WO2015014599A1 - Connection module, method for the production thereof, functional component, and method for arranging a connection structure on a thermosetting, fibre-containing material - Google Patents
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- WO2015014599A1 WO2015014599A1 PCT/EP2014/065084 EP2014065084W WO2015014599A1 WO 2015014599 A1 WO2015014599 A1 WO 2015014599A1 EP 2014065084 W EP2014065084 W EP 2014065084W WO 2015014599 A1 WO2015014599 A1 WO 2015014599A1
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Definitions
- Connection module method for its production, functional component and method for arranging a connection structure on a thermoset
- connection module a method for its production, a functional component with a connection function and a method for arranging a connection structure on a thermosetting, fibrous material.
- Functional components that have a connection function for connecting other components, materials or components are usually made of metallic materials.
- the connection functions are directly connected to the metallic material, which is usually carried out by means of riveted joints or screw connections. Due to the irreversible damage of the material arising during riveting or screwing, such connection methods for arranging a connection function are not suitable for materials made from fibrous biomaterials. These methods lead to severe deformation or even breakage of the fibers and thus reduce the mechanical strength of the functional components. Furthermore, common thermal or light-induced welding processes can damage the fiber-containing plastic material.
- thermoset material One common method of attaching a bonding function to a fibrous thermoset material involves bonding processes using, for example, a thermoplastic material. Such is glued as an intermediate layer between the thermoset material and the connection function. Such adhesive processes are complicated and require an adaptation of the manufacturing process as a function of the component to be produced as well as an exact matching of the elements to be joined. A Flexible design of functional components with a moderate cost structure is therefore not possible.
- connection module and a method for its production, by means of which in a simple manner without high technical complexity, a connection function permanently stable and in shape, size and functionality differently shaped on a fibrous , Thermoset material can be arranged, wherein the method for producing the connection module by means of simple standard processes and thus can be implemented inexpensively.
- Femer object of the present invention to provide a functional component with a connection function, which is characterized by a very good connection strength between its individual components, a high mechanical strength and a simple, modular design with high degree of design freedom.
- connection module comprises a connection element and a connecting element, wherein the connection element has a top and a bottom and at the top of a connection structure for tying a workpiece and at the bottom of a recess are provided.
- the connecting element has a thermoplastic material and is arranged in the recess such that the connecting element and the connecting element are connected to each other by a first positive connection.
- connection module in the sense of the invention is a modular component which contains at least two functionalities, namely a connection functionality in the form of a connection structure, which is provided on the upper side of the connection element and a Joining functionality provided by the connecting element containing a thermoplastic material.
- the connecting element is designed to be connected to a further material or component, in particular to a fibrous, thermosetting material, in order thus to fix the connecting structure via the connecting element to the further material or component, and consequently to form a functional component.
- the (nodular design of the connection module eliminates the need for separate connection steps and adhesive processes for attaching the attachment structure to the connection element and the connection element to the material or component to be functionalized.
- the attachment module is ready for installation and can thus be installed at any desired location of a material without further intermediate steps , and in particular a fiber-containing thermosetting material, in a simple manner, preferably by means of vibration welding, permanently stable.
- the recess provided on the underside of the connecting element serves to receive and fix the connecting element to the connecting element by forming a first positive connection, can be standardized without compromising the flexible design of the connection structure, and the formation of standardized recesses also makes the connection elements standardized Rischer shape and size produced and easily fitted in the recess provided form-fitting. This reduces the manufacturing costs of the connection module.
- the connection module is characterized by a high functionality with high design variability of the connection structure and due to the positive connection between the connection element and the connecting element also by a very high mechanical strength, so in particular a good shear stability and torsional stability.
- connection element and the connecting element are connected to one another in a material-locking and / or non-positive manner.
- a non-positive and / or material connection provided in addition to the first positive connection increases the mechanical load capacity of the connection module and, in particular, prevents the connection element from slipping out of the recess of the connection element.
- connection element by means of vibration welding with a thermosetting plastic material is connectable. This simplifies the processability of the connection module and increases the connection stability between the individual components of the connection module.
- the connecting element when roughened, for example, with a thermosetting material surface roughen it, so that a higher connection strength between the connection module and the plastic material can be achieved.
- connection module An advantageous development is characterized in that the underside of the attachment element has structures which preferably project into the recess, wherein the attachment element forms a second form-fitting connection with the structures. This increases the tensile strength and shear strength between the connecting element and the connecting element and thus contributes to the mechanical strength of the connection module.
- connection structure is selected from: a bolt, a thread, an eyelet, a click fastener, a clip, a rivet nut, a plastic rivet or a hook and loop fastener, since these attachment structures are easy to manufacture and flexible and also a releasable connection with other components provides.
- a functional component which has a connection module as disclosed above and a thermosetting fibrous material, wherein the attachment module is connected by vibration welding of the composite element and the thermosetting fibrous material with the thermosetting fibrous material.
- the functional component is characterized by a very good bond strength between its individual components and a high mechanical strength, in particular a good shear stability and tensile strength.
- the functional component can be equipped flexibly with any connection structure and has a moderate cost structure due to its modular design.
- the component may be a component of a motor vehicle, e.g. a frame member, which now has a connection structure for attaching further components or elements.
- connection module which is characterized by the following steps, is also described according to the invention:
- connection element with a top and a bottom, wherein at the top of a connection structure for
- Tying a workpiece and at the bottom of a recess are provided and
- connection element Arranging a connecting element in the recess of the connection element, to form a first positive connection between the connection element and the
- Connecting element wherein the connecting element comprises a thermoplastic material.
- connection module without high technical complexity can be produced by standard processes, so that the method is also characterized by low costs.
- the recesses provided on the underside of the connection element can be standardized in shape and structure, so that the connection elements with standardized geometric shape and size can be produced.
- high throughput interconnect modules can be fabricated using many similarly shaped parts using a standardized manufacturing process.
- the standardized fasteners are easily fitted into the recess provided form-fitting without complex joining processes, such as gluing processes, must be provided.
- the manufacturing costs of the connection module with high functionality, flexible connection structure design and excellent mechanical stability are therefore low.
- connection module according to the invention and the functional component according to the invention are also applicable to the method according to the invention for producing a connection module.
- the method according to the invention is suitable for producing a connection module as described above.
- the connection element and the connection element are connected to one another in a material-locking and / or non-positive manner.
- the material bond and / or adhesion is thus provided in addition to the first positive connection. This increases the bond strength between the individual components of the attachment module and in particular its shear stability and tensile strength.
- connection element has structures, wherein by means of these structures, a second positive connection between the connection element and the connection element is made, so that the connection strength between the connection element and the connection element is further increased.
- a method for arranging a bonding structure on a thermosetting, fibrous material which comprises the following steps:
- connection module Connecting the connection module with the thermosetting, fibrous material by vibration welding of the thermoplastic connecting element and the thermosetting, fibrous material.
- connection module according to the invention the functional component according to the invention and the method according to the invention for producing a connection module are also applicable to the method according to the invention for arranging a connection structure on a thermosetting, fiber-containing material.
- the method for arranging a bonding structure on a thermosetting, fibrous material is also suitable for producing a functional component as described above.
- connection module As a result of the embodiments according to the invention of the connection module according to the invention, the functional component according to the invention and the method according to the invention for producing a connection module and for arranging a connection structure on a thermosetting, fibrous material, the following advantages result in particular:
- the connection module and the functional component are characterized by a modular design with high functionality and a great degree of creative freedom.
- connection module and the functional component have a high connection strength between the respective, forming,
- Figure 1 is a connection module according to a first advantageous
- Figure 2 is a connection module according to a second advantageous
- connection module according to the invention.
- all other elements are omitted for clarity.
- same reference numerals for the same components are used for the same components.
- connection module 10 which comprises a connection element 1 and a connecting element 3.
- the connecting element 3 contains a thermoplastic material and preferably also an abrasive Excipient and may also contain other conventional auxiliaries such as solvents, pigments, viscosity regulators, crosslinking agents and the like, which do not adversely affect the functionality of the connecting element 3.
- connection element 1 has on its upper side 1a a connection structure 2, which is provided for connecting other materials, components or structural components, and in particular is selected from a bolt, a thread, an eyelet, a click fastener, a clip, a rivet nut, a Plastic rivets or a Velcro fastener for easy and possibly also releasable bonding of other materials, components or structural components.
- a connection structure 2 which is provided for connecting other materials, components or structural components, and in particular is selected from a bolt, a thread, an eyelet, a click fastener, a clip, a rivet nut, a Plastic rivets or a Velcro fastener for easy and possibly also releasable bonding of other materials, components or structural components.
- the connecting element 3 has an upper side 3a and a lower side 3b opposite the upper side 3a.
- the connecting element 3 is arranged in a recess provided on the underside of the connecting element 1 b, the upper side of the connecting element 3 a being connected to the underside of the connecting element 1 b.
- the connecting element 3 and the connecting element 1 by a first positive connection F ⁇ stable, mechanically strong and torsionally connected to each other.
- connection element 1 and the connecting element 3 can be connected to one another in a material-locking and / or non-positive manner.
- the connecting element is furthermore preferably connectable to a duroplastic plastic material by means of vibration welding.
- the connection can advantageously be made via the exposed underside of the connecting element 3b.
- the connection module 20 illustrated in FIG. 2 additionally has structures 4 on the underside of the connection element 1 b which are provided in the recess provided on the underside of the connection element (1 b) protrude. These structures penetrate into the connecting element 3 arranged in the recess and form a second form-locking connection F 2 with the connecting element 3, which causes additional stabilization of the modules of the connection module 20.
- connection element 1 a top of the connection element
- connection element 1 b underside of the connection element
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Abstract
The invention relates to a connection module (10, 20), which comprises a connection element (1) and a joining element (3), wherein the connection element (1) has a top side (1a) and a bottom side (1b) and a connection structure (2) for connecting a workpiece is provided on the top side (1a) and a recess is provided on the bottom side (1b), wherein the joining element (3) is arranged in the recess in such a way that the connection element (1) and the joining element (3) are connected to each other by means of a first form-closed connection (F1) and wherein the joining element (3) has a thermoplastic material.
Description
Anbindungsmodul, Verfahren zu dessen Herstellung, funktionales Bauteil und Verfahren zum Anordnen einer Anbindungsstruktur an einem duroplastischen, Connection module, method for its production, functional component and method for arranging a connection structure on a thermoset,
faserhaltigen Werkstoff Beschreibung fibrous material Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anbindungsmodul, ein Verfahren zu dessen Herstellung, ein funktionales Bauteil mit einer Anbindungsfunktion und ein Verfahren zum Anordnen einer Anbindungsstruktur an einem duroplastischen, faserhaltigen Werkstoff. Funktionale Bauteile, die eine Anbindungsfunktion zum Anbinden weiterer Bauteile, Werkstoffe oder Komponenten aufweisen, werden meist aus metallischen Werkstoffen gefertigt. Dabei werden die Anbindungsfunktionen direkt mit dem metallischen Werkstoff verbunden, was üblicherweise mittels Nietverbindungen oder Schraubverbindungen ausgeführt wird. Aufgrund der beim Nieten oder Verschrauben entstehenden irreversiblen Schädigungen des Werkstoffes, sind derartige Verbindungsverfahren zum Anordnen einer Anbindungsfunktion nicht für Werkstoffe aus faserhaltigen Ku n ststoff m ateri a I i e n geeignet. Diese Verfahren führen hier zu starker Deformation oder gar zum Bruch der Fasern und setzen damit die mechanische Belastbarkeit der funktionalen Bauteile herab. Ferner können auch übliche thermische oder lichtinduzierte Schweißprozesse das faserhaltige Kunststoffmaterial beschädigen. Ein gängiges Verfahren zum Anbringen einer Anbindungsfunktion an einem faserhaltigen, duroplastischen Werkstoff beinhaltet Klebeprozesse, beispielsweise unter Verwendung eines thermoplastischen Werkstoffes. Ein solcher wird als Zwischenschicht zwischen den duroplastischen Werkstoff und die Anbindungsfunktion eingeklebt. Derartige Klebeprozesse sind aufwendig und erfordern eine Anpassung des Herstellprozesses in Abhängigkeit des herzustellenden Bauteils sowie eine genaue Abstimmung der zu fügenden Elemente. Eine
flexible Gestaltung von funktionalen Bauteilen bei moderater Kostenstruktur ist damit nicht möglich. The present invention relates to a connection module, a method for its production, a functional component with a connection function and a method for arranging a connection structure on a thermosetting, fibrous material. Functional components that have a connection function for connecting other components, materials or components are usually made of metallic materials. The connection functions are directly connected to the metallic material, which is usually carried out by means of riveted joints or screw connections. Due to the irreversible damage of the material arising during riveting or screwing, such connection methods for arranging a connection function are not suitable for materials made from fibrous biomaterials. These methods lead to severe deformation or even breakage of the fibers and thus reduce the mechanical strength of the functional components. Furthermore, common thermal or light-induced welding processes can damage the fiber-containing plastic material. One common method of attaching a bonding function to a fibrous thermoset material involves bonding processes using, for example, a thermoplastic material. Such is glued as an intermediate layer between the thermoset material and the connection function. Such adhesive processes are complicated and require an adaptation of the manufacturing process as a function of the component to be produced as well as an exact matching of the elements to be joined. A Flexible design of functional components with a moderate cost structure is therefore not possible.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Anbindungsmodul und ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen, mittels dessen auf einfache Art und Weise ohne hohen technischen Aufwand eine Anbindungsfunktion dauerhaft stabil und in Form, Größe und Funktionalität unterschiedlich gestaltbar an einem faserhaltigen, duroplastischen Werkstoff anordenbar ist, wobei das Verfahren zur Herstellung des Anbindungsmoduls mittels einfacher Standardprozesse und damit kostengünstig umsetzbar ist. Femer ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein funktionales Bauteil mit einer Anbindungsfunktion anzugeben, das sich durch eine sehr gute Verbindungsfestigkeit zwischen seinen Einzelbestandteilen, eine hohe mechanische Belastbarkeit sowie eine einfache, modulare Bauweise bei hohem gestalterischem Freiheitsgrad, auszeichnet. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung ein einfaches Verfahren zum Anordnen einer Anbindungsstruktur an einem duroplastischen, faserhaltigen Werkstoff anzugeben, das trotz Verwendung von gleichförmigen Elementen eine große Bauteilflexibilität zeigt. Based on this prior art, it is therefore an object of the present invention to provide a connection module and a method for its production, by means of which in a simple manner without high technical complexity, a connection function permanently stable and in shape, size and functionality differently shaped on a fibrous , Thermoset material can be arranged, wherein the method for producing the connection module by means of simple standard processes and thus can be implemented inexpensively. Femer object of the present invention to provide a functional component with a connection function, which is characterized by a very good connection strength between its individual components, a high mechanical strength and a simple, modular design with high degree of design freedom. In addition, it is an object of the invention to provide a simple method for arranging a bonding structure on a thermosetting, fibrous material, which despite the use of uniform elements shows a large component flexibility.
Die Aufgabe wird bei einem Anbindungsmodul erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Anbindungsmodul ein Anbindungselement und ein Verbindungselement umfasst, wobei das Anbindungselement eine Oberseite und eine Unterseite aufweist und an der Oberseite eine Anbindungsstruktur zum Anbinden eines Werkstücks und an der Unterseite eine Aussparung vorgesehen sind. Das Verbindungselement weist ein thermoplastisches Material auf und ist so in der Aussparung angeordnet, dass das Anbindungselement und das Verbindungselement durch eine erste formschlüssige Verbindung miteinander verbunden sind. The object is achieved in a connection module according to the invention in that the connection module comprises a connection element and a connecting element, wherein the connection element has a top and a bottom and at the top of a connection structure for tying a workpiece and at the bottom of a recess are provided. The connecting element has a thermoplastic material and is arranged in the recess such that the connecting element and the connecting element are connected to each other by a first positive connection.
Ein Anbindungsmodul im Sinne der Erfindung ist ein modulares Bauteil, das mindestens zwei Funktionalitäten beinhaltet, nämlich eine Anbindungsfunktionalität in Form einer Anbindungsstruktur, die auf der Oberseite des Anbindungselements vorgesehen ist und eine
Verbindungsfunktionalität, die durch das, ein thermoplastisches Material enthaltendes, Verbindungselement bereitgestellt wird. Das Verbindungselement ist ausgebildet, mit einem weiteren Werkstoff oder Bauteil, insbesondere mit einem faserhaltigen, duroplastischen Werkstoff, verbunden zu werden, um somit die Anbindungsstruktur über das Verbindungselement an dem weiteren Werkstoff oder Bauteil zu fixieren, und folglich ein funktionales Bauteil zu bilden. Durch die (nodulare Bauweise des Anbindungsmoduls, entfallen separate Verbindungsschritte und Klebeprozesse zur Befestigung der Anbindungsstruktur an dem Verbindungselement und das Verbindungselement an dem zu funktionalisierenden Werkstoff oder Bauteil. Vielmehr ist das Anbindungsmodul einbaufertig, kann also ohne weitere Zwischenschritte an jeder beliebigen, vorgesehenen Stelle eines Werkstoffes, und insbesondere eines faserhaltigen duroplastischen Werkstoffes, auf einfache Art und Weise, vorzugsweise mittels Vibrationsschweißen, dauerhaft stabil befestigt werden. Die an der Unterseite des Anbindungselements vorgesehene Aussparung dient der Aufnahme und Fixierung des Verbindungselements an dem Anbindungselement durch Ausbildung einer ersten formschlüssigen Verbindung, kann standardisiert werden, ohne die flexible Gestaltung der Anbindungsstruktur zu beeinträchtigen. Durch die Ausbildung von standardisierten Aussparungen sind auch die Verbindungselemente mit standardisierter geometrischer Form und Größe herstellbar und einfach in die vorgesehene Aussparung formschlüssig einpassbar. Dies reduziert die Herstellkosten des Anbindungsmoduls. Das Anbindungsmodul zeichnet sich durch eine hohe Funktionalität bei hoher Gestaltungsvarianz der Anbindungsstruktur und aufgrund der formschlüssigen Verbindung zwischen dem Anbindungselement und dem Verbindungselement zudem durch eine sehr hohe mechanische Belastbarkeit, also insbesondere eine gute Scherstabilität und Verdrehstabilität aus. A connection module in the sense of the invention is a modular component which contains at least two functionalities, namely a connection functionality in the form of a connection structure, which is provided on the upper side of the connection element and a Joining functionality provided by the connecting element containing a thermoplastic material. The connecting element is designed to be connected to a further material or component, in particular to a fibrous, thermosetting material, in order thus to fix the connecting structure via the connecting element to the further material or component, and consequently to form a functional component. The (nodular design of the connection module eliminates the need for separate connection steps and adhesive processes for attaching the attachment structure to the connection element and the connection element to the material or component to be functionalized. Rather, the attachment module is ready for installation and can thus be installed at any desired location of a material without further intermediate steps , and in particular a fiber-containing thermosetting material, in a simple manner, preferably by means of vibration welding, permanently stable.The recess provided on the underside of the connecting element serves to receive and fix the connecting element to the connecting element by forming a first positive connection, can be standardized without compromising the flexible design of the connection structure, and the formation of standardized recesses also makes the connection elements standardized Rischer shape and size produced and easily fitted in the recess provided form-fitting. This reduces the manufacturing costs of the connection module. The connection module is characterized by a high functionality with high design variability of the connection structure and due to the positive connection between the connection element and the connecting element also by a very high mechanical strength, so in particular a good shear stability and torsional stability.
Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind das Anbindungselement und das Verbindungselement stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden. Eine zusätzlich zu der ersten formschlüssigen Verbindung vorgesehene kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung erhöht die mechanische Belastbarkeit des Anbindungsmoduls und verhindert insbesondere ein Herausrutschen des Verbindungselements aus der Aussparung des Anbindungselements. The dependent claims contain advantageous developments and refinements of the invention. According to an advantageous development, the connection element and the connecting element are connected to one another in a material-locking and / or non-positive manner. A non-positive and / or material connection provided in addition to the first positive connection increases the mechanical load capacity of the connection module and, in particular, prevents the connection element from slipping out of the recess of the connection element.
Weiter vorteilhaft ist das Verbindungselement mittels Vibrationsschweißen mit einem duroplastischen Kunststoffwerkstoff verbindbar. Dies vereinfacht die Verarbeitbarkeit des Anbindungsmoduls und erhöht die Verbindungsstabilität zwischen den Einzelkomponenten des Anbindungsmoduls. Further advantageously, the connecting element by means of vibration welding with a thermosetting plastic material is connectable. This simplifies the processability of the connection module and increases the connection stability between the individual components of the connection module.
Durch Verwendung mindestens eines abrasiven Hilfsstoffs im Verbindungselement kann das Verbindungselement beim in Kontaktbringen beispielsweise mit einer duroplastischen Werkstoffoberfläche, dieselbe aufrauen so dass eine höhere Verbindungsfestigkeit zwischen dem Anbindungsmodul und dem Kunststoffwerkstoff erzielt werden kann. By using at least one abrasive excipient in the connecting element, the connecting element when roughened, for example, with a thermosetting material surface roughen it, so that a higher connection strength between the connection module and the plastic material can be achieved.
Eine vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite des Anbindungselements Strukturen aufweist, die vorzugsweise in die Aussparung hineinragen, wobei das Anbindungselement mit den Strukturen eine zweite formschlüssige Verbindung formt. Dies erhöht die Zugfestigkeit und Scherfestigkeit zwischen dem Anbindungselement und dem Verbindungselement und trägt damit zur mechanischen Belastbarkeit des Anbindungsmoduls bei. An advantageous development is characterized in that the underside of the attachment element has structures which preferably project into the recess, wherein the attachment element forms a second form-fitting connection with the structures. This increases the tensile strength and shear strength between the connecting element and the connecting element and thus contributes to the mechanical strength of the connection module.
Vorteilhafter Weise ist die Anbindungsstruktur ausgewählt aus: einem Bolzen, einem Gewinde, einer Öse, einem Klickverschluss, einem Clips, einer Nietmutter, einer Kunststoff niete oder einem Klettverschluss, da diese Anbindungsstrukturen einfach herstellbar und flexibel verwendbar sind und eine auch lösbare Verbindungsmöglichkeit mit anderen Bauteilen bereitstellt. Advantageously, the connection structure is selected from: a bolt, a thread, an eyelet, a click fastener, a clip, a rivet nut, a plastic rivet or a hook and loop fastener, since these attachment structures are easy to manufacture and flexible and also a releasable connection with other components provides.
Ebenfalls erfindungsgemäß wird auch ein funktionales Bauteil beschrieben, das ein wie vorstehend offenbartes Anbindungsmodul und einen
duroplastischen faserhaltigen Werkstoff umfasst, wobei das Anbindungsmodul durch Vibrationsschweißen des Verbundelements und des duroplastischen faserhaltigen Werkstoffs mit dem duroplastischen faserhaltigen Werkstoff verbundenen ist. Das funktionale Bauteil zeichnet sich durch eine sehr gute Verbindungsfestigkeit zwischen seinen Einzelbestandteilen und eine hohe mechanische Belastbarkeit, insbesondere eine gute Scherstabilität und Zugfestigkeit, aus. Das funktionale Bauteil ist flexibel mit einer beliebigen Anbindungsstruktur ausstattbar und weist aufgrund seiner modularen Bauweise eine moderate Kostenstruktur auf. Die für das erfindungsgemäße Anbindungsmodul beschriebenen vorteilhaften Effekte, Vorteile und Ausgestaltungen finden auch Anwendung auf das erfindungsgemäße funktionale Bauteil. Also according to the invention, a functional component is described which has a connection module as disclosed above and a thermosetting fibrous material, wherein the attachment module is connected by vibration welding of the composite element and the thermosetting fibrous material with the thermosetting fibrous material. The functional component is characterized by a very good bond strength between its individual components and a high mechanical strength, in particular a good shear stability and tensile strength. The functional component can be equipped flexibly with any connection structure and has a moderate cost structure due to its modular design. The advantageous effects, advantages and embodiments described for the connection module according to the invention are also applicable to the functional component according to the invention.
Insbesondere kann das Bauteil ein Bauteil eines Kraftfahrzeugs sein, z.B. ein Rahmenbauteil, das nun eine Anbindungsstruktur zum Befestigen weiterer Bauteile oder Elemente aufweist. In particular, the component may be a component of a motor vehicle, e.g. a frame member, which now has a connection structure for attaching further components or elements.
Ferner erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zum Herstellen eines Anbindungsmoduls beschrieben, das durch die nachfolgenden Schritte gekennzeichnet ist: Furthermore, a method for producing a connection module, which is characterized by the following steps, is also described according to the invention:
- Bereitstellen eines Anbindungselements mit einer Oberseite und einer Unterseite, wobei an der Oberseite eine Anbindungsstruktur zum- Providing a connection element with a top and a bottom, wherein at the top of a connection structure for
Anbinden eines Werkstücks und an der Unterseite eine Aussparung vorgesehen sind und Tying a workpiece and at the bottom of a recess are provided and
- Anordnen eines Verbindungselements in der Aussparung des Anbindungselements, unter Ausbildung einer ersten formschlüssigen Verbindung zwischen dem Anbindungselement und dem- Arranging a connecting element in the recess of the connection element, to form a first positive connection between the connection element and the
Verbindungselement, wobei das Verbindungselement ein thermoplastisches Material aufweist. Connecting element, wherein the connecting element comprises a thermoplastic material.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist auf einfache Weise ein hoch funktionales moduiares Anbindungsmodul ohne hohen technischen Aufwand
mittels Standardprozessen herstellbar, so dass sich das Verfahren auch durch niedrige Kosten auszeichnet. Die an der Unterseite des Anbindungselements vorgesehenen Aussparungen können in Form und Struktur standardisiert ausgebildet werden, so dass auch die Verbindungselemente mit standardisierter geometrischer Form und Größe herstellbar sind. Somit können Anbindungsmodule mit hohem Durchsatz unter Verwendung vieler gleich geformter Teile mittels eines standardisierten Herstellprozesses hergestellt werden. Darüber hinaus sind die standardisierten Verbindungselemente einfach in die vorgesehene Aussparung formschlüssig einpassbar ohne dass aufwendige Fügeprozesse, wie Klebeprozesse, vorgesehen werden müssen. Die Herstellkosten des Anbindungsmoduls mit hoher Funktionalität, flexibler Anbindungsstrukturgestaltung und ausgezeichneter mechanischer Stabilität sind daher gering. The inventive method is easily a highly functional moduliar connection module without high technical complexity can be produced by standard processes, so that the method is also characterized by low costs. The recesses provided on the underside of the connection element can be standardized in shape and structure, so that the connection elements with standardized geometric shape and size can be produced. Thus, high throughput interconnect modules can be fabricated using many similarly shaped parts using a standardized manufacturing process. In addition, the standardized fasteners are easily fitted into the recess provided form-fitting without complex joining processes, such as gluing processes, must be provided. The manufacturing costs of the connection module with high functionality, flexible connection structure design and excellent mechanical stability are therefore low.
Die für das erfindungsgemäße Anbindungsmodul und das erfindungsgemäße funktionale Bauteil beschriebenen vorteilhaften Effekte, Vorteile und Ausgestaltungen finden auch Anwendung auf das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Anbindungsmoduls. Ferner sei angemerkt, dass sich das erfindungsgemäße Verfahren dazu eignet, ein wie vorstehend beschriebenes Anbindungsmodul herzustellen. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden das Anbindungselement und das Verbindungselement stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden. Der Stoffschluss und/oder Kraftschluss ist damit zusätzlich zu der ersten formschlüssigen Verbindung vorgesehen. Dies erhöht die Verbindungsfestigkeit zwischen den Einzelkomponenten des Anbindungsmoduls und insbesondere seine Scherstabilität und Zugfestigkeit. The advantageous effects, advantages and embodiments described for the connection module according to the invention and the functional component according to the invention are also applicable to the method according to the invention for producing a connection module. It should also be noted that the method according to the invention is suitable for producing a connection module as described above. According to an advantageous development of the method according to the invention, the connection element and the connection element are connected to one another in a material-locking and / or non-positive manner. The material bond and / or adhesion is thus provided in addition to the first positive connection. This increases the bond strength between the individual components of the attachment module and in particular its shear stability and tensile strength.
Weiter vorteilhaft weist die Unterseite des Anbindungselements Strukturen auf, wobei mittels dieser Strukturen eine zweite formschlüssige Verbindung zwischen dem Verbindungselement und dem Anbindungselement hergestellt wird, so dass die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Verbindungselement und dem Anbindungselement weiter erhöht wird.
Ebenfalls erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zum Anordnen einer Anbindungsstruktur an einem duroplastischen, faserhaltigen Werkstoff beschrieben, das die nachfolgenden Schritte umfasst: Further advantageously, the underside of the connection element has structures, wherein by means of these structures, a second positive connection between the connection element and the connection element is made, so that the connection strength between the connection element and the connection element is further increased. Also according to the invention, a method for arranging a bonding structure on a thermosetting, fibrous material is described which comprises the following steps:
- Herstellen eines Anbindungsmoduls nach einem wie vorstehend dargelegten Verfahren und - Establishing a connection module according to a method as set forth above, and
- Verbinden des Anbindungsmoduls mit dem duroplastischen, faserhaltigen Werkstoff durch Vibrationsschweißen des thermoplastischen Verbindungselements und des duroplastischen, faserhaltigen Werkstoffs. Durch die erfindungswesentlichen Verfahrensschritte wird auf einfache Weise unter Verwendung von Standardprozessen ein hoch funktionales Bauteil bereitgestellt, das sich zudem durch eine sehr gute mechanische Belastbarkeit bei moderater Kostenstruktur auszeichnet. - Connecting the connection module with the thermosetting, fibrous material by vibration welding of the thermoplastic connecting element and the thermosetting, fibrous material. By the process steps essential to the invention, a highly functional component is provided in a simple manner using standard processes, which is also distinguished by a very good mechanical strength with a moderate cost structure.
Die für das erfindungsgemäße Anbindungsmodul, das erfindungsgemäße funktionale Bauteil und das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Anbindungsmoduls beschriebenen vorteilhaften Effekte, Vorteile und Ausgestaltungen finden auch Anwendung auf das erfindungsgemäße Verfahren zum Anordnen einer Anbindungsstruktur an einem duroplastischen, faserhaltigen Werkstoff. Das Verfahren zum Anordnen einer Anbindungsstruktur an einem duroplastischen, faserhaltigen Werkstoff ist zudem geeignet, ein wie oben beschriebenes funktionales Bauteil herzustellen. The advantageous effects, advantages and embodiments described for the connection module according to the invention, the functional component according to the invention and the method according to the invention for producing a connection module are also applicable to the method according to the invention for arranging a connection structure on a thermosetting, fiber-containing material. The method for arranging a bonding structure on a thermosetting, fibrous material is also suitable for producing a functional component as described above.
Infolge der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Anbindungsmoduls, des erfindungsgemäßen funktionalen Bauteils sowie der erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Anbindungsmoduls und zum Anordnen einer Anbindungsstruktur an einem duroplastischen, faserhaltigen Werkstoff, ergeben sich insbesondere folgende Vorteile:
Das Anbindungsmodul und das funktionale Bauteil zeichnen sich durch eine modulare Bauweise bei hoher Funktionalität und großem gestalterischen Freiheitsgrad aus. As a result of the embodiments according to the invention of the connection module according to the invention, the functional component according to the invention and the method according to the invention for producing a connection module and for arranging a connection structure on a thermosetting, fibrous material, the following advantages result in particular: The connection module and the functional component are characterized by a modular design with high functionality and a great degree of creative freedom.
- Das Anbindungsmodul und das funktionale Bauteil weisen eine hohe Verbindungsfestigkeit zwischen den jeweiligen, sie bildenden,The connection module and the functional component have a high connection strength between the respective, forming,
Einzelkomponenten, und damit eine hohe Scherstabilität und Zugfestigkeit, aus. Single components, and thus a high shear stability and tensile strength, from.
- Die Auszugsstabilität und Verdrehstabilität des Verbindungselements aus bzw. in dem Anbindungselement werden verbessert. - The pullout stability and torsional stability of the connecting element from or in the connecting element are improved.
- Die erfindungsgemäßen Verfahren verwenden Standardprozesse ohne hohen technischen Aufwand und sind damit einfach und kostengünstig umsetzbar. - The process of the invention use standard processes without high technical complexity and are therefore easy and inexpensive to implement.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen: Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description and the figures. Show it:
Figur 1 ein Anbindungsmodul gemäß einer ersten vorteilhaften Figure 1 is a connection module according to a first advantageous
Weiterbildung der Erfindung und Development of the invention and
Figur 2 ein Anbindungsmodul gemäß einer zweiten vorteilhaften Figure 2 is a connection module according to a second advantageous
Weiterbildung der Erfindung. Development of the invention.
Die vorliegende Erfindung wird anhand von zwei Ausführungsbeispielen im Detail erläutert. In den Figuren sind nur die hier interessierenden Teile des erfindungsgemäßen Anbindungsmoduls dargestellt, alle übrigen Elemente sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Ferner stehen gleiche Bezugszeichen für gleiche Bauteile. The present invention will be explained in detail with reference to two exemplary embodiments. In the figures, only the parts of interest here of the connection module according to the invention are shown, all other elements are omitted for clarity. Furthermore, the same reference numerals for the same components.
Im Detail zeigt Figur 1 ein Anbindungsmodul 10, das ein Anbindungselement 1 und ein Verbindungselement 3 umfasst. Das Verbindungselement 3 enthält ein thermoplastisches Material und vorzugsweise auch einen abrasiven
Hilfsstoff und kann daneben übliche weitere Hilfsstoffe wie beispielsweise Lösungsmittel, Pigmente, Viskositätsregler, Vernetzungsmittel und dergleichen enthalten, die die Funktionalität des Verbindungselements 3 nicht nachteilig einschränken. In detail, Figure 1 shows a connection module 10, which comprises a connection element 1 and a connecting element 3. The connecting element 3 contains a thermoplastic material and preferably also an abrasive Excipient and may also contain other conventional auxiliaries such as solvents, pigments, viscosity regulators, crosslinking agents and the like, which do not adversely affect the functionality of the connecting element 3.
Das Anbindungselement 1 weist an seiner Oberseite 1a eine Anbindungsstruktur 2 auf, die zum Anbinden weiterer Werkstoffe, Bauteile oder struktureller Komponenten vorgesehen ist, und insbesondere ausgewählt ist aus einem Bolzen, einem Gewinde, einer Öse, einem Klickverschluss, einem Clips, einer Nietmutter, einer Kunststoff niete oder einem Klettverschluss zum einfachen und ggf. auch lösbaren Anbinden der weiteren Werkstoffe, Bauteile oder strukturellen Komponenten. The connection element 1 has on its upper side 1a a connection structure 2, which is provided for connecting other materials, components or structural components, and in particular is selected from a bolt, a thread, an eyelet, a click fastener, a clip, a rivet nut, a Plastic rivets or a Velcro fastener for easy and possibly also releasable bonding of other materials, components or structural components.
Das Verbindungselement 3 hat eine Oberseite 3a und eine der Oberseite 3a gegenüberliegende Unterseite 3b. Das Verbindungselement 3 ist in einer an der Unterseite des Anbindungselements 1 b vorgesehenen Aussparung angeordnet, wobei die Oberseite des Verbindungselements 3a mit der Unterseite des Anbindungselements 1b in Verbindung steht. Mit anderen Worten sind das Verbindungselement 3 und das Anbindungselement 1 durch eine erste formschlüssige Verbindung F† stabil, mechanisch belastbar und verdrehsicher miteinander verbunden. The connecting element 3 has an upper side 3a and a lower side 3b opposite the upper side 3a. The connecting element 3 is arranged in a recess provided on the underside of the connecting element 1 b, the upper side of the connecting element 3 a being connected to the underside of the connecting element 1 b. In other words, the connecting element 3 and the connecting element 1 by a first positive connection F † stable, mechanically strong and torsionally connected to each other.
Zusätzlich können das Anbindungselement 1 und das Verbindungselement 3 stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sein. Das Verbindungselement ist ferner vorzugsweise mittels Vibrationsschweißen mit einem duroplastischen Kunststoffwerkstoff verbindbar. Die Verbindung kann vorteilhafterweise über die freiliegende Unterseite des Verbindungselements 3b erfolgen. Das in Figur 2 dargestellte Anbindungsmodul 20 weist zusätzlich an der Unterseite des Anbindungselements 1 b Strukturen 4 auf, die in die an der Unterseite des Anbindungselements (1b) vorgesehene Aussparung
hineinragen. Diese Strukturen dringen in das in der Aussparung angeordnete Verbindungselement 3 ein und bilden eine zweite formschlüssige Verbindung F2 mit dem Verbindungselement 3, was eine zusätzliche Stabilisierung der Module des Anbindungsmoduls 20 bewirkt. In addition, the connection element 1 and the connecting element 3 can be connected to one another in a material-locking and / or non-positive manner. The connecting element is furthermore preferably connectable to a duroplastic plastic material by means of vibration welding. The connection can advantageously be made via the exposed underside of the connecting element 3b. The connection module 20 illustrated in FIG. 2 additionally has structures 4 on the underside of the connection element 1 b which are provided in the recess provided on the underside of the connection element (1 b) protrude. These structures penetrate into the connecting element 3 arranged in the recess and form a second form-locking connection F 2 with the connecting element 3, which causes additional stabilization of the modules of the connection module 20.
Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.
The foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only, and not for the purpose of limiting the invention. Various changes and modifications are possible within the scope of the invention without departing from the scope of the invention and its equivalents.
Bezugszeichenliste: LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Anbindungselement 1 connection element
1 a Oberseite des Anbindungselements 1 a top of the connection element
1 b Unterseite des Anbindungselements1 b underside of the connection element
2 Anbindungsstruktur 2 connection structure
3 Verbindungselement 3 connecting element
3a Oberseite des Verbindungselements 3a top of the connecting element
3b Unterseite des Verbindungselements3b underside of the connecting element
4 Strukturen 4 structures
10, 20 Anbindungsmodul 10, 20 connection module
Fi erste formschlüssige Verbindung Fi first positive connection
F2 zweite formschlüssige Verbindung
F 2 second positive connection
Claims
1 . Anbindungsmodul umfassend ein Anbindungselement (1 ) und ein Verbindungselement (3), wobei das Anbindungselement (1 ) eine Oberseite (1 a) und eine Unterseite (1 b) aufweist und an der Oberseite (1 a) eine Anbindungsstruktur (2) zum Anbinden eines Werkstücks und an der Unterseite (1 b) eine Aussparung vorgesehen sind, wobei das Verbindungselement (3) so in der Aussparung angeordnet ist, dass das Anbindungselement (1 ) und das Verbindungselement (3) durch eine erste formschlüssige Verbindung (Fi) miteinander verbunden sind und wobei das Verbindungselement (3) ein thermoplastisches Material aufweist. 1 . Connecting module comprising a connection element (1) and a connecting element (3), wherein the connection element (1) has a top (1 a) and a bottom (1 b) and at the top (1 a) a connection structure (2) for connecting a Workpiece and on the underside (1 b) are provided a recess, wherein the connecting element (3) is arranged in the recess, that the connecting element (1) and the connecting element (3) by a first positive connection (Fi) are interconnected and wherein the connecting element (3) comprises a thermoplastic material.
2. Anbindungsmodul nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Anbindungselement (1 ) und das Verbindungselement (3) stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind. 2. Connection module according to claim 1, characterized in that the connection element (1) and the connecting element (3) are connected to one another in a material-locking and / or force-locking manner.
3. Anbindungsmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (3) mittels Vibrationsschweißen mit einem duroplastischen Kunststoffwerkstoff verbindbar ist. 3. Connection module according to claim 1 or 2, characterized in that the connecting element (3) by means of vibration welding with a thermosetting plastic material is connectable.
4. Anbindungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (3) einen abrasiven Hilfsstoff enthält. 4. Connection module according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting element (3) contains an abrasive auxiliary.
5. Anbindungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite des Anbindungselements (1b) Strukturen (4) aufweist, und das Anbindungselement (3) mit den5. Connection module according to one of the preceding claims, characterized in that the underside of the connection element (1 b) has structures (4), and the connection element (3) with the
Strukturen (4) eine zweite formschlüssige Verbindung (F2) formt. Structures (4) forms a second positive connection (F 2 ).
6. Anbindungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anbindungsstruktur (2) ausgewählt ist aus: einem Bolzen, einem
Gewinde, einer Öse, einem Klickverschluss, einem Clips, einer Nietmutter, einer Kunststoffniete oder einem Klettverschluss. 6. An attachment module according to one of the preceding claims, wherein the attachment structure (2) is selected from: a bolt, a Thread, an eyelet, a click fastener, a clip, a rivet nut, a plastic rivet or a Velcro fastener.
7. Funktionales Bauteil umfassend ein Anbindungsmodul (10, 20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und einen duroplastischen, faserhaltigen Werkstoff, wobei das Anbindungsmodul (10, 20) durch7. Functional component comprising a connection module (10, 20) according to any one of claims 1 to 6 and a thermosetting, fibrous material, wherein the connection module (10, 20) by
Vibrationsschweißen des Verbindungselements (3) und dem duroplastischen, faserhaltigen Werkstoff mit dem duroplastischen, faserhaltigen Werkstoff verbundenen ist. Vibration welding of the connecting element (3) and the thermosetting, fibrous material is connected to the thermosetting, fibrous material.
8. Verfahren zum Herstellen eines Anbindungsmoduls (10, 20), gekennzeichnet durch die Schritte: 8. A method for producing a connection module (10, 20), characterized by the steps:
Bereitstellen eines Anbindungselements (1) mit einer Oberseite (1a) und einer Unterseite (1b), wobei an der Oberseite (1a) eine Anbindungsstruktur (2) zum Anbinden eines Werkstücks und an der Unterseite (1 b) eine Aussparung vorgesehen sind und - Anordnen eines Verbindungselements (3) in der Aussparung des Anbindungselements (1), unter Ausbildung einer ersten formschlüssigen Verbindung (F^ zwischen dem Anbindungselement (1) und dem Verbindungselement (3), wobei das Verbindungselement (3) ein thermoplastisches Material aufweist. Providing a connection element (1) having a top side (1a) and a bottom side (1b), wherein on the top (1a) a connection structure (2) for bonding a workpiece and on the bottom (1 b) are provided a recess and - Arrange a connecting element (3) in the recess of the connecting element (1), forming a first positive connection (F ^ between the connecting element (1) and the connecting element (3), wherein the connecting element (3) comprises a thermoplastic material.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbindungselement (1) und das Verbindungselement (3) stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden werden. 9. The method according to claim 8, characterized in that the connection element (1) and the connecting element (3) are materially and / or non-positively connected to each other.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite des Anbindungselements (1b) Strukturen (4) aufweist, wobei mittels dieser Strukturen (4) eine zweite formschlüssige Verbindung (F2) zwischen dem Verbindungselement (3) und dem Anbindungselement (1) hergestellt wird. 10. The method according to claim 8 or 9, characterized in that the underside of the connection element (1b) structures (4), wherein by means of these structures (4) has a second positive connection (F 2 ) between the connecting element (3) and the connection element (1) is produced.
Verfahren zum Anordnen einer Anbindungsstruktur (2) an duroplastischen, faserhaltigen Werkstoff, umfassend die Schritte:
- Herstellen eines Anbindungsmoduls (10, 20) nach einem der Ansprüche 8 bis 10 und Method for arranging a bonding structure (2) on thermosetting, fibrous material, comprising the steps: - Producing a connection module (10, 20) according to any one of claims 8 to 10 and
- Verbinden des Anbindungsmoduls (10, 20) mit dem duroplastischen, faserhaltigen Werkstoff durch Vibrationsschweißen des thermoplastischen Verbindungselements (3) und des duroplastischen, faserhaltigen Werkstoffs.
- Connecting the connection module (10, 20) with the thermosetting, fibrous material by vibration welding of the thermoplastic connecting element (3) and the thermosetting, fibrous material.
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