverbund 100 hergestellt ist.
  • Besonders vorteilhafterweise können mit der gezeigten Vorrichtung 200 die beiden Verfahrensschritte, Hineindrehen eines weiteren Fügeelements 12a und Verschweißen des Fügeelements 12 mit dem zweiten Bauteil 11, gleichzeitig und somit parallel durchgeführt werden. Neben einem besonders schonenden Fügeverfahren wird somit auch ein Fügeverfahren bereitgestellt, welches in besonders geeigneter Weise automatisierbar durchzuführen ist.
  • In 2a und b sind eine Vorderansicht (2a) und eine Seitenansicht (2b) einer ersten Variante einer Fügevorrichtung 200 gezeigt. Dabei ist in 2a und 2b die Fügevorrichtung 200 lediglich ausschnittsweise dargestellt. Die Fügevorrichtung 200 ist als Schweißroboter ausgebildet. Das erste Werkzeug 20 ist als Schweißzange mit zwei einander gegenüberliegend angeordneten Schweißelektroden ausgebildet. Am Zangenarm ist beabstandet zu einer Schweißelektrode des ersten Werkzeugs 20 das zweite Werkzeug 21 angeordnet. Das zweite Werkzeug 21 ist als Schraubvorrichtung ausgebildet. Mittels des zweiten Werkzeugs 21 kann ein Fügeelement 12 in das erste Bauteil 10 hineingeschraubt werden.
  • In dem in den 2a und 2b gezeigten Beispiel ist das erste Bauteil 10 als Sandwich-Bauteil, nämlich zweischichtig, ausgebildet. Dadurch, dass die beiden Werkzeuge 20, 21 beabstandet zueinander und im Wesentlichen in derselben Höhe bzw. Einspannhöhe angeordnet sind, können die beiden Verfahrensschritte, nämlich das Verschweißen des Fügeelements 12 mit dem zweiten Bauteil 11 und das Hineindrehen des nächsten Fügeelements 12a in das erste Bauteil 10 parallel, das heißt gleichzeitig, durchgeführt werden. Die Fügevorrichtung 200 weist eine Zuführeinheit 23 auf, mittels welcher die Fügeelemente 12, 12a, 12b dem zweiten Werkzeug 21 zugeführt werden können.
  • In den 3a bis 3c sind verschiedene Stellungen einer weiteren Variante einer Fügevorrichtung 200 gezeigt. Dabei weist das erste Werkzeug 20 der Fügevorrichtung 200 zwei horizontal sowie vertikal verfahrbare Elektrodenhalter mit an den Enden angeordneten Schweißelektroden auf. An einem Setzkopf 25 der Vorrichtung 200 ist das zweite Werkzeug 21 in Form eines Schraubwerkzeugs sowie auch die Zuführeinheit 23 zum Zuführen der Fügeelemente 12, 12a, 12b angeordnet. In einem ersten Verfahrensschritt wird ein Fügeelement 12 von der Zuführeinheit 23 dem zweiten Werkzeug 21 zugeführt und mittels des zweiten Werkzeugs in das erste Bauteil 10 hineingeschraubt.
  • Im nächsten Schritt wird, wie in 3b gezeigt, der Setzkopf geöffnet und das erste Werkzeug 20, das heißt die Schweißeinheit, in Position gebracht. Hierzu werden die beiden Elektrodenhalter des zweiten Werkzeugs 20 horizontal verschoben und vertikal ausgerichtet, derart, dass eine Elektrode direkt auf den Kopf 19 des in das erste Bauteil 10 eingedrehten Fügeelements 12 aufsetzt und die andere Elektrode gegen die Unterseite, das heißt die zweite Oberseite 14b des zweiten Bauteils 11 drückt.
  • 3c zeigt den Schweißvorgang. Während des Schweißvorgangs wird eine zusätzliche Druckkraft 17 auf das Fügeelement 12 mittels des Setzkopfs 25 ausgeübt. Somit weist die Fügevorrichtung 200 gemäß der zweiten Variante eine einzige Druck- bzw. Krafteinheit auf, mittels welcher sowohl während der rotierenden Bewegung 16 mittels des zweiten Werkzeugs 21 eine Druckkraft 17 auf das Fügeelement 12 ausgeübt werden kann, sowie auch eine weitere Druckkraft 17 während des Verschweißens des Fügeelements 12 mit dem zweiten Bauteil auf das Fügeelement 12 ausgeübt werden kann.
  • Die beiden Werkzeuge 20, 21 können anschließend zum Fügen eines weiteren Fügeelements 12a (in 3c nicht gezeigt) im Bereich einer weiteren Fügestelle 15 (in 3c nicht gezeigt) in Position gebracht werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Bauelementverbund
    200
    Vorrichtung zum Fügen
    10
    erstes Bauteil
    11
    zweites Bauteil
    12
    Fügeelement
    12a, 12b
    weiteres Fügeelement
    13a
    erste Oberfläche des ersten Bauteils
    13b
    zweite Oberfläche des ersten Bauteils
    14a
    erste Oberfläche des zweiten Bauteils
    14b
    zweite Oberfläche des zweiten Bauteils
    15
    Fügestelle
    15a, 15b
    weitere Fügestelle
    16
    rotierende Bewegung
    17
    Druckkraft
    18
    elektrische Spannung
    19
    Kopf des Fügeelements
    20
    erstes Werkzeug
    21
    zweites Werkzeug
    22
    Abstand zwischen erstem und zweiten Werkzeug
    23
    Zuführeinheit
    24
    Klebeschicht
    25
    Setzkopf
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10348427 A1 [0006]
    • DE 2008031121 A1 [0007]
    • DE 102012010870 A1 [0008, 0008]

Claims (12)

  1. Verfahren zum Fügen eines ersten Bauteils (10) mit mindestens einem zweiten Bauteil (11) mittels eines Fügeelements (12) an einer Fügestelle (15) des ersten Bauteils (10), gekennzeichnet durch die Schritte: a) Anordnen des ersten Bauteils (10) an dem zweiten Bauteil (11); und b) Aufsetzen des Fügeelements (12) auf eine erste Oberfläche (13a) des ersten Bauteils (10) im Bereich der Fügestelle (15); und c) Einbringen des Fügeelements (12) in das erste Bauteil (10) mittels einer rotierenden Bewegung (16) des Fügeelements (12), derart, dass das Fügeelement (12) das erste Bauteil (10) im Bereich der Fügestelle (15) vollständig durchdringt und das Fügelement (15) in direktem Kontakt mit dem zweiten Bauteil (11) steht; und d) Anlegen einer elektrischen Spannung (18) an das Fügeelement (15) und das zweite Bauteil (11) und Fügen des Fügelements (15) mit dem zweiten Bauteil (11) durch Widerstandselementschweißen.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während Schritt c) das Fügeelement (12) mittels Reibelementschweißen in das erste Bauteil (10) eingebracht wird.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass während dem Widerstandselementschweißen in Schritt d) bereits ein weiteres Fügeelement (12a, 12b) im Bereich einer weiteren Fügestelle (15a, 15b) in das erste Bauteil (10) gemäß Schritt c) eingebracht wird.
  4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen des Fügelements (12) in Schritt c) und das Widerstandselementschweißen in Schritt d) mit derselben Vorrichtung (200) durchgeführt werden.
  5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) und/oder in Schritt d) zusätzlich eine Druckkraft (17) auf das Fügeelement (12) ausgeübt wird.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) das Fügelement (12) nur soweit in das erste Bauteil (10) eingebracht wird, dass ein Kopf (19) des Fügelements (12) zumindest teilweise noch von der ersten Oberfläche (13a) des ersten Bauteils (10) hervorsteht, und in Schritt d) mittels der zusätzlichen Druckkraft (17) während des Widerstandselementschweißens der Kopf (19) vollständig in das erste Bauteil (10) versenkt wird.
  7. Bauelementverbund (100) umfassend ein erstes Bauteil (10) und ein an einer Fügestelle (15) des ersten Bauteils (10) mit dem ersten Bauteil (10) verbundenes zweites Bauteil (11), dadurch gekennzeichnet, dass der Bauelementverbund (100) nach einem Verfahren gemäß der vorhergehenden Ansprüche hergestellt wurde.
  8. Vorrichtung (200) zum Fügen eines ersten Bauteils (10) mit mindestens einem zweiten Bauteil (11) mittels eines Fügeelements (12) an einer Fügestelle (15) des ersten Bauteils (10), wobei die Vorrichtung (200) ein erstes Werkzeug (20) zum Widerstandselementschweißen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (200) ferner ein zweites Werkzeug (21) zum Eindrehen, des Fügelements (12) in das erste Bauteil (10) aufweist.
  9. Vorrichtung (200) gemäß Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass das erste Werkzeug (20) als Schweißzange ausgebildet ist.
  10. Vorrichtung (200) gemäß Anspruch 8 oder 9 dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Werkzeug (21) als Schraubwerkzeug ausgebildet ist.
  11. Vorrichtung (200) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass das erste Werkzeug (20) und das zweite Werkzeug (21) in der Vorrichtung (200) in einem, bevorzugterweise variablen, Abstand (22) zueinander angeordnet sind.
  12. Vorrichtung (200) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (200) eine Zuführeinheit (23) aufweist, mit welcher die Fügeelemente (12, 12a, 12b) dem zweiten Werkzeug (21) zugeführt werden.
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