DE102016206612A1 - Verfahren zum Verbinden eines metallischen Formteils mit einem thermoplastischen Formteil - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Verbinden eines metallischen Formteils (1) mit einem thermoplastischen Formteil (2) mit Hilfe eines das thermoplastische Formteil (2) durchdringenden Laserstrahls (4) beschrieben, wobei zwischen den beiden Formteilen (1, 2) eine laserlichtabsorbierende Kunststofffolie (3) angeordnet ist. Dabei wird die gesamte Energie des Laserstrahls (4) in der laserlichtabsorbierenden Kunststofffolie (3) oder dem thermoplastischen Formteil (2) absorbiert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines metallischen Formteils mit einem thermoplastischen Formteil, wobei zwischen den beiden Formteilen eine laserlichtabsorbierende Kunststofffolie angeordnet ist, mit Hilfe eines das thermoplastische Formteil durchdringenden Laserstrahls.
  • Ein solches Verfahren ist aus der DE 103 38 588 A1 bekannt. Dort soll jedoch durch den Laserstrahl das metallische Formteil erwärmt werden, so dass aufgrund der dadurch erzielten hohen Temperatur des metallischen Formteils zumindest der an das metallische Formteil angrenzende Bereich des thermoplastischen Formteils und die laserlichtabsorbierende Kunststofffolie schmelzen und eine gute Verbindung zwischen den Formteilen entsteht. Das metallische Formteil kann hierzu an seiner an das thermoplastische Formteil angrenzenden Oberfläche angeraut oder mit Vertiefungen oder gar Hinterschneidungen versehen sein.
  • Zwar kann dort ein einstellbarer Anteil des Laserlichts bereits in der laserlichtabsorbierende Kunststofffolie absorbiert werden, allerdings ist es ein wesentlicher Aspekt dieses bekannten Verfahrens, das Schmelzen des thermoplastischen Formteils mittels der Erhitzung des metallischen Formteils zu bewirken.
  • Damit besteht jedoch das Problem der hohen erforderlichen Temperatur des Metalls, um das Material des thermoplastischen Formteils über Wärmetransfer zu schmelzen. Diese hohe Temperatur würde jedoch elektronische Komponenten auf dem metallischen Formteil schädigen.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, dieses Problem zu vermeiden.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Demnach ist in erfindungsgemäßer Weise ein Verfahren zum Verbinden eines metallischen Formteils mit einem thermoplastischen Formteil, wobei zwischen den beiden Formteilen eine laserlichtabsorbierende Kunststofffolie angeordnet ist, mit Hilfe eines das thermoplastische Formteil durchdringenden Laserstrahls dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Energie des Laserstrahls in der laserlichtabsorbierenden Kunststofffolie und dem thermoplastischen Formteil absorbiert wird.
  • Durch die Absorption des Laserlichts im Wesentlichen in der laserlichtabsorbierenden Kunststofffolie zwischen der laserlichttransparenten Kunststoffkomponente und dem Metallgrundkörper wird die Kunststofffolie erhitzt und aufgeschmolzen, während der Metallgrundkörper nahezu Raumtemperatur aufweist.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die laserlichtabsorbierende Kunststofffolie direkt mit dem thermoplastischen Formteil verbunden, wobei die Verbindung der laserlichtabsorbierenden Kunststofffolie mit dem thermoplastischen Formteil in einer vorteilhaften Ausgestaltung über ein Zwei-Komponenten-Spitzgießverfahren erfolgen kann.
  • Damit hat das erfindungsgemäße Verfahren der Vorteil einer Reduzierung der Prozesstemperatur der Metallkomponente bei einem neuen Fügeverfahren von Kunststoff mit Metall ohne Einsatz von nicht-produktiven Materialien wie Kleber.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen
  • 1 ein metallisches Formteil,
  • 2a ein thermoplastisches Formteil mit einer nicht damit verbundenen thermoplastischen Kunststofffolie,
  • 2b ein thermoplastisches Formteil mit einer damit verbundenen thermoplastischen Kunststofffolie und
  • 3 in schematischer Weise den Vorgang des Verbindens der Teile.
  • 1 zeigt in schematischer Weise ein metallisches Formteil 1, das beispielsweise Teil eines metallischen Gehäuses sein kann. Das metallische Formteil 1 ist z.B. laserstrukturiert oder mit einer anderen geeigneten Oberflächenvorbehandlung versehen und weist im Beispiel der 1 Hinterschneidungen 5 auf, um ein mechanisches Verklammern sowie eine adhäsive Verbindung zwischen dem metallischen Formteil 1 und einem damit zu verbindenden thermoplastischen Formteil 2 gemäß der 2a oder 2b zu begünstigen. Das metallische Formteil 1 kann auch sonst eine geeignete Oberflächentopologie oder Oberflächenchemie aufweisen.
  • Die laserlichtabsorbierende thermoplastische Kunststofffolie 2 gemäß der 2a oder 2b kann eine Dicke von 0,01 bis 1mm, vorzugsweise von 0,1 bis 0,5 mm, haben. Das laserlichtabsorbierende Material kann gemäß 2a eine dritte separate Komponente sein oder gemäß 2b direkt über eine Urform oder ein Fügeverfahren mit dem laserlichttransparenten thermoplastischen Formteil 2 verbunden sein.
  • In der 3 sind das metallische Formteil 1 und das thermoplastische Formteil 2 sowie die bevorzugt mit dem thermoplastischen Formteil 2 einstückig verbundene laserlichtabsorbierende Kunststofffolie 3 zusammengefügt und werden mit Hilfe einer Krafteinwirkung F zusammengedrückt.
  • Ein Laserstrahl 4 transmittiert das thermoplastische Formteil 2 und wird von der laserlichtabsorbierenden Kunststofffolie 3 vollständig absorbiert. Die laserlichtabsorbierende Kunststofffolie 3 schmilzt und wird durch den Fügedruck F in die Struktur 5 des metallischen Formteils 1 gedrückt. Eine feste Verbindung zwischen den Komponenten entsteht nach der Erstarrung des Kunststoffes.
  • Durch die Erfindung entsteht eine Fertigungstechnik in Form von direktem Montieren von Kunststoff auf Metall für Formteile für eine breite Palette von Produkten wie z.B. Elektronikabdeckungen oder im Bereich der Lenkung, bei Getrieben, Motorsystemen oder fortschrittlichen Fahrerassistenzsystemen usw.
  • 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 10338588 A1 [0002]

Claims (3)

  1. Verfahren zum Verbinden eines metallischen Formteils (1) mit einem thermoplastischen Formteil (2), wobei zwischen den beiden Formteilen (1, 2) eine laserlichtabsorbierende Kunststofffolie (3) angeordnet ist, mit Hilfe eines das thermoplastische Formteil (2) durchdringenden Laserstrahls (4), dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Energie des Laserstrahls (4) in der laserlichtabsorbierenden Kunststofffolie (3) und dem thermoplastischen Formteil (2) absorbiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die laserlichtabsorbierende Kunststofffolie (3) direkt mit dem thermoplastischen Formteil (2) verbunden ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der laserlichtabsorbierenden Kunststofffolie (3) mit dem thermoplastischen Formteil (2) über ein Zwei-Komponenten-Spitzgießverfahren erfolgt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS61258730A (ja) * 1985-05-10 1986-11-17 Toyota Motor Corp 合成樹脂材料と異種材料の接合方法
DE10335446A1 (de) * 2003-07-31 2005-02-17 Volkswagen Ag Verfahren zum Durchstrahlschweißen, insbesondere zum Laserdurchstrahlschweißen, sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
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