DE102018222361A1

DE102018222361A1 - Verfahren zum Verbinden von zwei Bauelementen, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, sowie Baueinheit

Info

Publication number: DE102018222361A1
Application number: DE102018222361.0A
Authority: DE
Inventors: Christian Meixner
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2018-12-19
Filing date: 2018-12-19
Publication date: 2020-06-25
Also published as: WO2020126197A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von zwei Bauelementen (10, 12), bei welchem die Bauelemente (10, 12) mittels wenigstens eines Energiestrahls (16) und unter Verwendung wenigstens eines Zusatzwerkstoffes (18) miteinander verbunden werden, welcher in wenigstens einem zwischen den Bauelementen (10, 12) angeordneten Spalt (20) angeordnet wird, wobei der Spalt (20) schichtweise mit dem Zusatzwerkstoff (18) gefüllt wird, wodurch der Zusatzwerkstoff (18) mit den Bauelementen (10, 12) und die Bauelemente (10, 12) über den Zusatzwerkstoff (18) miteinander verbunden werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von zwei Bauelementen, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem jeweiligen Oberbegriff von Patentanspruch 1 beziehungsweise 7. Außerdem betrifft die Erfindung eine Baueinheit, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
Die DE 10 2005 026 505 A1 offenbart ein Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauelements mit einem zweiten Bauelement über ein zusätzliches Verbindungselement unter Verwendung eines Reibschweißens.
Der DE 43 15 673 A1 ist ein Verfahren zum Verbinden schichtweiser aufgebauter Werkstücke in Form eines Stoßes senkrecht zu deren Schichtung als bekannt zu entnehmen.
Außerdem ist aus der DE 10 2012 007 281 A1 eine Kunststoffkante für Möbelstücke bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Baueinheit der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass auch dickwandige Bauelemente besonders fest miteinander verbunden werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 sowie durch eine Baueinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von wenigstens zwei Bauelementen, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Bei dem Verfahren werden die Bauelemente mittels wenigstens eines Energiestrahls und unter Verwendung wenigstens eines Zusatzwerkstoffes miteinander verbunden. Bei dem Verfahren wird der Zusatzwerkstoff in wenigstens einem zwischen den Bauelementen angeordneten Spalt angeordnet.
Um nun auch dickwandige Bauelemente, welche beispielsweise eine Wanddicke von mehr als vier Millimeter (mm)s aufweisen, besonders fest miteinander verbinden zu können, ist es bei dem ersten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass der Spalt schichtweise mit dem Zusatzwerkstoff gefüllt wird, wodurch der Zusatzwerkstoff mit den Bauelementen und die Bauelemente über den Zusatzwerkstoff miteinander verbunden werden. Unter dem Merkmal, dass der Spalt schichtweise mit dem Zusatzwerkstoff gefüllt, insbesondere aufgefüllt, wird, ist insbesondere zu verstehen, dass der Zusatzwerkstoff Schicht für Schicht in dem Spalt angeordnet, das heißt in den Spalt eingebracht wird. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt werden jeweilige Schichten des Zusatzwerkstoffes beziehungsweise aus dem Zusatzwerkstoff sukzessive beziehungsweise nacheinander, das heißt aufeinanderfolgend in dem Spalt angeordnet, das heißt in den Spalt eingebracht oder in dem Spalt hergestellt. Durch das schichtweise Einbringen des Zusatzwerkstoffes in den Spalt wird der Zusatzwerkstoff, insbesondere formschlüssig und/oder stoffschlüssig, mit den jeweiligen Bauelementen verbunden. Durch das schichtweise Einbringen des Zusatzwerkstoffes in den Spalt werden die Bauelemente mittels des Zusatzwerkstoffes beziehungsweise über den Zusatzwerkstoff, das heißt unter Vermittlung des Zusatzwerkstoffes miteinander verbunden, insbesondere formschlüssig und/oder stoffschlüssig.
Das schichtweise Einbringen des Zusatzwerkstoffes in den Spalt wird auch als additives Einbringen des Zusatzwerkstoffes in den Spalt bezeichnet, sodass der Spalt additiv mit dem Zusatzwerkstoff gefüllt, insbesondere aufgefüllt, wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit ein additives Verfahren, in dessen Rahmen der Spalt schichtweise und somit additiv mit dem Zusatzwerkstoff gefüllt, insbesondere aufgefüllt, wird. Die Bauelemente werden somit durch das erfindungsgemäße Verfahren additiv miteinander verbunden.
Unter dem schichtweisen Anordnen des Zusatzwerkstoffs in dem Spalt kann insbesondere Folgendes verstanden werden: Zunächst werden die Bauelemente derart relativ zueinander angeordnet, dass die Bauelemente, insbesondere jeweilige Wandungsbereiche der Bauelemente, den Spalt zwischen den Bauelementen, insbesondere zwischen den Wandungsbereichen, begrenzen. Zunächst beziehungsweise in einem Ausgangszustand, in welchem der Spalt durch die Bauelemente, insbesondere durch Wandungsbereiche, begrenzt ist, ist der Spalt noch frei von dem Zusatzwerkstoff. Dies bedeutet, dass noch kein Zusatzwerkstoff in dem Spalt angeordnet ist. Um den Zusatzwerkstoff dann schichtweise in den Spalt einzubringen, das heißt um den Spalt schichtweise mit dem Zusatzwerkstoff zu füllen, insbesondere aufzufüllen, wird beispielsweise zunächst ein erster Teilbereich des Spalts mit dem Zusatzwerkstoff beziehungsweise mit einer ersten Teilmenge des Zusatzwerkstoffes gefüllt, insbesondere aufgefüllt, während ein sich an den ersten Teilbereich anschließender zweiter Teilbereich des Spalts frei von dem Zusatzwerkstoff bleibt.
Hierdurch wird in dem ersten Teilbereich des Spalts eine erste Schicht des Zusatzwerkstoffs gebildet beziehungsweise hergestellt. Mit anderen Worten wird in dem ersten Teilbereich und somit in dem Spalt eine erste Schicht aus dem Zusatzwerkstoff hergestellt. Beispielsweise wird die erste Schicht des Zusatzwerkstoffs mit einem ersten der Bauelemente, insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig, verbunden. Daraufhin wird beispielsweise ein erster Teil des zweiten Teilbereichs mit dem Zusatzwerkstoff beziehungsweise mit einer zweiten Teilmenge des Zusatzwerkstoffes gefüllt, insbesondere aufgefüllt, während der restliche zweite Teilbereich beziehungsweise ein sich an den ersten Teil anschließender zweiter Teil des zweiten Teilbereichs frei von dem Zusatzwerkstoff bleibt. Hierdurch wird beispielsweise in dem ersten Teil eine zweite Schicht des Zusatzwerkstoffes gebildet beziehungsweise hergestellt, wobei beispielsweise die zweite Schicht des Zusatzwerkstoffes, insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig, mit der bereits zuvor hergestellten ersten Schicht des Zusatzwerkstoffes verbunden wird.
Daraufhin wird beispielsweise der zweite Teil des zweiten Teilbereichs mit dem Zusatzwerkstoff beziehungsweise mit einer dritten Teilmenge des Zusatzwerkstoffes gefüllt, insbesondere aufgefüllt, wobei der zweite Teil beispielsweise vollständig mit dem Zusatzwerkstoff gefüllt wird. Hierdurch wird in dem zweiten Teil des zweiten Teilbereichs eine dritte Schicht des Zusatzwerkstoffes beziehungsweise aus dem Zusatzwerkstoff gebildet beziehungsweise hergestellt, wobei beispielsweise die dritte Schicht, insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig, mit der zweiten Schicht verbunden wird. Außerdem wird die dritte Schicht beispielsweise, insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig, mit dem zweiten Bauelement verbunden.
Alternativ ist es denkbar, dass beispielsweise ein erster Bereich des zweiten Teils mit dem Zusatzwerkstoff beziehungsweise mit der oder einer dritten Teilmenge des Zusatzwerkstoffes gefüllt, insbesondere aufgefüllt, wird, während ein sich an den ersten Bereich anschließender zweiter Bereich des zweiten Teils frei von dem Zusatzwerkstoff verbleibt. Hierdurch wird beispielsweise in dem ersten Bereich die dritte Schicht des Zusatzwerkstoffes beziehungsweise aus dem Zusatzwerkstoff hergestellt, wobei die dritte Schicht mit der zweiten Schicht, insbesondere formschlüssig und/oder stoffschlüssig, verbunden wird. Daraufhin wird beispielsweise der zweite Bereich des zweiten Teils, insbesondere vollständig, mit dem Zusatzwerkstoff beziehungsweise mit einer vierten Teilmenge des Zusatzwerkstoffes gefüllt beziehungsweise aufgefüllt, sodass beispielsweise in dem zweiten Bereich eine vierte Schicht des Zusatzwerkstoffes beziehungsweise aus dem Zusatzwerkstoff hergestellt wird. Die vierte Schicht wird beispielsweise, insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig, mit der dritten Schicht verbunden. Außerdem wird beispielsweise die vierte Schicht, insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig, mit dem zweiten Bauelement verbunden. Insgesamt ist erkennbar, dass durch das schichtweise Einbringen beziehungsweise bei dem schichtweisen Einbringen des Zusatzwerkstoffes in den Spalt mehrere Schichten des Zusatzwerkstoffes beziehungsweise aus dem Zusatzwerkstoff sukzessive, das heißt nacheinander beziehungsweise aufeinanderfolgend in dem Spalt hergestellt und angeordnet werden, wobei vorzugsweise mehr als zwei Schichten, insbesondere mehr als drei Schichten, des Zusatzwerkstoffes in dem Spalt hergestellt und angeordnet werden. Der Spalt wird dabei zumindest entlang einer von dem ersten Bauelement zu dem zweiten Bauelement oder umgekehrt weisenden ersten Richtung und/oder entlang einer schräg oder senkrecht zur ersten Richtung weisenden zweiten Richtung, insbesondere vollständig, mit den Schichten des Zusatzwerkstoffes und somit mit dem Zusatzwerkstoff gefüllt, sodass die Schichten des Zusatzwerkstoffes einen in dem Spalt angeordneten Schichtaufbau bilden. Vorzugsweise sind die Teilmengen gleich.
Der Schichtaufbau berührt beispielsweise einerseits, insbesondere direkt, das erste Bauelement und andererseits, insbesondere direkt, das zweite Bauelement, wobei der Schichtaufbau, insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig, mit dem ersten Bauelement und mit dem zweiten Bauelement verbunden ist. Insbesondere dann, wenn der Zusatzwerkstoff beziehungsweise dessen Schichten stoffschlüssig mit den Bauelementen und/oder miteinander verbunden werden, handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um eine Art Schweißverfahren, das heißt um eine Art Schweißen oder Verschweißen der Bauelemente, wobei jedoch der Zusatzwerkstoff Schicht für Schicht in den Spalt eingebracht wird.
Der in dem jeweiligen Teilbereich, Teil und/oder Bereich und somit in dem Spalt angeordnete Zusatzwerkstoff beziehungsweise die in dem jeweiligen Teilbereich, Teil und/oder Bereich und somit in dem Spalt angeordnete Teilmenge und/oder die jeweilige Schicht des Zusatzwerkstoffes wird beispielsweise mit dem Energiestrahl beaufschlagt, insbesondere während die jeweilige Schicht in dem Spalt angeordnet ist und/oder bevor die jeweils nächste Schicht in dem Spalt angeordnet wird. Durch das Beaufschlagen der jeweiligen, in dem Spalt angeordneten Teilmenge und/oder des in dem Spalt angeordneten Zusatzwerkstoffes beziehungsweise der in dem Spalt angeordneten Schicht die jeweilige Teilmenge, der Zusatzwerkstoff beziehungsweise die Schicht beispielsweise aufgeschmolzen und/oder verfestigt. Hierdurch kann die jeweilige Schicht mit dem jeweiligen Bauelement und/oder mit einer jeweiligen, anderen und in dem Spalt angeordneten Schicht des Zusatzwerkstoffes, insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig, verbunden werden.
Versuche haben gezeigt, dass Bauelemente mittels herkömmlicher Schweißverfahren wie beispielsweise Laserstrahlschweißen oder Elektronenstrahlschweißen unter Verwendung eines Zwischenmaterials nur dann mit einer hinreichend hohen Qualität, insbesondere mit einer hinreichend hohen Festigkeit, miteinander verbunden werden können, wenn die Bauelemente über hinreichend dünnwandige Querschnitte der Bauelemente miteinander verbunden werden beziehungsweise hinreichend geringe Wanddicken aufweisen. Ein Verschweißen von dickwandigen Querschnitten beziehungsweise von dickwandigen Bauelementen, welche beispielsweise eine Wanddicke von mehr als 4 mm, insbesondere von mehr als 5 mm, aufweisen, wurde erfolglos versucht. Bei herkömmlichen Verfahren wird das zuvor genannte Zwischenmaterial zwischen den Bauelementen angeordnet, wobei üblicherweise das Zwischenmaterial und zumindest eines der Bauelemente oder aber das Zwischenmaterial und beide Bauelemente gleichzeitig mit einem Energiestrahl beaufschlagt und dadurch erwärmt und aufgeschmolzen werden. Insbesondere wird das Zwischenmaterial über die gesamte, von dem ersten Bauelement zu dem zweiten Bauelement verlaufende Dicke beziehungsweise Breite des Spalts und somit des Zwischenmaterials gleichzeitig mit dem Energiestrahl beaufschlagt und somit erwärmt und aufgeschmolzen. Dies führt zu einer übermäßig großen Einschweißtiefe und zu einer übermäßig hohen Energieeinbringung, insbesondere durch eine übermäßig große Schweißnahtlänge. In der Folge kommt es zu unterschiedlichen Ausdehnungen und zu einer unerwünschten Phasenbildung, sodass die Bauelemente nicht oder mit einer unzureichenden Qualität miteinander verschweißt werden können.
Durch das erfindungsgemäße additive Verfahren können die zuvor genannten Probleme und Nachteile vermieden werden. Bei dem schichtweisen Einbringen des Zusatzwerkstoffes in den Spalt ist es insbesondere vorgesehen, dass die Schichten des Zusatzwerkstoffes entlang der ersten Richtung und/oder entlang der zweiten Richtung aufeinanderfolgend in dem Spalt angeordnet und hergestellt werden, wodurch die Schichten entlang der jeweiligen Richtung beziehungsweise in die jeweilige Richtung aufeinander angeordnet werden. Die erste Richtung verläuft beispielsweise von dem ersten Bauelement zu dem zweiten Bauelement beziehungsweise umgekehrt. Insbesondere verläuft die erste Richtung von einem ersten der zuvor genannten Wandungsbereiche hin zu dem zweiten Wandungsbereich beziehungsweise umgekehrt. Die Bauelemente beziehungsweise die Wandungsbereiche sind dabei entlang der ersten Richtung voneinander beabstandet, sodass der Spalt in eine mit der ersten Richtung zusammenfallende erste Begrenzungsrichtung durch das erste Bauelement, insbesondere durch den Wandungsbereich des ersten Bauelements, und in eine mit der ersten Richtung zusammenfallende und der ersten Begrenzungsrichtung entgegengesetzte zweite Begrenzungsrichtung durch das zweite Bauelement, insbesondere durch den Wandungsbereich des zweiten Bauelements, begrenzt ist. Die jeweilige Richtung verläuft dabei geradlinig beziehungsweise entlang einer Geraden.
Vorzugsweise wird als der Energiestrahl ein Laserstrahl oder aber ein Elektronenstrahl verwendet. Hierdurch können die Schichten besonders präzise hergestellt werden. Insbesondere können die Schichten präzise aufgeschmolzen und/oder verfestigt werden.
Ferner wurde im Rahmen von Versuchen ein sogenanntes Hybridschmieden untersucht, um Bauelemente miteinander zu verbinden. Bei dem Hybridschmieden wurde durch Umschmieden einer nicht hinterschneidungsfreien Stahlwelle mit Aluminium eine formschlüssige Verbindung hergestellt. Als nachteilig hat es sich gezeigt, dass sich aufgrund von unterschiedlichen Wärmedehnungen während eines Betriebs beziehungsweise während einer Anwendung ein Spalt bilden kann. Bei kleinen Durchmessern und/oder bei Anwendungen mit geringen Temperaturunterschieden kann die Bildung des Spalts gegebenenfalls noch nicht nachteilig sein, jedoch bei größeren Durchmessern durchaus zu einem unerwünschten Problem werden. Bauteile mit einem beispielsweise aus einem Stahl gebildeten Kranz und einer beispielsweise aus Aluminium gebildeten Nabe beziehungsweise Welle lassen sich durch das Hybridschmieden nur bedingt herstellen, da es bereits bei einem Abkühlen nach dem Schmieden zu einer unerwünschten Spaltbildung kommen kann.
Auch die zuvor genannten, bezüglich des Hybridschmiedens genannten Probleme können durch das erfindungsgemäße, additive Verfahren vermieden werden, da im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die Bauelemente per se, das heißt für sich betrachtet bei Raumtemperatur miteinander verbunden werden können. Durch das Auffüllen des Spalts sowie beispielsweise jeweiliger Hinterschneidungen der Bauelemente kann eine jeweilige formschlüssige Verbindung zwischen dem Zusatzwerkstoff beziehungsweise dem Schichtaufbau und dem jeweiligen Bauelement hergestellt werden, sodass die Bauelemente über den Zusatzwerkstoff ausschließlich formschlüssig oder aber formschlüssig und stoffschlüssig miteinander verbunden werden können. Der Spalt beziehungsweise die jeweilige Hinterschneidung sollte dabei so gestaltet sein, dass alle Hinterschneidungen beziehungsweise Hohlräume additiv, das heißt schichtweise mit dem Zusatzwerkstoff gefüllt werden können. Mit anderen Worten umfasst dann der Spalt die jeweilige Hinterschneidung des jeweiligen Bauelements, sodass auch die jeweilige, auch als Hinterschnitt bezeichnete Hinterschneidung mit dem Zusatzwerkstoff, insbesondere schichtweise, gefüllt wird.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass bei dem schichtweisen Füllen des Spalts mit dem Zusatzwerkstoff der Zusatzwerkstoff schichtweise aufgeschmolzen und/oder verfestigt wird. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass die jeweiligen Schichten des Zusatzwerkstoffes beziehungsweise aus dem Zusatzwerkstoff nacheinander beziehungsweise aufeinanderfolgend in dem Spalt angeordnet und hergestellt und somit nacheinander beziehungsweise aufeinanderfolgend mit dem Energiestrahl beaufschlagt werden, wodurch die jeweiligen Schichten aufeinanderfolgend beziehungsweise nacheinander aufgeschmolzen und/oder verfestigt werden. Hierdurch wird der zuvor genannte Schichtaufbau aus den Schichten und somit schichtweise beziehungsweise additiv, das heißt Schicht für Schicht, hergestellt, wodurch der Spalt insbesondere entlang der jeweiligen Richtung schichtweise und somit additiv mit dem Zusatzwerkstoff beziehungsweise mit dem Schichtaufbau gefüllt wird. Hierdurch kann eine besonders feste Verbindung der Bauelemente insbesondere auch dann realisiert werden, wenn die Bauelemente besonders dickwandig ausgebildet sind und somit beispielsweise eine jeweilige Wanddicke von mehr als 4 mm, insbesondere von mehr als 5 mm, aufweisen.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass durch das schichtweise Aufschmelzen und/oder Verfestigen des Zusatzwerkstoffes die jeweiligen Schichten des Zusatzwerkstoffes hergestellt und formschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Hierdurch kann ein übermäßiger Energieeintrag in die Bauelemente vermieden werden, sodass unerwünschte Phasenumwandlungen der Bauelemente sowie des Zusatzwerkstoffes selbst vermieden werden können.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Zusatzwerkstoff schichtweise als ein Draht in den Spalt eingebracht und daraufhin mittels des Energiestrahls aufgeschmolzen, wodurch aus dem Draht die jeweiligen Schichten des Zusatzwerkstoffes aufeinanderfolgend beziehungsweise nacheinander in dem Spalt hergestellt werden. Bezogen auf das zuvor genannte Beispiel bedeutet dies, dass beispielsweise zunächst ein beispielsweise die erste Teilmenge bildendes erstes Stück des Drahts in den Spalt eingebracht und daraufhin aufgeschmolzen wird, sodass aus dem ersten Stück die erste Schicht des Zusatzwerkstoffes hergestellt wird. Daraufhin wird ein sich an das erste Stück anschließendes und beispielsweise die zweite Teilmenge bildendes zweites Stück des Drahts in den Spalt eingebracht und mit dem Energiestrahl beaufschlagt und dadurch aufgeschmolzen, sodass aus dem zweiten Stück des Drahts die zweite Schicht des Zusatzwerkstoffes hergestellt wird. Aus einem sich an das zweite Stück anschließenden und beispielsweise die dritte Teilmenge bildenden dritten Stück des Drahts wird dann beispielsweise die dritte Schicht des Zusatzwerkstoffes hergestellt, indem das dritte Stück in den Spalt eingebracht und mit dem Energiestrahl beaufschlagt und dadurch aufgeschmolzen wird. Die gegebenenfalls vorgesehene vierte Schicht wird dann beispielsweise aus einem sich an das dritte Stück anschließende und beispielsweise die vierte Teilmenge bildenden vierten Stück des Drahts hergestellt. Die zweite Schicht wird hergestellt, nachdem die erste Schicht hergestellt wurde und bevor die dritte Schicht hergestellt wird, sodass die Schichten sukzessive aufeinanderfolgend beziehungsweise nacheinander in dem Spalt hergestellt werden. Hierdurch kann eine feste Verbindung der Bauelemente gewährleistet werden.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Zusatzwerkstoff schichtweise als ein formloser Werkstoff, insbesondere als ein Pulver oder als eine Paste oder als ein Gel oder als eine Flüssigkeit, in dem Spalt angeordnet, das heißt in den Spalt eingebracht und daraufhin aufgeschmolzen und/oder verfestigt wird. Bezogen auf das Pulver bedeutet dies beispielsweise, dass ein erster Teil des Pulvers in den Spalt eingebracht und dann mit dem Energiestrahl beaufschlagt und dadurch aufgeschmolzen wird, sodass aus dem ersten Teil des Pulvers die erste Schicht hergestellt wird. Danach wird ein zweiter Teil des Pulvers in den Spalt eingebracht, mit dem Energiestrahl beaufschlagt und dadurch aufgeschmolzen, sodass aus dem zweiten Teil des Pulvers die zweite Schicht hergestellt wird. Daraufhin wird beispielsweise ein dritter Teil des Pulvers in den Spalt eingebracht, mit dem Energiestrahl beaufschlagt und dadurch aufgeschmolzen, sodass aus dem dritten Teil des Pulvers die dritte Schicht des Zusatzwerkstoffes in dem Spalt hergestellt wird. Die Schichten des Zusatzwerkstoffes werden dabei entlang der Richtung aufeinander beziehungsweise übereinander angeordnet, wodurch der Spalt entlang der Richtung mit dem Zusatzwerkstoff gefüllt beziehungsweise aufgefüllt wird.
Analoges gilt beispielsweise für die Paste, das Gel und/oder die Flüssigkeit. Das Pulver ist granulare Materie, welche an sich fest ist und in festem Aggregatszustand in den Spalt eingebracht wird. Die Paste, das Gel beziehungsweise die Flüssigkeit wird auch als Viskoseelement bezeichnet und beispielsweise in flüssiger beziehungsweise viskoser Form in den Spalt eingebracht. Analog zu dem Pulver wird somit beispielsweise zunächst ein erster Teil des Viskoseelements in den Spalt eingebracht, daraufhin mit dem Energiestrahl beaufschlagt und dadurch aufgeschmolzen und/oder verfestigt, wodurch aus dem ersten Teil des Viskoseelements die erste Schicht des Zusatzwerkstoffes in dem Spalt hergestellt wird. Daraufhin wird ein zweiter Teil des Viskoseelements in den Spalt eingebracht und daraufhin mit dem Energiestrahl beaufschlagt und dadurch aufgeschmolzen und/oder verfestigt, wodurch aus dem zweiten Teil des Viskoseelements die zweite Schicht des Zusatzwerkstoffes hergestellt und insbesondere mit der ersten Schicht verbunden wird. Daraufhin wird beispielsweise ein dritter Teil des Viskoseelements in den Spalt eingebracht und daraufhin mit dem Energiestrahl beaufschlagt, wodurch der in dem Spalt angeordnete dritte Teil des Viskoseelements aufgeschmolzen und/oder verfestigt wird. Dadurch wird aus dem dritten Teil des Viskoseelements die dritte Schicht hergestellt, welche beispielsweise mit der zweiten Schicht verbunden wird. Die vorigen und folgenden Ausführungen zu dem Draht können ohne weiteres auch auf das Pulver übertragen werden und umgekehrt, wobei die vorigen und folgenden Ausführungen zu dem Pulver ohne weiteres auch auf das jeweilige Viskoseelement übertragen werden können und umgekehrt.
Durch Beaufschlagen des Zusatzwerkstoffes, das heißt beispielsweise des Drahts, des Pulvers oder des Viskoseelements wird der Zusatzwerkstoff beispielsweise erwärmt. Der Zusatzwerkstoff beziehungsweise der jeweilige Teil des Drahts, des Pulvers beziehungsweise des Viskoseelements wird beispielsweise durch Beaufschlagen mit dem Laserstrahl erwärmt und in der Folge aufgeschmolzen und/oder verfestigt. Wird der Zusatzwerkstoff beispielsweise durch das Beaufschlagen mit dem Energiestrahl erwärmt und in der Folge aufgeschmolzen, und wird daraufhin das Beaufschlagen des Zusatzwerkstoffes mit dem Energiestrahl beendet, so wird dadurch beispielsweise ein Abkühlen und ein Erstarren beziehungsweise Verfestigen des zuvor aufgeschmolzenen Zusatzwerkstoffes, insbesondere in dem Spalt, zugelassen beziehungsweise realisiert, bewirkt oder ermöglicht, wodurch die jeweilige Schicht hergestellt wird. Durch das Beaufschlagen des zunächst flüssigen beziehungsweise viskosen Viskoseelements mit dem Energiestrahl wird beispielsweise das Viskoseelement beziehungsweise der jeweilige Teil des jeweiligen Viskoseelements, insbesondere während sich der jeweilige Teil in dem Spalt befindet, erwärmt, wodurch das zunächst flüssige Viskoseelement beziehungsweise der zunächst flüssige Teil des Viskoseelements, insbesondere während das Viskoseelement beziehungsweise der Teil des Viskoseelements in dem Spalt angeordnet ist, verfestigt wird. Hierdurch kann ein besonders starker Zusammenhalt des Schichtaufbaus realisiert werden und der Schichtaufbau kann besonders fest mit den Bauelementen verbunden werden, sodass die Bauelemente über den Schichtaufbau fest miteinander verbunden werden können.
Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird bei dem schichtweisen Füllen des Spalts mit dem Zusatzwerkstoff auch wenigstens eine jeweilige Schicht des jeweiligen Bauelements mit dem Zusatzwerkstoff, insbesondere formschlüssig und/oder stoffschlüssig, verbunden. Hierzu wird beispielsweise die jeweilige Schicht des jeweiligen Bauelements mit dem Energiestrahl beaufschlagt und dadurch erwärmt und verfestigt und/oder aufgeschmolzen. Beispielsweise wird das erste Bauelement beziehungsweise die Schicht des ersten Bauelements mit dem Energiestrahl beaufschlagt und dadurch verfestigt und/oder aufgeschmolzen, wodurch beispielsweise das erste Bauelement beziehungsweise die Schicht des ersten Bauelements, insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig, mit der ersten Schicht des Zusatzwerkstoffes verbunden wird. Die Schicht des ersten Bauelements wird beispielsweise durch den Wandungsbereich des ersten Bauelements gebildet. Insbesondere werden beispielsweise die erste Schicht des Zusatzwerkstoffes beziehungsweise die erste Teilmenge des Zusatzwerkstoffes und die Schicht des ersten Bauelements gleichzeitig mit dem Energiestrahl, insbesondere mit demselben Energiestrahl beaufschlagt, wodurch die erste Schicht des Zusatzwerkstoffes und die Schicht des ersten Bauelements, insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig, miteinander verbunden werden.
Alternativ oder zusätzlich wird beispielsweise das zweite Bauelement beziehungsweise der Wandungsbereich des zweiten Bauelements mit dem Energiestrahl beaufschlagt und dadurch beispielsweise aufgeschmolzen und/oder verfestigt. Hierdurch wird beispielsweise das zweite Bauelement beziehungsweise die Schicht des zweiten Bauelements, insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig, mit der dritten Schicht beziehungsweise mit der vierten Schicht des Zusatzwerkstoffes verbunden. Beispielsweise werden die dritte beziehungsweise vierte Schicht des Zusatzwerkstoffes beziehungsweise die dritte beziehungsweise vierte Teilmenge des Zusatzwerkstoffes und das zweite Bauelement beziehungsweise der Wandungsbereich des zweiten Bauelements gleichzeitig mit dem Energiestrahl, insbesondere mit demselben Energiestrahl, beaufschlagt, wodurch das zweite Bauelement beziehungsweise die Schicht des zweiten Bauelements mit der dritten beziehungsweise vierten Schicht des Zusatzwerkstoffes, insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig, verbunden wird. Die Schicht des zweiten Bauelements wird beispielsweise durch den Wandungsbereich des zweiten Bauelements gebildet.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von zwei Bauelementen, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Bei dem Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung werden die Bauelemente mittels wenigstens eines beispielsweise als Laserstrahl oder Elektronenstrahl ausgebildeten Energiestrahls und unter Verwendung wenigstens eines Zusatzwerkstoffes miteinander verbunden. Der Zusatzwerkstoff wird bei dem Verfahren in wenigstens einem zwischen den Bauelementen angeordneten Spalt angeordnet.
Um die Bauelemente insbesondere auch dann besonders fest und mit einer hohen Qualität miteinander verbinden zu können, wenn die Bauelemente jeweils eine hohe Wanddicke von beispielsweise 4 mm oder mehr als 4 mm aufweisen, ist es bei dem zweiten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass der in dem Spalt angeordnete Zusatzwerkstoff schichtweise mit dem Energiestrahl, insbesondere direkt, beaufschlagt wird, wodurch der, insbesondere in dem Spalt angeordnete, Zusatzwerkstoff mit den Bauelementen und die Bauelemente über den Zusatzwerkstoff miteinander, insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig, verbunden werden. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt. Insbesondere beträgt die Wanddicke mehr als 10 mm, insbesondere mehr als 20 mm, wobei die Wanddicke wenigstens oder genau 25 mm betragen kann.
Unter dem Merkmal, dass das jeweilige Bauelement, der Zusatzwerkstoff und/oder die jeweilige Schicht mit dem Energiestrahl beaufschlagt wird, ist insbesondere zu verstehen, dass das jeweilige Bauelement, der Zusatzwerkstoff beziehungsweise die jeweilige Schicht direkt mit dem Energiestrahl beaufschlagt wird. Hierbei fällt beispielsweise der Energiestrahl, insbesondere direkt, auf das Bauelement, den Zusatzwerkstoff beziehungsweise die Schicht.
Bei dem zweiten Aspekt der Erfindung ist es insbesondere vorgesehen, dass beispielsweise der, insbesondere gesamte, Zusatzwerkstoff beziehungsweise eine Menge des Zusatzwerkstoffes zunächst in dem Spalt angeordnet, das heißt in den Spalt eingebracht wird. Vorzugsweise danach, das heißt nachdem der, insbesondere gesamte, Zusatzwerkstoff beziehungsweise die Menge in den Spalt eingebracht wurde, wird der Zusatzwerkstoff beziehungsweise die Menge - insbesondere während sich der Zusatzwerkstoff beziehungsweise die Menge in dem Spalt befindet - schichtweise, das heißt Schicht für Schicht mit dem Energiestrahl beaufschlagt wird. Durch dieses schichtweise Beaufschlagen des, insbesondere bereits in dem Spalt angeordneten, Zusatzwerkstoffes beziehungsweise der, insbesondere bereits in dem Spalt angeordneten Menge, mit dem Energiestrahl kann beispielsweise ein übermäßiger Energieeintrag in die Bauelemente und/oder in den Zusatzwerkstoff vermieden werden, sodass unerwünschte Effekte wie beispielsweise unerwünschte Phasenumwandlungen und/oder Durchschweißungen vermieden werden können. In der Folge können die Bauelemente besonders fest und mit einer besonders hohen Qualität miteinander verbunden werden.
Unter dem Merkmal, dass bei dem zweiten Aspekt der Erfindung der in dem Spalt angeordnete Zusatzwerkstoff schichtweise mit dem Energiestrahl beaufschlagt wird, ist insbesondere zu verstehen, dass der, insbesondere bereits in dem Spalt angeordnete, Zusatzwerkstoff Schicht für Schicht mit dem Energiestrahl beaufschlagt wird. Dies bedeutet beispielsweise, dass jeweilige Schichten des bereits in dem Spalt angeordneten Zusatzwerkstoffs aufeinanderfolgend beziehungsweise nacheinander, insbesondere entlang der zuvor beschriebenen Richtung, mit dem Energiestrahl beaufschlagt werden, insbesondere während sich der Zusatzwerkstoff und somit die Schichten bereits in dem Spalt befinden. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt wird beispielsweise zunächst ein erster Teilbereich des bereits in dem Spalt angeordneten Zusatzwerkstoffes mit dem Energiestrahl, insbesondere direkt, beaufschlagt, während ein Beaufschlagen eines sich an den ersten Teilbereich anschließenden zweiten Teilbereichs des in dem Spalt angeordneten Zusatzwerkstoffs mit dem Energiestrahl unterbleibt. Hierdurch wird beispielsweise eine erste Schicht des in dem Spalt angeordneten Zusatzwerkstoffes mit dem Energiestrahl beaufschlagt.
Nachdem der erste Teilbereich beziehungsweise die erste Schicht des Zusatzwerkstoffes mit dem Energiestrahl beaufschlagt wurde, wird ein erster Teil des zweiten Teilbereichs mit dem Energiestrahl beaufschlagt, während ein Beaufschlagen eines sich an den ersten Teil anschließenden zweiten Teils des zweiten Teilbereichs mit dem Energiestrahl beziehungsweise mit einem Energiestrahl unterbleibt. Hierdurch wird beispielsweise eine zweite Schicht des Zusatzwerkstoffes mit dem Energiestrahl beaufschlagt, sodass der erste Teilbereich mit der ersten Schicht des Zusatzwerkstoffes und der erste Teil mit der zweiten Schicht des Zusatzwerkstoffes korrespondiert. Nachdem der erste Teil mit dem Energiestrahl beaufschlagt wurde, wird beispielsweise der zweite Teil des Zusatzwerkstoffes mit dem Energiestrahl beaufschlagt, wodurch beispielsweise eine dritte Schicht des Zusatzwerkstoffes mit dem Energiestrahl beaufschlagt wird. Die Schichten sind dabei, insbesondere entlang der zuvor genannten ersten und/oder zweiten Richtung, aufeinander beziehungsweise übereinander angeordnet. Alternativ ist es denkbar, dass beispielsweise ein erster Bereich des zweiten Teils mit dem Energiestrahl beaufschlagt wird, während ein Beaufschlagen eines sich an den ersten Bereich anschließenden zweiten Bereichs des zweiten Teils mit dem Energiestrahl beziehungsweise mit einem Energiestrahl unterbleibt. Hierdurch wird die dritte Schicht des Zusatzwerkstoffs mit dem Energiestrahl beaufschlagt, sodass die dritte Schicht mit dem zweiten Teil beziehungsweise mit dem ersten Bereich des zweiten Teils korrespondiert. Nachdem der erste Bereich des zweiten Teils mit dem Energiestrahl beaufschlagt wurde, wird der sich an den ersten Bereich anschließende zweiter Bereich des zweiten Teils des Zusatzwerkstoffes mit dem Energiestrahl beaufschlagt, wodurch eine vierte Schicht des Zusatzwerkstoffes mit dem Energiestrahl beaufschlagt wird. Die vierte Schicht korrespondiert somit mit dem zweiten Bereich des zweiten Teils des zweiten Teilbereichs des in dem Spalt angeordneten Zusatzwerkstoffes.
Auch bei dem zweiten Aspekt der Erfindung wird durch das schichtweise Beaufschlagen des Zusatzwerkstoffes, das heißt durch das Beaufschlagen der Schichten des Zusatzwerkstoffes mit dem Energiestrahl ein Schichtaufbau des Zusatzwerkstoffes beziehungsweise aus dem Zusatzwerkstoff hergestellt, wobei die Bauelemente über den Schichtaufbau, insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig, miteinander verbunden werden. Hierzu wird beispielsweise die erste Schicht, insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig, mit dem ersten Bauelement beziehungsweise mit dem Wandungsbereich des ersten Bauelements verbunden. Alternativ oder zusätzlich wird die dritte Schicht beziehungsweise vierte Schicht, insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig, mit dem zweiten Bauelement, insbesondere mit dem Wandungsbereich des zweiten Bauelements, verbunden.
Um die Bauelemente besonders fest und mit einer hohen Qualität miteinander verbinden zu können, ist es bei dem zweiten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass durch das schichtweise Beaufschlagen des Zusatzwerkstoffes mit dem Energiestrahl der Zusatzwerkstoff schichtweise aufgeschmolzen und/oder verfestigt wird. Dies bedeutet, dass dadurch, dass die jeweilige Schicht mit dem Energiestrahl beaufschlagt wird, insbesondere während sich die jeweilige Schicht beziehungsweise Zusatzwerkstoff in dem Spalt befindet, die jeweilige Schicht aufgeschmolzen und/oder verfestigt wird. Dadurch können die Schichten besonders fest miteinander verbunden werden und/oder der Schichtaufbau kann besonders fest mit den jeweiligen Bauelementen verbunden werden.
Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn bei dem zweiten Aspekt der Erfindung durch das schichtweise Aufschmelzen und/oder Verfestigen des Zusatzwerkstoffes die jeweiligen Schichten des Zusatzwerkstoffes formschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden werden, sodass ein besonders fester Zusammenhalt des Schichtaufbaus gewährleistet werden kann.
Um den Schichtaufbau an sich besonders fest an die Bauelemente anbinden zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung des zweiten Aspekts der Erfindung vorgesehen, dass auch wenigstens eine jeweilige Schicht des jeweiligen Bauelements mit dem Energiestrahl beaufschlagt wird, wodurch die jeweilige Schicht des jeweiligen Bauelements mit dem Zusatzwerkstoff, insbesondere formschlüssig und/oder stoffschlüssig, verbunden wird.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Zusatzwerkstoff als ein formloser Werkstoff, insbesondere als ein Pulver oder als eine Paste oder als ein Gel oder als eine Flüssigkeit, in dem Spalt angeordnete und daraufhin schichtweise mit dem Energiestrahl beaufschlagt wird. Hierdurch können die Bauelemente besonders vorteilhaft additiv miteinander verbunden werden.
Wird der, insbesondere gesamte, Zusatzwerkstoff beziehungsweise die Menge beispielsweise als, insbesondere genau, ein Stück und dabei in festem Aggregatzustand in dem Spalt angeordnet, das heißt in den Spalt eingebracht, so ist der Zusatzwerkstoff beziehungsweise das Stück oder die Menge beispielsweise ein Einsatzteil oder Einlegeteil, welches nach seiner, insbesondere gesamten, Anordnung in dem Spalt schichtweise mit dem Energiestrahl beaufschlagt werden kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das erste Bauelement aus einem ersten Werkstoff und das zweite Bauelement aus einem zweiten Werkstoff gebildet. Dabei ist es denkbar, dass der erste Werkstoff und der zweite Werkstoff gleiche oder voneinander unterschiedliche Werkstoffe sind, wodurch die Bauelemente besonders vorteilhaft mit dem Zusatzwerkstoff verbunden werden können.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der erste Werkstoff und der Zusatzwerkstoff gleiche oder voneinander unterschiedliche Werkstoffe sind. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der zweite Werkstoff und der Zusatzwerkstoff gleiche oder voneinander unterschiedliche Werkstoffe sind. Dadurch kann der Schichtaufbau an sich besonders vorteilhaft mit dem jeweiligen Bauelement, insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig, verbunden werden.
Um eine besonders hochwertige Verbindung zu realisieren, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass als der erste Werkstoff und/oder der zweite Werkstoff und/oder der Zusatzwerkstoff ein Stahl oder Aluminium beziehungsweise eine Aluminiumlegierung oder ein Kunststoff verwendet wird.
Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Zusatzwerkstoff zumindest, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, Kupfer aufweist beziehungsweise aus Kupfer gebildet ist. Hierdurch können beispielsweise aus dem Kupfer und dem ersten Werkstoff und/oder aus dem Kupfer und dem zweiten Werkstoff eine Bronze gebildet werden, wodurch die Bauelemente besonders vorteilhaft von dem Zusatzwerkstoff und über den Zusatzwerkstoff miteinander verbunden werden können.
Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass die Bauelemente aus jeweiligen, nicht artgleichen Metallen wie beispielsweise Stahl und Aluminium gebildet sind. Um die Bauelemente additiv miteinander zu verbinden, wird beispielsweise ein Lasersintern beziehungsweise ein Elektronenstrahlsintern durchgeführt, um den Spalt schichtweise zu füllen beziehungsweise um den Zusatzwerkstoff schichtweise mit dem Energiestrahl zu beaufschlagen.
Um die Bauelemente besonders fest miteinander verbinden zu können, ist es vorgesehen, dass der Spalt durch die zuvor genannten und auch als Fügestellen bezeichneten Wandungsbereiche der Bauelemente begrenzt wird, wobei zumindest eine der Fügestellen beziehungsweise Wandungsbereichen beziehungsweise beide Fügestellen oder Wandungsbereiche, insbesondere bezüglich der Richtung, plan oder schief oder konisch ausgebildet ist beziehungsweise sind. Mit anderen Worten ist es denkbar, dass zumindest einer der Wandungsbereiche in einer ersten Ebene verläuft, wobei der Energiestrahl beispielsweise senkrecht zu einer zweiten Ebene verläuft. Die erste Ebene kann dabei schräg oder senkrecht zur zweiten Ebene verlaufen.
Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn zumindest eine der Fügestellen einen auch als Hinterschneidung bezeichneten Hinterschnitt aufweist, welcher mit dem Zusatzwerkstoff gefüllt wird. Hierdurch können die Bauelemente formschlüssig und somit fest miteinander verbunden werden.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn eines der Bauelemente ein wenigstens eine Verzahnung, insbesondere eine Außenverzahnung, aufweisender Zahnkranz ist. Als das andere Bauelement wird daher beispielsweise ein Wellenelement beziehungsweise eine Nabe verwendet, auf und/oder an welchem beziehungsweise welcher der Zahnkranz, welcher mit dem Wellenelement beziehungsweise mit der Nabe zumindest drehfest verbunden wird, unter Ausbildung des Spalts angeordnet wird. Hierdurch können der Zahnkranz und das Wellenelement besonders fest miteinander verbunden werden, wobei das Gewicht einer den Zahnkranz und das Wellenelement umfassenden Baueinheit in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden kann.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Baueinheit, welche wenigstens zwei Bauelemente aufweist, die mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens miteinander verbunden sind.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Baueinheit, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des jeweiligen erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Baueinheit hier nicht noch einmal beschrieben.
Dadurch, dass der Zusatzwerkstoff schichtweise in den Spalt eingebracht beziehungsweise schichtweise mit dem Energiestrahl beaufschlagt wird, wird beispielsweise wenigstens eine auch als Verbindungsnaht bezeichnete Naht hergestellt, über welche die Bauelemente miteinander verbunden sind. Beispielsweise durch eine Dichtebeeinflussung der Naht und/oder durch ein Verhältnis von einem Querschnitt der Naht zu einem gesamten Fügequerschnitt kann ein E-Modul der Naht und damit deren Steifigkeit vorteilhaft beeinflusst werden, sodass die Bauelemente bedarfsgerecht und besonders fest miteinander verbunden werden können.
Parameter bei dem Durchführen des Verfahrens sind beispielsweise ein Strahlstrom beziehungsweise eine Strahlleistung, wobei beispielsweise der Energiestrahl den Strahlstrom beziehungsweise die Strahlleistung aufweist. Mit anderen Worten wird beispielsweise eine Energiequelle, welche den Energiestrahl bereitstellt, mit dem Strahlstrom beziehungsweise mit der Strahlleistung betrieben. Ferner können die Parameter eine Geschwindigkeit, insbesondere eine Schweißgeschwindigkeit, umfassen, mit welcher beispielsweise der Zusatzwerkstoff in den Spalt eingebracht und/oder der Energiestrahl entlang des Zusatzwerkstoffes beziehungsweise entlang der jeweiligen Schicht bewegt wird. Außerdem können die Parameter Pendelfiguren und/oder Pendelgrößen und/oder Pendelfrequenzen umfassen. Dies bedeutet, dass der Energiestrahl beispielsweise gependelt wird, während der Zusatzwerkstoff beziehungsweise die jeweilige Schicht mit dem Energiestrahl beaufschlagt wird, wobei der Energiestrahl beispielsweise gemäß wenigstens einer Pendelfigur und/oder einer Pendelgröße und/oder einer Pendelfrequenz entlang der Schicht beziehungsweise entlang des Zusatzwerkstoffes bewegt wird. Die jeweilige Pendelfigur, Pendelgröße und/oder Pendelfrequenz kann dabei eingestellt werden. Die Parameter können außerdem eine Vorschubgeschwindigkeit, insbesondere eine Drahtvorschubgeschwindigkeit, umfassen, mit welcher beispielsweise der Zusatzwerkstoff, insbesondere der Draht, in den Spalt eingebracht wird. Weiterhin können die Parameter einen Drahtanstellwinkel beziehungsweise einen Anstellwinkel umfassen, unter welchem der Zusatzwerkstoff, insbesondere der Draht, in den Spalt eingebracht wird. Weiterhin können die Parameter eine Art einer Drahtzufuhr umfassen. Die Art der Drahtzufuhr charakterisiert eine Art, gemäß beziehungsweise mit welcher der Zusatzwerkstoff, insbesondere der Draht, in den Spalt eingebracht wird. Beispielsweise kann der Draht stechend und/oder schleppend in den Spalt eingebracht werden. Ferner können die Parameter umfassen, dass der Zusatzwerkstoff, insbesondere der Draht, einseitig oder beidseitig in den Spalt eingebracht und somit dem Spalt zugeführt wird.
Weiterhin können die Parameter einen Pulsmodus umfassen, gemäß welchem der Energiestrahl, insbesondere gepulst, betrieben wird. Weiterhin können die Parameter eine entlang der Richtung verlaufende Breite beziehungsweise Dicke des Spalts und/oder eine entlang der Richtung verlaufende Dicke des zuvor genannten und auch als Einlage bezeichneten Stücks umfassen.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 eine schematische Perspektivansicht zweier Bauelemente, die mittels eines Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform miteinander verbunden werden;
2 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Bauelemente gemäß 1;
3 eine schematische Perspektivansicht der Bauelemente, welche mittels des Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform miteinander verbunden werden;
4 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Bauelemente gemäß 3;
5 jeweils ausschnittsweise weitere schematische Schnittansichten der Bauelemente; und
6 eine schematische Perspektivansicht einer Baueinheit, welche die miteinander verbundenen Bauelemente umfasst.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
1 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht zwei Bauelemente 10 und 12, welche mittels eines Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform miteinander verbunden werden. Die miteinander verbundenen Bauelemente 10 und 12 bilden beispielsweise eine aus 6 erkennbare Baueinheit 14, welche gemäß 6 als ein Zahnrad, insbesondere in Mischbauweise, ausgebildet ist. Unter dem Merkmal, dass das Zahnrad in Mischbauweise ausgebildet ist, ist zu verstehen, dass die Bauelemente 10 und 12 beispielsweise aus voneinander unterschiedlichen Werkstoffen gebildet sind. Somit ist beispielsweise das erste Bauelement 10 aus einem ersten Werkstoff und das zweite Bauelement 12 aus einem von dem ersten Werkstoff unterschiedlichen zweiten Werkstoff gebildet. Der erste Werkstoff ist beispielsweise Aluminium beziehungsweise eine Aluminiumlegierung, wobei der zweite Werkstoff beispielsweise ein Stahl ist.
Wie in Zusammenschau mit 2 erkennbar ist, werden die Bauelemente 10 und 12 mittels wenigstens eines Energiestrahls 16 und unter Verwendung eines Zusatzwerkstoffes 18 miteinander verbunden. Bei dem Verfahren wird der Zusatzwerkstoff 18 in wenigstens einen zwischen den Bauelementen 10 und 12 angeordneten Spalt 20 angeordnet.
Wie aus 2 erkennbar ist, ist der Spalt 18 entlang einer in 2 durch einen Doppelpfeil 22 veranschaulichten Erstreckungsrichtung zwischen den Bauelementen 10 und 12 angeordnet, wobei die Bauelemente 10 und 12 entlang der durch den Doppelpfeil 22 veranschaulichten Erstreckungsrichtung voneinander beabstandet sind. Das Bauelement 10 weist einen ersten Wandungsbereich 24 auf, durch welchen der Spalt 20 in eine mit der Erstreckungsrichtung zusammenfallenden und in 2 durch einen Pfeil 26 veranschaulichte erste Begrenzungsrichtung begrenzt ist. Das Bauelement 12 weist einen zweiten Wandungsbereich 28 auf, welcher dem ersten Wandungsbereich 24 entlang der Erstreckungsrichtung gegenüberliegt. Durch den Wandungsbereich 28 ist der Spalt 20 in eine mit der Erstreckungsrichtung zusammenfallende, der ersten Begrenzungsrichtung entgegengesetzte und in 2 durch einen Pfeil 30 veranschaulichte zweite Begrenzungsrichtung begrenzt. Die Wandungsbereiche 24 und 28 verlaufen dabei in jeweiligen, parallel zueinander und senkrecht zur Erstreckungsrichtung verlaufenden Ebenen, sodass die Wandungsbereiche 24 und 28 plan sind. Mit anderen Worten sind oder bilden die Wandungsbereiche 24 und 28 jeweilige Fügestellen der Bauelemente 10 und 12, welche an den Fügestellen oder über die Fügestellte und über den Zusatzwerkstoff 18 miteinander verbunden werden. Da die Ebenen parallel zueinander verlaufen, sind die Fügestellen vorliegend plan. Verlaufen die Ebenen beispielsweise schräg zueinander und/oder schräg zur Erstreckungsrichtung, sind die Fügestellen schief oder konisch. Insbesondere dann, wenn die Fügestellen konisch sind, verlaufen die Fügestellen beispielsweise entlang einer senkrecht zu der Erstreckungsrichtung und somit senkrecht zur ersten und zweiten Begrenzungsrichtung verlaufenden Richtung aufeinander zu.
1 und 2 veranschaulichen eine erste Ausführungsform des Verfahrens. Bei der ersten Ausführungsform wird der Spalt 20 - um die Bauelemente 10 und 12 besonders fest und mit einer hohen Qualität miteinander verbinden zu können - schichtweise mit dem Zusatzwerkstoff gefüllt, wodurch der Zusatzwerkstoff 18 mit den Bauelementen 10 und 12 verbunden wird, wobei durch das schichtweise Füllen des Spalts 20 mit dem Zusatzwerkstoff 18 die Bauelemente 10 und 12 über den Zusatzwerkstoff 18 miteinander verbunden werden.
Bei der ersten Ausführungsform wird der Zusatzwerkstoff 18 in Drahtform und somit als ein Draht 32 und somit fest, das heißt in festem Aggregatszustand in den Spalt 20 eingebracht und, insbesondere daraufhin, mittels des Energiestrahls 16 aufgeschmolzen. Hierdurch wird in einem ersten Teilbereich T1 des Spalts 20 eine erste Schicht S1 aus dem Zusatzwerkstoff 18 hergestellt, während ein sich entlang der Erstreckungsrichtung an den Teilbereich T1 anschließender zweiter Teilbereich T2 des Spalts 20 frei von dem Zusatzwerkstoff 18 bleibt. Da der Zusatzwerkstoff 18 beziehungsweise de Draht 32 in dem Teilbereich T1 zunächst aufgeschmolzen und somit verflüssigt wird, sind der Zusatzwerkstoff 18 und somit die Schicht S1 in dem Teilbereich T1 zunächst flüssig, woraufhin beispielsweise der Zusatzwerkstoff 18 und somit die Schicht S1 auskühlen und insbesondere erstarren können. Nach dem Herstellen der ersten Schicht S1 wird der Zusatzwerkstoff 18 in einem ersten Teil B1 des Teilbereichs T2 angeordnet, mit dem Energiestrahl 16 beaufschlagt und dadurch aufgeschmolzen, wodurch aus dem Zusatzwerkstoff 18 in dem ersten Teil B1 eine zweite Schicht S2 aus dem Zusatzwerkstoff 18 hergestellt wird. Da der Zusatzwerkstoff 18 in dem ersten Teil B1 mit dem Energiestrahl 16 beaufschlagt und dadurch aufgeschmolzen wird, sind der Zusatzwerkstoff 18 und somit die Schicht S2 in dem ersten Teil B1 zunächst flüssig. Daraufhin jedoch können der Zusatzwerkstoff 18 und somit die Schicht S2 in dem ersten Teil B1 abkühlen und somit erstarren. Der Zusatzwerkstoff 18 wird in dem ersten Teil B1 angeordnet, mit dem Energiestrahl 16 beaufschlagt und dadurch aufgeschmolzen, während ein sich entlang der Erstreckungsrichtung an den ersten Teil B1 anschließender zweiter Teil B2 des zweiten Teilbereichs T2 frei von dem Zusatzwerkstoff 18 bleibt. Insgesamt ist erkennbar, dass nach dem Herstellen der Schicht S1 die Schicht S2 hergestellt wird. Nach dem Herstellen der Schicht S2 wird der Zusatzwerkstoff 18 in den zweiten Teil B2 angeordnet, mit dem Energiestrahl 16 beaufschlagt und dadurch aufgeschmolzen. Hierdurch wird aus dem Zusatzwerkstoff 18 in dem zweiten Teil B2 eine dritte Schicht S3 hergestellt. Da der Zusatzwerkstoff 18 in dem zweiten Teil B2 aufgeschmolzen wird sind der Zusatzwerkstoff 18 und somit die Schicht S3 in dem zweiten Teil B2 zunächst flüssig. Daraufhin jedoch können der Zusatzwerkstoff 18 und somit die Schicht S3 in dem zweiten Teil B2 abkühlen und somit erstarren.
Insgesamt ist aus 2 erkennbar, dass die Schichten S1, S2 und S3 des Zusatzwerkstoffes 18 beziehungsweise aus dem Zusatzwerkstoff 18 entlang der Erstreckungsrichtung nacheinander beziehungsweise aufeinanderfolgend oder sukzessive angeordnet und entlang der Erstreckungsrichtung aufeinander beziehungsweise übereinander angeordnet werden. Hierdurch wird ein durch die Schichten S1, S2 und S3 gebildeter Schichtaufbau 34 hergestellt, über welchen die Bauelemente 10 und 12, insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig, miteinander verbunden werden. Die Schicht S1 wird, insbesondere bei ihrer Herstellung, mit dem Wandungsbereich 24 und somit mit dem Bauelement 10, insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig, verbunden. Die Schicht S2 wird, insbesondere bei ihrer Herstellung, mit der Schicht S1, insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig, verbunden. Außerdem wird die Schicht S3, insbesondere bei ihrer Herstellung, mit der Schicht S2 und mit dem Wandungsbereich 28 und somit mit dem Bauelement 12, insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig, verbunden, sodass einerseits ein besonders fester Zusammenhalt des Schichtaufbaus 34 an sich gewährleistet werden kann. Andererseits können die Bauelemente 10 und 12 über den Schichtaufbau 34 besonders fest miteinander verbunden werden.
Insgesamt ist erkennbar, dass der Spalt 20 entlang der durch den Doppelpfeil 22 veranschaulichten Erstreckungsrichtung und/oder entlang der zuvor genannten, senkrecht zu der durch den Doppelpfeil 22 veranschaulichten Erstreckungsrichtung verlaufenden und in 2 durch einen Doppelpfeil 36 veranschaulichten Richtung schichtweise mit dem Zusatzwerkstoff 18 gefüllt wird. Mit anderen Worten wird der Zusatzwerkstoff 18 entlang der durch den Doppelpfeil 22 veranschaulichten Erstreckungsrichtung und auch als erste Richtung bezeichneten Erstreckungsrichtung und/oder entlang der durch den Doppelpfeil 36 veranschaulichten und auch als zweite Richtung bezeichneten Richtung schichtweise in den Spalt 20 eingebracht. Dies bedeutet, dass die vorigen und folgenden Ausführungen zu der ersten Richtung (Erstreckungsrichtung) ohne weiteres auch auf die zweite Richtung (Doppelpfeil 36) übertragen werden können und umgekehrt.
Um den Draht 32 und somit den Zusatzwerkstoff 18 schichtweise in den Spalt 20 und dabei in die Teilbereiche T1 und T2 des Spalts 20 einzubringen, ist eine Zuführeinrichtung 38 vorgesehen, welche den Draht 32 bereitstellt, und insbesondere mit einer einstellbaren Geschwindigkeit, in den Spalt 20 beziehungsweise in den jeweiligen Teilbereich T1 beziehungswiese T2 beziehungsweise in den jeweiligen Teil B1 beziehungsweise B2 einfördert. Außerdem ist eine auch als Strahlenquelle bezeichnete Energiequelle 40 vorgesehen, mittels welcher der Energiestrahl 16 bereitgestellt wird. Hierzu wird die Energiequelle 40 mit einer auch als Strahlleistung bezeichneten Leistung und/oder mit einem auch als Strahlstrom bezeichneten elektrischen Strom betrieben. Die Strahlleistung beziehungsweise der Strahlstrom ist vorzugsweise einstellbar.
Der jeweilige Wandungsbereich 24 beziehungsweise 28 des jeweiligen Bauelements 10 beziehungsweise 12 bildet beispielsweise eine jeweilige Schicht des jeweiligen Bauelements 10 beziehungsweise 12. Beispielsweise werden der Zusatzwerkstoff 18 in den Teilbereich T1 und die Schicht des Bauelements 10 gleichzeitig mit dem Energiestrahl 16 beaufschlagt. Hierdurch wird beispielsweise die Schicht des Bauelements 10 aufgeschmolzen, wodurch beispielsweise die Schicht des Bauelements 10, insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig, mit der Schicht S1 verbunden wird. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass die Schicht des Bauelements 12 und der Zusatzwerkstoff 18 in dem zweiten Teil B2 gleichzeitig mit demselben Energiestrahl 16 beaufschlagt werden, wodurch beispielsweise die Schicht des Bauelements aufgeschmolzen und mit der Schicht S3, insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig, verbunden wird.
3 und 4 zeigen eine zweite Ausführungsform des Verfahrens. Bei der zweiten Ausführungsform wird der, insbesondere gesamte, Zusatzwerkstoff 18 oder eine Menge des Zusatzwerkstoffes 18 als ein auch als Einlage bezeichnetes Stück 42 und somit beispielsweise als Ganzes in dem Spalt 20 angeordnet, insbesondere in den Spalt 20 eingebracht und hierdurch zwischen den Bauelementen 10 und 12 angeordnet. Das Stück 42 ist dabei fest und formstabil. Nachdem das Stück 42 in den Spalt 20 eingebracht wurde, wird das in dem Spalt 20 angeordneten Stück und somit der in dem Spalt 20 angeordnete Zusatzwerkstoff 18 schichtweise mit einem Energiestrahl 16 beaufschlagt, wodurch der in dem Spalt 20 angeordnete Zusatzwerkstoff 18 mit den Bauelementen 10 und 12 und die Bauelemente 10 und 12 über den Zusatzwerkstoff 18 miteinander verbunden werden.
Aus 4 ist erkennbar, dass der in dem Spalt 20 angeordnete Zusatzwerkstoff 18 entlang der durch den Doppelpfeil 22 veranschaulichten ersten Richtung (Erstreckungsrichtung) und/oder entlang der durch den Doppelpfeil 36 veranschaulichten zweiten Richtung schichtweise, das heißt Schicht für Schicht mit dem Energiestrahl 16 beaufschlagt wird. Zunächst wird beispielsweise ein erster Teilbereich T1 des in dem Spalt 20 angeordneten Zusatzwerkstoffs 18 mit dem Energiestrahl 16 beaufschlagt, während ein sich entlang der ersten Richtung an den Teilbereich T1 anschließender zweiter Teilbereich T2 des in dem Spalt 20 angeordneten Zusatzwerkstoffs 18 nicht mit dem oder einem Energiestrahl beaufschlagt wird, das heißt während eine Beaufschlagung des Teilbereichs T2 mit dem Energiestrahl 16 oder mit einem Energiestrahl unterbleibt.
Nachdem der Teilbereich T1 mit dem Energiestrahl 16 beaufschlagt wurde, wird ein erster Teil B1 des zweiten Teilbereichs T2 des in dem Spalt 20 angeordneten Zusatzwerkstoffes 18 mit dem Energiestrahl 16 beaufschlagt, während eine Beaufschlagung eines sich entlang der ersten Richtung an den ersten Teil B1 anschließenden zweiten Teils B2 des zweiten Teilbereichs T2 mit dem Energiestrahl 16 oder mit einem Energiestrahl unterbleibt. Daraufhin wird der zweite Teil B2 des zweiten Teilbereichs T2 des in dem Spalt 20 angeordneten Zusatzwerkstoffes 18 mit dem Energiestrahl 16 beaufschlagt. Aus 4 ist insbesondere erkennbar, dass der erste Teilbereich T1 mit einer ersten Schicht S1, der erste Teil B1 mit einer zweiten Schicht S2 und der zweite Teil B2 mit einer dritten Schicht S3 des Zusatzwerkstoffes 18 korrespondiert, sodass zunächst die Schicht S1 mit dem Energiestrahl 16 beaufschlagt wird, während ein Beaufschlagen der Schichten S2 und S3 mit dem Energiestrahl 16 beziehungsweise mit einem Energiestrahl unterbleibt.
Daraufhin wird die Schicht S2 mit dem Energiestrahl 16 beaufschlagt, während ein Beaufschlagen der Schicht S3 mit dem Energiestrahl 16 beziehungsweise mit einem Energiestrahl unterbleibt. Daraufhin wird die Schicht S3 mit dem Energiestrahl 16 beaufschlagt. Wie bereits bei der ersten Ausführungsform sind auch bei der zweiten Ausführungsform die Schichten S1, S2 und S3 entlang der ersten Richtung und/oder entlang der zweiten Richtung übereinander beziehungsweise aufeinanderfolgend angeordnet, wobei die Schichten S1, S2 und S3 aufeinanderfolgend beziehungsweise nacheinander mit dem Energiestrahl 16 beaufschlagt werden, während der Zusatzwerkstoff 18 und somit die Schichten S1, S2 und S3 bereits in dem Spalt 20 angeordnet sind.
Durch das schichtweise Beaufschlagen des Zusatzwerkstoffes 18 mit dem Energiestrahl 16 werden bei der zweiten Ausführungsform beispielsweise die Schichten S1, S2 und S3 erwärmt und dadurch aufgeschmolzen. Hierdurch werden beispielsweise die Schichten S1, S2 und S3 stoffschlüssig miteinander verbunden, wobei beispielsweise die Schichten S1 und S3 mit den Bauelementen 10 und 12 stoffschlüssig verbunden werden. So wird aus den Schichten S1, S2 und S3 auch bei der zweiten Ausführungsform ein Schichtaufbau 34 hergestellt, welcher in sich einen festen Zusammenhalt aufweist und fest mit den Bauelementen 10 und 12 verbunden ist. Dadurch sind die Bauelemente 10 und 12, insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig, über den Schichtaufbau 34 miteinander verbunden.
Vorzugsweise weist der Zusatzwerkstoff 18 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, Kupfer (Cu) auf, sodass vorzugsweise mehr als 50 Gewichtsprozent, insbesondere mehr als 75 Gewichtsprozent, des gesamten Zusatzwerkstoffes 18 Kupfer ist.
5 zeigt die Bauelemente 10 und 12 und den in dem Spalt 20 angeordneten Zusatzwerkstoff 18 in einem Ausgangszustand A, in welchem der Zusatzwerkstoff 18 zwischen den Bauelementen 10 und 12 angeordnet ist aber noch nicht mit dem Energiestrahl 16 beaufschlagt wurde. Werden beispielsweise der Zusatzwerkstoff 18 und das Bauelement 12, welches beispielsweise aus Aluminium gebildet ist, mit dem Energiestrahl 16 beaufschlagt, so wird beispielsweise in einem ersten Nahtbereich N1 eine Aluminiumbronze aus dem Aluminium des Bauelements 12 und aus dem Kupfer des Zusatzwerkstoffes 18 gebildet. Werden beispielsweise der Zusatzwerkstoff 18 und das Bauelement 10 mit dem Energiestrahl 16 beaufschlagt, so wird beispielsweise in einem zweiten Nahtbereich N2 ein Bronzestahl beziehungsweise eine Stahlbronze aus dem Stahl des Bauelements 10 und aus dem Kupfer des Zusatzwerkstoffes 18 gebildet. Hierdurch können die Bauelemente 10 und 12 fest und korrosionsresistent miteinander verbunden werden. Aus 6 ist erkennbar, dass das zweite Bauelement 12 beispielsweise ein Zahnkranz ist, welcher eine als Außenverzahnung 44 ausgebildete Verzahnung aufweist. Außerdem weist das Bauelement 12 eine Nabe mit einer beispielsweise als Durchgangsöffnung ausgebildeten Öffnung 46 auf. Das erste Bauelement 10 ist ein auch als Nabenelement bezeichnetes Wellenelement, wobei zumindest ein Längenbereich des Wellenelements in der Öffnung 46 angeordnet wird. Dadurch wird das Bauelement 12 auf und an dem Bauelement 10 angeordnet, insbesondere unter Ausbildung des Spalts 20, in welchem der Zusatzwerkstoff 18 angeordnet wird. Durch das Verbinden der Bauelemente 10 und 12 miteinander werden die Bauelemente 10 und 12 zumindest drehfest miteinander verbunden, sodass Drehmomente zwischen den Bauelementen 10 und 12 übertragen werden können. Dies ist in 6 durch Pfeile 48 veranschaulicht. Das Bauelement 10 ist beispielsweise als ein Gesenkschmiedeteil, insbesondere als ein Aluminium-Gesenkschmiedeteil, ausgebildet. Die Bauelemente 10 und 12 weisen beispielsweise eine jeweilige Steckverzahnung auf, über welche die Bauelemente 10 und 12 beispielsweise drehfest miteinander verbunden werden beziehungsweise sind.
Bei dem Stahl kann es sich um einen legierten Einsatzstahl nach TL 4227 oder um einen Nickel-legierten Einsatzstahl nach TL 4521 handeln. Bei dem Aluminium beziehungsweise bei der Aluminiumlegierung kann es sich beispielsweise um EN AW-6061 (AIMg1 SiCu) handeln, wodurch eine Heißrissneigung geringgehalten werden kann. Der Zusatzwerkstoff ist beispielsweise aus Cu-FE gebildet und weist beispielsweise eine entlang der ersten Richtung verlaufende Dicke auf, welche in einem Bereich von einschließlich 0,5 mm bis einschließlich 2,0 mm liegt und beispielsweise 0,5 oder 1,0 oder 2,0 mm beträgt. Ferner ist es denkbar, dass der Zusatzwerkstoff aus Aluminium-Bronze gebildet ist und hierbei beispielsweise einen Aluminiumanteil aufweist, welcher in einem Bereich von einschließlich 8,5 Gewichtsprozent bis einschließlich 11 Gewichtsprozent liegt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005026505 A1 [0002]
DE 4315673 A1 [0003]
DE 102012007281 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Verbinden von zwei Bauelementen (10, 12), bei welchem die Bauelemente (10, 12) mittels wenigstens eines Energiestrahls (16) und unter Verwendung wenigstens eines Zusatzwerkstoffes (18) miteinander verbunden werden, welcher in wenigstens einem zwischen den Bauelementen (10, 12) angeordneten Spalt (20) angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (20) schichtweise mit dem Zusatzwerkstoff (18) gefüllt wird, wodurch der Zusatzwerkstoff (18) mit den Bauelementen (10, 12) und die Bauelemente (10, 12) über den Zusatzwerkstoff (18) miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem schichtweisen Füllen des Spalts (20) mit dem Zusatzwerkstoff (18) der Zusatzwerkstoff (18) schichtweise aufgeschmolzen und/oder verfestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch das schichtweise Aufschmelzen und/oder Verfestigen des Zusatzwerkstoffes (18) jeweilige Schichten (S1, S2, S3) des Zusatzwerkstoffes (18) formschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzwerkstoff (18) schichtweise als ein Draht (32) in den Spalt (20) eingebracht und mittels des Energiestrahls (16) aufgeschmolzen wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzwerkstoff (18) schichtweise als ein formloser Werkstoff, insbesondere als ein Pulver oder als eine Paste oder als ein Gel oder als eine Flüssigkeit, in dem Spalt (20) angeordnet und daraufhin aufgeschmolzen und/oder verfestigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem schichtweisen Füllen des Spalts (20) mit dem Zusatzwerkstoff (18) auch wenigstens eine jeweilige Schicht (24, 28) des jeweiligen Bauelements (10, 12) mit dem mit dem Zusatzwerkstoff (18), insbesondere formschlüssig und/oder stoffschlüssig, verbunden wird.
Verfahren zum Verbinden von zwei Bauelementen (10, 12), bei welchem die Bauelemente (10, 12) mittels wenigstens eines Energiestrahls (16) und unter Verwendung wenigstens eines Zusatzwerkstoffes (18) miteinander verbunden werden, welcher in wenigstens einem zwischen den Bauelementen (10, 12) angeordneten Spalt (20) angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der in dem Spalt (20) angeordnete Zusatzwerkstoff (18) schichtweise mit dem Energiestrahl (16) beaufschlagt wird, wodurch der Zusatzwerkstoff (18) mit den Bauelementen (10, 12) und die Bauelemente (10, 12) über den Zusatzwerkstoff (18) miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch das schichtweise Beaufschlagen des Zusatzwerkstoffes (18) mit dem Energiestrahl (16) der Zusatzwerkstoff (18) schichtweise aufgeschmolzen und/oder verfestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch das schichtweise Aufschmelzen und/oder Verfestigen des Zusatzwerkstoffes (18) jeweilige Schichten (S1, S2, S3) des Zusatzwerkstoffes (18) formschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass auch wenigstens eine jeweilige Schicht (24, 28) des jeweiligen Bauelements (10, 12) mit dem Energiestrahl (16) beaufschlagt wird, wodurch die jeweilige Schicht (24, 28) des jeweiligen Bauelements (10, 12) mit dem Zusatzwerkstoff (18), insbesondere formschlüssig und/oder stoffschlüssig, verbunden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzwerkstoff (18) als ein formloser Werkstoff, insbesondere als ein Pulver oder als eine Paste oder als ein Gel oder als eine Flüssigkeit, in dem Spalt (20) angeordnet und daraufhin schichtweise mit dem Energiestrahl (16) beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes der Bauelemente (10, 12) aus einem ersten Werkstoff und das zweite Bauelement (12) aus einem zweiten Werkstoff gebildet ist, wobei: - der erste Werkstoff und der zweite Werkstoff gleiche oder voneinander unterschiedliche Werkstoffe sind; und/oder - der erste Werkstoff und der Zusatzwerkstoff (18) gleiche oder voneinander unterschiedliche Werkstoffe sind; und/oder - der zweite Werkstoff und der Zusatzwerkstoff (18) gleiche oder voneinander unterschiedliche Werkstoffe sind; und/oder - als der erste Werkstoff und/oder der zweite Werkstoff und/oder der Zusatzwerkstoff (18) ein Stahl oder eine Aluminiumlegierung oder ein Kunststoff verwendet wird; und/oder - das der Zusatzwerkstoff (18) zumindest, insbesondere zumindest überwiegend, Kupfer aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (20) durch jeweilige Fügestellen (24, 28) der Bauelemente (10, 12) begrenzt wird, wobei zumindest eine der Fügestellen (24, 28) plan oder schief oder konisch ausgebildet ist und/oder wobei zumindest eine der Fügestellen (24, 28) einen Hinterschnitt aufweist, welcher mit dem Zusatzwerkstoff (18) gefüllt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als eines der Bauelemente (10, 12) ein wenigstens eine Verzahnung (44), insbesondere eine Außenverzahnung (44), aufweisender Zahnkranz und als das andere Bauelement (10) ein Wellenelement verwendet wird, auf und/oder an welchem der Zahnkranz, welcher mit dem Wellenelement drehfest verbunden wird, unter Ausbildung des Spalts (20) angeordnet wird.
Baueinheit (14), welche wenigstens zwei Bauelemente (10, 12) aufweist, die mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche miteinander verbunden sind.