DE102021121132A1

DE102021121132A1 - Verbindungsanordnung sowie Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil, insbesondere für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102021121132A1
Application number: DE102021121132.8A
Authority: DE
Inventors: Michael Lahres; Klaus Fuerderer; Robert Bjekovic; Florian Hermann
Original assignee: Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH; Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH; Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2021-08-13
Filing date: 2021-08-13
Publication date: 2023-02-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung (10) eines ersten Bauteils (12) an einem zweiten Bauteil (14), bei welcher die Bauteile (12, 14) über jeweilige, ineinandergesteckte Verbindungsbereiche (18, 20) der Bauteile (12, 14) miteinander verbunden ist, wobei auf eine Oberfläche (22) zumindest eines der Verbindungsbereiche (18, 20) durch additive Fertigung wenigstens ein von der Oberfläche (22) erhabenes Strukturelement (26, 28, 30) aufgebracht ist, mittels welchem die Verbindungsbereiche (18, 20) in einem Abstand zueinander gehalten und dadurch relativ zueinander positioniert sind und/oder die Verbindungsbereiche (18, 20) und dadurch die Bauteile (12, 14)miteinander verbunden sind und/oder ein zwischen den Verbindungsbereichen (18, 20) angeordneter Klebstoff, mittels welchem die Verbindungsbereiche (18, 20) und dadurch die Bauteile (12, 14) miteinander verklebt sind, geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung eines ersten Bauteils an einem zweiten Bauteil gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 14.
Der DE 42 40 823 C1 ist eine Schweißverbindung eines Stahlblech-Bauteiles mit einem Aluminiumblech-Bauteil durch eine Überlapp-Schweißnaht als bekannt zu entnehmen. Des Weiteren offenbart die DE 10 2004 007 307 A1 eine Kleb-Steckverbindung, bestehend aus mindestens zwei Bauteilen und unter Verwendung von mit härtbaren Füllstoffen gefüllten Hohlräumen, die sich im gefügten Zustand durch korrespondierende Flächen mit sich überschneidenden Ausnehmungen bilden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbindungsanordnung sowie ein Verfahren zu schaffen, sodass zwei Bauteile, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, auf besonders vorteilhafte Weise miteinander verbunden werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine Verbindungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung eines ersten Bauteils an einem zweiten Bauteil, insbesondere für ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass die Verbindungsanordnung beispielsweise in einem oder für ein Kraftfahrzeug wie beispielsweise einem insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagen verwendet werden kann. Bei der Verbindungsanordnung sind die Bauteile über jeweilige, ineinandergesteckte Verbindungsbereiche der Bauteile miteinander verbunden. Dies bedeutet, dass beispielsweise das erste Bauteil einen ersten der Verbindungsbereiche und das zweite Bauteil einen zweiten der Verbindungsbereiche aufweist, wobei die Verbindungsbereiche ineinandergesteckt sind. Die Verbindungsbereiche sind miteinander verbunden, sodass die Bauteile über die Verbindungsbereiche miteinander verbunden sind.
Um nun die Bauteile auf besonders vorteilhafte, insbesondere auf besonders einfache, Weise miteinander verbinden zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass auf einer Oberfläche zumindest eines der Verbindungsbereiche durch additive Fertigung wenigstens ein von der Oberfläche erhabenes, das heißt von der Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereichs abstehendes, Strukturelement aufgebracht ist, mittels welchem die Verbindungsbereiche in einem Abstand zueinander gehalten und dadurch relativ zueinander positioniert, insbesondere zentriert, sind, und/oder die Verbindungsbereiche und dadurch die Bauteile, insbesondere kraft- und/oder formschlüssig, miteinander verbunden sind und/oder ein zwischen den Verbindungsbereichen angeordneter Klebstoff, mittels welchem die Verbindungsbereiche und dadurch die Bauteile miteinander verklebt und dadurch miteinander verbunden sind, insbesondere gezielt, geführt ist. Mit anderen Worten, das Strukturelement fungiert beispielsweise als Abstandshalteelement, mittels welchem die Verbindungsbereiche und dadurch die Bauteile in die zuvor genannten, insbesondere durch das Strukturelement definierten oder vorgegebenen Abstand zueinander gehalten und dadurch relativ zueinander positioniert sind. Hierdurch ist beispielsweise ein insbesondere zumindest im Wesentlichen gleichmäßiger Spalt zwischen den Verbindungsbereichen geschaffen, insbesondere derart, dass der Spalt einerseits beziehungsweise einenends durch den zumindest einen Verbindungsbereich und andererseits beziehungsweise andernends durch den anderen Verbindungsbereich, insbesondere direkt, begrenzt ist. Der Spalt ist beispielsweise ein Klebespalt, in welchem beispielsweise der zuvor genannte Klebstoff angeordnet sein kann, mittels welchem die Verbindungsbereiche und dadurch die Bauteile miteinander verklebt und dadurch miteinander verbunden sind. Dadurch, dass die Verbindungsbereiche mittels des Strukturelements in dem Abstand zueinander gehalten sind, ist der Spalt mittels des Strukturelements definiert eingestellt, insbesondere dass der Spalt, insbesondere die einfach auch als Breite bezeichnete Spaltbreite, zumindest im Wesentlichen gleichmäßig ist, insbesondere beispielsweise über die gesamte Erstreckung des Spalts. Hierdurch kann beispielsweise vermieden werden, dass dann, wenn der Klebstoff auf den zumindest einen Verbindungsbereich und/oder auf den anderen Verbindungsbereich aufgebracht wird, bevor die Verbindungsbereiche ineinandergesteckt werden, abgestreift wird, wenn die Verbindungsbereiche ineinandergesteckt werden, nachdem der Klebstoff auf den zumindest einen Verbindungsbereich und/oder auf den anderen Verbindungsbereich aufgebracht wurde.
Alternativ oder zusätzlich fungiert beispielsweise das Strukturelements als Verbindungselement, mittels welchem die ineinandergesteckten Verbindungsbereiche und dadurch die Bauteile miteinander verbunden sind, wodurch beispielsweise die Verbindungsbereiche und somit die Bauteile in einer Lage oder Ausrichtung relativ zueinander fixiert und somit relativ zueinander positioniert sind.
Alternativ oder zusätzlich wird das Strukturelement genutzt, um den Klebstoff, insbesondere gezielt, zu führen. Dadurch, dass das Strukturelement beispielsweise zum, insbesondere direkten, Führen beziehungsweise Leiten des Klebstoffes verwendet wird, ist es insbesondere vorgesehen, dass, insbesondere in vollständig hergestelltem Zustand der Verbindungsanordnung, der Klebstoff direkt zumindest an einem Teilbereich des Strukturelements anliegt, mithin zumindest einen Teilbereich des Strukturelements direkt berührt. Werden beispielsweise die Verbindungsbereiche ineinandergesteckt, woraufhin der Klebstoff zwischen die ineinandergesteckten Verbindungsbereiche eingebracht, insbesondere eingespritzt, wird, so kann hierbei das Strukturelement den Klebstoff führen, insbesondere derart, dass der insbesondere zunächst flüssige Klebstoff, welcher beispielsweise in flüssigem Zustand zwischen den insbesondere ineinandergesteckten Verbindungsbereichen angeordnet, insbesondere zwischen die insbesondere ineinandergesteckten Verbindungsbereiche eingebracht, insbesondere eingespritzt, wird, mittels des Strukturelements in wenigstens einem Bereich, insbesondere gezielt, geführt wird und/oder mittels des Strukturelements, insbesondere gezielt, daran gehindert wird, unerwünschterweise in einen insbesondere von den Verbindungsbereichen unterschiedlichen Bereich, insbesondere in einen Hohlraum, vorzudringen. Somit kann das Strukturelement beispielsweise als eine Barriere, insbesondere Strömungs- und/oder Fließbarriere, für den Klebstoff wirken oder fungieren, insbesondere derart, dass der Klebstoff bis zu dem Strukturelement und an das Strukturelement und gegen das Strukturelement strömen kann, jedoch nicht über das Strukturelement hinausströmen kann. Dadurch kann eine übermäßige Bewegung oder Verteilung des Klebstoffes vermieden werden, sodass die Bauteile besonders gut und fest miteinander verbunden werden können. Die Verbindungsanordnung, das heißt die Bauteile, kann beziehungsweise können beispielsweise Bestandteile einer Baueinheit sein oder eine Baueinheit bilden, wobei die Baueinheit beispielsweise eine gewichtsgünstige, mithin leichte Rahmenstruktur sein kann. Der Erfindung liegen dabei insbesondere die Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde, dass Baueinheiten wie beispielsweise leichte Rahmenstrukturen im Fahrzeugbau häufig durch Aluminium-Werkstoffe dargestellt, mithin aus Aluminium, hergestellt werden. Hierzu werden die Bauteile zusammengesteckt. Hierunter ist zu verstehen, dass die Verbindungsbereiche ineinandergesteckt werden. Herkömmlicherweise werden die ineinandergesteckten Verbindungsbereiche, nachdem die Verbindungsbereiche ineinandergesteckt wurden, miteinander verschweißt, wodurch die Bauteile miteinander verschweißt und dadurch miteinander verbunden werden. Um hierbei eine verfahrenstechnisch erforderliche Maßhaltigkeit für einen passenden Spalt zwischen den ineinandergesteckten und zu fügenden Verbindungsbereichen zu erzielen, kommt häufig eine spanende Bearbeitung der Verbindungsbereiche, das heißt von Ober- beziehungsweise Fügeflächen der Verbindungsbereiche, zum Einsatz. Dies bedeutet, dass üblicherweise die Verbindungsbereiche, insbesondere deren Oberflächen, die beispielsweise Fügeflächen bilden, spanend bearbeitet werden. Dies bedeutet einen nicht unerheblichen Zeit- und Kostenaufwand. Bei klebtechnischen Lösungen, das heißt um die ineinandergesteckten Verbindungsbereiche und somit die Bauteile miteinander zu verkleben und dadurch miteinander zu verbinden, kann eine insbesondere zentrische Positionierung der ineinandergesteckten beziehungsweise zusammengesteckten Verbindungsbereiche relativ zueinander sowie eine Fügerichtung, entlang welcher beispielsweise die Bauteile relativ zueinander bewegt werden, um dadurch die Verbindungsbereiche ineinanderzustecken, Probleme und somit einen hohen Aufwand bereiten. Um die Verbindungsbereiche und dadurch die Bauteile vorteilhaft miteinander verkleben zu können, sollte der zuvor genannte Spalt zwischen den Verbindungsbereichen, das heißt beispielsweise zwischen jeweiligen Oberflächen der Verbindungsbereiche, insbesondere auf allen Seiten eine möglichst gleichbleibende, das heißt gleiche oder gleichmäßige, vorteilhafte Höhe, das heißt Breite, aufweisen, und eine Applikation des Klebstoffes sollte möglich sein. Mit anderen Worten sollten die Verbindungsbereiche derart relativ zueinander positioniert, insbesondere zentriert, sein, dass der beispielsweise in Umfangsrichtung des jeweiligen Verbindungsbereichs vollständig und somit unterbrechungsfrei umlaufende Klebespalt insbesondere über die zumindest nahezu gesamte Erstreckung eine gleichmäßige beziehungsweise gleiche, das heißt gleichbleibende Breite aufweist, und dass der Klebstoff zwischen den Verbindungsbereichen angeordnet, insbesondere zwischen die Verbindungsbereiche eingebracht, insbesondere eingespritzt, werden kann, insbesondere nachdem die Verbindungsbereiche ineinandergesteckt wurden. Wird der Klebstoff auf den zumindest einen Verbindungsbereich und/oder auf den anderen Verbindungsbereich aufgebracht, insbesondere aufgetragen, bevor die Verbindungsbereiche ineinandergesteckt werden, so kann beim Ineinanderstecken der Verbindungsbereiche das Problem bestehen, dass zumindest eine unerwünscht große Menge des Klebstoffes von dem jeweiligen Verbindungsbereich abgestreift wird. Ferner ist es vorteilhaft, dass dann, wenn der zunächst flüssige Klebstoff aushärtet, die Verbindungsbereiche und somit die Bauteile eine eingestellte Position, das heißt die zuvor genannte Positionierung relativ zueinander, beibehalten.
Das erfindungsgemäß vorgesehene Strukturelement ist ein geometrisches Element, welches auf die Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereichs aufgebracht ist, und zwar durch additive Fertigung. Die additive Fertigung wird auch als generative Fertigung oder generatives Herstellungsverfahren bezeichnet. Unter der additiven Fertigung ist im Rahmen der vorliegenden Offenbarung insbesondere Folgendes zu verstehen: Dadurch, dass das Strukturelement durch additive Fertigung auf die Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereichs aufgebracht ist beziehungsweise wird, wird das Strukturelement bei dessen Herstellung auf die Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereichs aufgebracht beziehungsweise das Strukturelement wird bei dessen Aufbringen auf die Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereichs hergestellt. Dies bedeutet, dass das Strukturelement nicht hergestellt und in bereits hergestelltem Zustand des Strukturelements auf die Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereichs aufgebracht und mit der Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereichs verbunden wird, sondern das Strukturelement wird gleichzeitig hergestellt und auf die Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereichs aufgebracht, mithin bei seiner Herstellung auf die Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereichs aufgebracht beziehungsweise umgekehrt erst bei seinem Aufbringen auf die Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereichs hergestellt. Hierdurch kann das Strukturelement besonders vorteilhaft und fest mit dem zumindest einen Verbindungsbereich beziehungsweise mit der Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereichs verbunden werden, sodass das Strukturelement nicht unerwünschterweise relativ zu den Bauteilen bewegt und insbesondere nicht von dem zumindest einen Verbindungsbereich abgeschert wird, wenn die Verbindungsbereiche ineinandergesteckt werden, nachdem das Strukturelement auf die Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereichs aufgebraht wurde. Ferner kann durch die additive Fertigung das Strukturelement besonders präzise hergestellt werden. Außerdem kann beispielsweise wenigstens eine äußere Abmessung des Strukturelements, insbesondere eine Höhe des Strukturelements, besonders präzise hergestellt und insbesondere auf wenigstens eine Abmessung des zumindest einen Verbindungsbereichs angepasst werden. Unter der Höhe des Strukturelements ist insbesondere der Weg oder die Strecke zu verstehen, um den beziehungsweise die das Strukturelement von der Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereichs absteht. Mit anderen Worten ist beispielsweise die Höhe des Strukturelements der Abstand, insbesondere der größere Abstand, zwischen der Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereichs und dem am weitesten von der Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereichs abstehenden Punkts des Strukturelements.
Erfindungsgemäß übernimmt das Strukturelement wenigstens eine Funktion. Die Funktion kann umfassen, dass die Verbindungsbereiche mittels des Strukturelements in dem genannten Abstand zueinander gehalten sind. Alternativ oder zusätzlich wird das Strukturelement zum, insbesondere gezielten, Führen des Klebstoffes verwendet, sodass das Strukturelement mehrere Funktionen übernehmen kann.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das auf die Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereichs aufgebrachte Strukturelement direkt an dem anderen Verbindungsbereich, insbesondere an einer Oberfläche des anderen Verbindungsbereichs, anliegt. Hierdurch können die Verbindungsbereiche und dadurch die Bauteile besonders präzise zueinander positioniert werden, insbesondere derart, dass die auch als Spaltmaß bezeichnete Breite des Spalts insbesondere auf allen Seiten des jeweiligen Verbindungsbereichs konstant, das heißt gleich, ist, insbesondere entlang von Klebeflächen, die beispielsweise mittels des Klebstoffes miteinander verklebt werden oder sind. Beispielsweise ist eine der Klebeflächen durch die Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereichs und die andere Klebefläche durch die Oberfläche des anderen Verbindungsbereichs gebildet. Insbesondere kann es das Strukturelement ermöglichen, dass bei dem auch als Zusammenschieben bezeichneten Ineinanderschieben der Verbindungsbereiche die Verbindungsbereiche und somit die Bauteile gegeneinander, das heißt relativ zueinander, mittels des Strukturelements positioniert und insbesondere zentriert werden. Hierdurch kann beispielsweise ein zumindest nahezu konstantes Spaltmaß, mithin eine zumindest nahezu konstante Breite des Spalts, insbesondere auf allen Seiten und insbesondere entlang der genannten Klebeflächen eingestellt beziehungsweise gewährleistet werden.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das auf die Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereichs aufgebrachte Strukturelement direkt an einer ebenen Oberfläche des anderen Verbindungsbereiches anliegt. Hierdurch können die Verbindungsbereiche besonders präzise relativ zueinander positioniert sein.
In weiterer, besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das auf die Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereiches aufgebrachte Strukturelement direkt an dem anderen Verbindungsbereich, insbesondere direkt an der ebenen Oberfläche des anderen Verbindungsbereichs, anliegt, wodurch die Verbindungsbereiche und dadurch die Bauteile kraft- beziehungsweise reibschlüssig miteinander verbunden sind. Mit anderen Worten ist bei dieser Ausführungsform beispielsweise durch das Strukturelement und insbesondere durch den anderen Verbindungsbereich eine reib- beziehungsweise kraftschlüssige Verbindung zwischen den Fügebereichen und somit zwischen den Bauteilen geschaffen. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist beispielsweise durch das Strukturelement und insbesondere durch den anderen Verbindungsbereich eine Übermaß- oder Presspassung geschaffen, durch die die Verbindungsbereiche und somit die Bauteile, insbesondere kraftbeziehungsweise reibschlüssig, miteinander verbunden sind. Das Strukturelement kann somit auch dazu genutzt werden, die ineinandergesteckten und insbesondere relativ zueinander positionierten Verbindungsbereiche miteinander zu verbinden und somit in einer gewünschten Position zu halten, insbesondere während der Klebstoff zwischen den Verbindungsbereichen angeordnet wird und/oder aushärtet. Mit anderen Worten, durch das Ineinanderstecken der Verbindungsbereiche oder bei dem Ineinanderstecken der Verbindungsbereiche können beispielsweise die Verbindungsbereiche, insbesondere mittels des Strukturelements, relativ zueinander positioniert und somit in eine Position relativ zueinander bewegt werden, wobei es möglich ist, dass die sich in der Position befindenden Verbindungsbereiche mittels des Strukturelements kraftschlüssig miteinander verbunden und dadurch in der Position gehalten werden. Hierdurch können unerwünschte Relativbewegungen zwischen den Verbindungsbereichen vermieden werden, während der Klebstoff zwischen den Verbindungsbereichen angeordnet, das heißt beispielsweise zwischen die Verbindungsbereiche eingebracht, wird und/oder aushärtet. Dadurch kann eine feste Verbindung zwischen den Bauteilen gewährleistet werden. Insbesondere ermöglicht es die Erfindung, die Verbindungsbereiche und damit die Bauteile fest miteinander zu verkleben und dadurch fest miteinander zu verbinden, ohne die Bauteile miteinander verschweißen zu müssen. Dadurch können ein übermäßiger Wärmeeintrag in die Bauteile und somit ein unerwünschter Verzug der Bauteile vermieden werden. Um die Verbindungsbereiche und somit die Bauteile mittels des Strukturelements besonders vorteilhaft miteinander verbinden und somit unerwünschte Relativbewegungen zwischen den Bauteilen besonders sicher vermeiden zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das auf die Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereiches aufgebrachte Strukturelement in eine korrespondierende Ausnehmung des anderen Verbindungsbereiches, insbesondere direkt, eingreift. Hierdurch sind beispielsweise die Verbindungsbereiche und dadurch die Bauteile formschlüssig miteinander verbunden. Insbesondere ist durch das Strukturelement und die Ausnehmung, in die das Strukturelement eingreift, eine Schnappverbindung zwischen den Verbindungsbereichen und somit zwischen Bauteilen geschaffen, welche mittels der Schnappverbindung miteinander verbunden sind. Hierfür wird beispielsweise das Strukturelement derart auf die Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereiches aufgebracht, dass das beispielsweise als ein Pin ausgebildete Strukturelement höher ist als ein zur Verfügung stehendes Spaltmaß zwischen den Verbindungsbereichen, insbesondere zwischen den insbesondere an das Strukturelement anschließenden Oberflächen der Verbindungsbereiche. Hierdurch ist eine Übermaßpassung zwischen dem Strukturelement und dem anderen Verbindungsbereich, insbesondere einem Teilbereich der Oberfläche des anderen Verbindungsbereiches, geschaffen. Werden die Verbindungsbereiche ineinandergesteckt, so gleitet beispielsweise das Strukturelement zumindest an dem Teilbereich der Oberfläche des anderen Verbindungsbereiches ab, insbesondere solange, bis das Strukturelement in die Ausnehmung eingreift, mithin in die Ausnehmung einschnappt. Hierdurch werden die Verbindungsbereiche und die Bauteile formschlüssig miteinander verbunden, wobei diese formschlüssige Verbindung insbesondere zusätzlich zu der zuvor beschriebenen, kraftschlüssigen Verbindung vorgesehen sein kann.
Es ist denkbar, dass die Ausnehmung als ein auch als Loch bezeichneter Durchbruch, mithin als eine Durchgangsöffnung des anderen Verbindungsbereiches ausgebildet sein kann. Hierdurch kann die Schnappverbindung besonders vorteilhaft ausgebildet werden.
Um den Klebstoff mittels des Strukturelements besonders vorteilhaft und gezielt führen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Klebstoff direkt an dem Strukturelement anliegt.
Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Strukturelement zumindest in einem Teilbereich, insbesondere das gesamte Strukturelement, kugelsegmentförmig ausgebildet. Mit anderen Worten ist es beispielsweise denkbar, dass das Strukturelement halbkugelförmig ist. Hierdurch kann beispielsweise die zuvor beschriebene, kraftschlüssige Verbindung und/oder die formschlüssige Verbindung besonders vorteilhaft ausgebildet werden, sodass die Verbindungsbereiche besonders fest miteinander verbunden werden können.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Strukturelement zumindest in einem Teilbereich, insbesondere das gesamte Strukturelement, einen linienförmigen Verlauf, insbesondere einen geradlinigen Verlauf, aufweist. Hierdurch kann der Klebstoff mittels des Strukturelements besonders vorteilhaft geführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann dadurch eine besonders präzise Ausrichtung beziehungsweise Positionierung der Verbindungsbereiche relativ zueinander realisiert werden, insbesondere derart, dass der beispielsweise als Klebespalt ausgebildete oder fungierende Spalt, insbesondere auf allen Seiten des jeweiligen Verbindungsbereiches, zumindest im Wesentlichen konstant ist, das heißt die zumindest im Wesentlichen gleiche Breite aufweist. Insbesondere ist es denkbar, dass insbesondere dann, wenn das Strukturelement als Leitelement zum Leiten des Klebstoffs verwendet wird, eine Fließfront des insbesondere zunächst flüssigen Klebstoffes mittels des Strukturelements geleitet und/oder begrenzt wird, während der insbesondere zunächst flüssige Klebstoff insbesondere in flüssigem Zustand des Klebstoffes zwischen den ineinandergesteckten Verbindungsbereichen, insbesondere zwischen den Oberflächen der ineinandergesteckten Verbindungsbereichen, angeordnet, insbesondere zwischen die ineinandergesteckten Verbindungsbereiche und ganz insbesondere zwischen die Oberflächen der ineinandergesteckten Verbindungsbereiche eingebracht, insbesondere eingespritzt, wird. Beispielsweise wird der Klebstoff insbesondere in flüssigem Zustand des Klebstoffes mittels eines Injektors zwischen die ineinandergesteckten Verbindungsbereiche, insbesondere zwischen die Oberflächen der ineinandergesteckten Verbindungsbereiche, eingebracht, insbesondere eingespritzt. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die Oberflächen der ineinandergesteckten Verbindungsbereiche einander zugewandt sind. Insbesondere berührt der Klebstoff die einander zugewandten Oberflächen der ineinandergesteckten Verbindungsbereiche, insbesondere jeweils direkt, wodurch die Verbindungsbereiche und somit die Bauteile besonders vorteilhaft miteinander verklebt werden können.
In weiterer, besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass sich das Strukturelement in Umfangsrichtung des zumindest einen Verbindungsbereiches vollständig und somit unterbrechungsfrei um den zumindest einen Verbindungsbereich herum erstreckt. Hierdurch kann beispielsweise ein Verkanten der Bauteile vermieden werden, wenn die Verbindungsbereiche ineinandergesteckt werden. Außerdem können hierdurch die Verbindungsbereiche insbesondere allumfangsseitig besonders präzise relativ zueinander positioniert werden.
In weiterer, besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Strukturelement aus einem metallischen Werkstoff gebildet. Hierdurch weist das Strukturelement an sich eine besonders große Stabilität auf, sodass die Verbindungsbereiche mittels des Strukturelements besonders vorteilhaft relativ zueinander positioniert und vorzugsweise miteinander verbunden werden können.
Um die Bauteile besonders vorteilhaft und insbesondere besonders fest miteinander verbinden zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das erste Bauteil aus einem ersten Werkstoff und/oder durch ein erstes Fertigungsverfahren und das zweite Bauteil aus einem von dem ersten Werkstoff unterschiedlichen, zweiten Werkstoff und/oder durch ein von dem ersten Fertigungsverfahren unterschiedliches, zweites Fertigungsverfahren hergestellt ist. Hierdurch ist eine Hybridbauweise darstellbar, sodass einerseits eine besonders feste Verbindung zwischen den Bauteilen und andererseits ein besonders geringes Gewicht realisiert werden können.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn eines der Bauteile durch Gießen hergestellt und somit als Gussbauteil ausgebildet ist, wobei das andere Bauteil durch Strangpressen hergestellt und somit als ein Strangpressprofil ausgebildet ist. Dadurch können die Bauteile besonders vorteilhaft miteinander verbunden werden.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn wenigstens eines der Bauteile, insbesondere beide Bauteile, aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Aluminium, gebildet ist oder sind. hierdurch können die Bauteile besonders fest miteinander verbunden werden, und es kann eine besonders hohe Stabilität und ein besonders geringes Gewicht dargestellt werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil. Somit ist das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beispielsweise ein Verfahren zum Herstellen der Verbindungsanordnung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Bei dem Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung werden jeweilige Verbindungsbereiche der Bauteile ineinandergesteckt. Hierzu werden beispielsweise die Bauteile relativ zueinander translatorisch bewegt, um die Verbindungsbereiche ineinanderzustecken. Außerdem werden die Verbindungsbereiche miteinander verbunden, wodurch die Bauteile über die jeweiligen, ineinandergesteckten Verbindungsbereiche miteinander verbunden werden.
Um nun die Bauteile besonders vorteilhaft miteinander verbinden zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass auf einer Oberfläche zumindest eines der Verbindungsbereiche durch additive Fertigung wenigstens ein von der Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereiches erhabenes Strukturelement aufgebracht wird, mittels welchem die Verbindungsbereiche in einem Abstand zueinander gehalten und dadurch relativ zueinander positioniert werden und/oder ein zwischen den Verbindungsbereichen angeordneter Klebstoff, mittels welchem die Verbindungsbereiche und dadurch die Bauteile miteinander verklebt werden, insbesondere gezielt, geführt wird. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Es ist denkbar, dass bezogen auf die Verbindungsbereiche lediglich einer der Verbindungsbereiche mit dem Strukturelement oder mit mehreren Strukturelementen versehen wird. Ferner ist es denkbar, dass beide Verbindungsbereiche jeweils mit wenigstens einem Strukturelement versehen werden.
Um das Strukturelement besonders fest an den zumindest einen Verbindungsbereich anzubinden und besonders präzise herstellen zu können, ist es bei einer Ausführungsform des Verfahrens vorgesehen, dass die additive Fertigung Auftragschweißen, das heißt ein Auftragschweißverfahren, aufweist, sodass es vorzugsweise vorgesehen ist, dass das Strukturelement durch Auftragschweißen auf die Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereiches aufgebracht und dabei hergestellt wird. Wieder mit anderen Worten ist es somit vorzugsweise vorgesehen, dass durch Auftragschweißen das Strukturelement hergestellt und währenddessen auf die Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereiches aufgebracht wird. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Auftragschweißen um Laserauftragschweißen.
Ferner ist es denkbar, dass die additive Fertigung, mittels welcher das Strukturelement hergestellt und währenddessen auf die Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereichs aufgebracht wird, ein Extrusionsverfahren umfasst, bei welchem das Strukturelement durch Extrusion aus einem Granulat, insbesondere aus einem Metallpulver, hergestellt wird. Ferner ist es denkbar, dass die additive Fertigung Sintern, das heißt ein Sinterverfahren, umfasst, sodass es denkbar ist, dass das Strukturelement durch Sintern hergestellt und auf die Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereiches aufgebracht wird. Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die additive Fertigung umfasst, dass das Strukturelement aus einem Metallpulver hergestellt wird. Hierdurch kann eine besonders gute Stabilität des Strukturelements an sich realisiert werden, sodass das Strukturelement nicht unerwünschterweise verformt oder beschädigt wird, wenn die Verbindungsbereiche ineinandergesteckt werden, nachdem das Strukturelement auf die Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereiches aufgebracht wurde.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die additive Fertigung ein pulverbettbasiertes Verfahren aufweist, mittels welchem das Strukturelement hergestellt und währenddessen auf die Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereiches aufgebracht wird. Unter dem pulverbettbasierten Verfahren ist zu verstehen, dass bei dem pulverbettbasierten Verfahren ein Pulverbett bereitgestellt wird. Das Pulverbett ist durch ein als Pulver ausgebildetes Granulat gebildet, aus welchem das Strukturelement hergestellt wird. Insbesondere handelt es sich bei dem Pulver um ein Metallpulver.
Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die additive Fertigung ein thermisches Spritzen, insbesondere Plasmaspritzen, umfasst, sodass es vorzugsweise vorgesehen sein kann, dass das Strukturelement durch thermisches Spritzen hergestellt und währenddessen auf die Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereiches aufgebracht wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass bei dem thermischen Spritzen insbesondere durch eine Gleichspannung ein Lichtbogen zwischen einer Anode und einer Kathode erzeugt wird. Vorzugsweise handelt es sich bei dem thermischen Spritzen um Plasmaspritzen wie beispielsweise um PTWA (Plasma Transferred Wire Arc). Ferner kann es sich bei dem thermischen Spritzen um Lichtbogenspritzen handeln, welches auch als Lichtbogendrahtspritzen (LDS) oder Drahtlichtbogenspritzen bezeichnet wird. Ferner kann es sich bei dem thermischen Spritzen, insbesondere bei dem Plasmaspritzen, um atmosphärisches Plasmaspritzen (APS) handeln. Insbesondere ist das Metall-Pulver-Auftrag-Verfahren (MPA) geeignet.
Als ferner besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die additive Fertigung kinetisches Kaltgaskompaktieren umfasst, durch welches das Strukturelement hergestellt und währenddessen auf die Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereiches aufgebracht wird. Ferner ist es denkbar, dass die additive Fertigung Mikroschmieden umfasst, durch welches das Strukturelement hergestellt und währenddessen auf die Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereiches aufgebracht wird.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die additive Fertigung zum Herstellen des Strukturelements und zum Aufbringen des Strukturelements auf die Oberfläche zumindest eines Verbindungsbereiches 3D-Drucken aufweist, bei welchem das Strukturelement vorzugsweise aus einem metallischen Granulat, insbesondere aus Metallpulver, hergestellt wird. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass bei dieser Ausführungsform ein Herstellen des Strukturelements aus einem Filament unterbleibt. Insbesondere bei Draht-Auftragschweißen ist es denkbar, dass das Strukturelement aus einem Filament hergestellt wird.
Insbesondere können durch die Erfindung zumindest die folgenden Vorteile realisiert werden:

- zumindest im Wesentlichen kontinuierlicher beziehungsweise konstanter Spalt, insbesondere Klebespalt, insbesondere auf allen Seiten des jeweiligen Verbindungsbereiches
- selektiver Aufbau: Beispielsweise werden die Bauteile, insbesondere die Verbindungsbereiche, vermessen, bevor die Verbindungsbereiche ineinandergesteckt und somit bevor die Bauteile miteinander verbunden werden, und wobei die Bauteile beziehungsweise die Verbindungsbereiche einander zugeordnet werden, das Aufbringen des Strukturelements durch additive Fertigung auf die Oberfläche des zumindest einen Verbindungsbereichs ermöglicht eine individuell zugeschnitten Geometrie für jede Kombination, insbesondere der Bauteile,
- Vorrichtungen zur Fixierung und/oder Positionierung beziehungsweise Zentrierung können entfallen im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen, insbesondere durch den Einsatz der zuvor beschriebenen Schnappverbindung, welche insbesondere dadurch integriert ist, dass zur Realisierung der Schnappverbindung das Strukturelement und die Ausnahme verwendet werden
- unterschiedliche Materialien beziehungsweise Werkstoffe können mit mindestens einem Bauteil gefügt werden, auf dessen Oberfläche das Strukturelement durch additive Fertigung aufgebracht werden kann.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:

1 ausschnittsweise eine schematische Explosionsansicht einer ersten Ausführungsform einer Verbindungsanordnung eines ersten Bauteils an einem zweiten Bauteil, insbesondere für ein Kraftfahrzeug;
2 ausschnittsweise eine schematische Explosionsansicht einer zweiten Ausführungsform der Verbindungsanordnung;
3 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen der Verbindungsanordnung;
4 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer durch das Verfahren gemäß 3 hergestellten, dritten Ausführungsform der Verbindungsanordnung;
5 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens; und
6 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer durch das Verfahren gemäß 5 hergestellten, vierten Ausführungsform der Verbindungsanordnung.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Explosionsansicht eine erste Ausführungsform einer Verbindungsanordnung 10 eines ersten Bauteils 12 an einem zweiten Bauteil 14 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagen. In vollständig hergestelltem Zustand der Verbindungsanordnung 10 sind die Bauteile 12 und 14 miteinander verbunden, sodass die Bauteile 12 und 14 eine Baueinheit 16 bilden. Dies bedeutet insbesondere, dass die Baueinheit 16 in ihrem vollständig hergestellten Zustand die Bauteile 12 und 14 umfasst, die im vollständig hergestellten Zustand der Baueinheit 16 miteinander verbunden sind.
Beispielsweise ist die Baueinheit 16 eine insbesondere gewichtsgünstige Rahmenstruktur, wobei beispielsweise das Bauteil 14 ein Längselement oder ein Querelement der Rahmenstruktur ist. Ist das Bauteil 14 beispielsweise ein Längselement, so kann da Bauteil 12 ein Querelement sein. Ist das Bauteil 14 beispielsweise ein Querelement, so kann das Bauteil 12 ein Längselement sein. Ferner ist es denkbar, dass das Bauteil 12 ein einfach auch als Knoten bezeichneter Verbindungsknoten ist, über welchen beispielsweise das als Längselement oder Querelement der Baueinheit 16 ausgebildete Bauteil 14 mit einem weiteren Querelement oder Längselement der Baueinheit 16 verbunden ist.
Bei der Verbindungsanordnung 10 sind die Bauteile 12 und 14 über jeweilige Verbindungsbereiche 18 und 20 (3) der Bauteile 12 und 14 miteinander verbunden, wobei der Verbindungsbereich 20 des Bauteils 14 in 1 nicht erkennbar ist. In 1 ist jedoch der Verbindungsbereich 18 des Bauteils 12 erkennbar. Insbesondere in Zusammenschau mit 4 ist erkennbar, dass bei der Verbindungsanordnung 10 die Verbindungsbereiche 18 und 20 ineinandergesteckt sind, sodass bei der Verbindungsanordnung 10 die Bauteile 12 und 14 über die ineinandergesteckten Verbindungsbereiche 18 und 20 miteinander verbunden sind. Bei der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform ist der Verbindungsbereich 18 in den Verbindungsbereich 20 eingesteckt, mithin der Verbindungsbereich 20 auf den Verbindungsbereich 18 aufgesteckt. Somit umgibt bei der Verbindungsanordnung 10 der Verbindungsbereich 20 den Verbindungsbereich 18.
Aus 1 ist erkennbar, dass der Verbindungsbereich 18 eine erste Oberfläche 22 aufweist. Beispielsweise aus 3 und 4 ist erkennbar, dass der Verbindungsbereich 20 eine zweite Oberfläche 24 aufweist. Bei der Verbindungsanordnung 10 sind die Oberflächen 22 und 24 einander zugewandt, wobei sich die Oberflächen 22 und 24 gegenseitig überlappen oder überdecken.
Um nun die Bauteile 12 und 14 besonders vorteilhaft miteinander verbinden zu können, sind auf die Oberfläche 22 des Verbindungsbereiches 18 des Bauteils 12 durch additive Fertigung ein erstes Strukturelement 26 und ein zweites Strukturelement 28 aufgebracht. Bei der ersten Ausführungsform sind die Strukturelemente 26 und 28, insbesondere vollständig, voneinander beabstandet. Ferner ist es denkbar, dass die Strukturelemente 26 und 28 separat voneinander hergestellt sind, wobei es denkbar ist, dass die Strukturelemente 26 und 28 gleichzeitig hergestellt sind beziehungsweise werden. Das jeweilige Strukturelement 26, 28 ist von der Oberfläche 22 erhaben. Dies bedeutet, dass die Strukturelemente 26 und 28 von der Oberfläche 22, das heißt von einem sich an die Strukturelemente 26 und 28, insbesondere direkt, anschließenden Teilbereich der Oberfläche 22 abstehen. Bei der ersten Ausführungsform sind die Strukturelemente 26 und 28 durch Auftragschweißen auf die Oberfläche 22 aufgebracht. Dabei ist das Strukturelement 26 als eine Raupe, das heißt als eine auftragsgeschweißte Raupe, ausgebildet, und das Strukturelement 28 ist als ein Pin, das heißt als ein auftragsgeschweißter Pin ausgebildet, welcher beispielsweise kugelsegmentförmig, insbesondere halbkugelförmig, sein kann. Mittels des Strukturelements 26 sind die Verbindungsbereiche 18 und 20, insbesondere die Oberflächen 22 und 24, in einem Abstand zueinander gehalten und dadurch relativ zueinander positioniert, insbesondere auf allen vier Seiten S1, S2, S3 und S4 des Verbindungsbereiches 18. Hierzu erstreckt sich das Strukturelement 26 in Umfangsrichtung des Verbindungsbereiches 18 und somit der Oberfläche 22 vollständig umlaufend. Somit ist das Strukturelement 26 auf allen vier voneinander abgewandten Seiten S1, S2, S3 und S4 des Verbindungsbereiches 18, insbesondere der Oberfläche 22, angeordnet. Mittels des Strukturelements 26 sind die Oberflächen 22 und 24 derart in einem Abstand zueinander gehalten, dass insbesondere auf allen vier Seiten S1, S2, S3 und S4 ein zwischen den Verbindungsbereichen 18 und 20, insbesondere zwischen den Oberflächen 22 und 24, angeordneter Spalt S (4) die gleiche, auch als Spaltbreite bezeichnete Breite B aufweist. Mit anderen Worten ist der Spalt S auf allen vier Seiten S1-4, das heißt in Umfangsrichtung des Verbindungsbereiches 18 vollständig umlaufend, zumindest im Wesentlichen konstant.
Beispielsweise wird der Spalt S als ein Klebespalt verwendet, in welchem ein in den Fig. nicht dargestellter Klebstoff angeordnet ist, mittels welchem die Verbindungsbereiche 18 und 20 und dadurch die Bauteile 12 und 14 miteinander verklebt und dadurch miteinander verbunden sind. Durch den mittels des Strukturelements 26 definierten, das heißt eingestellten oder vorgegebenen, Spalt S kann beispielsweise dann, wenn der Klebstoff auf den Verbindungsbereich 18 und/oder den Verbindungsbereich 20 aufgebracht wird, bevor die Verbindungsbereiche 18 und 20 ineinandergesteckt werden, von dem jeweiligen Verbindungsbereich 18 und/oder 20 abgestreift wird, wenn die Verbindungsbereiche 18 und 20 ineinandergesteckt werden. In dem Spalt S kann der zunächst flüssige Klebstoff, welcher beispielsweise in flüssigem Zustand auf den Verbindungsbereich 18 und/oder den Verbindungsbereich 20 aufgebracht wird, aushärten, wodurch die Bauteile 12 und 14 besonders fest miteinander verbunden werden können. Ferner wird das Strukturelement 26 beispielsweise als Leitelement genutzt, um den Klebstoff gezielt zu leiten, das heißt zu führen, insbesondere beispielsweise dann, wenn der Klebstoff in den Spalt S und somit zwischen die ineinandergesteckten Verbindungsbereiche 18 und 20 eingebracht, insbesondere eingespritzt, wird, insbesondere nachdem die Verbindungsbereiche 18 und 20 ineinandergesteckt wurden. Insbesondere kann das Strukturelement 26 als einfach auch als Barriere bezeichnete Fließbarriere fungieren, derart, dass der Klebstoff dann, wenn er in den Spalt S eingespritzt wird, bis zu dem und gegen das Strukturelement 26 strömen kann, jedoch nicht über das Strukturelement 26 hinausströmen kann. In der Folge liegt beispielsweise der Klebstoff in dem Spalt S direkt an dem Strukturelement 26 an.
Es ist erkennbar, dass dem Strukturelement 26 zum einen eine Abstandshaltefunktion zukommt, in deren Rahmen das Strukturelement 26 als Abstandshalteelement fungiert, mittels welchem die Verbindungsbereiche 18 und 20, insbesondere die Oberflächen 22 und 24, in einem Abstand zueinander gehalten sind. Zum anderen kommt dem Strukturelement 26 eine Leitfunktion zu, in deren Rahmen der Klebstoff mittels des Strukturelements 26 geführt ist beziehungsweise wird, insbesondere derart, dass der Klebstoff bis zu dem Strukturelement 26, jedoch nicht über das Strukturelement 26 hinaus, insbesondere in Richtung des Bauteils 14, strömt.
Dem Strukturelement 28 kommt eine Verbindungsfunktion zu, in deren Rahmen die Bauteile 12 und 14 mittels des Strukturelements 28 miteinander verbunden und dadurch relativ zueinander positioniert sind. Bei dem Ineinanderstecken der Verbindungsbereiche 18 und 20 werden die Bauteile 12 und 14 zumindest translatorisch relativ zueinander bewegt, wodurch die Verbindungsbereiche 18 und 20 ineinandergesteckt und die Bauteile 12 und 14 relativ zueinander in eine Position bewegt werden. In diese Position werden die Bauteile 12 und 14 mittels des Strukturelements 28 relativ zueinander gehalten und somit gesichert. Bei der ersten Ausführungsform sind die Verbindungsbereiche 18 und 20 und dadurch die Bauteile 12 und 14 mittels des Strukturelements 28, insbesondere ausschließlich, kraftschlüssig miteinander verbunden, insbesondere derart, dass das auf die Oberfläche 24 aufgebrachte Strukturelement direkt an der Oberfläche 24 anliegt. Hierdurch sind die Verbindungsbereiche 18 und 20 und dadurch die Bauteile 12 und 14 kraftschlüssig miteinander verbunden, insbesondere derart, dass durch das Strukturelement 28 und die Oberfläche 24 eine Presspassung oder Übermaßpassung gebildet ist. Hierzu liegt beispielsweise das Strukturelement 28 direkt an der ebenen Oberfläche 24, das heißt an einem ebenen Teilbereich der Oberfläche 24, an.
Des Weiteren ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Klebstoff die Oberflächen 22 und 24 jeweils direkt berührt, sodass die Verbindungsbereiche 18 und 20 miteinander verklebt und dadurch miteinander verbunden sind.
Des Weiteren ist es bei der ersten Ausführungsform vorgesehen, dass das Strukturelement 26 einen linienförmigen Verlauf aufweist, derart, dass das Strukturelement 26 als die zuvor genannte Raupe ausgebildet ist.
Die Strukturelemente 26 und 28 sind aus einem metallischen Werkstoff gebildet. Auch die Bauteile 12 und 14 sind vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff gebildet. Vorliegend sind die Bauteile 12 und 14 aus Aluminium gebildet, wobei die Bauteile 12 und 14 durch voneinander unterschiedliche Herstellungs- beziehungsweise Fertigungsverfahren hergestellt sind. Bei der ersten Ausführungsform ist das Bauteil 12 durch Gießen hergestellt, sodass das Bauteil 12 als Gussbauteil, insbesondere als Aluminium-Gussbauteil, ausgebildet ist. Das Bauteil 14 ist durch Strangpressen hergestellt, sodass das Bauteil 14 als ein Strangpressprofil, insbesondere als ein Aluminium-Strangpressprofil, ausgebildet ist.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Verbindungsanordnung 10. Bei der zweiten Ausführungsform sind auf die Oberfläche 22 des Verbindungsbereiches 18 des Bauteils 12 die Strukturelemente 26 und 28 sowie ein drittes Strukturelement 30 aufgebracht, wobei auch das Strukturelement 30 durch additive Fertigung auf die Oberfläche 22 aufgebracht ist. Das Strukturelement 30 ist von den Strukturelementen 26 und 28 beabstandet, insbesondere entlang einer Steckrichtung, entlang welcher die Verbindungsbereiche 18 und 20 ineinandergesteckt sind beziehungsweise werden. Dabei ist das Strukturelement 28 entlang der Steckrichtung zwischen den Strukturelementen 26 und 30 angeordnet. Bei der zweiten Ausführungsform ist auch das Strukturelement 30 als eine Raupe ausgebildet wie das Strukturelement 26, derart, dass das Strukturelement 30 in Umfangsrichtung des Verbindungsbereiches 18 und somit der Oberfläche 22 vollständig und somit unterbrechungsfrei herum verläuft. Beispielsweise fungiert auch das Strukturelement 30 als Abstandshalteelement und als Leitelement, sodass mittels des Strukturelements 30 die Verbindungsbereiche 18 und 20, insbesondere die Oberflächen 22 und 24, in dem zuvor genannten Abstand zueinander gehalten sind. Außerdem kann beispielsweise dann, wenn der Klebstoff in den Spalt S eingebracht, insbesondere eingespritzt, wird, der Klebstoff in Richtung des Bauteils 14 strömen und dabei direkt gegen das Strukturelement 26 strömen, jedoch nicht über das Strukturelement 26 hinausströmen, und der Klebstoff kann von dem Bauteil 14 wegströmen und dabei direkt gegen das Strukturelement 30 strömen, jedoch nicht über das Strukturelement 30 hinausströmen, sodass die Strukturelemente 26 und 28 als Fließbarriere für den zunächst flüssigen Kunststoff dienen. Somit ist es vorgesehen, dass ein Kleberaum durch einen ersten Teilbereich der Oberfläche 22, durch einen dem ersten Teilbereich gegenüberliegenden und von dem ersten Teilbereich beabstandeten, zweiten Teilbereich der Oberfläche 24, durch das Strukturelement 26 und durch das Strukturelement 30, jeweils direkt, begrenzt ist, wobei in dem Kleberaum der Klebstoff aufgenommen ist.
Beispielsweise ist eine Höhe des Strukturelements 28 größer als eine Höhe des Strukturelements 26 und vorzugsweise auch des Strukturelements 30, sodass die Strukturelemente 26 und 28 und vorzugsweise auch das Strukturelement 30 derart von der Oberfläche 22 abstehen, dass das Strukturelement 28 weiter von der Oberfläche 22 absteht als das Strukturelement 26 und vorzugsweise auch als das Strukturelement 30. Dadurch kann zwischen der Oberfläche 24 und dem Strukturelement 28 die zuvor beschriebene Übermaßpassung beziehungsweise Presspassung ausgebildet werden, sodass die Bauteile 12 und 14 mittels des Strukturelements 28 zumindest oder ausschließlich kraftschlüssig verbunden und dadurch relativ zueinander positioniert sein können.
3 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen der Verbindungsanordnung 10 gemäß einer dritten Ausführungsform. Wie in 3 durch Pfeile 32 veranschaulicht ist, werden die Bauteile 12 und 14 entlang der zuvor genannten Steckrichtung derart relativ zueinander translatorisch bewegt, dass die Verbindungsbereiche 18 und 20 ineinandergesteckt werden. Dabei gleitet zunächst das Strukturelement 26 an einem vorliegend ebenen Teilbereich T der Oberfläche 24 direkt ab, insbesondere solange, bis das Strukturelement 26 in eine korrespondierende, vorliegend als Durchgangsöffnung ausgebildete Ausnehmung 34 des Verbindungsbereiches 20 eingreift. Hierdurch sind die Verbindungsbereiche 18 und 20 und dadurch die Bauteile 12 und 14 formschlüssig miteinander verbunden und dadurch relativ zueinander positioniert, insbesondere in der zuvor genannten Position relativ zueinander gehalten, das heißt aneinander gesichert. Beispielsweise ist mittels des Strukturelements 26 und mittels der Ausnehmung 34 eine Schnappverbindung zwischen den Bauteilen 12 und 14 gebildet, wobei die Bauteile 12 und 14 mittels der Schnappverbindung miteinander verbunden sind. Dadurch können die Bauteile 12 und 14 besonders fest in der zuvor genannten Position aneinander gesichert werden, sodass unerwünschte Relativbewegungen zwischen den Bauteilen 12 und 14 sicher vermieden werden können.
4 zeigt die dritte Ausführungsform der Verbindungsanordnung 10, wobei die dritte Ausführungsform mittels des Verfahrens gemäß 3 hergestellt wird oder wurde. Aus 4 ist erkennbar, dass mittels des Strukturelements 26 die Bauteile 12 und 14 auch in einem Abstand zueinander gehalten und dadurch relativ zueinander positioniert sein können, sodass gegebenenfalls auf das Strukturelement 26 sowie auf das Strukturelement 30 verzichtet werden kann.
5 zeigt in einer schematischen Darstellung eine zweite Ausführungsform des Verfahrens, wobei 6 eine vierte Ausführungsform der Verbindungsanordnung 10 zeigt, welche mittels des Verfahrens gemäß 5 hergestellt wurde. Dabei weist der Verbindungsbereich 20 keine mit dem Strukturelement 26 korrespondierende Ausnehmung auf, sondern das Strukturelement 26 liegt beispielsweise direkt an einem ebenen Teilbereich T der Oberfläche 24 des Bauteils 14 an. Dabei ist durch den Teilbereich T der Oberfläche 24 und durch das Strukturelement 26 eine Übermaßpassung oder Presspassung zwischen den Verbindungsbereichen 18 und 20 und somit zwischen den Bauteilen 12 und 14 gebildet, wobei die Verbindungsbereiche 18 und 20 und somit die Bauteile 12 und 14 durch die Übermaßpassung kraftbeziehungsweise reibschlüssig miteinander verbunden und dabei relativ zueinander positioniert, das heißt aneinander gesichert, sind. Die Presspassung wird auch als Pressverband bezeichnet beziehungsweise durch die Presspassung ist ein Pressverband zwischen den Bauteilen 12 und 14 gebildet. Mit anderen Worten kann durch das Strukturelement 26 und die korrespondierende Oberfläche 24 eine Klemmung zwischen den Bauteilen 12 und 14 gebildet sein, welches mittels der Klemmung miteinander verbunden und dadurch aneinander gesichert beziehungsweise gehalten sind.
Bezugszeichenliste

10: Verbindungsanordnung
12: Bauteil
14: Bauteil
16: Baueinheit
18: Verbindungsbereich
20: Verbindungsbereich
22: Oberfläche
24: Oberfläche
26: Strukturelement
28: Strukturelement
30: Strukturelement
32: Pfeil
34: Ausnehmung
B: Breite
S: Spalt
S1: Seite
S2: Seite
S3: Seite
S4: Seite

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4240823 C1 [0002]
DE 102004007307 A1 [0002]

Claims

Verbindungsanordnung (10) eines ersten Bauteils (12) an einem zweiten Bauteil (14), bei welcher die Bauteile (12, 14) über jeweilige, ineinandergesteckte Verbindungsbereiche (18, 20) der Bauteile (12, 14) miteinander verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Oberfläche (22) zumindest eines der Verbindungsbereiche (18, 20) durch additive Fertigung wenigstens ein von der Oberfläche (22) erhabenes Strukturelement (26, 28, 30) aufgebracht ist, mittels welchem die Verbindungsbereiche (18, 20) in einem Abstand zueinander gehalten und dadurch relativ zueinander positioniert sind und/oder die Verbindungsbereiche (18, 20) und dadurch die Bauteile (12, 14) miteinander verbunden sind und/oder ein zwischen den Verbindungsbereichen (18, 20) angeordneter Klebstoff, mittels welchem die Verbindungsbereiche (18, 20) und dadurch die Bauteile (12, 14) miteinander verklebt sind, geführt ist.
Verbindungsanordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das auf die Oberfläche (22) des zumindest einen Verbindungsbereiches (18) aufgebrachte Strukturelement (26, 28, 20) direkt an dem anderen Verbindungsbereich (24) anliegt.
Verbindungsanordnung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das auf die Oberfläche (22) des zumindest einen Verbindungsbereiches (18) aufgebrachte Strukturelement (26, 28, 30) direkt an einem ebenen Teilbereich (T) der Oberfläche (24) des anderen Verbindungsbereiches (20) anliegt.
Verbindungsanordnung (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das auf die Oberfläche (22) des zumindest einen Verbindungsbereiches (18) aufgebrachte Strukturelement (26, 28, 30) direkt an dem anderen Verbindungsbereich (20) anliegt, wodurch die Verbindungsbereiche (18, 20) und dadurch die Bauteile (12, 14) kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
Verbindungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das auf die Oberfläche (22) des zumindest einen Verbindungsbereiches (18) aufgebrachte Strukturelement (26, 28, 30) in eine korrespondierende Ausnehmung (34) des anderen Verbindungsbereiches (20) eingreift.
Verbindungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff direkt an dem Strukturelement (26, 28, 30) anliegt.
Verbindungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturelement (26, 28, 30) zumindest in einem Teilbereich kugelsegmentförmig ausgebildet ist.
Verbindungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturelement (26, 28, 30) zumindest in einem Teilbereich einen linienförmigen Verlauf, insbesondere einen geradlinigen Verlauf, aufweist.
Verbindungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Strukturelement (26, 28, 30) in Umfangsrichtung des zumindest einen Verbindungsbereiches (18) vollständig um den zumindest einen Verbindungsbereich (18) herumerstreckt.
Verbindungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturelement (26, 28, 30) aus einem metallischen Werkstoff gebildet ist.
Verbindungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (12) aus einem ersten Werkstoff und/oder durch ein erstes Fertigungsverfahren und das zweite Bauteil (14) aus einem von dem ersten Werkstoff unterschiedlichen, zweiten Werkstoff und/oder durch ein von dem ersten Fertigungsverfahren unterschiedliches, zweites Fertigungsverfahren hergestellt ist.
Verbindungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Bauteile (12, 14) durch Gießen und das andere Bauteil (14, 12) durch Strangpressen hergestellt ist.
Verbindungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Bauteile (12, 14), insbesondere beide Bauteile (12, 14), aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Aluminium, gebildet ist oder sind.
Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils (12) mit einem zweiten Bauteil (14), bei welchem jeweilige Verbindungsbereiche (18, 20) der Bauteile (12, 14) ineinandergesteckt und miteinander verbunden werden, wodurch die Bauteile (12, 14) über die jeweiligen, ineinandergesteckten Verbindungsbereiche (18, 20) miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Oberfläche (22) zumindest eines der Verbindungsbereiche (18, 20) durch additive Fertigung wenigstens ein von der Oberfläche (22) erhabenes Strukturelement (26, 28, 30) aufgebracht wird, mittels welchem die Verbindungsbereiche (18, 20) in einem Abstand zueinander gehalten und dadurch relativ zueinander positioniert werden und/oder die Verbindungsbereiche (18, 20) und dadurch die Bauteile (12, 14) miteinander verbunden werden und/oder ein zwischen den Verbindungsbereichen (18, 20) angeordneter Klebstoff, mittels welchem die Verbindungsbereiche (18, 20) und dadurch die Bauteile (12, 14) miteinander verklebt werden, geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die additive Fertigung umfasst: - Auftragschweißen, insbesondere Laserauftragschweißen, und/oder - ein Extrusionsverfahren, bei welchem das Strukturelement (26, 28, 30) durch Extrusion aus einem Granulat, insbesondere einem Metallpulver, hergestellt wird, und/oder - Sintern, und/oder - dass das Strukturelement (26, 28, 30) aus einem Metallpulver hergestellt wird, und/oder - ein pulverbettbasiertes Verfahren, und/oder - ein thermisches Spritzen, insbesondere Plasmaspritzen, und/oder - kinetisches Kaltgaskompaktieren, und/oder - Mikroschmieden, und/oder - 3D-Drucken.