DE102022125839A1

DE102022125839A1 - Bauteilaufnahme zum Herstellen eines Kunststoffteils

Info

Publication number: DE102022125839A1
Application number: DE102022125839.4A
Authority: DE
Inventors: Alexandra Lotz; Ajdin Kadic
Original assignee: Woco Industrietechnik GmbH
Current assignee: Woco Industrietechnik GmbH
Priority date: 2022-10-06
Filing date: 2022-10-06
Publication date: 2024-04-11

Abstract

Eine Bauteilaufnahme (1) für einen Bausatz (10) zum Herstellen eines Kunststoffteils (11), insbesondere eines Kraftfahrzeugbauteils, wie eines Abdeckungsbauteils, einer Medienleitung und/oder eines Medienverteilers, eine Batterieeinkapselung, eine Scheinwerferabdeckung oder ein Dichtungs- und/oder Entkopplungselement, umfassend mindestens ein erstes Kunststoffbauteil (13) und mindestens ein zweites Kunststoffbauteil (15), jeweils enthaltend oder gebildet aus thermoplastischen und/oder duroplastischen Polymeren, und eine, insbesondere hochviskose oder pastöse, mikrowellenaktive Verbindungsmasse (17), wobei die Bauteilaufnahme (1) umfasst wenigstens ein dem ersten Kunststoffbauteil (13) zugeordnetes, insbesondere zumindest abschnittsweise komplementär zu dem ersten Kunststoffbauteil (13) geformtes, Auflager (3), und wenigstens ein dem zweiten Kunststoffbauteil (15) zugeordnetes, insbesondere zumindest abschnittsweise komplementär zu dem zweiten Kunststoffbauteil (15) geformtes, Gegenlager (5), und wenigstens ein Verbindungsteil (7) zum lösbaren Befestigen des Auflagers (3) am Gegenlager (5), wobei vorgesehen ist, dass das Auflager (3) und das Gegenlager (5) zumindest teilweise mikrowellentransparent sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bauteilaufnahme für einen Bausatz zum Herstellen eines Kunststoffteils, insbesondere eines Kraftfahrzeugbauteils, wie eines Abdeckungsbauteils, einer Medienleitung und/oder eines Medienverteilers, einer Batterieeinkapselung, einer Scheinwerferabdeckung oder eines Dichtungs- und/oder Entkopplungselements, umfassend mindestens ein erstes Kunststoffbauteil und mindestens ein zweites Kunststoffbauteil, jeweils enthaltend oder gebildet aus thermoplastischen und/oder duroplastischen Polymeren, und eine, insbesondere pastöse, mikrowellenaktive Verbindungsmasse.
EP 1 897 677 A2 beschreibt eine Vorrichtung zum mikrowellengeführten Verschweißen von Formteilen aus Thermoplasten. Die Vorrichtung umfasst ein Magnetron mit einem Mikrowellengenerator sowie eine Rohrantenne zum Führen der Mikrowellen zu einer Schweißzone. In der Anlage werden die Formteile zwischen der Rohrantenne und einer pneumatischen Anpressvorrichtung in Form eines Faltenbalgzylinders angeordnet. Eine Haltevorrichtung weist eine Ausbuchtung auf, in die eines der Formteile formschlüssig eingelassen werden kann, um es für den Schweißvorgang zu fixieren. Die Anpressvorrichtung hat eine Abschlussplatte, die während dem Mikrowellenschweißen formschlüssig an das andere Formteil angepresst wird.
DE 10 2019 204 186 A1 betrifft ein Verfahren zum Mikrowellenverschweißen von Kunststoffbauteilen. Die Kunststoffbauteile werden in einen Mikrowellenofen eingebracht. Die Kunststoffbauteile sind derart gestaltet, dass sie eine Nut-Feder Verbindung realisieren, wobei auch alternative Geometrien denkbar sind, wie etwa ebene Flächen oder Stöße. In der Nut des ersten Bauteils wird mikrowellenaktives Material angeordnet, beispielsweise Graphit, Eisenoxid, Kohlefaser oder martensitische Stahlfasern. Alternativ kann das mikrowellenaktive Material zum Fügen der Bauteile punktuell angeordnet sein. Zum Fügen der Bauteile werden sie während oder nach dem Verschweißen gegeneinandergedrückt, um Gaseinschlüsse zu vermeiden.
Mit herkömmlichen Mitteln durchgeführtes Mikrowellenverschweißen von Kunststoffbauteilen ist sehr energieaufwendig, was sowohl aus ökologischer wie auch aus ökonomischer Sicht nachteilig ist. Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Mikrowellenverschweißen sind zu kompliziert Hand zu haben und eignen sich bislang nur zur Einzelteil- oder Kleinserienproduktion. Vor dem Verschweißen werden die zu verbindenden Bauteile häufig mit erheblichem personellem und zeitlichem Aufwand ausgerichtet. Das Fügen der Kunststoffbauteile hat häufig unerwünschte Verschiebungen der Kunststoffbauteile relativ zueinander zur Folge, was eine unpräzise Fertigung und mitunter hohe Ausschussquoten oder ein Erfordernis zur Nachbearbeitung zur Folge haben kann. Bei Änderungen des zu fertigenden Kunststoffteils sind aufwändige und Maßnahmen erforderlich.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden, insbesondere eine Bauteilaufnahme für einen Bausatz zum Herstellen eines Kunststoffteils, vorzugsweise eines Kraftfahrzeugbauteils, bereitzustellen, welches ein möglichst einfaches, präzises, rasches und energieeffizientes Fügen von Kunststoffteilen mithilfe von Mikrowellen ermöglicht.
Diese Aufgabe löst der Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1.
Demnach ist eine Bauteilaufnahme für einen Bausatz zum Herstellen eines Kunststoffteils vorgesehen. Das Kunststoffteil kann insbesondere ein Kraftfahrzeugbauteil, wie ein Abdeckungsbauteil, eine Medienleitung und/oder ein Medienverteiler, eine Batterieeinkapselung, eine Scheinwerferabdeckung oder ein Dichtungs- und/oder Entkopplungselement sein.
Der Bausatz für das Kunststoffteil umfasst mindestens ein erstes Kunststoffbauteil und mindestens ein zweites Kunststoffbauteil, jeweils enthaltend oder gebildet aus thermoplastischen und/oder duroplastischen Polymeren. Der Bausatz kann drei oder mehr Kunststoffteile aufweisen. Beispielsweise kann ein erstes Kunststoffbauteil eine untere Schalenhälfte einer Medienleitung und ein zweites Kunststoffbauteil eine obere Schalenhälfte dieser Medienleitung sein. Alternativ kann der Bausatz eine Kapselung mehrerer Einzelteile realisieren.
Für die thermoplastischen Polymere der zu verbindenden Kunststoffbauteile kann beispielsweise zurückgegriffen werden auf solche ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen, insbesondere Polyethylen und/oder Polypropylen, Polyamiden, Polyimiden, Polyetherimiden, Polyethern, Polysulfonen, Polyetherpolyurethanen, Polyethersulfonen, Polyetherketonen, Polyketonen, Polyestern, Polyacrylaten, insbesondere Polymethylmethacrylat, Polyvinylchlorid, Polyvinylidendifluorid, Polycarbonat, Acrylnitril/Butadien/Styrol-Copolymeren und deren beliebigen Mischungen. Das duroplastische Polymermaterial und/oder die duroplastischen Polymere der zu verbindenden Kunststoffbauteile kann insbesondere ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Epoxyharzen, Methacrylatharzen, Phenolharzen, Polyesterharzen, z.B. ungesättigten Polyesterharzen, Polyurethanharzen, z.B. Vinylesterharzen, z.B. ungesättigten Vinylesterharzen, vernetzten Thermoplasten, insbesondere strahlenvernetzten Thermoplasten, z.B. strahlenvernetztem Polypropylen, und deren beliebigen Mischungen.
Ferner umfasst der Bausatz eine mikrowellenaktive Verbindungsmasse, die insbesondere hochviskos oder pastös ist. Vorzugsweise verfügt die Verbindungsmasse über eine Viskosität, bestimmt gemäß DIN EN ISO 3219:1994-10 bei einer Temperatur von 20 °C, im Bereich von 103 mPas bis 8×10^6 mPas. Die Verbindungsmasse enthält wenigstens einen Mikrowellen-Absorber, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kaliumfluorid, Graphit, Graphen, Ruß, Kohlenstoffnanoröhren, Aktivkohle, Viskosefasern, Weinsäure, den Salzen der Weinsäure, NiZn-Ferrit, Metallsalze und/oder der Polymerbestandteile des ersten und/oder zweiten Kunststoffbauteils. Besonders geeignete Mikrowellen-Absorber für die Verbindungsmasse sind dabei ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anorganischen Alkalisalzen, insbesondere Natriumchlorid, Kaliumfluorid und/oder Kaliumiodid, gegebenenfalls in Kombination mit Al₂O₃; anorganischen Erdalkalisalzen, insbesondere Calciumchlorid; Alkalisalzen von Carbonsäuren, insbesondere von Alkansäuren; Erdalkalisalzen von Carbonsäuren, insbesondere von Alkansäuren; Spinellen wie Magnetit und insbesondere CuNi0,5Mn1,5O4, V2O5 und/oder Al2O3; Metallpulver, insbesondere Ni, Fe und/oder Co; Ruß; Siliziumkarbid; Fullerene; Kohlenstoffnanoröhren; Graphit; Graphen; Aktivkohle; organischen Füllstoffen, insbesondere Viskosefasern, Weinsäure, den Salzen der Weinsäure und/oder Xylit; und deren beliebigen Mischungen, enthält. Als mikrowellenaktive Verbindungsmasse eignet sich insbesondere eine Verbindungsmasse gemäß der deutschen Patentanmeldung Nummer 102020126608.1 vom 9. Oktober 2020, die hiermit durch Bezugnahme vollumfänglich die vorliegende Offenbarung mit einbezogen ist.
Die erfindungsgemäße Bauteilaufnahme umfasst wenigstens ein Auflager, wenigstens ein Gegenlager und wenigstens einen Verbindungsteil zum lösbaren Befestigen des Auflagers am Gegenlager.
Das wenigstens eine Auflager ist dem ersten Kunststoffbauteil zugeordnet. Insbesondere ist das Auflager zumindest abschnittsweise komplementär zu dem wenigstens einen ersten Kunststoffbauteil geformt. Vorzugsweise ist das Auflager mit einer Aufnahme für das wenigstens eine erste Kunststoffbauteil versehen. Das Auflager kann eine konkave Aufnahme zum zumindest teilweisen Aufnehmen des ersten Kunststoffbauteils aufweisen. Insbesondere kann das Auflager eine Aufnahme aufweisen, die zumindest teilweise formkomplementär zu zumindest einem Abschnitt einer Außenseite des wenigstens einen ersten Kunststoffbauteils gebildet ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Auflager optional einen Anschlag oder mehrere Anschläge zum, insbesondere ortsfesten, Positionieren des wenigstens einen ersten Kunststoffbauteils an dem Auflager aufweisen. Der wenigstens eine Anschlag des Auflagers, der in einen Berührkontakt mit dem wenigstens einen ersten Kunststoffbauteil bringbar ist, kann beispielsweise als Stift, Schraube oder Wand realisiert sein. Das Auflager kann zwei, drei oder mehr Anschläge aufweisen, zwischen denen das erste Kunststoffbauteil einsetzbar ist.
Das wenigstens eine Gegenlager ist dem zweiten Kunststoffbauteil zugeordnet. Insbesondere ist das Gegenlager zumindest abschnittsweise komplementär zu dem zweiten Kunststoffbauteil geformt. Vorzugsweise ist das Gegenlager mit einer Aufnahme für das wenigstens eine zweite Kunststoffbauteil versehen. Das Gegenlager kann eine konkave Aufnahme zum zumindest teilweisen Aufnehmen des zweiten Kunststoffbauteils aufweisen. Insbesondere kann das Gegenlager eine Aufnahme aufweisen, die zumindest teilweise formkomplementär zu zumindest einem Abschnitt einer Außenseite des wenigstens einen zweiten Kunststoffbauteils gebildet ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Gegenlager optional einen Anschlag oder mehrere Anschläge zum, insbesondere ortsfesten, Positionieren des wenigstens einen zweiten Kunststoffbauteils an dem Gegenlager aufweisen. Der wenigstens eine Anschlag des Gegenlagers, der in einen Berührkontakt mit dem wenigstens einen zweiten Kunststoffbauteil bringbar ist, kann beispielsweise als Stift, Schraube oder Wand realisiert sein. Das Gegenlager kann zwei, drei oder mehr Anschläge aufweisen, zwischen denen das zweite Kunststoffbauteil einsetzbar ist.
Das wenigstens eine Verbindungsteil ist zum lösbaren Befestigen des Auflagers am Gegenlager ausgelegt und eingerichtet. Die Bauteilaufnahme können mehrere, beispielsweise genau drei, genau vier, genau sechs oder genau acht, Verbindungsteile aufweisen, die vorzugsweise gleichartig, insbesondere gleichförmig sein können. Vorzugsweise ist das wenigstens eine Verbindungsteil beschädigungsfrei lösbar mit dem Auflager verbunden und/oder beschädigungsfrei lösbar mit dem Gegenlager verbunden. Es ist denkbar, dass das Verbindungsteil mit dem Auflager oder mit dem Gegenlager fest (nicht beschädigungsfrei lösbar) verbunden ist. Bei einer Bauteilaufnahme mit mehreren Verbindungsteilen ist es denkbar, dass wenigstens ein erstes Verbindungsteil fest mit dem Auflager und wenigstens ein zweites Verbindungsteil fest mit dem Gegenlager verbunden ist. Vorzugsweise ist das Verbindungsteil dazu ausgelegt, das Auflager und das Gegenlager klammerartig zu fixieren. Insbesondere können zwei oder mehr klammerartige Verbindungsteile an unterschiedlichen, insbesondere diametral gegenüberliegenden, Seitenkanten des Auflagers und/oder des Gegenlagers anzuordnen oder angeordnet sein. Vorzugsweise definiert die Bauteilaufnahme eine vorbestimmte Fügestellung für sowohl das wenigstens eine erste Kunststoffbauteil als auch für das wenigstens eine zweite Kunststoffbauteil. Bei der Bauteilaufnahme kann eine vorbestimmte Positionierung des wenigstens einen Gegenlagers bezüglich des wenigstens einen Auflagers in einer Befestigungsstellung eindeutig festgelegt sein, insbesondere mithilfe des wenigstens einen Verbindungsteils. Insbesondere sind das Auflager und das Gegenlager derart auf einander abgestimmt, dass sie für die Kunststoffbauteile zum Bilden des Kunststoffteils eine eindeutige vorbestimmte Fügestellung festlegen.
Bei der erfindungsgemäßen Bauteilaufnahme sind das Auflager und das Gegenlager zumindest teilweise mikrowellentransparent. Dank der Mikrowellentransparenz der Bauteilaufnahme und des Auflagers können die in der Bauteilaufnahme gehaltenen Kunststoffbauteile unter Einwirkung von Mikrowellen zur Herstellung eines Kunststoffteils aneinandergefügt werden. Die Mikrowellentransparenz des Auflagers und des Gegenlagers gestattet eine Aktivierung der mikrowellenaktiven Verbindungsmasse im Inneren der Bauteilaufnahme mithilfe eines Magnetrons. Die Kunststoffbauteile sind während des Fügens in der Bauteilaufnahme durch das Auflager und das Gegenlager präzise zueinander ausgerichtet. Dadurch sind genauste Fertigungstoleranzen realisierbar. Dank der Positionierung der ersten und zweiten Kunststoffbauteile zum Bilden in der Bauteilaufnahme sind insbesondere die miteinander in Verbindung stehenden Fügeflächen des ersten und des zweiten Kunststoffbauteils präzise positionierbar, somit kann das Mikrowellenfeld besonders energieeffizient eingestellt sein, um die Verbindungsmasse an den Fügeflächen zu aktivieren.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung einer erfindungsmäßen Bauteilaufnahme umfasst diese wenigstens eine Andrückeinheit. Die Andrückeinheit kann eine Andrückfeder, wie eine Spiralfeder oder eine Pufferfeder sein. Die die Andrückeinheit ist dazu ausgelegt und eingerichtet, eine Andrückkraft zum Beaufschlagen der zwischen dem Auflager und dem Gegenlager gehaltenen Kunststoffbauteile einzustellen. Insbesondere kann die Andrückeinheit dazu ausgelegt sein, eine Andrückkraft zum Beaufschlagen der Kunststoffbauteile zu verstärken. Alternativ kann die Andrückeinheit dazu ausgelegt sein, die Andrückkraft zum Beaufschlagen der Kunststoffbauteile zu reduzieren.
Gemäß einer Weiterbildung einer Bauteilaufnahme umfasst deren Andrückeinheit wenigstens einen mikrowellenaktivierbaren Deformationskörper. Der Deformationskörper ist insbesondere als wenigstens ein mikrowellenaktivierbarer Expansionskörper realisiert. Der mikrowellenaktivierbare Deformationskörper weist einen passiven Zustand auf, in dem er eine erste Andrückkraft bereitstellt, und einen aktiven Zustand, in dem der eine zweite Andrückkraft bereitstellt. Die zweite Andrückkraft ist größer als die erste Andrückkraft. Vorzugsweise ist der mikrowellenaktivierbare Deformationskörper dazu ausgelegt und eingerichtet, unter Einwirkung eines vorbestimmten Mikrowellenfeldes vom passiven Zustand in den aktiven Zustand über zu gehen. Ein Übergang von dem aktiven Zustand in denen passiven Zustand kann insbesondere infolge einer Abwesendheit des vorbestimmten Mikrowellenfeldes erfolgen. Der mikrowellenaktivierbare Expansionskörper dehnt sich bei Einwirkung des Mikrowellenfeldes, insbesondere in dem aktiven Zustand, thermisch aus, wobei die thermische Ausdehnung des Expansionskörpers einen mechanischen Druck bereitstellen kann. Je nach Ausgestaltung der Bauteilaufnahme, insbesondere des Verbindungsteils, kann der mikrowellenaktivierbare Deformationskörper, insbesondere Expansionskörper, eine Reduktion der vom Verbindungsteil auf das Auflager und/oder Gegenlager aufgebrachten Haltekraft bewirken. Durch die Verwendung des mikrowellenaktivierbaren Deformationskörpers kann auf einfache und effiziente Weise, insbesondere unter Verwendung des Mikrowellenfeldes, welches mittels der mikrowellenaktiven Verbindungsmasse die Kunststoffteile fügt, während des Fügens eine optimale Andrückkraft erreicht werden. Durch die Verwendung wenigstens eines mikrowellenaktivierbaren Deformationkörpers zum Einstellen der Andrückkraft kann auf beispielsweise mechanische, pneumatische oder hydraulische Andrückvorrichtungen in dem Mikrowellenofen zum Fügen der Kunststoffbauteile verzichtet werden.
Bei einer zweckmäßigen Weiterbildung der Bauteilaufnahme ist der wenigstens eine mikrowellenaktivierbare Deformationskörper ein mikrowellenaktivierbarer Expansionskörper. Der Expansionskörper umfasst eine Füllung aus Ruß, Graphen, Aktivkohle und/oder wenigstens einer metallischen Komponente. Zusätzlich oder alternativ umfasst der Expansionskörper eine Ummantelung aus PTFE.
Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung der Bauteilaufnahme ist der wenigstens eine mikrowellenaktivierbare Deformationskörper an dem wenigstens einen Verbindungsteil anzuordnen oder angeordnet. Der Deformationskörper kann fest mit dem Verbindungsteil verbunden sein. Es ist denkbar, dass die Bauteilaufnahme mehrere Deformationskörper aufweist. Beispielsweise kann die Bauteilaufnahme pro Verbindungsteil je wenigstens einen mikrowellenaktivierbaren Deformationskörper, insbesondere ein Paar mikrowellenaktivierbare Deformationskörper, aufweisen. Indem dem Verbindungsteil wenigstens ein Deformationskörper zugeordnet ist, kann die lösbare Befestigung des Auflagers am Gegenlager zur Bereitstellung der Andrückkraft verwendet werden. Bei einer Bauteilaufnahme mit mehreren Verbindungsteilen, wobei vorzugsweise jedem Verbindungsteil je wenigstens ein mikrowellenaktivierbarer Deformationskörper zugeordnet ist, kann die Andrückkraft besonders gleichmäßig und/oder präzise einstellbar sein.
Zusätzlich kann bei einer Weiterbildung vorgesehen sein, dass wenigstens ein Deformationskörper in einem ersten Kontaktbereich zwischen dem wenigstens einen Verbindungsteil und dem Auflager anzuordnen oder angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein Deformationskörper in einem zweiten Kontaktbereich zwischen dem wenigstens einen Verbindungsteils und dem Gegenlager anzuordnen oder angeordnet sein. Insbesondere kann der wenigstens eine Deformationskörper in dem ersten Kontaktbereich angeordnet und mit dem Auflager fest verbunden sein. Insbesondere kann der wenigstens eine Deformationskörper in dem zweiten Kontaktbereich angeordnet und mit dem Gegenlager fest verbunden sein. Vorzugsweise ist der wenigstens eine mikrowellenaktivierbare Deformationskörper zur Kraftübertragung in einem Kontaktbereich unmittelbar zwischen dem Verbindungsteil und dem Auflager oder dem Gegenlager anzuordnen oder angeordnet. Das Auflager und/oder das Gegenlager können den Kontaktbereich, beispielsweise als stufenförmigen Kontaktbereich, für das insbesondere klammerartige Verbindungsteil realisieren und der wenigstens eine mikrowellenaktivierbare Deformationskörper kann in dem Kontaktbereich angeordnet oder anordenbar sein. Eine derartige Bauteilaufnahme lässt sich besonders einfach handhaben.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Weiterbildung der Bauteilaufnahme, die mit der ersten bevorzugten Weiterbildung und deren Varianten kombinierbar ist, ist wenigstens ein mikrowellenaktivierbarer Deformationskörper zwischen dem Auflager und/oder dem Gegenlager und dem ersten und/oder zweiten Kunststoffbauteil angeordnet oder anzuordnen. Vorzugsweise kann wenigstens ein mikrowellenaktivierbarer Deformationskörper zwischen dem Auflager und dem ersten Kunststoffbauteil angeordnet oder anzuordnen sein. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein mikrowellenaktivierbarer Deformationskörper zwischen dem Gegenlager und dem zweiten Kunststoffbauteil angeordnet oder anzuordnen sein.
Weiterhin kann bei der Weiterbildung der Bauteilaufnahme der wenigstens eine Deformationskörper an einem Fügebereich des ersten Kunststoffbauteil und/oder an einem Fügebereich des zweiten Kunststoffbauteils angeordnet oder anzuordnen sein. Vorzugsweise ist der Deformationskörper dazu an das erste oder zweite Kunststoffbauteil angepasst, einen vorbestimmten Anpressdruck in einem vorbestimmten Abschnitt des Fügebereichs einzustellen. Durch eine Anordnung des Deformationskörpers am Fügebereich können besonders präzise und/oder hohe Andruckkräfte bzw. Anpressdrücke in dem gesamten Fügebereich oder zumindest in vorbestimmten Abschnitten des Fügebereich bereitgestellt werden. Zusätzlich oder alternativ kann ein besonders energieeffizienter Fügevorgang realisiert werden, indem der oder die mikrowellenaktivierbare(n) Deformationskörper räumlich nahe zum Fügebereich angeordnet sind, wo sich die mikrowellenaktive Verbindungsmasse befindet.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Bauteilaufnahme ist bzw. sind das Auflager, das Gegenlager und/oder das mindestens eine Verbindungsteil aus einem Material mit einer Dielektrizitätskonstante (Permittivität) im Bereich $1,5 \frac{A s}{V m}$
bis $4 \frac{A s}{V m},$
vorzugsweise im Bereich $2 \frac{A s}{V m}$
bis $3 \frac{A s}{V m},$
gebildet. Alternativ oder zusätzlich ist bzw. sind das Auflager, das Gegenlager und/oder das mindestens eine Verbindungsteil aus einem Material mit einem dielektrischen Verlustfaktor von nicht mehr als 50 * 10^-3, vorzugsweise nicht mehr als 50 * 10^-4, gebildet. Vorzugsweise besteht das Auflager, das Gegenlager und/oder das mindestens eine Verbindungsteil aus einem solchen Material. Vorzugsweise werden die Dielektrizitätskonstante und der dielektrische Verlustfaktor nach IEC 60250 bestimmt.
Gemäß einer Ausführung der Bauteilaufnahme, die mit den vorigen kombinierbar ist, ist umfasst das Auflager, das Gegenlager und/oder das mindestens eine Verbindungsteil ein Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus PEEK, PTFE, PFA, PSU, PPO, PP und deren beliebigen Mischungen umfassen oder daraus bestehen. Optional kann das Material eine Faserverstärkung, wie eine Glasfaserverstärkung, enthalten.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Bauteilaufnahme sind das Auflager, das Gegenlager und das mindestens eine Verbindungsteil aus dem gleichen Material gebildet.
Gemäß einer Ausführung einer Bauteilaufnahme mit wenigstens einer metallischen Komponente ist die wenigstens eine metallischen Komponente, wie eine Schraube oder eine Stahlfeder, insbesondere aus Edelstahl, vollständig in einen Mantel aus einem Material mit einer Dielektrizitätskonstante im Bereich $1,5 \frac{A s}{V m}$
bis $4 \frac{A s}{V m},$
vorzugsweise im Bereich $2 \frac{A s}{V m}$
bis $3 \frac{A s}{V m},$
und/oder einem dielektrischen Verlustfaktor von nicht mehr als 50 * 10^-3, vorzugsweise nicht mehr als 50 * 10^-4, und/oder ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus PEEK, PTFE, PFA, PSU, PPO, PP und deren beliebigen Mischungen eingekapselt. Der Mantel hat vorzugsweise eine Mantelstärke von wenigstens 0,1 mm, insbesondere wenigstens 0,5 mm, vorzugsweise wenigstens 1 mm, besonders bevorzugt wenigstens 2 mm oder wenigstens 5 mm. Es kann jedoch bevorzugt sein, dass die Bauteilaufnahme, gegebenenfalls mit Ausnahme mikrowellenaktivierbarer Deformationskörper, frei von metallischen Komponenten ist.
Zusätzlich oder alternativ kann eine Bauteilaufnahme gemäß einer bevorzugten Ausführung wenigstens einen, vorzugweise optischen, mikrowellensensitiven Indikator aufweisen, der am Auflager, am Gegenlager und/oder am Verbindungsteil, insbesondere ortsfest, angeordnet ist. Alternativ kann wenigstens ein Indikator in dem Mikrowellenofen fest oder justierbar angeordnet sein. Vorzugsweise kann der wenigstens eine mikrowellensensitive Indikator korrespondierend zu einem Fügebereich oder Kontaktbereich des ersten Kunststoffbauteil und des zweiten Kunststoffbauteil angeordnet sein. Insbesondere ist der wenigstens eine mikrowellensensitive Indikator ein vorzugsweise elektrodenfreier Leuchtkörper mit einer Niederdruck-Edelgasfüllung. Vorzugsweise umfasst die Bauteilaufnahme mehrere mikrowellensensitive Indikatoren. Beispielsweise kann die Bauteilaufnahme mehrere Verbindungsteile aufweisen, an denen je ein Indikator vorzugsweise ortsfest angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich können am Auflager und/oder am Gegenlager mehrere Indikatoren angeordnet sein. Der wenigstens eine mikrowellensensitive Indikator ist insbesondere ein Leuchtkörper mit einer Niederdruck-Edelgasfüllung. Die Niederdruck-Edelgasfüllung enthält vorzugsweise wenigstens ein Edelgas ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Helium, Argon, Krypton, Xenon, Neon, Radon und deren beliebigen Mischungen. Vorzugsweise ist der mikrowellensensitive Indikator elektrodenfrei ausgeführt. Ein Leuchtkörper mit einer Niederdruck-Edelgasfüllung kann durch die Mikrowellen des Magnetrons angeregt werden, im ultravioletten, sichtbaren und/oder infraroten Spektrum zu leuchten. Der mikrowellensensitive Indikator kann dazu ausgelegt und eingerichtet sein, das Vorliegen und/oder die Abwesenheit eines Mikrowellenfeldes, insbesondere mit vorbestimmter Mindeststärke, anzuzeigen. Der mikrowellensensitive Indikator kann einen Energieeintrag signalisieren, beispielsweise mithilfe seiner Leuchtstärke, die vorzugsweise abhängig von der Stärke der in einen Mikrowellenofen zum Fügen des Kunststoffteils bereitgestellten Mikrowellen-Energie ist.
Bei einer bevorzugten Ausführung umfasst die Bauteilaufnahme wenigstens eine Mikrowellenabschirmung, insbesondere aus Metall, wie eine Metallfolie, im oder am Auflager oder Gegenlager. Vorzugsweise ist die Mikrowellenabschirmung, insbesondere aus Metall, in einem Mantel eingekapselt. Die Mikrowellenabschirmung ist dazu ausgelegt und eingerichtet, das erste Kunststoffbauteil und/oder das zweite Kunststoffbauteil in einem vorbestimmten Verschattungsbereich gegen Mikrowellenbeaufschlagung abzuschirmen. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, Verschattungsbereiche bereitzustellen, um dort geringer ausgeprägte Fügebereiche zu bilden oder gar lokal eine Verbindung erster und zweiter Kunststoffbauteile zu vermeiden. Verschattungsbereich können auch von Vorteil sein, falls das erste und oder das zweite Kunststoffbauteil zumindest stellenweise mikrowellenempfindlich und/oder temperaturempfindlich ist und Beschädigungen verhindert werden sollen.
Bevorzugte Ausführungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Im Folgenden werden weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung mittels Beschreibung bevorzugter Ausführungen der Erfindung anhand der beiliegenden beispielhaften Zeichnungen deutlich, in denen zeigen:

1 eine Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Bauteilaufnahme;
2 eine perspektivische Darstellung der Bauteilaufnahme gemäß 1; und
3 eine perspektivische Darstellung einer exemplarischen Fertigungsanordnung mit darin angeordneter Bauteilaufnahme gemäß 1.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren werden zur Vereinfachung der Lesbarkeit für dieselben oder ähnliche Komponenten dieselben oder ähnlichen Bezugszeichen verwendet.
Nachfolgend ist eine erfindungsgemäße Bauteilaufnahme im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet. Eine Fertigungsanordnung trägt nachfolgend im Allgemeinen das Bezugszeichen 100.
1 zeigt eine Bauteilaufnahme 1, die als wesentliche Bestandteile einen Auflager 3, ein Gegenlager 5 und wenigstens ein Verbindungsteil 7, umfasst, wobei in der in den 1 und 2 gezeigten Ausführung eine exemplarische Bauteilaufnahme 1 mit vier gleichartigen Verbindungsteilen 7 dargestellt ist.
Die Bauteilaufnahme 1 dient dazu, die Herstellung eines Kunststoffteils 11 aus einem Bausatz 10 mit mindestens einem ersten Kunststoffbauteil 13 und mindestens einem zweiten Kunststoffbauteil 15 mithilfe einer mikrowellenaktiven Verbindungsmasse 17 zu unterstützen. Zur Vereinfachung der Verständlichkeit und Verbesserung der Lesbarkeit wird nachfolgend auf „ein“ erstes und „ein“ zweites Kunststoffbauteil Bezug genommen, wobei der Fachmann versteht, dass mit einer erfindungsgemäßen Bauteilaufnahme 1 eine höhere Anzahl erster und/oder zweiter Kunststoffbauteile aneinander gefügt werden könnten, um ein Kunststoffteil 11 zu bilden. Mehrere erste Kunststoffbauteile 13 können einem gemeinsamen oder mehreren Auflagern 3 zugeordnet sein und mehrere zweite Kunststoffbauteile 15 können einem gemeinsamen oder mehreren Gegenlagern 5 zugeordnet sein.
Das Auflager 3 wie auch das Gegenlager 5 sind in der in den 1 und 2 abgebildeten exemplarischen Ausführung durch einstückige platten- bzw. block-artige Teile 30, 50 mit im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt realisiert. Die Materialblöcke 30 bzw. 50 haben mehrere Öffnungen zum Bilden von Griffen 35 bzw. 55. Das Gegenlager 5 ist durch einen rechteckigen Block 50 mit abgerundeten Ecken und im Wesentlichen flacher Oberseite gebildet. An vier Seitenkanten des Gegenlager-Blocks 50 sind längliche Öffnungen eingebracht, um entlang der jeweiligen Außenkante einen Griff 55 bereitzustellen. Das Auflager 3 ist gebildet durch einen rechteckigen Block 30 mit abgerundeten Ecken. An wenigstens einer langen Seitenkante des Auflegers 3 ist eine längliche Öffnung eingebracht, um dort einen Griff 35 bereitzustellen. Die längliche Öffnung im Auflager-Block 30 kann vorzugsweise kongruent zu einer der Öffnungen des Gegenlager-Blocks 50 angeordnet und geformt sein. Die Bauteilaufnahme 1 kann mit wenigstens einer (nicht näher dargestellten) Mikrowellenabschirmung, wie eine Metallfolie, ausgestattet sein, die beispielsweise in dem Vollmaterial des Auflager-Blocks 30 eingebettet sein kann, um eine Einwirkung von Mikrowellen auf vorbestimmte Bereiche des Bausatzes 10 zu verringern oder gar zu verhindern.
Das erste oder untere Kunststoffbauteil 13 ist in dem Auflager 3 aufgenommen, das ihm zugeordnet ist. Das Auflager 3 weist eine konkave Aufnahme 31 auf, die komplementär zu einem Teil des ersten Kunststoffbauteils 13 geformt ist. In dieser Aufnahme 31 liegt das untere Kunststoffbauteil 13. Die konkave Aufnahme 31 des Auflagers 3 ist auf das erste Kunststoffbauteil 13 formabgestimmt, um eine eindeutige Positionierung des ersten Kunststoffbauteils 13 und dessen Kontaktfläche 14 in der Bauteilaufnahme 1 zu realisieren.
Dem zweiten oder oberen Kunststoffbauteil 15 ist das Gegenlager 5 zugeordnet. Bei einer einfachen Ausführung kann das Gegenlager 5 mit einer flachen Gegenlagerfläche ausgeführt sein, an welcher das Kunststoffbauteil 15 sich abstützen kann (nicht näher dargestellt). Alternativ ist es denkbar, dass das Gegenlager 5 eine konkave Gegenaufnahme aufweist, die zumindest abschnittsweise komplementär zu dem zweiten Kunststoffteils 15 geformt ist. Die Verbindungsteile 7 legen die Position des Auflagers 3 in Bezug auf das Auflager 5 fest.
Das Auflager 3 ist zudem mit einem Satz aus sechs optionalen Anschlägen 33 ausgestattet, welche die Ausrichtung des ersten Kunststoffbauteils 13 sowie gegebenenfalls des zweiten Kunststoffbauteils 15 und insbesondere der Kontaktfläche 14 präzise definieren. In dem zusammengesetzten Zustand der Bauteilaufnahme 1, die in 2 abgebildet ist, stützen sich säulenartigen die Anschläge 33 einerseits an dem Auflager 3 und andererseits an dem Gegenlager 5 ab.
Zur Verwendung in einer Fertigungsanordnung 100 oder einem anderen Mikrowellenofen ist vorgesehen, dass die Bauteilaufnahme 1 zumindest teilweise mikrowellentransparent ist. Insbesondere sind das Auflager 3 und/oder das Gegenlager 5 zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, mikrowellentransparent. Zusätzlich oder alternativ sind die Verbindungsteile 7 zumindest teilweise oder vollständig mikrowellentransparent. Das Auflager 3 und das Gegenlager 5 kann beispielsweise PEEK umfassen oder daraus bestehend gebildet sein. Das zumindest teilweise mikrowellentransparente Material des Auflagers 3, des Gegenlagers 5 und/oder Verbindungsteils 7 hat vorzugsweise eine Dielektrizitätskonstante im Bereich von 1,5 bis $4 \frac{A s}{V m}$
und einen dielektrischen Verlustfaktor von nicht mehr als 10^-4 bezogen auf die Mikrowellen-Frequenz von 2,45 GHz.
Die Verbindungsteile können aus dem gleichen Material wie das Auflager 3 und/oder das Gegenlager 5 gebildet sein. Bei der hier abgebildeten Ausführung sind die Verbindungsteile 7 klammerförmig bzw. C-förmig. Die Verbindungsteile 7 in der abgebildeten exemplarischen Ausführung der Bauteilaufnahme 7 sind mehrteilig aus drei mikrowellentransparenten Bausteinen 71, 72, 73 und einer diese Bausteine zusammenhaltenden Verschraubung 74 versehen. Die Verschraubung 74 kann aus einem mikrowellentransparenten Material gebildet sein. Alternativ kann die Verschraubung 74 einen Kern aus einem Metallmaterial aufweisen, der vollständig von einem mikrowellentransparenten Material, beispielsweise PTFE, eingehüllt ist, sodass keine offenen Metalloberflächen verbleiben, von denen in einem Mikrowellenfeld Funkenbildung ausgehen könnte.
In der Bauteilaufnahme 1 werden die Kunststoffbauteile 13, 15 unter Verwendung der Verbindungsmasse 17 zu dem Kunststoffteil 11 zusammengefügt. Zu diesem Zweck wird, wie nachfolgend im Detail beschrieben, durch ein Magnetron 121 oder mehrere Magnetrons 121 der Fertigungsanlage 100 ein Mikrowellenfeld bereitgestellt, mit dem der Bausatz 10 und genauer gesagt die an dessen Fügebereich 14 vorgesehene Verbindungsmasse 17 beaufschlagt wird. Die Verbindungsmasse 17 ist mikrowellenaktiv. Durch Einwirkung von Mikrowellen wird die Verbindungsmasse 17 aktiviert, wenn der Verbindungsmasse 17 zumindest eine Mindeststärke und/oder -menge an Mikrowellen-Energie bereitgestellt wird.
Die Verbindungsmasse 17 kann beispielsweise thermisch aktiv werden, um eine lokale Erhitzung des Fügebereich 14 auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur der Kunststoffbauteile 13, 15 zu bewirken, um diese entlang des Fügebereich 14 miteinander zu Verbinden oder zu Verschmelzen und so zu dem Kunststoffteil 11 zu fügen. Alternativ oder zusätzlich kann die Verbindungsmasse 17 chemisch aktiv werden, indem wenigstens eine insbesondere flüchtige Lösungsmittelkomponente angeregt wird, um eine chemische Reaktion zu starten, durch die das erste und das zweite Kunststoffbauteil 13 und 15 entlang ihres Fügebereichs 14 miteinander stoffschlüssig verbunden werden. Die Verbindungsmasse 17 kann als wenigstens eine mikrowellenaktive Komponente ein polares Lösungsmittel, Graphit, Graphen, Ferrite und/oder Salze enthalten. Als mikrowellenaktive Verbindungsmasse 17 eignet sich insbesondere eine Verbindungsmasse gemäß der deutschen Patentanmeldung Nummer 102020126608.1 vom 9. Oktober 2020, die hiermit durch Bezugnahme vollumfänglich in die vorliegende Offenbarung mit einbezogen ist.
Die Bauteilaufnahme 1 kann mit mehreren mikrowellenaktivierbaren Deformationskörpern ausgestattet sein. Nachfolgend werden die Deformationskörper zur Vereinfachung der Verständlichkeit exemplarisch als mikrowellenaktivierbare Expansionskörper 18, 19 beschrieben. Die Expansionskörper 18, 19 haben eine Füllung aus Ruß, Graphen, Aktivkohle und/oder wenigstens einer metallischen Komponente und eine Ummantelung aus PTFE. Die Füllung der Expansionskörper 18, 19 wird unter Einwirkung von Mikrowellen der Fertigungsanordnung 100 oder eines anderen Mikrowellenofens erwärmt, sodass eine thermische Expansion erfolgt. Die zumindest teilweise mikrowellentransparenten Komponenten der Bauteilaufnahme 1, insbesondere das Auflager 3, das Gegenlager 5 sowie die Verbindungsteile 7, erfahren unter Einwirkung des Mikrowellenfeldes des wenigstens einen Magnetrons 121 im Wesentlichen keine thermische Expansion. Mit Ausnahme der mikrowellenaktivierbaren Deformationskörper ist die Bauteilaufnahme 1 im Wesentlichen formstabil, auch unter betriebsgemäßer Einwirkung von Mikrowellen und/oder Wärme. Die Ummantelung der Expansionskörper 18, 19 verhindert eine Funkenbildung und sorgt für eine einfache Handhabbarkeit der Deformationskörper. Infolge einer Deformation des mikrowellenaktivierbaren Deformationskörper, beispielsweise Expansionskörper 18, 19 und der Formstabilität der übrigen Bauteilaufnahme 1 werden Spannungen bereitgestellt, welche als Anpresskräfte in den Bausatz 10 eingebracht werden können. Gemäß einer nicht näher dargestellten alternativen Ausführung ist es denkbar, dass Deformationskörper derart in der Bauteilaufnahme 1 angeordnet sein können, dass sie Spannungen bereitstellen können, welche eine zumindest lokale Reduktion von Anpresskräften bewirken, die auf den Bausatz 10 einwirken. Mithilfe der Deformationskörpern können Anpresskräfte insbesondere dafür eingestellt werden, einer unerwünschten Verformung oder Verschiebung des Bausatzes 10 oder einzelner Kunststoffbauteile 13, 15 entgegenzuwirken. Insbesondere können mithilfe der Deformationskörper Anpresskräfte bereitgestellt werden, um einem Aufschäumen der mikrowellenaktiven Verbindungsmasse 17 unter Einwirkung von Mikrowellen entgegenzuwirken und/oder um eine unerwünschte Verformung des Kunststoffteils 11 während des Fügens zu verhindern.
Wie anhand von 1 exemplarisch dargestellt wird, können Deformationskörper an verschiedenen Stellen der Bauteilaufnahme 1 angeordnet sein. Beispielsweise sind mehrere plättchenförmige Expansionskörper 18 in den stufenförmigen Aufnahmen 58 des Gegenlagers 5 angeordnet, in welche die Verbindungsteile 7 eingreifen. Die Verbindungsteile 7 greifen auch in stufenartige Aufnahmen 38 des Auflagers 3 ein, wo alternativ oder zusätzlich Expansionskörper angeordnet sein können (nicht näher dargestellt). In dem in 2 abgebildeten zusammengesetzten Zustand der Bauteilaufnahme sind die Expansionskörper 18 zwischen den Verbindungsteil 7 und dem Gegenlager 5 gehalten. Unter Einwirkung von Mikrowellen beispielsweise des Magnetrons 121 expandieren die Expansionskörper 18 und erhöhen dadurch den Anpressdruck auf den in der Bauteilaufnahme 1 gehaltenen Bausatz 10. Weitere ringscheibenförmige Expansionskörper 19 sind an oder in den Anschlägen 33 nahe dem Fügebereich 14 angeordnet. Die an den Anschlägen 33 bereitgestellten Expansionskörper 19 können insbesondere in einem vorzugsweise unmittelbaren Berührkontakt mit der Bausatz 10, insbesondere dem ersten Kunststoffbauteil 13 und/oder oder dem zweiten Kunststoffbauteil 15, stehen. Die Expansionskörper 19 sind zwischen dem Auflager 3 und/oder dem Gegenlager 5 und dem Bausatz 10 angeordnet. Wenn die Expansionskörper 19 durch Mikrowellen beaufschlagt werden, können Sie unmittelbar auf den Fügebereich 14 einwirkende Anpresskräfte bereitstellen. Beispielsweise können die Anschläge 33 mit kragenartigen Hülsen ausgestattet sein, welche einen Expansionskörper 19 realisieren.
An der Bauteilaufnahme 1 sind mehrere mikrowellensensitive Indikatoren 91, 93, 95 bereitgestellt. Bei der in den 1 und 2 abgebildeten bevorzugten Ausführung einer erfindungsgemäßen Bauteilaufnahme 1 umfasst das Auflager 3 Indikatoren 93, das Gegenlager 5 umfasst Indikatoren 95 und auch die Verbindungsteile 7 sind mit je einem Indikator 91 ausgestattet. Am Auflager 3 sind die Indikatoren 93 an wenigstens einer Seitenfläche in einem Abstand zueinander angeordnet. Alternativ oder zusätzlich können, wie abgebildet, Indikatoren 95 an mindestens einer Seitenfläche des Gegenlagers 5 in einem Abstand zueinander angeordnet sein. Wie bei der abgebildeten Ausführung können die Indikatoren 93 und 95 paarweise benachbart zueinander an korrespondierenden Seitenflächen der Blöcke 30,50 angeordnet sein. Es ist denkbar, dass die Indikatoren 93 des Auflagers 3 an anderen Seitenflächen vorgesehen sind als die Indikatoren 95 des Gegenlagers 5. An den Verbindern 7 sind die mikrowellensensitiven Indikatoren 91 vorzugsweise korrespondierend zu einer Höhe des Fügebereich 14 bzw. der Fügezone 103 angeordnet. Die Indikatoren 91, 93 und/oder 95 sind vorzugsweise an der Bauteilaufnahme 1 befestigt, beispielsweise angeklebt oder in eine entsprechende Indikator-Aufnahme eingesetzt. Es ist denkbar, dass die mikrowellensensitiven Indikatoren 91, 93 und/oder 95 von einem Kunststoffmaterial des jeweiligen Teils der Bauteilaufnahme 1 umgeben, insbesondere umspritzt, sind.
Die mikrowellensensitiven Indikatoren 91, 93 und/oder 95 der Bauteilaufnahme sind durch vorzugsweise gleichartige Leuchtkörper mit einer Niederdruck-Edelgasfüllung realisiert. Die Niederdruck-Edelgasfüllung enthält vorzugsweise wenigstens ein Edelgas ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Helium, Argon, Krypton, Xenon, Neon, Radon und deren beliebigen Mischungen. Durch das Anlegen von Mikrowellen an dem mikrowellensensitiven-Indikator kann eine darin enthaltene Niederdruck-Edelgasfüllung zu leuchten angeregt werden.
3 zeigt eine Fertigungsanordnung 100 beziehungsweise einen Mikrowellenofen, um einen Bausatz 10 aus einem ersten Kunststoffbauteil 13, einem zweiten Kunststoffbauteil 15 und einer mikrowellenaktiven Verbindungsmasse 17 zu einem einzigen integralen Kunststoffteil 11 zu fügen. In der dargestellten Ansicht sind mehrere Wände der Fertigungsanordnung 100 ausgeblendet, um eine ungehinderte Sicht auf das Innere einer Bestrahlungskammer 150 und den darin innerhalb einer Bauteilaufnahme 1 gehaltenen Bausatz 10 zu erlauben
Die hier exemplarisch abgebildete Fertigungsanordnung 100 umfasst vier Magnetrons 121 zum Erzeugen von Mikrowellen beispielsweise mit einer Frequenz von 2,45 GHz. Die Magnetrons 121 sind außerhalb der Bestrahlungskammer 150 angeordnet. Jedem Magnetron 121 ist ein Mikrowellenleiter 130 zugeordnet, welche in die Bestrahlungskammer 150 hineinragt. Mithilfe der Mikrowellenleiter 130 werden Mikrowellen von den Magnetrons 121 zur Fügezone 103 der Fertigungsanordnung 100 geleitet. Die Mikrowellenleiter 130 haben an ihrer zum jeweiligen Magnetron 121 entfernten Ende einen Antennenauslass 131, der auf die Fügezone 103 gerichtet ist. Alternativ kann ein ungerichteter Antennenauslass die Fügezone und die Verbindungsmasse 17, beispielsweise „diffus“ oder durch Abstrahlung in der Kammer des Mikrowellenofens der Fertigungsanordnung 100, reagieren lassen und so zum Fügen bzw. allgemein Reagieren genutzt werden.
Die hier dargestellte Fertigungsanordnung 100 hat eine als Förderband gebildete Fördervorrichtung 110, um den Bausatz 10 in einer Förderrichtung F durch die Fügezone 103 zu fördern. Die Förderrichtung F ist in dem abgebildeten Beispiel horizontal orientiert. Die Oberfläche des Förderbandes 110 dehnt sich horizontal in der Förderrichtung F und quer dazu in der Horizontalrichtung H aus. Die Fügezone 103 und die Bauteilaufnahme 1 können beispielsweise wie abgebildet derart auf einander formabgestimmt sein, dass die kurze Seitenlänge der Blöcke 30, 50 der Bauteilaufnahme 1 zur Breite der Fördervorrichtung 110 in einer Horizontalrichtung H quer zur Förderrichtung F korrespondiert. Mithilfe einer solchen Fördervorrichtung 110 können zahlreiche Bausätze 10, wie hier abgebildet in Bauteilaufnahmen 1, fließbandartig hintereinander durch die Fügezone 103 bewegt werden, um einen hohen Durchsatz zu realisieren.
Die Fertigungsanordnung 100 umfasst eine Absaugvorrichtung 155 zum Entfernen flüchtiger Bestandteile aus der Bestrahlungskammer 150 und/oder der Fügezone 103. Flüchtige Bestandteile können beispielsweise Lösemittelbestandteile der mikrowellenaktiven Verbindungsmasse 17 sein, die infolge einer Aktivierung der Verbindungsmasse 17 in der Fügezone 103 entweichen.
Bei der hier abgebildeten exemplarischen Ausführung der Fertigungsanordnung 100 sind mehrere optische Prozesssensoren 180, 190 auf die Fügezone 103 gerichtet. Einer der optischen Prozesssensor 180 umfasst einen Wärmebildaufnehmer, um die Temperaturverteilung am Bausatz 10 und insbesondere an dessen Fügebereich 14 zu erfassen. Der andere optische Prozesssensor 190 ist auf die mikrowellensensitiven Indikatoren 91, 93 und 95 einer Bauteilaufnahme 1 abgestimmt. Der Prozesssensor 190 erfasst, ob eine oder mehrere der mikrowellensensitiven Indikatoren 91, 93 und 95 unter der Einwirkung von Mikrowellen leuchten. Gemäß einer bevorzugten Variante kann der Prozesssensor 190 dazu ausgelegt sein, die Leuchtintensität, Farbe oder eine andere, vorzugsweise Mikrowellen-leistungsabhängige und/oder Mikrowellenfeldstärkenabhängige, Variable der mikrowellensensitiven Indikatoren 91, 93 oder 95 zu erfassen. Optional kann ein Indikator 193 oder mehrere Indikatoren in dem Mikrowellenofen, der Bestrahlungskammer 150 und/oder der Fügezone fest oder justierbar angeordnet sein.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
Bezugszeichen

1: Bauteilaufnahme
3: Auflager
5: Gegenlager
7: Verbindungsteil
10: Bausatz
11: Kunststoffteil
13, 15: Kunststoffbauteil
14: Fügebereich
17: mikrowellenaktive Verbindungsmasse
18, 19: mikrowellenaktivierbarer Deformationskörper
30: Block
31: Aufnahme
33: Anschlag
35: Griff
38: Aussparung
50: Block
55: Griff
58: Aussparung
71, 72, 73: Baustein
74: Verschraubung
91, 93, 95: Indikator
100: Fertigungsanordnung
103: Fügezone
110: Fördervorrichtung
121: Magnetron
130: Mikrowellenleiter
131: Auslassantenne
150: Bestrahlungskammer
155: Absaugvorrichtung
180, 190: optischer Prozesssensor
193: Indikator
F: Transportrichtung
V: Vertikalrichtung
H: Horizontalrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1897677 A2 [0002]
DE 102019204186 A1 [0003]
DE 1020201266081 [0010, 0042]

Claims

Bauteilaufnahme (1) für einen Bausatz (10) zum Herstellen eines Kunststoffteils (11), insbesondere eines Kraftfahrzeugbauteils, wie eines Abdeckungsbauteils, einer Medienleitung und/oder eines Medienverteilers, eine Batterieeinkapselung, eine Scheinwerferabdeckung oder ein Dichtungs- und/oder Entkopplungselement, umfassend mindestens ein erstes Kunststoffbauteil (13) und mindestens ein zweites Kunststoffbauteil (15), jeweils enthaltend oder gebildet aus thermoplastischen und/oder duroplastischen Polymeren, und eine, insbesondere hochviskose oder pastöse, mikrowellenaktive Verbindungsmasse (17), wobei die Bauteilaufnahme (1) umfasst: wenigstens ein dem ersten Kunststoffbauteil (13) zugeordnetes, insbesondere zumindest abschnittsweise komplementär zu dem ersten Kunststoffbauteil (13) geformtes, Auflager (3), und wenigstens ein dem zweiten Kunststoffbauteil (15) zugeordnetes, insbesondere zumindest abschnittsweise komplementär zu dem zweiten Kunststoffbauteil (15) geformtes, Gegenlager (5), gekennzeichnet durch wenigstens ein Verbindungsteil (7) zum lösbaren Befestigen des Auflagers (3) am Gegenlager (5), und dadurch, dass das Auflager (3) und das Gegenlager (5) zumindest teilweise mikrowellentransparent sind.
Bauteilaufnahme (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens eine Andrückeinheit, insbesondere wenigstens eine Andrückfeder, wie eine Spiralfeder oder eine Pufferfeder, dazu ausgelegt und eingerichtet, eine Andrückkraft zum Beaufschlagen der zwischen dem Auflager (3) und dem Gegenlager (5) gehaltenen Kunststoffbauteile (13, 15) ein zu stellen, insbesondere zu verstärken oder zu reduzieren.
Bauteilaufnahme (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Andrückeinheit wenigstens einen mikrowellenaktivierbaren Deformationskörper, insbesondere wenigstens einen mikrowellenaktivierbaren Expansionskörper, umfasst, der einen passiven Zustand aufweist, in dem der Deformationskörper eine erste Andrückkraft bereitstellt, und der einen aktiven Zustand aufweist, in dem der Deformationskörper eine zweite Andrückkraft bereitstellt, wobei die zweite Andrückkraft größer ist als die erste Andrückkraft und wobei der mikrowellenaktivierbare Deformationskörper dazu ausgelegt und eingerichtet ist, unter Einwirkung eines vorbestimmten Mikrowellenfeldes vom passiven Zustand in den aktiven Zustand über zu gehen.
Bauteilaufnahme (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine mikrowellenaktivierbare Deformationskörper ein mikrowellenaktivierbarer Expansionskörper ist, der eine Füllung aus Ruß, Graphen, Aktivkohle und/oder wenigstens einer metallischen Komponente und/oder eine Ummantelung aus PTFE umfasst.
Bauteilaufnahme (1) nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch wenigstens einen am Verbindungsteil (7) anzuordnenden oder angeordneten mikrowellenaktivierbaren Deformationskörper.
Bauteilaufnahme (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Deformationskörper in einem ersten Fügebereich zwischen dem wenigstens einen Verbindungsteil (7) und dem Auflager (3) anzuordnen oder angeordnet ist, und/oder oder in einem zweiten Fügebereich zwischen dem wenigstens einen Verbindungsteil (7) und dem Gegenlager (5) anzuordnen oder angeordnet ist.
Bauteilaufnahme (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch wenigstens einen mikrowellenaktivierbaren Deformationskörper, der zwischen dem Auflager (3) und dem ersten Kunststoffbauteil (13) und/oder zwischen dem Gegenlager (5) und dem zweiten Kunststoffbauteil (15) anzuordnen oder angeordnet ist.
Bauteilaufnahme (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Deformationskörper an einem Fügebereich des ersten Kunststoffbauteils (13) und/oder an einem Fügebereich des zweiten Kunststoffbauteils (13) anzuordnen oder angeordnet.
Bauteilaufnahme (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auflager (3), das Gegenlager (5) und/oder das mindestens eine Verbindungsteil (7) aus einem Material mit einer Dielektrizitätskonstante im Bereich $1,5 \frac{A s}{V m}$
bis $4 \frac{A s}{V m},$
vorzugsweise im Bereich $2 \frac{A s}{V m}$

bis $3 \frac{A s}{V m}$
und/oder einem dielektrischen Verlustfaktor von nicht mehr als 50 * 10^-3, vorzugsweise nicht mehr als 50* 10^-4 gebildet ist.
Bauteilaufnahme (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auflager (3), das Gegenlager (5) und/oder das mindestens eine Verbindungsteil (7) ein Material ausgewählt der Gruppe bestehend aus PEEK, PTFE, PFA, PSU, PPO, PP und deren beliebige Mischungen sowie gegebenenfalls eine Faserverstärkung, wie eine Glasfaserverstärkung, umfasst oder daraus besteht.
Bauteilaufnahme (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auflager (3), das Gegenlager (5) und das mindestens eine Verbindungsteil (7) aus dem gleichen Material gebildet sind.
Bauteilaufnahme (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass metallische Komponenten der Bauteilaufnahme, wie eine Schraube oder eine Stahlfeder, insbesondere aus Komponenten Edelstahl, vollständig von einem Material mit einer Dielektrizitätskonstante im Bereich $1,5 \frac{A s}{V m}$
bis $4 \frac{A s}{V m},$
vorzugsweise im Bereich $2 \frac{A s}{V m}$
bis $3 \frac{A s}{V m}$
und/oder einem dielektrischen Verlustfaktor von nicht mehr als 50 * 10^-3, vorzugsweise nicht mehr als 50* 10^-4 und/oder einem Material ausgewählt der Gruppe bestehend aus PEEK, PTFE, PFA, PSU, PPO, PP und deren beliebige Mischungen, eingekapselt.
Bauteilaufnahme (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen, vorzugsweise optischen, mikrowellensensitiven Indikator (91, 93, 95), vorzugsweise mehrere mikrowellensensitive Indikatoren (91, 93, 95), der am Auflager (3), am Gegenlager (5) und/oder am Verbindungsteil (7), insbesondere ortsfest, angeordnet ist, vorzugsweise korrespondierend zu einem Fügebereich (14) des ersten Kunststoffbauteils (13) und des zweiten Kunststoffbauteils (15), wobei insbesondere der wenigstens eine mikrowellensensitive Indikator (91, 93, 95) ein vorzugsweise elektrodenfreier Leuchtkörper mit einer Niederdruck-Edelgasfüllung ist.
Bauteilaufnahme (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine Mikrowellenabschirmung, insbesondere aus Metall, wie eine Metallfolie, im oder am Auflager (3) oder Gegenlager (5), wobei die Mikrowellenabschirmung dazu ausgelegt und eingerichtet ist, das erste Kunststoffbauteil (13) und/oder das zweite Kunststoffbauteil (15) in einem vorbestimmten Verschattungsbereich gegen Mikrowellenbeaufschlagung abzuschirmen.