EP2864069A1 - Method for connecting two components - Google Patents

Method for connecting two components

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Publication number
EP2864069A1
EP2864069A1 EP13732428.1A EP13732428A EP2864069A1 EP 2864069 A1 EP2864069 A1 EP 2864069A1 EP 13732428 A EP13732428 A EP 13732428A EP 2864069 A1 EP2864069 A1 EP 2864069A1
Authority
EP
European Patent Office
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component
heating
heated
components
deformation
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13732428.1A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Dannheisig
Michael Hamers
Ludger MÜHLENBROCK
Volker Schmidt
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Adient Luxembourg Holding SARL
Original Assignee
Johnson Controls GmbH
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

The present invention relates to a method for connecting two components.

Description

VERFAHREN ZUM VERBINDEN VON ZWEI BAUTEILEN  PROCESS FOR CONNECTING TWO COMPONENTS
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von zwei Bauteilen. tm Automobilbau werden Bauteile heutzutage immer öfter durch plastische Verformung, beispielsweise durch Crimpen, miteinander verbunden. Dabei besteht die Anforderung an diese Bauteile, immer leichter, d. h. beispielsweise dünnwandiger oder mit einem geringeren Querschnitt, ausgebildet zu werden. Dadurch kommt es, insbesondere beim Verbinden der Bauteile durch plastische Verformung, zu Beschädigungen an den Bauteilen, die The present invention relates to a method for joining two components. In automotive engineering, components are increasingly being connected to one another today by plastic deformation, for example by crimping. There is a requirement for these components, always lighter, d. H. For example, thin-walled or with a smaller cross-section, to be formed. This leads, in particular when connecting the components by plastic deformation, to damage to the components that
beispielsweise die Sicherheit der resultierenden Verbindung beeinträchtigen können.  For example, it may affect the security of the resulting connection.
Es war deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Verbinden von zwei Bauteilen zur Verfügung zu stellen, das die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist. It was therefore the object of the present invention to provide a method for joining two components, which does not have the disadvantages of the prior art.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Verbinden von zwei Bauteilen durch plastische Verformung, bei dem bei mindestens einem Bauteil, vor dessen plastischer Verformung, der Verformungsbereich, vorzugsweise vollständig erwärmt wird. The object is achieved by a method for joining two components by plastic deformation, wherein in at least one component, before the plastic deformation, the deformation region, preferably completely heated.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile mitteis plastischer Verformung. Derartige Verfahren sind im Stand der Technik, beispielsweise als Crimpen, Flaren, Knickbauchen oder Bördeln, bekannt. Dabei wird beispielsweise ein Bauteil in ein anderes Bauteil hineingesteckt und dann eines der Bauteile so plastisch verformt, dass diese Verbindung irreversibel ist. Erfindungsgemäß erfolgt die Verformung an einem vorher erwärmten Bauteil, wobei die Erwärmung vorzugsweise in dem gesamten zu verformenden Bereich erfolgt. Beispielsweise wird das Bauteil an seinem gesamten inneren und/oder äußeren Umfang jedoch nur lokal in dem Bereich, in dem die Verbindung und/oder die Verformung realisiert werden soll, d.h. nicht über die gesamte Länge des Bauteils, erwärmt. Diese Art der Erwärmung ist insbesondere für das Crimpen oder Bördeln bevorzugt. Die Erwärmung kann aber auch nur in einem Teilbereich des Umfangs erfolgen. Die The present invention relates to a method for connecting two components mitteis plastic deformation. Such methods are known in the art, for example as crimping, flanging, kinking or crimping. In this case, for example, a component is inserted into another component and then one of the components so plastically deformed that this connection is irreversible. According to the invention, the deformation takes place on a previously heated component, the heating preferably taking place in the entire region to be deformed. By way of example, however, the component will only be locally formed in its entire inner and / or outer circumference in the region in which the connection and / or the deformation is to be realized, i. not over the entire length of the component, heated. This type of heating is particularly preferred for crimping or crimping. However, the heating can also take place only in a partial region of the circumference. The
anschließende plastische Verformung kann Im noch erwärmten Zustand des subsequent plastic deformation can in the still heated state of the
Verform ungsbreichs erfolgen. Durch die Erwärmung ist das Bauteil lokal weicher und kann dadurch verformt werden, ohne dass sich beispielsweise Risse bilden. Die Verformung kann aber auch im wieder zumindest teilweise abgekühlten Zustand des Bauteils erfolgen. Dabei wird durch die Erwärmung, insbesondere jedoch durch die Abkühlung eine Gefügeänderung in dem Material bewirkt, so dass die Struktur des Bauteils in dem Verformungsbereich dauerhaft geschwächt ist und sich dadurch leichter verformt und es kommt zu keiner Verform ungsbreichs done. As a result of the heating, the component is locally softer and can thus be deformed without cracking, for example. The deformation can also take place in the at least partially cooled state of the component. In this case, a change in structure in the material is caused by the heating, but in particular by the cooling, so that the structure of the component in the deformation region is permanently weakened and thereby easily deformed and it comes to none
Rissbildung beim Verformen. Insbesondere bei einer vollumfänglichen Erwärmung kann sich bei der plastischen Verformung der gesamte Umfang des Bauteils verformen und es kommt zu keiner lokalen Überbeanspruchung des Materials. Die Erwärmung ist vorzugsweise ringförmig, insbesondere kreisringförmig oder kreissegmentförmig . Cracking during deformation. Especially with a full-scale warming may deform in the plastic deformation of the entire circumference of the component and there is no local overuse of the material. The heating is preferably annular, in particular annular or circular segment.
Alternativ ist es aber auch möglich durch die Erwärmung und/oder Abkühlung die Struktur des Materials des Bauteils zu verfestigen. Alternatively, it is also possible by the heating and / or cooling to solidify the structure of the material of the component.
Durch die Erwärmung ist es auch möglich lokale Spannungen auf oder abzubauen. Heating also makes it possible to build or break down local stresses.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann beispielsweise eine Lagerstelie für eine Feder insbesondere eine Torsionsfeder in einem Rohr geschaffen werden und/oder die Feder mit dem Rohr verbunden werden. With the method according to the invention, for example, a Lagerstelie for a spring, in particular a torsion spring can be created in a pipe and / or the spring can be connected to the pipe.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden vorzugsweise metallische Bauteile miteinander verbunden. Vorzugsweise wird als Wärmequelle Strahlung, insbesondere ein Laser, eingesetzt. Vorzugsweise wird die Strahlung einer Strahiungsquelie mit einem optischen Mittel so umgelenkt, dass sie auf den gesamten Umfang des Bauteils, In the method according to the invention, metallic components are preferably connected to one another. Preferably, radiation, in particular a laser, is used as the heat source. Preferably, the radiation of a radiation source is deflected by an optical means so that it is applied to the entire circumference of the component,
insbesondere in dem Bereich, der verformt werden soll, gleichzeitig auftrifft. Das Bauteil ist dabei vorzugsweise stationär, d.h. es wird beim Erwärmen nicht bewegt, beispielsweise gedreht. Dadurch wird Zeit gespart und/oder das Erwärmen erfolgt gleichmäßiger. especially in the area that is to be deformed simultaneously hits. The component is preferably stationary, i. it is not moved when heated, for example, rotated. This saves time and / or heating is more even.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Mittel um einen Spiegel, insbesondere einen Preferably, the agent is a mirror, in particular a
Ringspiegel und/oder ein Kegelspiegel und/oder um eine Linse. Des Weiteren kommt als optisches Mitte! insbesondere ein strahlungsdurchlässiger Spiegel zum Einsatz. Durch das optische Mittel kann auch erreicht werden, dass keine Wärme, insbesondere keine Ring mirror and / or a cone mirror and / or a lens. Furthermore comes as optical center! in particular a radiation-transmissive mirror is used. By the optical means can also be achieved that no heat, especially no
Strahlung, an die Umwelt gelangt. Dadurch kann auf eine Einkapseiung der Radiation that reaches the environment. This may indicate an encapsulation of
Erwärmungszone verzichtet werden. Heating zone be waived.
Alternativ oder zusätzlich wird das Bauteil beim Erwärmen gedreht. Bei der Verwendung von Strahlung als Wärmequelle, wird die Erwärmung in diesem Fall vorzugsweise gekapselt. Alternatively or additionally, the component is rotated during heating. When using radiation as the heat source, the heating in this case is preferably encapsulated.
Die Erwärmung des Bauteils kann„inline" erfolgen. Insbesondere beim Verformen von bereits wieder abgekühlten Bauteilen, kann die Erwärmung aber auch„offline" erfolgen. The heating of the component can be done "inline." In particular, when deforming already cooled components, the heating can also be "offline".
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Erwärmung durch Induktion. According to another preferred embodiment, the heating is carried out by induction.
Vorzugsweise wird die Erwärmung des Bauteils mitteis eines Sensors, beispielsweise einer Kamera, insbesondere einer Infrarotkamera, und/oder einem Pyrometers überprüft und die Wärmequelle, insbesondere die Strahlungsquelle und/oder das optische Mittel, mittels des Signals des Sensors geregelt. The heating of the component is preferably checked by means of a sensor, for example a camera, in particular an infrared camera, and / or a pyrometer, and the Heat source, in particular the radiation source and / or the optical means, regulated by the signal of the sensor.
Vorzugsweise wird das erwärmte Bauteil nach dessen Verbund mit dem anderen Bauteil so gekühlt, dass es anschließend bestimmte, gewünschte Materiaieigenschaften aufweist. Beispielsweise findet durch die Abkühlung eine Gefügeänderung statt. Preferably, the heated component after its combination with the other component is cooled in such a way that it subsequently has certain desired material properties. For example, the cooling causes a structural change.
Weiterhin bevorzugt weist, insbesondere das zu erwärmende Bauteil, unterschiedliche Materiaieigenschaften auf. Beispielsweise kommt in dem Verbindungsbereich ein Material mit einer besonderen Härte zum Einsatz, während der Rest des Bauteils aus einem Material mit einer geringeren Härte gefertigt ist. Further preferably, in particular the component to be heated, has different material properties. For example, a material with a particular hardness is used in the connection region, while the rest of the component is made of a material with a lower hardness.
Nach dessen Erwärmung wird das erwärmte Bauteil, vorzugsweise sofort, verformt, um die Verbindung mit dem anderen Bauteil einzugehen. im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren 1 - 5 erläutert. Diese Erläuterungen sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein. After heating, the heated component, preferably immediately deformed to enter into the connection with the other component. In the following, the invention will be explained with reference to FIGS 1-5. These explanations are merely exemplary and do not limit the general inventive concept.
Figur 1 zeigt eine Bindung mit Crimpen und Bördeln. FIG. 1 shows a binding with crimping and crimping.
Figur 2 zeigt eine Verbindung zwischen einem Querträger und einem Seitenteil eines Figure 2 shows a connection between a cross member and a side part of a
Fahrzeugsitzes.  Vehicle seat.
Figur 3 zeigt das Erwärmen des Bauteils. FIG. 3 shows the heating of the component.
Figur 4 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. FIG. 4 shows an embodiment of the method according to the invention.
Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. FIG. 5 shows a further embodiment of the method according to the invention.
Figur 1 zeigt die Verbindung zwischen einem ersten Bauteil 1 , hier einem Rohr, mit zwei zweiten Bauteilen 2, 3. Das Rohr 1 wird in die beiden Bauteile 2, 3, wie durch den Pfeil dargestellt, geschoben und sodann plastisch verformt, so dass das Rohr fest mit den Bauteilen 2, 3 verbunden ist. Die Verbindung zwischen dem Rohr 1 und dem Bauteil 2 erfolgt durch Crimpen 5, während das Bauteil 3 durch eine Bördelung 4 des Endes des Rohres 1 an diesem befestigt wird. Beim Crimpen bzw. Bördeln wird das Rohr 1 plastisch so verformt, dass die Bauteile 2, 3 form- und/oder kraftschlüssig mit dem Rohr verbunden sind. Während das Bauteil 2 drehmomentübertragend an dem Rohr 1 gelagert ist, kann sich das Rohr 1 innerhalb des Seitenteils 3 drehen. Figure 1 shows the connection between a first component 1, here a tube, with two second components 2, 3. The tube 1 is in the two components 2, 3, as shown by the arrow, pushed and then plastically deformed, so that the Pipe is firmly connected to the components 2, 3. The connection between the tube 1 and the component 2 takes place by crimping 5, while the component 3 is fixed by a curl 4 of the end of the tube 1 at this. When crimping or crimping, the tube 1 is plastically deformed so that the components 2, 3 are positively and / or non-positively connected to the tube. While the component 2 is mounted to transmit torque to the tube 1, the tube 1 can rotate within the side part 3.
Figur 2 zeigt eine Anwendung der Verbindung gemäß Figur 1 . Es ist zu erkennen, dass es sich bei dem Rohr 1 um den Querträger des Rahmens eines Sitzteils eines Fahrzeugsitzes handelt, der zum einen mit dem Seitenteil 3 dieses Rahmens und zum anderen mit einem Teil 2 der Höhenverstellung des Fahrzeugsitzes verbunden wird. FIG. 2 shows an application of the connection according to FIG. 1. It can be seen that it is the tube 1 to the cross member of the frame of a seat part of a vehicle seat, which is connected to the one with the side part 3 of this frame and on the other with a part 2 of the height adjustment of the vehicle seat.
!n Figur 3 wird die erfindungsgemäße Erwärmung des Rohres zur Herstellung der FIG. 3 shows the heating according to the invention of the tube for producing the tube
Verbändung mit einem anderen Bauteil gezeigt. Zur Erwärmung wird das Rohr 1 mittels eines Antriebs 6, hier zwei Rollen, durch eine Erwärmung 7 transportiert, in der das Rohr gleichzeitig vollumfänglich an einer, hier mehreren, Stelle(n), die vorzugsweise beabstandet voneinander vorgesehen sind, erwärmt. Das Rohr wird an seinem gesamten Umfang gleichzeitig sowie gleichmäßig erwärmt. Vorzugsweise bewegt sich das Rohr bei dessen Erwärmung nicht. Die Erwärmung erfolgt in dem vorliegenden Fall im Bereich des Kreisrings 8. Der Kreisring 8 am äußeren Umfang des Rohres wird dabei gleichzeitig und/oder gleichmäßig erwärmt. Unmittelbar anschließend erfolgt die Verformung des Rohres zur Herstellung der Crimp-Verbindung bzw. der Bördelung. Die Erwärmung des Kreisrings 8 am äußeren Umfang des Rohres 1 erfolgt in dem vorliegenden Fall durch einen Laser-Strahl, der mittels mehrerer optischer Mittel, insbesondere einem Kegelspiegel, in eine ringförmige Strahlung umgewandelt wird, in die das zu erwärmende Bauteil, hier das Rohr 1 , platziert wird, um es lokal, an seinem gesamten Umfang gleichzeitig aufzuwärmen. Das zu erwärmende Bauteil kann relativ zu dem Kegelspiegel verschoben werden, so dass axial voneinander beabstandete Bereiche erwärmt werden können. Bei der eigentlichen Attachment with another component shown. For heating, the tube 1 by means of a drive 6, here two rollers, transported by a heating 7, in which the tube at the same time fully in one, here several, location (s), which are preferably provided spaced from each other, heated. The pipe is heated simultaneously and evenly along its entire circumference. Preferably, the tube does not move when heated. The heating takes place in the present case in the region of the annulus 8. The annulus 8 at the outer periphery of the tube is heated simultaneously and / or evenly. Immediately thereafter, the deformation of the tube for producing the crimp connection or flanging takes place. The heating of the circular ring 8 on the outer circumference of the tube 1 takes place in the present case by a laser beam, which is converted by means of a plurality of optical means, in particular a cone mirror, into an annular radiation, in which the component to be heated, here the tube. 1 , is placed to warm it locally, at its entire circumference at the same time. The component to be heated can be displaced relative to the cone mirror, so that axially spaced-apart areas can be heated. In the actual
Erwärmung des Erwärmungsbereichs 8 steht das Rohr 1 aber vorzugsweise still. Zusätzlich weist die Vorrichtung eine Kamera auf, mit der die Temperatur des Rohrs an dem erwärmten Umfang gemessen wird. Das Signal dieser Kamera wird zur Regelung des Lasers Warming of the heating area 8, the tube 1 but is preferably quiet. In addition, the device has a camera with which the temperature of the tube is measured at the heated circumference. The signal from this camera is used to control the laser
eingesetzt. in Figur 4 ist eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Das Bauteil 1 wird mit einem Erwärmungsmittel 7, beispielsweise einem Ringlaser lokal, hier kreis ringförmig auf eine Temperatur Ti erwärmt, was mit dem Bezugszeichen 8 used. FIG. 4 shows a first embodiment of the method according to the invention. The component 1 is heated locally with a heating means 7, for example, a ring laser, circular here to a temperature Ti, which is denoted by the reference numeral. 8
gekennzeichnet ist. Danach wird das Bauteil 1 , hier von einem Roboter aus der Erwärmung 7 entnommen und mit den Bauteilen 2, 3 durch Crimpen und Bördeln verbunden. Durch die Erwärmung des Verformungsbereächs ist die Kraft AF, die für die Verformung benötigt wird, im Vergleich zu einem nicht erwärmten Verformungsbereäch reduziert. Erst danach wird das Bauteil auf die Temperatur T2 runtergekühlt. Das Kühlen kann so erfolgen, dass es eine Gefügeänderung in dem erwärmten und/oder verformten Bereich zur Folge hat. is marked. Thereafter, the component 1, taken here by a robot from the heating 7 and connected to the components 2, 3 by crimping and crimping. By heating the deformation region, the force AF required for the deformation is reduced compared to a non-heated deformation region. Only then will that be Component cooled down to the temperature T 2 . The cooling can be done so that it results in a structural change in the heated and / or deformed area.
In Figur 5 ist eine alternative Verfahrensführung dargestellt. Nach dem Erwärmen werden die erwärmten Bereiche so gezielt abgekühlt, dass die Struktur des Bauteils, insbesondere durch eine Gefügeänderung gezielt ioka! geschwächt wird. Erst nachdem das Bauteil abgekühlt worden ist, erfolgt die Verformung, hier durch Crimpen und Bördeln, was bereits oben beschrieben wurde. Dadurch, dass die Struktur des Bauteils in den Verbindungsbereichen gezielt geschwächt wurde kann die Verformung leichter und/oder ohne Rissbildung erfolgen. Die Erwärmung/Abkühlung kann inline oder offline erfolgen. FIG. 5 shows an alternative process procedure. After heating, the heated areas are cooled in such a targeted manner that the structure of the component, in particular by a structural change targeted ioka! is weakened. Only after the component has been cooled, the deformation takes place, here by crimping and crimping, which has already been described above. Due to the fact that the structure of the component has been purposefully weakened in the connecting regions, the deformation can take place more easily and / or without cracking. The heating / cooling can be inline or offline.
Bezugszeichenliste: LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Bauteil, Querträger 1 component, cross member
2 Bauteil, Höhenverstellung  2 component, height adjustment
3 Bauteil, Seitenteil  3 component, side panel
4 Formung, Bördelung  4 shaping, flanging
5 Formung, Crimpung  5 shaping, crimping
6 Antrieb  6 drive
7 Erwärmungsmittel  7 heating means
8 erwärmter Bereich, Erwärmungsbereich, Kreisring, Kreisring am äußeren Umfang eines Rohres  8 heated area, heating area, circular ring, circular ring on the outer circumference of a pipe
9 geschwächter Bereich durch Material-, Gefügeumwandlung  9 weakened area due to material and microstructure transformation
ΔΤ Abkühlung ΔΤ cooling
Ti erhöhte Temperatur  Ti increased temperature
T2 reduzierte Temperatur, Umgebungstemperatur T 2 reduced temperature, ambient temperature
ÄF Kraft, die für die Verformung des Bauteils 1 benötigt wird.  ÄF force required for the deformation of component 1.

Claims

Patentansprüche: claims:
Verfahren zum Verbinden von zwei Bauteilen (1 , 2, 3) durch plastische Verformung, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einem Bauteil (1 ) vor dessen plastischer Verformung, der Verformungsbereäch, vorzugsweise vollständig, erwärmt wird. Method for joining two components (1, 2, 3) by plastic deformation, characterized in that in at least one component (1) prior to its plastic deformation, the deformation region, preferably completely, is heated.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die plastische A method according to claim 1, characterized in that the plastic
Verformung im erwärmten Zustand erfolgt.  Deformation takes place in the heated state.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungsbereich vor dem Verformen abgekühlt wird. A method according to claim 1, characterized in that the deformation region is cooled prior to deformation.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Erwärmung die Struktur des Bauteils lokal geschwächt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the structure of the component is locally weakened by the heating.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (1 , 2, 3) durch Crimpen oder Bördeln miteinander verbunden werden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the components (1, 2, 3) are connected to each other by crimping or crimping.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass metallische Bauteile (1 , 2, 3) miteinander verbunden werden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that metallic components (1, 2, 3) are interconnected.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmequelle (7) Strahlung, insbesondere ein Laser, und/oder Induktion eingesetzt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that as the heat source (7) radiation, in particular a laser, and / or induction is used.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung (7) einer Strahlungsqueile mit einem optischen Mittel so umgelenkt wird, dass sie auf den gesamten Umfang des Bauteils (1 , 2, 3), insbesondere in dem Bereich, der verformt werden soll, auftrifft. Method according to Claim 7, characterized in that the radiation (7) of a radiation source is deflected by an optical means such that it is deflected over the entire circumference of the component (1, 2, 3), in particular in the region which is to be deformed. incident.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung auf dem Umfang des Bauteils gleichzeitig auftrifft. A method according to claim 8, characterized in that the radiation impinges on the circumference of the component simultaneously.
10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erwärmte Bauteil (1 ) nach dessen Verbund mit dem anderen Bauteil (2, 3) so gekühlt wird, dass es anschließend bestimmte, gewünschte Materialeigenschaften aufweist. 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the heated component (1) after the composite with the other component (2, 3) is cooled so that it subsequently has certain desired material properties.
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