DE102016200357B4

DE102016200357B4 - Verfahren zum Fügen von mindestens zwei Bauteilen mittels eines gehärteten Fügeelements

Info

Publication number: DE102016200357B4
Application number: DE102016200357.7A
Authority: DE
Inventors: Götz Eckhoff
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2016-01-14
Filing date: 2016-01-14
Publication date: 2018-09-06
Anticipated expiration: 2036-01-15
Also published as: DE102016200357A1

Abstract

Verfahren zum Fügen eines ersten Bauteils (10) mit mindestens einem zweiten Bauteil (11) mittels eines gehärteten Fügeelements (100) an einer Fügestelle (15) des ersten Bauteils (10) und zweiten Bauteils (11), wobei die beiden Bauteile (10, 11) Werkstoffe mit unterschiedlichen Festigkeiten aufweisen, wobei das Fügeelement (100) in Längsrichtung zwei hintereinander angeordnete Abschnitte (21, 22) aufweist, wobei ein erster Abschnitt (21) massiv ausgebildet ist und sich von einer ersten Stirnseite (16) des Fügeelements (100) bis mindestens über die Hälfte der Länge (23) des Fügeelements (100) erstreckt, wobei ein zweiter Abschnitt (22) hohl ausgebildet ist und durch zumindest eine Schneidkante (20) zum Durchstanzen des ersten Bauteils (10) und des zweiten Bauteils (11) umschlossen ist, wobei der zweite Abschnitt (22) direkt an den ersten Abschnitt (21) anschließt und sich bis zu einer zweiten Stirnseite (17) des Fügeelements (100) erstreckt, gekennzeichnet durch die Schritte:
a) Anordnen des ersten Bauteils (10) an dem zweiten Bauteil (11); und
b) Aufsetzen des Fügeelements (100) auf eine erste Oberfläche (13a) des ersten Bauteils (10) im Bereich der Fügestelle (12); und
c) Einbringen des Fügeelements (100) in das erste Bauteil (10) und das zweite Bauteil (11) mittels Ausüben einer Kraft (15) auf die erste Stirnseite (16) des Fügelements (100), derart, dass das Fügeelement (100) das erste Bauteil (10) und das zweite Bauteil (11) im Bereich der Fügestelle (12) vollständig durchdringt und die zweite Stirnseite (17) des Fügelements (100) aus dem zweiten Bauteil (11) herausragt; und
d) Anlegen einer elektrischen Spannung (18) an die erste Stirnseite (16) und die zweite Stirnseite (17) des Fügeelement (100) und Erhitzen des Fügeelements (100) mittels Stromdurchfluss durch das Fügeelement (100), derart, dass das Fügeelement (100) zumindest im Bereich dessen zweiten Stirnseite (17) auf eine Temperatur zwischen 700°C und 1000°C erhitzt und in einen rotglühenden Zustand versetzt wird; und
e) Ausüben einer Druckkraft (19) auf die erste Stirnseite (16) und die zweite Stirnseite (17) des Fügeelements (100) und Prägen des Fügeelements (100) zur Herstellung einer festen Verbindung zwischen dem ersten Bauteil (10) und dem zweiten Bauteil (11), wobei die zweite Stirnseite (17) des Fügeelements (100) im Bereich der umlaufenden Schneidkante (20) verformt und bereichsweise gegen die erste Oberfläche (14a) des zweiten Bauteils (11) gedrückt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen eines ersten Bauteils mit mindestens einem zweiten Bauteil mittels eines Fügeelements an einer Fügestelle des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fügeelement sowie einen Bauelementverbund.
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.
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.
Im Reparaturfall ist oft die Verbindung von weichen und hochfestigen Blechen einer Karosserie erforderlich. Beispielsweise müssen warmumgeformte Stähle mit aluminiumaufweisenden Bauteilen verbunden werden. Insbesondere bei größeren Materialstärken des warmumgeformten Stahls können bekannte Fügeverfahren nicht verwendet werden.
In der DE 10 2010 047 032 A1 wird ein Verfahren zum Verbinden eines ersten Elementes mit einem zweiten Element beschrieben, wobei das erste Element und das zweite Element aus voneinander verschiedenen Werkstoffen bestehen, die im Wesentlichen nicht mit einem Schweißprozess thermisch fügbar sind. Dabei wird ein drittes Element mit dem ersten Element durch thermisches Fügen gekoppelt.
Die DE 10 2004 003 909 A1 beschreibt ein Verfahren zum Verbinden zweier oder mehrerer Bleche oder Profilteile, von denen typischerweise eines aus einem höherfesten Stahl besteht.
In der DE 10 2014 211 222 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung einer Fügeverbindung zwischen wenigstens zwei blechartigen Baustücken beschrieben, wobei an der Fügestelle ein Fügeelement mit hoher kinetischer Energie vorlochfrei in die zu fügenden Werkstücke eingetrieben wird.
Durch die DE 100 60 390 A1 ist ein Stanznietverfahren bekannt, bei dem ein Stanzniet mittels eines Stempels durch ein erstes Material hindurchgetrieben und mit einem zweiten Material, auf einer Matrize aufliegendem Material, verbunden wird. Dabei wird vorgeschlagen, dass der Stanzniet und das auf der Matrize aufliegende Material erwärmt werden, sodass die zur Verformung erforderliche Fügekraft vermindert werden kann.
Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Fügen von mindestens zwei Bauteilen aus Werkstoffen mit unterschiedlichen Festigkeiten derart zu verbessern, dass auch ein Bauteil aus einem warmumgeformten Stahl und größerer Materialstärke gefügt werden kann.
Erfindungsgemäß wird hierfür ein Verfahren zum Fügen eines ersten Bauteils mit mindestens einem zweiten Bauteil mittels eines Fügeelements an einer Fügestelle des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils vorgeschlagen, wobei die beiden Bauteile Werkstoffe mit unterschiedlichen Festigkeiten aufweisen. Das Fügeelement weist an der zweiten Stirnseite zumindest eine Schneidkante zum Durchstanzen des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils auf. Die Schneidkante kann vollumfänglich als geschlossene Schneidkante ausgebildet sein oder umfänglich betrachtet Unterbrechungen aufweisen.
Das Fügeelement weist in Längsrichtung zwei hintereinander angeordnete direkt aneinander grenzende Abschnitte auf, wobei ein erster Abschnitt massiv ausgebildet ist und sich von der ersten Stirnseite des Fügeelements bis mindestens über die Hälfte der Länge des Fügeelements erstreckt. Unter massiver Ausbildung des ersten Abschnitts ist zu verstehen, dass das Fügeelement im Bereich des ersten Abschnitts nicht hohl ausgebildet ist.
Der zweite Abschnitt, welcher in Längsrichtung an den ersten Abschnitt angrenzt, ist hohl ausgebildet und durch zumindest die umlaufende Schneidkante umschlossen. Die Schneidkante kann vollumfänglich geschlossen oder unterbrochen ausgebildet sein. Der zweite, hohl ausgebildete, Abschnitt erstreckt sich vom Ende des ersten Abschnitts bis zur zweiten Stirnseite des Fügeelements. Mit dem zweiten Abschnitt geht somit die Funktion eines Lochstempels bzw. Stanzniets einher.
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 und werden flächig aufeinander angeordnet. Es können auch mehr als zwei Bauteile miteinander gefügt bzw. verbunden werden; und
b) Aufsetzen des Fügeelements auf eine erste Oberfläche des ersten Bauteils im Bereich der Fügestelle; und
c) Einbringen des Fügeelements in das erste Bauteil und das zweite Bauteil mittels Ausüben einer Kraft auf eine erste Stirnseite des Fügeelements. Bevorzugterweise wird die Kraft als Druckkraft im Wesentlichen senkrecht auf die erste Stirnseite des Fügeelements ausgeübt. Die Kraft wird dabei derart bzw. solange auf das Fügeelement ausgeübt, bis das Fügeelement das erste Bauteil und das zweite Bauteil im Bereich der Fügestelle vollständig durchdringt und eine zweite Stirnseite des Fügeelements aus dem zweiten Bauteil herausragt. Somit wird das Fügeelement vollständig durch beide Bauteile hindurchgetrieben. Die zweite Stirnseite des Fügeelements steht über die erste Oberfläche des zweiten Bauteils über; und
d) Anlegen einer elektrischen Spannung an die erste Stirnseite und die zweite Stirnseite des Fügeelements und Erhitzen des Fügeelements mittels Stromdurchfluss durch das Fügeelement. Bevorzugterweise wird die elektrische Spannung ausschließlich an die beiden Stirnseiten des Fügeelements und nicht an die Bauteile angelegt. Mittels der elektrischen Spannung bzw. des daraus resultierenden Stromdurchflusses durch das Fügeelement hindurch wird das Fügeelement erhitzt. Bei diesem Schritt wird das Fügeelement vorzugsweise nicht mit einem der beiden Bauteile verschweißt; und
e) Ausüben einer Druckkraft auf die erste Stirnseite und die zweite Stirnseite des Fügeelements und Prägen des Fügeelements zur Herstellung einer festen Verbindung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil. Beim Prägen wird das Fügeelement derart umgeformt, dass eine feste Verbindung zwischen den beiden Bauteilen hergestellt wird. Beispielsweise wird das Fügeelement derart umgeformt, dass die beiden Bauteile im Bereich der Fügestelle durch das umgeformte Fügeelement eingeklemmt werden.

In Schritt d) wird das Fügeelement derart erhitzt, dass es zumindest bereichsweise in einen rotglühenden Zustand versetzt wird. Dabei wird das Fügeelement derart erhitzt, dass das Fügeelement zumindest im Bereich dessen zweiten Stirnseite in einen rotglühenden Zustand versetzt wird.
Das Fügeelement wird in Schritt d) zumindest im Bereich dessen zweiten Stirnseite auf eine Temperatur zwischen 700° Celsius und 1000° Celsius erhitzt.
Ein Fügeelement, welches durch Erhitzung in einen rotglühenden Zustand und insbesondere auf eine Temperatur zwischen 700° Celsius und 1000° Celsius erhitzt wird, kann in einfacher Weise mittels einer Punktschweißzange derart gestaucht bzw. geprägt werden, dass eine genügende Verformung im Bereich zumindest einer Stirnseite auftritt, um eine feste Verbindung zwischen den beiden Bauteilen herzustellen.
Die beiden Bauteile weisen unterschiedliche Festigkeiten auf. Hierunter ist zu verstehen, dass die beiden Bauteile aus Werkstoffen mit unterschiedlichen Festigkeiten bestehen. Zum Beispiel kann eines der beiden Bauteile Aluminium aufweisen oder aus Aluminium bestehen. Des Weiteren könnte eines der beiden Bauteile aus einem warmumgeformten Stahl bestehen.
Die den hohlen Bereich des zweiten Abschnitts umschließende Schneidkante dient während Schritt c) zum Durchstanzen der beiden Bauteile. In Schritt e) wird zumindest dieser zweite Abschnitt soweit mittels Stromdurchfluss durch das Fügeelement erhitzt, dass der sich durch die Schneidkante bildende Kragen umgebogen und zumindest bereichsweise gegen die erste Oberfläche des zweiten Bauteils gedrückt wird.
Das Fügeelement hat im Wesentlichen zwei Funktionen. Zum einen dient das Fügeelement als Stanzniet bzw. Lochstempel zum Durchstoßen, Durchstanzen bzw. Lochen der beiden Bauteile im Bereich der Fügestelle. Zum anderen dient das Fügeelement zum Verbinden der beiden Bauteile bzw. als Verbindungselement. Hierfür verbleibt das Fügeelement in der Fügestelle.
Das Fügeelement wird vorzugsweise nicht mit einem der beiden Bauteile verschweißt. Durch die elektrische Spannung bzw. den daraus resultierenden elektrischen Stromfluss durch das Fügeelement wird das Fügeelement lediglich stark erhitzt, sodass es im Schritt e) beim Ausüben einer Druckkraft auf die beiden gegenüberliegenden Stirnseiten des Fügeelements verformt bzw. geprägt werden kann. Hierdurch wird eine feste Verbindung zwischen den beiden Bauteilen hergestellt.
Im Schritt c) kann das Fügeelement beispielsweise mittels einer Stanznietzange durch die beiden Bauteile hindurchgetrieben werden. Die Schritte d) und e) können beispielsweise mit einem einzigen Werkzeug, beispielsweise einer Punktschweißzange, durchgeführt werden. Mittels der Punktschweißzange kann die erforderliche elektrische Spannung an die beiden Stirnseiten des Fügeelements angelegt werden und gleichzeitig die Druckkraft auf die beiden Stirnseiten ausgeübt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist somit die beiden wesentlichen Verfahrensschritte, Lochen der beiden Bauteile mittels des Fügeelements und anschließendes Verbinden durch Erhitzen und Prägen des Fügeelements, auf.
Das Fügeelement ist zur Durchführung des Verfahrens gehärtet bzw. besteht aus einem gehärteten Stahl.
Mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren kann auch ein Bauteil aus einem warmumgeformten Stahl, insbesondere auch mit größerer Materialstärke, mit einem zweiten Bauteil verbunden werden. Bei im Stand der Technik bekannten Verfahren können Bauteile aus warmumgeformten Stählen und Materialstärken von 1,2 mm und mehr nicht mit einem Verbindungselement gelocht bzw. durchstoßen werden. Des Weiteren ist das gleichzeitige Stanzen von Blechen unterschiedlicher Festigkeiten bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren sehr schwierig, weil das weichere Bauteil zu stark fließen kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können mittels des gehärteten Fügeelements (welcher zum Verbleib in der Fügestelle ausgebildet ist) beide zu verbindenden Bauteile gleichzeitig gelocht und im nächsten Schritt gefügt werden. Dies ist insbesondere auch bei Bauteilen aus warmumgeformtem Stahl mit größeren Materialstärken, beispielsweise einer Dicke von 1,2 mm und mehr, möglich.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Druckkraft im Schritt e) während des Erhitzens des Fügeelements im Schritt d) auf die beiden Stirnseiten des Fügeelements ausgeübt wird. Somit ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Schritte d) und e) gleichzeitig bzw. zumindest überlappend ausgeführt werden.
Auch ist bevorzugterweise vorgesehen, dass in Schritt e) die erste Stirnseite und/oder die zweite Stirnseite des Fügeelements geprägt wird. Somit wird zumindest eine der beiden Stirnseiten des Fügeelements in Schritt e) geprägt.
Beim Prägen in Schritt e) ist bevorzugterweise vorgesehen, dass die erste Stirnseite des Fügeelements zumindest teilweise auf die erste Oberfläche des ersten Bauteils gedrückt wird und/oder dass die zweite Stirnseite des Fügeelements teilweise auf die erste Oberfläche des zweiten Bauteils gedrückt wird. Beim Prägen werden in Schritt e) bevorzugterweise Randbereiche von zumindest einer Stirnseite umgebogen, derart, dass diese auf die erste Oberfläche des ersten und/oder zweiten Bauteils gedrückt werden. Somit werden die beiden Bauteile durch das Fügeelement im Bereich der Fügestelle eingeklammert.
Besonders bevorzugterweise kann der Kopf des Fügeelements, das heißt die erste Stirnseite des Fügeelements, als Senkkopf ausgebildet sein, welcher bereits im Schritt c) vollständig in das erste Bauteil hineingedrückt wird. In Schritt e) wird dann lediglich noch die zweite Stirnseite des Fügeelements umgeformt bzw. geprägt. Durch die als Senkkopf ausgebildete erste Stirnseite und die umgeformte zweite Stirnseite des Fügeelements sind die beiden Bauteile im Bereich der Fügestelle durch das Fügeelement eingeklammert, womit eine feste Verbindung zwischen den beiden Bauteilen hergestellt ist.
Erfindungsgemäß ist ferner ein Fügeelement zum Fügen eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil gemäß einem vorbeschriebenen Verfahren vorgesehen. Das Fügeelement ist dabei gehärtet ausgebildet bzw. besteht aus einem gehärteten Stahl.
Erfindungsgemäß ist ferner ein Bauelementverbund umfassend ein erstes Bauteil und ein an einer Fügestelle des ersten Bauteils mit dem ersten Bauteil verbundenes beziehungsweise gefügtes zweites Bauteil vorgesehen, wobei der Bauteilelementverbund nach einem vorbeschriebenen Verfahren und/oder mittels eines vorbeschriebenen Fügeelements hergestellt wurde.
Die mindestens zwei mittels des Fügeelements verbundenen Bauteile sind flächig ausgebildet und flächig aufeinander angeordnet. Das Fügeelement ist Bestandteil des Bauelementverbunds. Das heißt, dass das Fügeelement nach Fügen der beiden Bauteile im Bauelement verbleibt. Ein massiver, erster, Abschnitt des Fügeelements kann vollständig innerhalb der beiden Bauteile angeordnet sein. Hierunter ist zu verstehen, dass die Länge des massiven, ersten, Abschnitts des Fügeelements im Wesentlichen der Dicke der beiden Bauteile beziehungsweise des Bauteilverbunds im Bereich der Fügestelle entspricht. Der durch das Fügeelement gelochte Abschnitt durch die beiden Bauteile wird somit bevorzugterweise vollständig durch den massiven, ersten, Abschnitt des Fügeelements aufgefüllt.
Bevorzugterweise besteht das erste Bauteil und/oder das zweite Bauteil aus einem warmumgeformten Stahl. Ferner ist bevorzugterweise vorgesehen, dass das erste Bauteil und/oder das zweite Bauteil Aluminium aufweist oder aus Aluminium besteht.
Figurenliste
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
Es zeigen schematisch:

1: das Lochen bzw. Durchstanzen eines ersten und eines zweiten Bauteils im Bereich einer Fügestelle mittels eines Fügeelements,
2: das Verbinden der beiden Bauteile mittels des Fügeelements durch Erhitzen und Prägen des Fügeelements, und
3: eine Schnittdarstellung eines Fügeelements.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
1 und 2 zeigen wesentliche Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Fügen von zwei Bauteilen 10, 11 mittels eines Fügeelements 100. 1 zeigt dabei den Verfahrensschritt c), nämlich das Durchstanzen bzw. Lochen der beiden Bauteile 10, 11 mittels des Fügeelements 100. In 2 sind die beiden Verfahrensschritte d) und e) gezeigt, wobei das Fügeelement 100 durch Anlegen einer elektrischen Spannung 18 und den daraus resultierenden Stromdurchfluss erhitzt und umgeformt bzw. geprägt wird.
1 zeigt den Zustand, wobei das Fügeelement 100 bereits vollständig durch die beiden Bauteile 10, 11 hindurchgetrieben wurde. Mittels einer Stanznietzange 24 wird eine Kraft 15 im Wesentlichen senkrecht auf die erste Stirnseite 16 des Fügeelements 100 ausgeübt, derart, bis das Fügeelement 100 vollständig durch beide Bauteile 10, 11 hindurchgetrieben wurde.
2 zeigt die folgenden beiden Verfahrensschritte d) und e), wobei mittels einer Schweißvorrichtung 25, beispielsweise einer Punktschweißzange, eine elektrische Spannung 18 an die beiden Elektroden 26, 27 der Schweißvorrichtung 25 angelegt wird. Durch den aus der elektrischen Spannung 18 resultierenden Stromdurchfluss durch das Fügeelement 100 wird das Fügeelement 100 derart erhitzt, dass es zumindest bereichsweise in einen rotglühenden Zustand versetzt wird. Mit der als Punktschweißzange ausgebildeten Schweißvorrichtung 25 kann gleichzeitig eine Druckkraft 19 auf die beiden Stirnseiten 16, 17 des Fügeelements 100 ausgeübt werden und das Fügeelement 100 geprägt werden.
Beim Prägen des Fügeelements 100 wird die zweite Stirnseite 17 des Fügeelements 100 im Bereich der umlaufenden Schneidkante 20 verformt und bereichsweise gegen die erste Oberfläche 14a des zweiten Bauteils 11 gedrückt. Die erste Stirnseite 16 des Fügeelements 100 ist als Senkkopf ausgebildet. Das Fügeelement 100 klammert durch die beiden Stirnseiten 16, 17 die Bauteile 10, 11 im Bereich der Fügestelle 12 ein, womit eine feste Verbindung zwischen den Bauteilen 10, 11 hergestellt ist.
3 zeigt eine Schnittdarstellung eines Fügeelements 100. Im Bereich der ersten Stirnseite 16 ist das Fügeelement 100 mit einem Senkkopf ausgebildet. Im Bereich der zweiten Stirnseite 17 weist das Fügeelement 100 eine umlaufende Schneidkante 20 auf. Das Fügeelement 100 weist eine gesamte Länge 23 auf und besteht im Wesentlichen aus zwei in Längsrichtung hintereinander angeordneten Abschnitten 21, 22, nämlich einem massiven, ersten Abschnitt 21 und einem daran anschließenden zweiten Abschnitt 22. Der erste, massive Abschnitt 21 erstreckt sich von der ersten Stirnseite 16 hin über mehr als die Hälfte der Länge 23 des Fügeelements 100. An den ersten Abschnitt 21 grenzt direkt der zweite Abschnitt 22 an und erstreckt sich bis zur zweiten Stirnseite 17. Die umlaufende Schneidkante 20 im Bereich des zweiten Abschnitts 22 umschließt einen Hohlraum. Der zweite Abschnitt 22 ist somit nicht massiv, sondern hohl ausgebildet.
Bezugszeichenliste

100: Fügeelement
200: Bauelementeverbund
10: Erstes Bauteil
11: Zweites Bauteil
12: Fügestelle
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: Kraft
16: Erste Stirnseite des Fügeelements
17: Zweite Stirnseite des Fügeelements
18: Elektrische Spannung
19: Druckkraft
20: Schneidkante
21: Erster Abschnitt des Fügeelements
22: Zweiter Abschnitt des Fügeelements
23: Länge des Fügeelements
24: Stanznietzange
25: Schweißvorrichtung
26: Erste Elektrode
27: Zweite Elektrode

Claims

Verfahren zum Fügen eines ersten Bauteils (10) mit mindestens einem zweiten Bauteil (11) mittels eines gehärteten Fügeelements (100) an einer Fügestelle (15) des ersten Bauteils (10) und zweiten Bauteils (11), wobei die beiden Bauteile (10, 11) Werkstoffe mit unterschiedlichen Festigkeiten aufweisen, wobei das Fügeelement (100) in Längsrichtung zwei hintereinander angeordnete Abschnitte (21, 22) aufweist, wobei ein erster Abschnitt (21) massiv ausgebildet ist und sich von einer ersten Stirnseite (16) des Fügeelements (100) bis mindestens über die Hälfte der Länge (23) des Fügeelements (100) erstreckt, wobei ein zweiter Abschnitt (22) hohl ausgebildet ist und durch zumindest eine Schneidkante (20) zum Durchstanzen des ersten Bauteils (10) und des zweiten Bauteils (11) umschlossen ist, wobei der zweite Abschnitt (22) direkt an den ersten Abschnitt (21) anschließt und sich bis zu einer zweiten Stirnseite (17) des Fügeelements (100) erstreckt, gekennzeichnet durch die Schritte: a) Anordnen des ersten Bauteils (10) an dem zweiten Bauteil (11); und b) Aufsetzen des Fügeelements (100) auf eine erste Oberfläche (13a) des ersten Bauteils (10) im Bereich der Fügestelle (12); und c) Einbringen des Fügeelements (100) in das erste Bauteil (10) und das zweite Bauteil (11) mittels Ausüben einer Kraft (15) auf die erste Stirnseite (16) des Fügelements (100), derart, dass das Fügeelement (100) das erste Bauteil (10) und das zweite Bauteil (11) im Bereich der Fügestelle (12) vollständig durchdringt und die zweite Stirnseite (17) des Fügelements (100) aus dem zweiten Bauteil (11) herausragt; und d) Anlegen einer elektrischen Spannung (18) an die erste Stirnseite (16) und die zweite Stirnseite (17) des Fügeelement (100) und Erhitzen des Fügeelements (100) mittels Stromdurchfluss durch das Fügeelement (100), derart, dass das Fügeelement (100) zumindest im Bereich dessen zweiten Stirnseite (17) auf eine Temperatur zwischen 700°C und 1000°C erhitzt und in einen rotglühenden Zustand versetzt wird; und e) Ausüben einer Druckkraft (19) auf die erste Stirnseite (16) und die zweite Stirnseite (17) des Fügeelements (100) und Prägen des Fügeelements (100) zur Herstellung einer festen Verbindung zwischen dem ersten Bauteil (10) und dem zweiten Bauteil (11), wobei die zweite Stirnseite (17) des Fügeelements (100) im Bereich der umlaufenden Schneidkante (20) verformt und bereichsweise gegen die erste Oberfläche (14a) des zweiten Bauteils (11) gedrückt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkraft (19) in Schritt e) während des Erhitzens des Fügeelements (100) in Schritt d) auf die beiden Stirnseiten (16, 17) des Fügeelements (100) ausgeübt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt e) die erste Stirnseite (16) und/oder die zweite Stirnseite (17) des Fügeelements (100) geprägt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stirnseite (16) des Fügeelements (100) zumindest teilweise auf die erste Oberfläche (13a) des ersten Bauteils (10) gedrückt wird und/oder dass die zweite Stirnseite (17) des Fügeelements (100) zumindest teilweise auf eine erste Oberfläche (14a) des zweiten Bauteils (11) gedrückt wird
Fügeelement (100) zum Fügen eines ersten Bauteils (10) mit einem zweiten Bauteil (11) nach einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügeelement (100) gehärtet ist, und wobei das Fügeelement (100) in Längsrichtung zwei hintereinander angeordnete Abschnitte (21, 22) aufweist, wobei ein erster Abschnitt (21) massiv ausgebildet ist und sich von einer ersten Stirnseite (16) des Fügeelements (100) bis mindestens über die Hälfte der Länge (23) des Fügeelements (100) erstreckt, wobei ein zweiter Abschnitt (22) hohl ausgebildet ist und durch zumindest eine Schneidkante (20) zum Durchstanzen des ersten Bauteils (10) und des zweiten Bauteils (11) umschlossen ist, wobei der zweite Abschnitt (22) direkt an den ersten Abschnitt (21) anschließt und sich bis zu einer zweiten Stirnseite (17) des Fügeelements (100) erstreckt.
Bauelementverbund (200) umfassend ein erstes Bauteil (10) und ein an einer Fügestelle (12) des ersten Bauteils (10) mit dem ersten Bauteil (10) verbundenes zweites Bauteil (11), dadurch gekennzeichnet, dass der Bauelementverbund (200) nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 und/oder mit zumindest einem Fügeelement (100) gemäß Anspruch 5 hergestellt wurde.
Bauelementverbund (200) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (10) und/oder das zweite Bauteil (11) aus einem warmumgeformten Stahl besteht; und/oder das erste Bauteil (10) und/oder das zweite Bauteil (11) Aluminium aufweist oder aus Aluminium besteht.