DE102017105185B4 - Verbindungselement, Effektor und Widerstandsschweißverfahren zum stoffschlüssigen Verbinden von Faserverbundwerkstoffteilen - Google Patents

Verbindungselement, Effektor und Widerstandsschweißverfahren zum stoffschlüssigen Verbinden von Faserverbundwerkstoffteilen Download PDF

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Abstract

Verbindungselement (100) zum stoffschlüssigen Verbinden von Faserverbundwerkstoffteilen (116, 118) mit thermoplastischer Matrix, wobei das Verbindungselement (100) eine Metallleiterschicht (102) mit einer Kontaktseite (104) und einer Rückseite, eine an der Kontaktseite (104) angeordnete erste Faserverbundwerkstoffschicht (106), eine an der Rückseite angeordnete zweite Faserverbundwerkstoffschicht (108), eine an der ersten Faserverbundwerkstoffschicht (106) angeordnete erste Thermoplastschicht (110) und eine an der zweiten Faserverbundwerkstoffschicht (108) angeordnete zweite Thermoplastschicht aufweist und die Metallleiterschicht (102) an der Kontaktseite (104) wenigstens zwei Kontaktabschnitte (112, 114) zur elektrischen Beaufschlagung in einem Widerstandsschweißverfahren aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallleiterschicht (102) an den wenigstens zwei Kontaktabschnitten (112, 114) von der ersten Faserverbundwerkstoffschicht (106) und von der ersten Thermoplastschicht (110) freigestellt und an der Rückseite von der zweiten Faserverbundwerkstoffschicht (108) und von der zweiten Thermoplastschicht vollständig abgedeckt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement zum stoffschlüssigen Verbinden von Faserverbundwerkstoffteilen mit thermoplastischer Matrix, wobei das Verbindungselement eine Metallleiterschicht mit einer Kontaktseite und einer Rückseite, eine an der Kontaktseite angeordnete erste Faserverbundwerkstoffschicht, eine an der Rückseite angeordnete zweite Faserverbundwerkstoffschicht, eine an der ersten Faserverbundwerkstoffschicht angeordnete erste Thermoplastschicht und eine an der zweiten Faserverbundwerkstoffschicht angeordnete zweite Thermoplastschicht aufweist und die Metallleiterschicht an der Kontaktseite wenigstens zwei Kontaktabschnitte zur elektrischen Beaufschlagung in einem Widerstandsschweißverfahren aufweist. Außerdem betrifft die Erfindung einen Effektor für einen Industrieroboter zum stoffschlüssigen Verbinden von Faserverbundwerkstoffteilen mit thermoplastischer Matrix mithilfe eines Verbindungselements. Außerdem betrifft die Erfindung ein Widerstandsschweißverfahren zum stoffschlüssigen Verbinden von Faserverbundwerkstoffteilen mit thermoplastischer Matrix.
  • Aus der DE 10 2010 007 824 A1 ist ein Verfahren bekannt zum Fügen von duroplastischen Kohlenstofffaserverbundbauteilen oder -rohlingen untereinander oder von duroplastischen mit thermoplastischen Bauteilen oder Rohlingen, wobei wenigstens zwei Bauteile oder Rohlinge durch Widerstandsschweißen verbunden werden, wobei für das Widerstandsschweißen Kohlenstofffasertextilien mit Gewebestruktur oder Vliesstruktur als Heizelemente verwendet werden, wobei diese mit Wechselstrom beaufschlagt werden, wobei die Kohlenstofffasertextilien auf ihren Oberflächen mit einem Thermoplasten imprägniert sind oder mit diesem durchgehend getränkt sind, wobei mit Hilfe jeweils einer imprägnierten Kohlenstofffasertextilie zwei duroplastische Bauteile oder Rohlinge oder ein duroplastischer mit einem thermoplastischen Bauteil oder Rohling verbunden werden, wobei die duroplastischen Bauteile oder Rohlinge wenigstens auf ihrer der imprägnierten Kohlenstofffasertextilie zugewandten Duroplastoberfläche eine intermolekular angebundene Thermoplastfolie (Anbindungs-Folie) von maximal 300 µm Dicke tragen und wobei ein Verschweißen der genannten Strukturen unter Einbindung der leitenden Kohlenstofffasertextilie erfolgt.
  • Aus der DE 10 2015 215 823 A1 ist ein Verfahren bekannt zum Fügen eines ersten Bauteils mit mindestens einem zweiten Bauteil mittels eines Fügeelements an einer Fügestelle des ersten Bauteils, umfassend die Schritte: Anordnen des ersten Bauteils an dem zweiten Bauteil; und Aufsetzen des Fügeelements auf eine erste Oberfläche des ersten Bauteils im Bereich der Fügestelle; und 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 Fügelement in direktem Kontakt mit dem zweiten Bauteil steht; und Anlegen einer elektrischen Spannung an das Fügeelement und das zweite Bauteil und Fügen des Fügelements mit dem zweiten Bauteil durch Widerstandselementschweißen.
  • Außerdem ist aus der DE 10 2015 215 823 A1 eine Vorrichtung bekannt zum Fügen eines ersten Bauteils mit mindestens einem zweiten Bauteil mittels eines Fügeelements an einer Fügestelle des ersten Bauteils, wobei die Vorrichtung ein erstes Werkzeug zum Widerstandselementschweißen und ferner ein zweites Werkzeug zum Eindrehen, des Fügelements in das erste Bauteil aufweist. Das erste Werkzeug ist als Schweißzange ausgebildet. Das zweite Werkzeug ist als Schraubwerkzeug ausgebildet. Das erste Werkzeug und das zweite Werkzeug sind in der Vorrichtung in einem, bevorzugterweise variablen, Abstand zueinander angeordnet.
  • Aus der DE 10 2016 121 693 A1 ist ein Verbindungselement bekannt zum Herstellen einer stoffschlüssigen Duroplast-Thermoplast-Verbindung, wobei das Verbindungselement eine Metallleiterschicht und wenigstens eine Thermoplastschicht, eine exotherm reaktive Schicht und wenigstens eine Thermoplastschicht oder eine induktiv heizbare Schicht und wenigstens eine Thermoplastschicht aufweist.
  • Außerdem ist aus der DE 10 2016 121 693 A1 ein Verfahren bekannt zum Herstellen eines Duroplast-Thermoplast-Verbundbauteils mit einem Thermoplastmodul und einem Duroplastmodul, wobei das Thermoplastmodul und das Duroplastmodul zueinander ausgerichtet und zusammengepresst werden und die Metallleiterschicht als Heizwiderstand elektrisch beaufschlagt, die exotherm reaktive Schicht aktiviert oder die induktiv heizbare Schicht mit einem magnetischen Wechselfeld beaufschlagt wird.
  • Das Dokument GB 2119710 A betrifft die Herstellung von Laminaten, Schäumen und Gegenständen aus thermoplastischem Material. Es wird vorgeschlagen, ein oder mehrere Schichten eines elektrischen Widerstandsmaterials in engem Kontakt mit einer oder mehreren Schichten eines thermoplastischen Materials vorzusehen, um eine Verbundstruktur zu bilden. Das thermoplastische Material kann eine thermoplastische Matrix aufweisen, die mit Glasfasern oder anderen Fasern verstärkt ist.
  • Weiterer relevanter Stand der Technik findet sich in DE 38 31 787 A1 .
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verbindungselement baulich und/oder funktional zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen eingangs genannten Effektor baulich und/oder funktional zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren zu verbessern.
  • Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verbindungselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Außerdem wird die Aufgabe gelöst mit einem Effektor mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Außerdem wird die Aufgabe gelöst mit einem Widerstandsschweißverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Das Verbindungselement kann dazu dienen, Faserverbundwerkstoffteile miteinander durch Adhäsion und Kohäsion zu verbinden. Das Verbindungselement kann zum Verschweißen von Faserverbundwerkstoffteilen miteinander dienen. Das Verbindungselement kann eine flächige Form aufweisen. Das Verbindungselement kann eine erste Verbindungsfläche zur Verbindung mit einem ersten Faserverbundwerkstoffteil und eine zweite Verbindungsfläche zur Verbindung mit einem zweiten Faserverbundwerkstoffteil aufweisen. Das Verbindungselement kann mehrere Schichten aufweisen. Das Verbindungselement kann ein Schichtkörper sein. Das Verbindungselement kann einen asymmetrischen Schichtaufbau aufweisen. Das Verbindungselement kann ein Verbundkörper sein. Das Verbindungselement kann als Halbzeug vorliegen. Das Verbindungselement kann vorkonfektioniert sein. Das Vorkonfektionieren kann ein Zuschneiden umfassen. Das Verbindungselement kann auch als Schweißelement bezeichnet werden.
  • Die Faserverbundwerkstoffteile können Fasern aufweisen. Die Fasern können als Gewebe, Gewirk, Gestrick, Geflecht, Nähgewirke oder Tape vorliegen. Die Fasern können organische Fasern, wie Aramidfasern, Kohlenstofffasern, Polyester-Fasern, Nylon-Fasern, Polyethylen-Fasern, Plexiglas-Fasern, und/oder anorganische Fasern, wie Basaltfasern, Borfasern, Glasfasern, Keramikfasern, Kieselsäurefasern, sein. Die thermoplastische Matrix der Faserverbundwerkstoffteile kann Polyetheretherketon (PEEK), Polyphenylensulfid (PPS), Polysulfon (PSU), Polyetherimid (PEI) und/oder Polytetrafluorethen (PTFE) aufweisen.
  • Die Metallleiterschicht kann elektrisch leitfähig sein. Die Metallleiterschicht kann als elektrischer Widerstand dienen. Die Metallleiterschicht kann als Heizwiderstand dienen. Die Metallleiterschicht kann aus einem rostfreien Stahl gebildet sein. Die Metallleiterschicht kann aus einem netzartigen Stahl gebildet sein. Die Metallleiterschicht kann ein Drahtgewebe sein.
  • Die Metallleiterschicht und die Faserverbundwerkstoffschichten können miteinander fest verbunden sein. Die Faserverbundwerkstoffschichten können in wärmeleitendem Kontakt mit der Metallleiterschicht stehen. Die Metallleiterschicht kann mit den Faserverbundwerkstoffschichten verklebt sein.
  • Die erste Faserverbundwerkstoffschicht und die erste Thermoplastschicht können miteinander fest verbunden sein. Die zweite Faserverbundwerkstoffschicht und die zweite Thermoplastschicht können miteinander fest verbunden sein. Die Thermoplastschichten können in wärmeleitendem Kontakt mit den Faserverbundwerkstoffschichten stehen.
  • Die erste Faserverbundwerkstoffschicht und/oder die zweite Faserverbundwerkstoffschicht können/kann organische Fasern, wie Aramidfasern, Kohlenstofffasern, Polyester-Fasern, Nylon-Fasern, Polyethylen-Fasern, Plexiglas-Fasern, und/oder anorganische Fasern, wie Basaltfasern, Borfasern, Glasfasern, Keramikfasern, Kieselsäurefasern aufweisen. Die erste Faserverbundwerkstoffschicht und/oder die zweite Faserverbundwerkstoffschicht können/kann Polyetheretherketon (PEEK), Polyphenylensulfid (PPS), Polysulfon (PSU), Polyetherimid (PEI), Polytetrafluorethen (PTFE) und/oder Polyetherketonketon (PEKK) aufweisen. Die erste Faserverbundwerkstoffschicht und/oder die zweite Faserverbundwerkstoffschicht können/kann aus einem Faser-Matrix-Halbzeug mit Glasfasern und einem einem Matrixwerkstoff von zu verbindenden Faserverbundwerkstoffteilen entsprechenden Matrixwerkstoff gebildet sein. Die erste Faserverbundwerkstoffschicht und/oder die zweite Faserverbundwerkstoffschicht können/kann Fasern aufweisen, die ausgehend von einer Seite mit einer Harzfolie imprägniert sind. Die erste Faserverbundwerkstoffschicht und/oder die zweite Faserverbundwerkstoffschicht können/kann ein Semipreg sein.
  • Die erste Thermoplastschicht und/oder die zweite Thermoplastschicht können/kann Polyetheretherketon (PEEK), Polyphenylensulfid (PPS), Polysulfon (PSU), Polyetherimid (PEI), Polytetrafluorethen (PTFE) und/oder Polyetherketonketon (PEKK) aufweisen. Die erste Thermoplastschicht und/oder die zweite Thermoplastschicht können/kann aus einer einem Matrixwerkstoff von zu verbindenden Faserverbundwerkstoffteilen entsprechenden Thermoplastfolie gebildet sein. Die Thermoplastfolie kann eine Dicke von ca. 100µm bis ca. 300µm, insbesondere von ca. 200µm, aufweisen.
  • Die zu verbindenden Faserverbundwerkstoffteile können eine Polyetheretherketonmatrix aufweisen. Die erste Faserverbundwerkstoffschicht und/oder die zweite Faserverbundwerkstoffschicht können/kann dann eine Polyetheretherketonmatrix aufweisen. Die erste Thermoplastschicht und/oder die zweite Thermoplastschicht können/kann dann eine Polyetheretherketonfolie sein.
  • Die wenigstens zwei Kontaktabschnitte können jeweils eine ebene Kontaktfläche aufweisen. Die wenigstens zwei Kontaktabschnitte können in einer gemeinsamen Kontaktebene angeordnet sein. Die wenigstens zwei Kontaktabschnitte können voneinander beabstandet sein. Die wenigstens zwei Kontaktabschnitte können mithilfe eines Effektors elektrisch beaufschlagbar sein. Die wenigstens zwei Kontaktabschnitte können mithilfe eines Elektrodenmoduls eines Effektors elektrisch kontaktierbar sein.
  • Die Metallleiterschicht ist an den wenigstens zwei Kontaktabschnitten von der ersten Faserverbundwerkstoffschicht und von der ersten Thermoplastschicht freigestellt. Die erste Faserverbundwerkstoffschicht und die erste Thermoplastschicht können zum Freistellen der Metallleiterschicht an den wenigstens zwei Kontaktabschnitten gegenüber der Metallleiterschicht abschnittsweise zurückgesetzt sein. Die erste Faserverbundwerkstoffschicht und die erste Thermoplastschicht können zum Freistellen der Metallleiterschicht an den wenigstens zwei Kontaktabschnitten Ausnehmungen aufweisen.
  • Die Metallleiterschicht ist an der Rückseite von der zweiten Faserverbundwerkstoffschicht und von der zweiten Thermoplastschicht vollständig abgedeckt. Die zweite Faserverbundwerkstoffschicht und die zweite Thermoplastschicht können zum Abdecken der Metallleiterschicht zumindest annähernd dieselbe Fläche wie die Rückseite der Metallleiterschicht aufweisen. Die zweite Faserverbundwerkstoffschicht und die zweite Thermoplastschicht können abschnittsweise oder umlaufend über die Fläche der Rückseite der Metallleiterschicht überstehen.
  • Die erste Faserverbundwerkstoffschicht und/oder die zweite Faserverbundwerkstoffschicht dient/dienen während einer Durchführung eines erfindungsgemäßen Widerstandsschweißverfahrens zur elektrischen Isolation zwischen der Metallleiterschicht und einem zu verbindenden Faserverbundwerkstoffteil. Die erste Faserverbundwerkstoffschicht und/oder die zweite Faserverbundwerkstoffschicht können/kann eine vorgegebene Mindestdicke aufweisen.
  • Das Verbindungselement kann in ein zu verbindendes Faserverbundwerkstoffteil integrierbar sein. Die erste Thermoplastschicht und/oder die zweite Thermoplastschicht können/kann mithilfe eines zu verbindenden Faserverbundwerkstoffteils gebildet sein.
  • Der Effektor kann zur Anordnung an einem Manipulator, insbesondere an einem Industrieroboter, dienen. Der Effektor kann eine mechanische Schnittstelle zur Verbindung mit dem Manipulator aufweisen. Der Effektor kann wenigstens eine elektrische Leistungsschnittstelle aufweisen. Der Effektor kann wenigstens eine elektrische Signalschnittstelle aufweisen. Der Effektor kann wenigstens eine pneumatische Schnittstelle aufweisen. Der Effektor kann als Endeffektor dienen. Der Effektor weist eine Effektorbasis auf. Der Effektor kann einen Anschlussflansch aufweisen. Der Anschlussflansch und die Effektorbasis können miteinander fest verbunden sein.
  • Das wenigstens eine Elektrodenmodul weist wenigstens zwei Elektroden auf. Die wenigstens zwei Elektroden sind relativ zu der Effektorbasis verlagerbar. Das wenigstens eine Elektrodenmodul kann eine Betätigungseinrichtung zum Verlagern der wenigstens zwei Elektroden aufweisen. Die Betätigungseinrichtung kann wenigstens einen Antrieb aufweisen. Der wenigstens eine Antrieb kann eine pneumatische Zylinder-Kolben-Anordnung aufweisen. Die Betätigungseinrichtung kann ein Getriebe aufweisen. Das Getriebe kann zwischen den wenigstens zwei Elektroden und dem wenigstens einen Antrieb wirksam sein. Die wenigstens zwei Elektroden können Kontaktflächen zum Kontaktieren der wenigstens zwei Kontaktabschnitte der Metalleiterschicht aufweisen. Die wenigstens zwei Elektroden können Anschlussabschnitte zum Anschließen einer Stromquelle aufweisen.
  • Der Effektor kann zum Aufnehmen, Handhaben und/oder Ablegen von Faserverbundwerkstoffteilen dienen. Der Effektor kann wenigstens ein Greifmodul zum Greifen eines Faserverbundwerkstoffteils und/oder des Verbindungselements aufweisen. Das wenigstens eine Greifmodul kann pneumatisch betätigbar sein. Das wenigstens eine Greifmodul kann einen Unterdruckgreifer aufweisen. Das wenigstens eine Greifmodul und die Effektorbasis können miteinander fest verbunden sein.
  • Der Effektor kann zum Zusammenpressen von Faserverbundwerkstoffteilen dienen. Der Effektor kann wenigstens ein Pressmodul zum Zusammenpressen von Faserverbundwerkstoffteilen aufweisen. Das wenigstens eine Pressmodul kann wenigstens einen Stempel zum Aufbringen einer Presskraft aufweisen. Der wenigstens eine Stempel kann relativ zu der Effektorbasis verlagerbar sein. Das wenigstens eine Pressmodul kann eine Betätigungseinrichtung zum Verlagern des wenigstens einen Stempels aufweisen. Die Betätigungseinrichtung kann wenigstens einen Antrieb aufweisen. Der wenigstens eine Antrieb kann eine pneumatische Zylinder-Kolben-Anordnung aufweisen. Die Betätigungseinrichtung kann ein Getriebe aufweisen. Das Getriebe kann zwischen dem wenigstens einen Stempel und dem wenigstens einen Antrieb wirksam sein. Der wenigstens eine Stempel kann eine Pressfläche aufweisen.
  • Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem ein automatisiertes Widerstandsschweißen von dreidimensionalen, thermoplastischen, faserverstärkten Hochleistungs-Kunststoffen.
  • Ein Schweißelement kann asymmetrisch aufgebaut sein. Dies ermöglicht eine Schweißung von nur einer Bearbeitungsrichtung. Somit kann von einem Konzept einer beidseitigen Bearbeitung abgewichen und eine Schweißung beispielsweise mit einem Industrieroboter ermöglicht werden. Somit können Fügezonen auch in schwer zugänglichen Bereichen wirtschaftlich umgesetzt werden. Das Schweißelement kann in einen der Fügepartner integriert werden, um einen Prozess um einen Handhabungsschritt zu verschlanken.
  • Ein Widerstandsschweißprozess kann automatisiert durchgeführt werden. Zum automatisierten Widerstandsschweißen kann eine Schweißzange, die von einem Knickarmroboter positionier- und steuerbar sein kann, verwendet werden. Durch Funktionen eines Endeffektors, wie seitlicher Einzug von Kontaktbacken, kann der Schweißprozess erheblich robuster und dadurch prozesssicher eingesetzt werden.
  • Das Schweißelement kann zur einseitigen Kontaktierung dienen. Das Schweißelement kann aus einem rostfreien Metallgitter, einem Glasfaser-Semipreg mit PEEK-Matrix, sowie jeweils zwei PEEK-Folien bestehen. Das Matrixsystem am Schweißelement sollte dem Matrixsystem der Fügepartner entsprechen. Das Metallgitter kann derart dimensioniert sein, dass es durch Glasfaser-Lagen von Schweißpartnern elektrisch isoliert wird. Bei einer Vakuumkonsolidierung kann das Metallgitter einseitig mit Matrix verklebt werden. Dadurch wellt sich das Metallgitter nicht und kann verlässlich kontaktiert werden.
  • Der Endeffektor kann einen zu fügenden Schweißpartner, beispielsweise einen Winkel, mittels Unterdruck ansaugen und ihn auf einem aufnehmenden Schweißpartner, beispielsweise einer Platte, platzieren. Anschließend kann ein Pressstempel über pneumatische Zylinder zufahren und so für eine ausreichende Flächenpressung der Fügepartner sorgen. Über kleinere Zylinder in einem vorderen Bereich des Endeffektors können Kontaktierungsstempel an den zu fügenden Schweißpartner gedrückt werden, um einen kritischen Luftspalt zu vermeiden. Anschließend können die Kontaktierungsstempel auf das Metallgitter gedrückt und der Schweißstrom geschaltet werden. Nach erfolgreichem Aufschmelzen und Abkühlen der Matrix können die Kontaktstempel sowie die Flächenpressung auffahren und der Prozess ist beendet.
  • Mit „kann“ sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist.
  • Mit der Erfindung ist ein Automatisierungsgrad erhöhbar. Eine Prozesssicherheit wird erhöht. Ein Verbinden von Faserverbundwerkstoffteilen an großen Hautfeldern und/oder im Bereich komplexer Strukturen wird vereinfacht oder ermöglicht. Bestehende Produktionsmittel sind einsetzbar. Ein Aufwand, wie Zeitaufwand und/oder Kostenaufwand, wird reduziert. Die Erfindung dient insbesondere zur Verwendung im Bereich des Flugzeugbaus, um Flugzeuge bzw. deren Komponenten aus thermoplastischem Faserverbundwerkstoff automatisiert zu fügen. Insbesondere Aufbauten, wie Clips und/oder Flansche, können mithilfe der Erfindung mit Hautfeldern und/oder Stringern verbunden werden.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.
  • Es zeigen schematisch und beispielhaft:
    • 1 ein Verbindungselement zum stoffschlüssigen Verbinden von Faserverbundwerkstoffteilen mit thermoplastischer Matrix
    • 2 zwei mithilfe eines Verbindungselements miteinander verbundene Faserverbundwerkstoffteile mit thermoplastischer Matrix und
    • 3 einen Effektor für einen Industrieroboter zum stoffschlüssigen Verbinden von Faserverbundwerkstoffteilen mit thermoplastischer Matrix mithilfe eines Verbindungselements.
  • 1 zeigt ein Verbindungselement 100 zum Verschweißen von Faserverbundwerkstoffteilen mit thermoplastischer Matrix.
  • Das Verbindungselement 100 weist eine Metallleiterschicht 102 mit einer Kontaktseite 104 und einer Rückseite, eine an der Kontaktseite 104 angeordnete erste Faserverbundwerkstoffschicht 106, eine an der Rückseite angeordnete zweite Faserverbundwerkstoffschicht 108, eine an der ersten Faserverbundwerkstoffschicht 106 angeordnete erste Thermoplastschicht 110 und eine an der zweiten Faserverbundwerkstoffschicht 108 angeordnete zweite Thermoplastschicht. Die Metallleiterschicht 102 weist an der Kontaktseite 104 zwei Kontaktabschnitte 112, 114 auf. Die Kontaktabschnitte 112, 114 dienen zur elektrischen Beaufschlagung der Metallleiterschicht 102 in einem Widerstandsschweißverfahren.
  • Die Metallleiterschicht 102 und die Faserverbundwerkstoffschichten 106, 108 sind miteinander fest und wärmeleitend verbunden. Die Thermoplastschichten 110 sind mit den Faserverbundwerkstoffschichten 106, 108 fest und wärmeleitend verbunden.
  • Die Metallleiterschicht 102 ist elektrisch leitfähig und dient als elektrischer Heizwiderstand. Die Metallleiterschicht 102 ist aus einem VA-Mesh gebildet. Die Faserverbundwerkstoffschichten 106, 108 sind vorliegend aus einem Semipreg mit Glasfasern und einer Polyetheretherketonmatrix gebildet. Die Thermoplastschichten 110 sind vorliegend aus einer Polyetheretherketonfolie mit einer Dicke von ca. 200µm gebildet. Die Faserverbundwerkstoffschichten 106, 108 sind aus einem Glasfasergewebe/Thermoplastmatrixaufbau gebildet, wobei die Matrix der Matrix der Fügepartner entspricht. Das Semipreg kann gegebenenfalls durch einzelne Schichten Glasfasergewebe mit Thermoplastmatrix ersetzt werden.
  • Die erste Faserverbundwerkstoffschicht 106 und die erste Thermoplastschicht 110 sind gegenüber der Metallleiterschicht 102 seitlich zurückgesetzt, sodass die Metallleiterschicht 102 an den zwei Kontaktabschnitten 112, 114 von der ersten freigestellt ist. Die zweite Faserverbundwerkstoffschicht 108 und die zweite Thermoplastschicht stehen umlaufend über die Fläche der Rückseite der Metallleiterschicht 102 über, sodass die Metallleiterschicht 102 an der Rückseite von der zweiten Faserverbundwerkstoffschicht 108 und von der zweiten Thermoplastschicht vollständig abgedeckt ist.
  • 2 zeigt zwei mithilfe des Verbindungselements 100 miteinander verbundene Faserverbundwerkstoffteile 116, 118 mit thermoplastischer Matrix.
  • Die Faserverbundwerkstoffteile 116, 118 weisen vorliegend Kohlenstofffasern und eine Polyetheretherketonmatrix auf. Das Faserverbundwerkstoffteil 116 weist eine hautartige Form mit einer großen ebenen Oberfläche auf. Das Faserverbundwerkstoffteil 118 weist eine flansch- oder winkelartige Form auf.
  • Das Verbindungselement 100 ist rückseitig mit dem Faserverbundwerkstoffteil 116 und kontaktseitig mit dem Faserverbundwerkstoffteil 118 verschweißt. Die Kontaktabschnitte 112, 114 sind seitlich des Faserverbundwerkstoffteils 118 angeordnet und von oben frei zugänglich.
  • Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und die zugehörige Beschreibung verwiesen.
  • 3 zeigt einen Effektor 200 für einen Industrieroboter zum stoffschlüssigen Verbinden von Faserverbundwerkstoffteilen, wie Faserverbundwerkstoffteile 116, 118 gemäß 2, mithilfe eines Verbindungselements, wie Verbindungselement 100 gemäß 1 und 2.
  • Der Effektor 200 weist eine Effektorbasis 202 auf. Die Effektorbasis 202 weist eine rahmen- oder gehäuseartige Form auf. Der Effektor 200 weist einen Anschlussflansch 204 auf. Der Anschlussflansch 204 und die Effektorbasis 202 sind miteinander fest verbunden.
  • Der Effektor 200 weist ein Elektrodenmodul zum elektrischen Beaufschlagen von Kontaktabschnitten, wie Kontaktabschnitte 112, 114, einer Metallschicht, wie Metallschicht 102, eines Verbindungselements, wie Verbindungselement 100, auf. Das Elektrodenmodul weist zwei Elektroden 206, 208 auf. Die Elektroden 206, 208 sind relativ zu der Effektorbasis 202 in x-Richtung und in z-Richtung verlagerbar. Das Elektrodenmodul weist eine Betätigungseinrichtung mit einem pneumatischen Zylinder-Kolben-Antrieb 210 zum Verlagern der Elektroden 206, 208 auf. Die Elektroden 206, 208 weisen Anschlussabschnitte, wie 212, zur Stromeinleitung auf. Eine Isolation 213 dient zur elektrischen und thermischen Isolation.
  • Der Effektor 200 weist ein Greifmodul zum Greifen eines Faserverbundwerkstoffteils, wie Faserverbundwerkstoffteil 116, und/oder des Verbindungselements, wie Verbindungselement 100, auf. Das Greifmodul weist einen Unterdruckgreifer 214 auf. Das Greifmodul und die Effektorbasis 202 sind miteinander fest verbunden.
  • Der Effektor 200 weist ein Pressmodul zum Zusammenpressen von Faserverbundwerkstoffteilen, wie Faserverbundwerkstoffteile 116, 118, auf. Das Pressmodul weist einen Stempel 216 mit einer Pressfläche zum Aufbringen einer Presskraft auf. Der Stempel ist relativ zu der Effektorbasis 202 in z-Richtung verlagerbar. Das Pressmodul weist eine Betätigungseinrichtung mit einem pneumatischen Zylinder-Kolben-Antrieb 218 zum Verlagern des Stempels 216 auf.
  • Zum Verschweißen der Faserverbundwerkstoffteile 116, 118, werden das Faserverbundwerkstoffteil 116, das Verbindungselement 100 und das Faserverbundwerkstoffteil 118 aneinander angeordnet. Dabei wird das Verbindungselement 100 zwischen den Faserverbundwerkstoffteilen 116, 118 angeordnet. Die Faserverbundwerkstoffteile 116, 118 und das Verbindungselement 100 werden zueinander ausgerichtet. Dabei wird das Verbindungselement 100 mithilfe des Greifmoduls gehalten. Nachfolgend werden das Faserverbundwerkstoffteil 116, das Verbindungselement 100 und das Faserverbundwerkstoffteil 118 zusammengepresst und die Elektroden 206, 208 werden verlagert, um die Kontaktabschnitte 112, 114 von der Kontaktseite her zu kontaktieren. Nachfolgend werden die Kontaktabschnitte 112, 114 elektrisch beaufschlagt. Dabei wirken die Faserverbundwerkstoffschichten 106, 108 als Isolator zwischen der Metalleiterschicht 102 und den Faserverbundwerkstoffteilen 116, 118. Unter der elektrischen Beaufschlagung erhitzt sich die Metalleiterschicht 102, sodass sich das Faserverbundwerkstoffteil 116, das Verbindungselement 100 und das Faserverbundwerkstoffteil 118 unter Plastifizierung der thermoplastischen Kunststoffe miteinander stoffschlüssig verbinden. Nachfolgend wird der Schweißstrom abgeschaltet, eine Pressung kann bis zur hinreichenden Verfestigung der thermoplastischen Kunststoffe aufrecht erhalten werden.
  • Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und 2 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Verbindungselement
    102
    Metallleiterschicht
    104
    Kontaktseite
    106
    erste Faserverbundwerkstoffschicht
    108
    zweite Faserverbundwerkstoffschicht
    110
    erste Thermoplastschicht
    112
    Kontaktabschnitt
    114
    Kontaktabschnitt
    116
    Faserverbundwerkstoffteil
    118
    Faserverbundwerkstoffteil
    200
    Effektor
    202
    Effektorbasis
    204
    Anschlussflansch
    206
    Elektrode
    208
    Elektrode
    210
    Zylinder-Kolben-Antrieb
    212
    Anschlussabschnitt
    213
    Isolation
    214
    Unterdruckgreifer
    216
    Stempel
    218
    Zylinder-Kolben-Antrieb

Claims (11)

  1. Verbindungselement (100) zum stoffschlüssigen Verbinden von Faserverbundwerkstoffteilen (116, 118) mit thermoplastischer Matrix, wobei das Verbindungselement (100) eine Metallleiterschicht (102) mit einer Kontaktseite (104) und einer Rückseite, eine an der Kontaktseite (104) angeordnete erste Faserverbundwerkstoffschicht (106), eine an der Rückseite angeordnete zweite Faserverbundwerkstoffschicht (108), eine an der ersten Faserverbundwerkstoffschicht (106) angeordnete erste Thermoplastschicht (110) und eine an der zweiten Faserverbundwerkstoffschicht (108) angeordnete zweite Thermoplastschicht aufweist und die Metallleiterschicht (102) an der Kontaktseite (104) wenigstens zwei Kontaktabschnitte (112, 114) zur elektrischen Beaufschlagung in einem Widerstandsschweißverfahren aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallleiterschicht (102) an den wenigstens zwei Kontaktabschnitten (112, 114) von der ersten Faserverbundwerkstoffschicht (106) und von der ersten Thermoplastschicht (110) freigestellt und an der Rückseite von der zweiten Faserverbundwerkstoffschicht (108) und von der zweiten Thermoplastschicht vollständig abgedeckt ist.
  2. Verbindungselement (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallleiterschicht (102) aus einem rostfreien netzartigen Stahl gebildet ist.
  3. Verbindungselement (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Faserverbundwerkstoffschicht (106) und/oder die zweite Faserverbundwerkstoffschicht (108) aus einem Faser-Matrix-Halbzeug mit Glasfasern und einem einem Matrixwerkstoff von zu verbindenden Faserverbundwerkstoffteilen (116, 118) entsprechenden Matrixwerkstoff gebildet ist.
  4. Verbindungselement (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Faserverbundwerkstoffschicht (106) und/oder die zweite Faserverbundwerkstoffschicht (108) während einer Durchführung eines Widerstandsschweißverfahrens zur elektrischen Isolation zwischen der Metallleiterschicht (102) und einem zu verbindenden Faserverbundwerkstoffteil (116, 118) dient.
  5. Verbindungselement (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Thermoplastschicht (110) und/oder die zweite Thermoplastschicht aus einer einem Matrixwerkstoff von zu verbindenden Faserverbundwerkstoffteilen (116, 118) entsprechenden Thermoplastfolie gebildet ist.
  6. Verbindungselement (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (100) in ein zu verbindendes Faserverbundwerkstoffteil (116, 118) integrierbar ist.
  7. Verbindungselement (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Kontaktabschnitte (112, 114) mithilfe eines Effektors elektrisch beaufschlagbar sind.
  8. Effektor (200) für einen Industrieroboter zum stoffschlüssigen Verbinden von Faserverbundwerkstoffteilen (116, 118) mit thermoplastischer Matrix mithilfe eines Verbindungselements (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Effektor (200) eine Effektorbasis (202) und wenigstens ein Elektrodenmodul mit wenigstens zwei relativ zu der Effektorbasis (202) verlagerbaren Elektroden (206, 208) zum elektrischen Beaufschlagen der wenigstens zwei Kontaktabschnitte (112, 114) aufweist.
  9. Effektor (200) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Effektor (200) wenigstens ein Greifmodul zum Greifen eines Faserverbundwerkstoffteils (116) und/oder des Verbindungselements (100) aufweist.
  10. Effektor (200) nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Effektor (200) wenigstens ein Pressmodul zum Zusammenpressen von Faserverbundwerkstoffteilen (116, 118) aufweist.
  11. Widerstandsschweißverfahren zum stoffschlüssigen Verbinden von Faserverbundwerkstoffteilen (116, 118) mit thermoplastischer Matrix, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren unter Verwendung eines Verbindungselements (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7 durchgeführt wird, wobei die erste Faserverbundwerkstoffschicht (106) und/oder die zweite Faserverbundwerkstoffschicht (108) zur elektrischen Isolation zwischen der Metallleiterschicht (102) und einem zu verbindenden Faserverbundwerkstoffteil (116, 118) dienen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018119348B4 (de) 2018-08-08 2022-05-25 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Vorrichtung zum Plastifizieren von Kunststoffbauteilen, Effektor für einen Industrieroboter und Verfahren zum Kontrollieren einer Vorrichtung zum Plastifizieren von Kunststoffbauteilen
DE102020102418A1 (de) 2020-01-31 2021-08-05 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Effektor und Verfahren zum Plastifizieren von Kunststoffbauteilen

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2119710A (en) 1982-05-05 1983-11-23 Smith H R Producing thermoplastics material laminates, foams and articles
DE3831787A1 (de) 1987-09-23 1989-04-06 Roger Pascal Verbindungsverfahren durch kleben
DE102010007824A1 (de) 2010-02-11 2011-08-11 Technische Universität Clausthal, 38678 Verfahren zum Fügen und zur Herstellung von Kohlenstofffaserverbundbauteilen
DE102015215823A1 (de) 2015-08-19 2017-02-23 Volkswagen Aktiengesellschaft Kombination des Fließformens und der Widerstandsschweißtechnik für ein zweistufiges Fügeverfahren
DE102016121693A1 (de) 2016-11-11 2018-05-17 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verbindungselement, Duroplastmodul, Duroplast-Thermoplast-Verbundbauteil und Verfahren zum Herstellen eines Duroplast-Thermoplast-Verbundbauteils

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2119710A (en) 1982-05-05 1983-11-23 Smith H R Producing thermoplastics material laminates, foams and articles
DE3831787A1 (de) 1987-09-23 1989-04-06 Roger Pascal Verbindungsverfahren durch kleben
DE102010007824A1 (de) 2010-02-11 2011-08-11 Technische Universität Clausthal, 38678 Verfahren zum Fügen und zur Herstellung von Kohlenstofffaserverbundbauteilen
DE102015215823A1 (de) 2015-08-19 2017-02-23 Volkswagen Aktiengesellschaft Kombination des Fließformens und der Widerstandsschweißtechnik für ein zweistufiges Fügeverfahren
DE102016121693A1 (de) 2016-11-11 2018-05-17 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verbindungselement, Duroplastmodul, Duroplast-Thermoplast-Verbundbauteil und Verfahren zum Herstellen eines Duroplast-Thermoplast-Verbundbauteils

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