DE102017127009B3 - Component, its use and method for connecting a component - Google Patents

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Patrik Nikolas Dreher
Janko Kreikemeier
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Abstract

Bauteil (10) mit einem ersten und einem zweiten Verbindungsbereich (16, 17) zur Verbindung mit weiteren Bauteilen (20), wobei das Bauteil (10) ganz oder teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) einen Umformbereich (18) aufweist, der bei einer Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur des thermoplastischen Kunststoffmaterials so verformbar ist, dass die räumliche Position des ersten und des zweiten Verbindungsbereichs (16, 17) relativ zueinander änderbar ist.Component (10) having a first and a second connection region (16, 17) for connection to further components (20), wherein the component (10) is formed completely or partially from a thermoplastic material, characterized in that the component (10) a forming region (18) which is deformable at a temperature above the glass transition temperature of the thermoplastic material so that the spatial position of the first and the second connecting portion (16, 17) relative to each other is changeable.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bauteil mit einem ersten und einem zweiten Verbindungsbereich zur Verbindung mit weiteren Bauteilen, insbesondere als Konstruktionselement eines Land-, Luft- oder Wasserfahrzeugs, wobei das Bauteil ganz oder teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial gebildet ist.The present invention relates to a component having a first and a second connection region for connection to other components, in particular as a structural element of a land vehicle, aircraft or watercraft, wherein the component is wholly or partially formed from a thermoplastic material.

Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des Bauteils als Konstruktionselement eines Land-, Luft- oder Wasserfahrzeugs.The invention further relates to the use of the component as a structural element of a land vehicle, aircraft or watercraft.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verbinden des Bauteils mit einem ersten und einem zweiten Anschlussbauteil, insbesondere bei der Herstellung eines Land-, Luft- oder Wasserfahrzeugs.Furthermore, the invention relates to a method for connecting the component to a first and a second connection component, in particular in the manufacture of a land vehicle, aircraft or watercraft.

In den letzten Jahren erfolgt insbesondere im Flugzeugbau, aber auch beim Bau von Land- und Wasserfahrzeugen und in anderen technischen Bereichen, ein vermehrter Einsatz von Bauteilen aus Kunststoffmaterialien als Alternative zu metallischen Bauteilen. Dadurch kann eine deutliche Gewichtsreduktion erreicht werden, bei gleichzeitig hoher mechanischer Stabilität der Bauteile, die insbesondere durch eine Faserverstärkung des Kunststoffmaterials erreicht werden kann.In recent years, especially in aircraft, but also in the construction of land and water vehicles and in other technical fields, an increased use of components made of plastic materials as an alternative to metallic components. As a result, a significant weight reduction can be achieved while maintaining high mechanical stability of the components, which can be achieved in particular by fiber reinforcement of the plastic material.

Die Verbindung der einzelnen Bauteile, z.B. der Konstruktionselemente in einer tragenden Struktur eines Fahrzeugs, erfolgt entweder durch bekannte mechanische Verbindungsmittel wie Nieten, Schrauben oder Bolzen, mittels Verkleben, oder im Fall von thermoplastischen Kunststoffmaterialien mittels Verschweißen der aneinander anliegenden Verbindungsbereiche der Bauteile. In allen Fällen sollten die zu verbindenden Bauteile möglichst spielfrei aneinander anliegen, um einen weitgehend spannungsfreien Aufbau der Baugruppe zu gewährleisten. Da eine Fertigung der Kunststoffbauteile mit entsprechend geringen Toleranzen meistens nicht möglich ist, muss beim Verbinden der Bauteile in vielen Fällen ein Toleranzausgleich erfolgen, z.B. durch Verwendung von Fügepasten (sogenanntes Shimmen) oder durch eine mechanische Nachbearbeitung. Beim Vernieten oder Verschrauben der Bauteile führen diese Toleranzprobleme dazu, dass die entsprechenden Bohrlöcher erst unmittelbar vor dem Verbinden der Bauteile hergestellt werden können, und nicht bereits bei der Fertigung der Bauteile.The connection of the individual components, e.g. the construction elements in a load-bearing structure of a vehicle, either by known mechanical connection means such as rivets, screws or bolts, by means of gluing, or in the case of thermoplastic plastic materials by welding the abutting connecting portions of the components. In all cases, the components to be connected should abut each other as free of play as possible in order to ensure a largely stress-free construction of the assembly. Since a production of the plastic components with correspondingly small tolerances is usually not possible, a tolerance compensation must take place when connecting the components in many cases, e.g. by using joining pastes (so-called shimming) or by mechanical post-processing. When riveting or screwing the components, these tolerance problems mean that the corresponding boreholes can only be produced immediately before the components are joined, and not during the manufacture of the components.

Die vorstehend beschriebenen Probleme führen dazu, dass die Montage von Baugruppen durch Verbinden der einzelnen Bauteile zeitaufwendig und teuer ist. Insbesondere ist es kaum möglich, den Montageprozess zu automatisieren.The problems described above lead to the assembly of assemblies by connecting the individual components is time consuming and expensive. In particular, it is hardly possible to automate the assembly process.

Die DE 10 2007 019 305 A1 offenbart eine Befestigungsanordnung zum Befestigen eines Bauteils an einem Flugzeugrumpf.The DE 10 2007 019 305 A1 discloses a fastener assembly for securing a component to an aircraft fuselage.

Die DE 10 2009 045 202 B4 offenbart einen modularen Wagenkasten für ein Personen-Schienefahrzeug.The DE 10 2009 045 202 B4 discloses a modular carbody for a passenger rail vehicle.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil vorzuschlagen, mit dem die genannten Probleme beim Verbinden mehrerer Bauteile gelöst werden.The invention is therefore based on the object to propose a component with which the problems mentioned are solved when connecting several components.

Diese Aufgabe wird bei dem Bauteil der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Bauteil einen Umformbereich aufweist, der bei einer Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur des thermoplastischen Kunststoffmaterials so verformbar ist, dass die räumliche Position des ersten und des zweiten Verbindungsbereichs relativ zueinander änderbar ist.This object is achieved in the component of the type mentioned in the present invention, that the component has a forming region which is deformable at a temperature above the glass transition temperature of the thermoplastic material so that the spatial position of the first and the second connection region is changeable relative to each other.

Der Umformbereich des erfindungsgemäßen Bauteils ermöglicht es auf einfache Weise, während des Montagevorgangs einen Toleranzausgleich zu erreichen. Hierfür wird das Kunststoffmaterial im Umformbereich erwärmt und so verformt, dass beide Verbindungsbereiche des Bauteils jeweils an dem entsprechenden Verbindungsbereich eines Anschlussbauteils anliegen. Die Bauteile können dann spannungsfrei miteinander verbunden werden. Auch die Positionen von bereits vorhandenen Bohrlöchern in den zu verbindenden Bauteilen können so miteinander in Übereinstimmung gebracht werden.The forming region of the component according to the invention makes it possible in a simple manner to achieve a tolerance compensation during the assembly process. For this purpose, the plastic material is heated in the forming area and deformed so that both connection regions of the component abut respectively on the corresponding connection region of a connection component. The components can then be connected to each other stress-free. Also, the positions of existing holes in the components to be joined can be brought into line with each other.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich das Bauteil mit seiner größten Abmessung entlang einer Längsachse, wobei der erste und der zweite Verbindungsbereich in Bezug auf die Längsachse jeweils endständig angeordnet sind, und wobei der Umformbereich zwischen den beiden Verbindungsbereichen angeordnet ist. Bei einem solchen Aufbau des Bauteils ermöglicht bereits eine relativ geringe Verformung im Umformbereich einen nennenswerten Toleranzausgleich durch Bewegung der beiden endständigen Verbindungsbereiche relativ zueinander.According to a preferred embodiment, the component extends with its largest dimension along a longitudinal axis, wherein the first and the second connection region are each arranged terminally with respect to the longitudinal axis, and wherein the deformation region is arranged between the two connection regions. With such a structure of the component even a relatively small deformation in the forming area allows a significant tolerance compensation by moving the two terminal connection areas relative to each other.

Günstigerweise weist das Bauteil im Wesentlichen über seine gesamte Länge ein einheitliches Querschnittsprofil auf. Dieses Querschnittsprofil kann eine Breitenrichtung und eine Höhenrichtung aufweisen, die senkrecht zueinander und zur Längsachse orientiert sind, wobei das Verhältnis von Höhe zu Breite vorzugsweise im Bereich von 1:2 bis 1:5 liegt.Conveniently, the component has a uniform cross-sectional profile substantially over its entire length. This cross-sectional profile may have a width direction and a height direction oriented perpendicular to each other and to the longitudinal axis, wherein the height-to-width ratio is preferably in the range of 1: 2 to 1: 5.

Das Bauteil weist bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein C-Profil oder ein H-Profil auf. Solche Bauteile kommen insbesondere als Konstruktionselemente für die tragende Struktur von Fahrzeugen zum Einsatz, beispielsweise als Spanten, Holme oder Stringer im Flugzeug- und Schiffsbau.In a further preferred embodiment of the invention, the component has a C-profile or an H-profile. Such components are used in particular as construction elements for the supporting structure of vehicles used, for example, as frames, spars or stringers in aircraft and shipbuilding.

Bei einem C-Profil oder H-Profil (oder einem sonstigen Bauteil mit einem Querschnittsprofil mit einer Höhe und Breite) ist der Umformbereich vorzugsweise so verformbar, dass das Bauteil um eine Achse verbiegbar ist, die im Wesentlichen in Höhenrichtung des Querschnittsprofils verläuft. Bei einer solchen Verformung bleibt die mechanische Stabilität des Bauteils, insbesondere gegen ein Verbiegen um eine Achse in Breitenrichtung, im Wesentlichen unbeeinflusst.In the case of a C-profile or H-profile (or another component having a cross-sectional profile with a height and width), the deformation region is preferably deformable such that the component can be bent about an axis that runs essentially in the height direction of the cross-sectional profile. In such a deformation, the mechanical stability of the component, in particular against bending about an axis in the width direction, remains substantially unaffected.

Bevorzugt weist der erste Verbindungsbereich eine erste Verbindungsfläche und der zweite Verbindungsbereich eine zweite Verbindungsfläche auf. Die erste und die zweite Verbindungsfläche sind bevorzugt im Wesentlichen ebene Flächen, die insbesondere zueinander parallel sind. Dies ermöglicht eine Verbindung mit einer korrespondierenden ebenen Fläche eines Anschlussbauteils, wobei es sich bei dem Anschlussbauteil z.B. um ein gleichartiges Bauteil oder um ein plattenförmiges Bauteil wie ein Wandelement handeln kann.Preferably, the first connection region has a first connection surface and the second connection region has a second connection surface. The first and the second connection surface are preferably substantially planar surfaces which are in particular parallel to each other. This allows connection to a corresponding flat surface of a connection component, wherein the connection component may be e.g. can be a similar component or a plate-shaped component such as a wall element.

Günstigerweise ist der Umformbereich so verformbar, dass der Winkel und/oder der Abstand entlang einer Flächennormalen zwischen der ersten und der zweiten Verbindungsfläche änderbar sind. Bei einem Bauteil mit dem oben erwähnten Querschnittsprofil kann beispielsweise eine Änderung des Winkels durch ein Verbiegen des Bauteils um eine Achse in Höhenrichtung erreicht werden, während eine Änderung des Abstandes der Verbindungsflächen entlang einer Flächennormalen durch Verbiegen des Bauteils um zwei derartige Achsen, die in Längsrichtung des Bauteils voneinander beabstandet sind, erreicht werden kann.Conveniently, the forming area is deformable so that the angle and / or the distance along a surface normal between the first and the second connection surface are changeable. For example, in a component having the above-mentioned cross-sectional profile, a change in the angle may be achieved by bending the component about an axis in the height direction, while changing the distance of the connecting surfaces along a surface normal by bending the component about two such axes in the longitudinal direction of the Component are spaced apart, can be achieved.

Die Flächennormalen der ersten und/oder der zweiten Verbindungsfläche ist bevorzugt im Wesentlichen in einer Breitenrichtung eines Querschnittsprofils des Bauteils orientiert.The surface normal of the first and / or the second connection surface is preferably oriented substantially in a width direction of a cross-sectional profile of the component.

Das thermoplastische Kunststoffmaterial des erfindungsgemäßen Bauteils ist günstigerweise ein sogenannter Hochleistungsthermoplast. Bevorzugt ist das Kunststoffmaterial ausgewählt aus Polyetherketonen, insbesondere PEEK, Polyetherimiden, Polyamidimiden, Polyphenylensulfiden, Polyethersulfonen und Mischungen hiervon.The thermoplastic material of the component according to the invention is conveniently a so-called high-performance thermoplastic. The plastic material is preferably selected from polyether ketones, in particular PEEK, polyetherimides, polyamideimides, polyphenylene sulfides, polyethersulfones and mixtures thereof.

Bevorzugt weist das thermoplastische Kunststoffmaterial eine Faserverstärkung auf. Bevorzugte Verstärkungen sind Glasfasern, Kohlenstofffasern und Aramidfasern.The thermoplastic material preferably has a fiber reinforcement. Preferred reinforcements are glass fibers, carbon fibers and aramid fibers.

Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines erfindungsgemäßen Bauteils als Konstruktionselement eines Land-, Luft- oder Wasserfahrzeugs, insbesondere für deren tragende Struktur. Mit besonderem Vorteil kann das erfindungsgemäße Bauteil als Spant, als Holm oder als Stringer verwendet werden. The invention further relates to the use of a component according to the invention as a structural element of a vehicle, aircraft or watercraft, in particular for the supporting structure. With particular advantage, the component according to the invention can be used as a frame, as a spar or as a stringer.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verbinden eines Bauteils vorzuschlagen, bei dem auf einfache Weise ein Toleranzausgleich möglich ist.The invention is also based on the object to propose a method for connecting a component, in which a tolerance compensation is possible in a simple manner.

Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass es die Schritte umfasst:

  • - Verbinden des ersten Verbindungsbereichs des erfindungsgemäßen Bauteils mit dem ersten Anschlussbauteil,
  • - Erwärmen des Umformbereichs auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur des thermoplastischen Kunststoffmaterials,
  • - Verformen des Umformbereichs, um eine Toleranz zwischen dem zweiten Verbindungsbereich des Bauteils und dem zweiten Anschlussbauteil ganz oder teilweise auszugleichen, und
  • - Verbinden des zweiten Verbindungsbereichs des Bauteiles mit dem zweiten Anschlussbauteil.
This object is achieved in the method of the type mentioned in the present invention in that it comprises the steps:
  • Connecting the first connection region of the component according to the invention to the first connection component,
  • Heating the forming area to a temperature above the glass transition temperature of the thermoplastic material,
  • Deforming the deformation area in order to completely or partially compensate for a tolerance between the second connection region of the component and the second connection component, and
  • - Connecting the second connection region of the component with the second connection component.

Günstigerweise wird der Umformbereich auf eine Temperatur zwischen der Glasübergangstemperatur und der Schmelztemperatur des thermoplastischen Kunststoffmaterials erwärmt. Dabei kann die Temperatur so gewählt werden, dass die gewünschte Verformung ermöglicht wird, ohne die strukturelle Integrität des Umformbereichs zu beeinträchtigen.Conveniently, the forming area is heated to a temperature between the glass transition temperature and the melting temperature of the thermoplastic material. In this case, the temperature can be chosen so that the desired deformation is made possible, without affecting the structural integrity of the forming area.

Das Erwärmen kann günstigerweise mittels eines Heizelements erfolgen, das mit dem Umformbereich in Kontakt gebracht wird, insbesondere mittels einer Heizmatte. Auf diese Weise wird ein kontrollierter Energieeintrag gewährleistet und eine zu starke Erwärmung des Bauteils vermieden.The heating may conveniently take place by means of a heating element which is brought into contact with the forming area, in particular by means of a heating mat. In this way a controlled energy input is ensured and excessive heating of the component is avoided.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Verbinden des Bauteils mit den Anschlussbauteilen mittels mechanischer Verbindungsmittel, insbesondere mittels Nieten, Bolzen oder Schrauben. In diesem Fall können das Bauteil und die Anschlussbauteile vorgeformte Bohrlöcher aufweisen, deren Positionen beim Verformen des Umformbereichs zur Deckung gebracht werden können.In one embodiment of the method, the component is connected to the connection components by means of mechanical connection means, in particular by means of rivets, bolts or screws. In this case, the component and the connection components may have preformed boreholes whose positions can be made to coincide during deformation of the deformation area.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Verbinden des Bauteils mit den Anschlussbauteilen über eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere mittels Kleben oder Schweißen.In a further embodiment of the method, the connection of the component to the connection components takes place via a cohesive connection, in particular by means of gluing or welding.

Die Anschlussbauteile können generell aus einem beliebigen Material gebildet sein. Vorzugsweise, insbesondere beim Verschweißen der Bauteile, sind auch die Anschlussbauteile ganz oder teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial gebildet, insbesondere aus demselben Material wie das erfindungsgemäße Bauteil. The connection components can generally be formed from any material. Preferably, in particular when welding the components, the connection components are wholly or partly formed from a thermoplastic material, in particular from the same material as the component according to the invention.

Weitere Vorteile und bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Bauteil erläutert.Further advantages and preferred embodiments of the method according to the invention have already been explained in connection with the component according to the invention.

Das nachfolgend beschriebene Ausführungsbeispiel dient in Verbindung mit den Figuren der weiteren Erläuterung der Erfindung.The embodiment described below is used in conjunction with the figures to further explain the invention.

Es zeigen im Einzelnen:

  • 1: Perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Bauteils und eines Anschlussbauteils vor dem Verbinden;
  • 2: Draufsicht auf das Bauteil und das Anschlussbauteil gemäß 1;
  • 3: perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Bauteils und des Anschlussbauteils nach dem Verbinden; und
  • 4: Draufsicht auf das Bauteil und das Anschlussbauteil gemäß 3.
They show in detail:
  • 1 : Perspective view of a component according to the invention and of a connection component before the connection;
  • 2 : Top view of the component and the connection component according to 1 ;
  • 3 : perspective view of the component according to the invention and of the connection component after connection; and
  • 4 : Top view of the component and the connection component according to 3 ,

Die 1 und 2 zeigen in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bauteils 10 und ein mit diesem zu verbindendes Anschlussbauteil 20, bevor die beiden Bauteile miteinander verbunden werden. Das Bauteil 10 und das Anschlussbauteil 20 gehören zu einer nicht dargestellten Baugruppe, bei der es sich insbesondere um einen Teil der tragenden Struktur eines Land-, Luft- oder Wasserfahrzeugs handelt.The 1 and 2 show a schematic representation of an embodiment of a component according to the invention 10 and a connection component to be connected thereto 20 before the two components are connected together. The component 10 and the connection component 20 belong to an assembly, not shown, which is in particular a part of the supporting structure of a land vehicle, air vehicle or watercraft.

Das Bauteil 10 ist ein Konstruktionselement dieser tragenden Struktur, das sich mit seiner größten Abmessung entlang einer Längsachse erstreckt. Im Querschnitt weist das Bauteil 10 ein C-Profil auf mit einem sich in Höhenrichtung erstreckenden Steg 12 und sich in Breitenrichtung erstreckenden Gurten 14. Das Verhältnis der Breite der Gurte 14 zur Höhe des Stegs 12 beträgt in etwa 1:3.The component 10 is a structural element of this supporting structure which extends with its largest dimension along a longitudinal axis. In cross section, the component 10 a C-profile on with a vertically extending web 12 and straps extending in the width direction 14 , The ratio of the width of the straps 14 to the height of the bridge 12 is about 1: 3.

Das Bauteil 10 ist aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial hergestellt, z.B. aus PEEK.The component 10 is made of a thermoplastic material, such as PEEK.

Das Bauteil 10 weist einen ersten Verbindungsbereich 16 und einen zweiten Verbindungsbereich 17 auf, die in Bezug auf die Längsachse jeweils endständig angeordnet sind. Die Verbindungsbereiche 16 und 17 umfassen jeweils eine ebene Verbindungsfläche, die durch entsprechende Abschnitte des Stegs 12 des Bauteils 10 gebildet werden.The component 10 has a first connection area 16 and a second connection area 17 on, which are respectively arranged terminally with respect to the longitudinal axis. The connection areas 16 and 17 each comprise a planar connecting surface passing through respective portions of the web 12 of the component 10 be formed.

Das Bauteil 10 ist über seinen ersten Verbindungsbereich 16 mit einem weiteren Anschlussbauteil der Baugruppe, das in den Figuren nicht dargestellt ist, verbunden, wodurch die räumliche Position des ersten Verbindungsbereichs 16 festgelegt ist. Über den zweiten Verbindungsbereich 17 ist das Bauteil 10 mit dem Anschlussbauteil 20, welches plattenförmig ausgebildet ist, zu verbinden, wobei der zweite Verbindungsbereich 17 aufgrund von Fertigungstoleranzen nicht an dem Anschlussbauteil 20 anliegt, sondern zwischen den Bauteilen ein Abstand 22 zu überbrücken ist. Der Abstand 22 ist in der 2 in der Draufsicht zu erkennen.The component 10 is about its first connection area 16 connected to a further connection component of the assembly, which is not shown in the figures, whereby the spatial position of the first connection region 16 is fixed. Over the second connection area 17 is the component 10 with the connection component 20 , which is plate-shaped, to connect, wherein the second connection region 17 due to manufacturing tolerances not on the connection component 20 is applied, but between the components a distance 22 to be bridged. The distance 22 is in the 2 to recognize in the plan view.

Um das Bauteil 10 mit dem Anschlussbauteil 20 dennoch spannungsfrei unter Ausgleich des Abstandes 22 verbinden zu können, weist das Bauteil 10 in einem Abschnitt zwischen den beiden Verbindungsbereichen 16 und 17 einen Umformbereich 18 auf. Zum Verbinden des zweiten Verbindungsbereichs 17 mit dem Anschlussbauteil 20 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das thermoplastische Kunststoffmaterial des Bauteils 10 in dem Umformbereich 18 erwärmt und so verformt, dass der zweite Verbindungsbereich 17 unter Ausgleich der Toleranz an dem Anschlussbauteil 20 anliegt und mit diesem verbunden werden kann, beispielsweise mittels Verschweißen, wenn das Anschlussbauteil 20 ebenfalls aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial gebildet ist, oder durch mechanische Verbindungsmittel.To the component 10 with the connection component 20 nevertheless tension-free with compensation of the distance 22 To be able to connect, the component has 10 in a section between the two connection areas 16 and 17 a forming area 18 on. For connecting the second connection area 17 with the connection component 20 according to the method of the invention is the thermoplastic material of the component 10 in the forming area 18 heated and deformed so that the second connection area 17 while compensating for the tolerance on the connection component 20 is present and can be connected to this, for example by means of welding, when the connection component 20 is also formed of a thermoplastic material, or by mechanical connection means.

Die 3 und 4 zeigen das erfindungsgemäße Bauteil 10 und das Anschlussbauteil 20 nach deren Verbindung in einer perspektivischen Darstellung bzw. in einer Draufsicht.The 3 and 4 show the component according to the invention 10 and the connection component 20 after the connection in a perspective view and in a plan view.

Der Umformbereich 18 ist in den Figuren zwar zur Verdeutlichung von den benachbarten Abschnitten des Bauteils 10 abgegrenzt, das Bauteil 10 besteht jedoch durchgehend aus demselben thermoplastischen Kunststoffmaterial. Die Lage des Umformbereichs 18, d.h. des bei der Durchführung des Verfahrens erwärmten Bereichs, wird dabei so gewählt, dass bereits durch eine geringe Verformung eine relativ starke Änderung der räumlichen Positionen der Verbindungsbereiche 16 und 17 relativ zueinander möglich ist. Gleichzeitig soll durch die Verformung die mechanische Stabilität des Bauteils 10 insgesamt so wenig wie möglich beeinträchtigt werden. Dies wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auch dadurch gewährleistet, dass das Bauteil 10 beim Verformen um zwei voneinander beabstandete Achsen verbogen wird, die sich in Höhenrichtung 12 des Querschnittsprofils des Bauteils 10 erstrecken. Die mechanische Stabilität gegen ein Verbiegen des Bauteils 10 um eine Achse in Breitenrichtung 14 bleibt somit im Wesentlichen unbeeinflusst.The forming area 18 Although in the figures for clarity of the adjacent sections of the component 10 delimited, the component 10 However, it is made entirely of the same thermoplastic material. The position of the forming area 18 , ie, the area heated in the implementation of the method, is chosen so that even a small deformation a relatively large change in the spatial positions of the connecting areas 16 and 17 relative to each other is possible. At the same time the deformation of the mechanical stability of the component 10 as little as possible. This is also ensured in the present embodiment in that the component 10 deformed when deformed about two spaced apart axes extending in the height direction 12 the cross-sectional profile of the component 10 extend. The mechanical stability against bending of the component 10 around an axis in the width direction 14 remains essentially unaffected.

Die Erwärmung des thermoplastischen Kunststoffmaterials in dem Umformbereich 18 erfolgt auf eine Temperatur zwischen der Glasübergangstemperatur und der Schmelztemperatur des Kunststoffmaterials. Im Fall von PEEK entspricht dies beispielsweise einem Temperaturbereich von ca. 140 bis ca. 340 °C. Die ideale Erwärmungstemperatur wird dabei so gewählt, dass das Kunststoffmaterial für die benötigte Verformung ausreichend erweicht, aber das Bauteil 10 ausreichend formstabil bleibt, um seine strukturelle Integrität zu gewährleisten. Im Fall von PEEK kann der Umformbereich beispielsweise auf eine Temperatur von ca. 280 °C erwärmt werden, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.The heating of the thermoplastic material in the forming area 18 occurs at a temperature between the glass transition temperature and the melting temperature of the plastic material. For example, in the case of PEEK, this corresponds to a temperature range of about 140 to about 340 ° C. The ideal heating temperature is chosen so that the plastic material sufficiently softens for the required deformation, but the component 10 sufficiently dimensionally stable to ensure its structural integrity. In the case of PEEK, for example, the forming area can be heated to a temperature of about 280 ° C. in order to carry out the method according to the invention.

Die Erwärmung des Umformbereichs 18 kann mittels einer Heizmatte erfolgen, die mit dem Umformbereich 18 in Kontakt gebracht wird. Auf diese Weise kann die gewünschte Temperatur relativ genau erreicht werden.The heating of the forming area 18 can be done by means of a heating mat, with the forming area 18 is brought into contact. In this way, the desired temperature can be achieved relatively accurately.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Bauteilcomponent
1212
Steg (Höhenrichtung)Footbridge (height direction)
1414
Gurte (Breitenrichtung)Straps (width direction)
1616
Erster VerbindungsbereichFirst connection area
1717
Zweiter VerbindungsbereichSecond connection area
1818
Umformbereichforming region
2020
Anschlussbauteilconnection component
2222
Abstand (Toleranz)Distance (tolerance)

Claims (19)

Bauteil (10) mit einem ersten und einem zweiten Verbindungsbereich (16, 17) zur Verbindung mit weiteren Bauteilen (20), wobei das Bauteil (10) ganz oder teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) einen Umformbereich (18) aufweist, der bei einer Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur des thermoplastischen Kunststoffmaterials so verformbar ist, dass die räumliche Position des ersten und des zweiten Verbindungsbereichs (16, 17) relativ zueinander änderbar ist.Component (10) having a first and a second connection region (16, 17) for connection to further components (20), wherein the component (10) is formed completely or partially from a thermoplastic material, characterized in that the component (10) a forming region (18) which is deformable at a temperature above the glass transition temperature of the thermoplastic material so that the spatial position of the first and the second connecting portion (16, 17) relative to each other is changeable. Bauteil (10) nach Anspruch 1, wobei sich das Bauteil (10) mit seiner größten Abmessung entlang einer Längsachse erstreckt, wobei der erste und der zweite Verbindungsbereich (16, 17) in Bezug auf die Längsachse jeweils endständig angeordnet sind, und wobei der Umformbereich (18) zwischen den beiden Verbindungsbereichen (16, 17) angeordnet ist.Component (10) after Claim 1 , wherein the component (10) extends with its largest dimension along a longitudinal axis, wherein the first and the second connection region (16, 17) are respectively arranged terminally with respect to the longitudinal axis, and wherein the deformation region (18) between the two connection regions (16, 17) is arranged. Bauteil (10) nach Anspruch 2, wobei das Bauteil (10) über seine gesamte Länge ein einheitliches Querschnittsprofil aufweist.Component (10) after Claim 2 wherein the component (10) has a uniform cross-sectional profile over its entire length. Bauteil (10) nach Anspruch 3, wobei das Bauteil (10) im Querschnittsprofil eine Breitenrichtung (14) und eine Höhenrichtung (12) aufweist, die senkrecht zueinander und zur Längsachse orientiert sind, und wobei das Verhältnis von Breite zu Höhe im Bereich von 1:2 bis 1:5 liegt.Component (10) after Claim 3 wherein the member (10) in the cross-sectional profile has a width direction (14) and a height direction (12) oriented perpendicular to each other and to the longitudinal axis, and wherein the width to height ratio is in the range of 1: 2 to 1: 5 , Bauteil (10) nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Bauteil (10) ein C-Profil oder ein H-Profil aufweist.Component (10) after Claim 3 or 4 wherein the component (10) has a C-profile or an H-profile. Bauteil (10) nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Umformbereich (18) so verformbar ist, dass das Bauteil (10) um eine Achse verbiegbar ist, die in Höhenrichtung (12) des Querschnittsprofils verläuft.Component (10) after Claim 4 or 5 , wherein the forming area (18) is deformable so that the component (10) is bendable about an axis which extends in the height direction (12) of the cross-sectional profile. Bauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Verbindungsbereich (16) eine erste Verbindungsfläche aufweist und der zweite Verbindungsbereich (17) eine zweite Verbindungsfläche aufweist.The component (10) according to one of the preceding claims, wherein the first connection region (16) has a first connection surface and the second connection region (17) has a second connection surface. Bauteil (10) nach Anspruch 7, wobei die erste und die zweite Verbindungsfläche ebene Flächen sind.Component (10) after Claim 7 wherein the first and second bonding surfaces are planar surfaces. Bauteil (10) nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Umformbereich (18) so verformbar ist, dass der Winkel und/oder der Abstand entlang einer Flächennormalen zwischen der ersten und der zweiten Verbindungsfläche änderbar sind.Component (10) after Claim 7 or 8th wherein the forming area (18) is deformable such that the angle and / or the distance along a surface normal between the first and the second connecting surface are changeable. Bauteil (10) nach Anspruch 9, wobei die Flächennormale der ersten und/oder der zweiten Verbindungsfläche (16, 17) in einer Breitenrichtung (14) eines Querschnittsprofils des Bauteils (10) orientiert ist.Component (10) after Claim 9 wherein the surface normal of the first and / or the second connecting surface (16, 17) in a width direction (14) of a cross-sectional profile of the component (10) is oriented. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das thermoplastische Kunststoffmaterial ausgewählt ist aus Polyetherketonen, Polyetherimiden, Polyamidimiden, Polyphenylensulfiden, Polyethersulfonen und Mischungen hiervon.Component according to one of the preceding claims, wherein the thermoplastic plastic material is selected from polyether ketones, polyetherimides, polyamide-imides, polyphenylene sulfides, polyethersulfones and mixtures thereof. Bauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das thermoplastische Kunststoffmaterial eine Faserverstärkung aufweist.A component (10) according to any one of the preceding claims, wherein the thermoplastic plastics material has a fiber reinforcement. Verwendung eines Bauteils (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Konstruktionselement eines Land-, Luft- oder Wasserfahrzeugs.Use of a component (10) according to one of the preceding claims as a structural element of a land vehicle, aircraft or watercraft. Verfahren zum Verbinden eines Bauteils (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem ersten und einem zweiten Anschlussbauteil (20), umfassend die Schritte: - Verbinden des ersten Verbindungsbereichs (16) des Bauteils (10) mit dem ersten Anschlussbauteil, - Erwärmen des Umformbereichs (18) auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur des thermoplastischen Kunststoffmaterials, - Verformen des Umformbereichs (18), um eine Toleranz zwischen dem zweiten Verbindungsbereich (17) des Bauteils und dem zweiten Anschlussbauteil (20) ganz oder teilweise auszugleichen, und - Verbinden des zweiten Verbindungsbereichs (17) des Bauteils (10) mit dem zweiten Anschlussbauteil (20).Method for connecting a component (10) according to one of the preceding claims with a first and a second connection component (20), comprising the steps: - connecting the first connection region (16) of the component (10) to the first connection component, - heating the deformation region (18) to a temperature above the glass transition temperature of the thermoplastic material, Deforming the deformation area (18) in order to completely or partially compensate for a tolerance between the second connection region (17) of the component and the second connection component (20), and - connecting the second connection region (17) of the component (10) to the second connection component ( 20). Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Umformbereich (18) auf eine Temperatur zwischen der Glasübergangstemperatur und der Schmelztemperatur des thermoplastischen Kunststoffmaterials erwärmt wird.Method according to Claim 14 wherein the forming area (18) is heated to a temperature between the glass transition temperature and the melting temperature of the thermoplastic resin material. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei das Erwärmen mittels eines Heizelements erfolgt, das mit dem Umformbereich (18) in Kontakt gebracht wird.Method according to Claim 14 or 15 wherein the heating takes place by means of a heating element, which is brought into contact with the forming area (18). Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei das Verbinden des Bauteils (10) mit den Anschlussbauteilen (20) mittels mechanischer Verbindungsmittel erfolgt.Method according to one of Claims 14 to 16 wherein the joining of the component (10) with the connection components (20) takes place by means of mechanical connection means. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei das Verbinden des Bauteils (10) mit den Anschlussbauteilen (20) über eine stoffschlüssige Verbindung erfolgt.Method according to one of Claims 14 to 16 , Wherein the connection of the component (10) with the connection components (20) via a cohesive connection. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei die Anschlussbauteile (20) ganz oder teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial gebildet sind.Method according to one of Claims 14 to 18 , Wherein the connection components (20) are wholly or partially formed of a thermoplastic material.
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