WO2020182531A1

WO2020182531A1 - Verfahren zur herstellung einer fügeverbindung zwischen einem strukturbauteil aus einem kunststoff und einer metallkomponente

Info

Publication number: WO2020182531A1
Application number: PCT/EP2020/055495
Authority: WO
Inventors: Michael Lakenbrink; Jan Daniel WENZEL; Thomas Wiese
Original assignee: HELLA GmbH & Co. KGaA
Priority date: 2019-03-12
Filing date: 2020-03-03
Publication date: 2020-09-17
Also published as: DE102019106284A1; CN113557125B; CN113557125A; US20210402713A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Fügeverbindung zwischen einem Strukturbauteil (1) und einer Metallkomponente (2) einer Beleuchtungseinrichtung eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte umfasst: - Erzeugen einer Mikrostruktur (10) in einer Fügefläche der Metallkomponente (2), wobei die Mikrostruktur (10) mit Bezug auf die Fügefläche Hinterschneidungen aufweist, - Erweichen des Kunststoffmaterials des Kunststoffbauteils (1) in einem oberflächennahen Bereich der komplementären Fügefläche mittels einer Wärmeeinbringung, - Aufeinanderpressen des Kunststoffbauteils (1) und der Metallkomponente (2) mit einer Presskraft (F), derart, dass ein Teil des erweichten Kunststoffmaterials in die Hinterschneidungen der Mikrostruktur (10) eindringt und - Erkalten des Kunststoffmaterials des Kunststoffbauteils (1) unter Bildung einer erneuten Festigkeit des erweichten Kunststoffmaterials des Kunststoffbauteils (1).

Description

Verfahren zur Herstellung einer Fügeverbindung zwischen einem

Strukturbauteil aus einem Kunststoff und einer Metallkomponente

Beschreibung

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Fügeverbindung zwischen einem Strukturbauteil aus einem Kunststoff und einer Metallkomponente und einer Metallkomponente einer Beleuchtungseinrichtung eines Fahrzeugs.

STAND DER TECHNIK

Aus der DE 10 2014 109 114 A1 ist ein Fügeverbund zwischen einem Bauteil aus ei nem Kunststoff und einer Metallkomponente bekannt. Um das Kunststoffbauteil mit der Metallkomponente zu verbinden, sind beispielhaft ein Schnapphaken auf einer ersten Seite und ein Schraubelement auf einer gegenüberliegenden, zweiten Seite gezeigt. Das Beispiel verdeutlicht, dass üblicherweise Verbindungen zwischen Kunst stoffbauteilen und Metallkomponenten bei der Konstruktion von Beleuchtungseinrich tungen für Fahrzeuge aufwendig sind und mehrere Zusatzbauteile erfordern, wobei bei einer Vermeidung von geometrischen Formschlussverbindungen wie Schnappha ken und dergleichen und/oder bei der Vermeidung von Schraubelementen, alternativ Klebeverbindungen oder Klemmverbindungen zum Einsatz kommen. Auch ist der Ein satz von Halteelementen wie Federn und dergleichen üblich. Nachteilhafterweise ergibt sich dadurch eine aufwendige Ausgestaltung und Montage der Fügeverbindung, und es sind in der Regel mehrere Zusatzbauteile oder Zusatzwerkstoffe wie Schrau ben, Federn oder Klebemittel und dergleichen notwendig.

Ein weiterer Nachteil entsteht dann, wenn beispielsweise bei einer Schraubverbindung oder Nietverbindung eine punktuelle kraftüberleitende Verbindung erzeugt wird, die bei einer mechanischen Beanspruchung des Verbundes entstehen. Die Verbindung wird teilweise hoch belastet und der Werkstoff, also der Kunststoff oder das Metall, können hohe lokale Spannungen im Verbindungsbereich erfahren. Dadurch ergeben sich ungewollte Verformungen, die insbesondere bei engen Toleranzen zu vermeiden sind; dies auch hinsichtlich der Lage und Anordnung von lichttechnisch wirksamen Bauteilen wie Leuchtmittelträger, Reflektoren, Linsen, Lichtleitern und dergleichen.

Aus der DE 10 2017 214 518 A1 ist ein Verfahren zur Fierstellung einer Fügeverbin dung bekannt, bei dem eine gegossene Komponente mit einem metallischen Struktu relement verbunden wird. Das metallische Strukturelement muss dabei generativ ge fertigt werden, beispielsweise durch Pulverbettverfahren, durch selektives Lasersin tern oder selektives Laserschmelzen. Die Oberfläche des metallischen Strukturele mentes weist eine Oberflächenstruktur auf, die Mikrovertiefungen umfasst, in die der Gusswerkstoff der gegossenen Komponente eindringen kann. Dadurch entsteht eine formschlüssige, flächig ausgebildete Mikroverbindung zwischen dem metallischen Strukturelement und der gegossenen Komponente. Nachteilhafterweise ist die An wendbarkeit der vorgestellten Verbindungstechnologie nur begrenzt übertragbar, da nicht jedes metallische Strukturelement im generativen Verfahren hergestellt werden kann; insbesondere nicht aus Kostengründen und eine weiter reichende Applikation des Verfahrens ist überdies nicht bekannt, ohne einen Formschluss zwischen dem Strukturelement und der gegossenen Komponente zu bilden. Flier sind die Fügekom ponenten formschlüssig ineinander gefügt.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die Aufgabe der Erfindung liegt in der Verbesserung eines Verfahrens zur Fierstellung einer Fügeverbindung zwischen einem Strukturbauteil aus einem Kunststoff und einer Metallkomponente einer Beleuchtungseinrichtung eines Fahrzeuges. Das Verfahren soll dabei auf einfache Weise zu einem Fügeverbund führen, der mechanisch hoch belastbar ist, der möglichst gas- und flüssigkeitsdicht ist und keine punktuell hohen Belastungen im Strukturbauteil und/oder in der Metallkomponente verursacht. Darüber hinaus ist es wünschenswert, wenn mit dem Verfahren zur Fierstellung der Fügever bindung und damit des Fügeverbundes auf einfache Weise die Einhaltung enger Tole ranzen ermöglicht wird, ohne dass nachträgliche Justagearbeiten erforderlich werden. Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren gemäß Anspruch 1 und ausge hend von einem Fügeverbund gemäß Anspruch 11 mit den jeweils kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Fügeverbindung zwischen einem Strukturbauteil aus einem Kunststoff und einer Metallkomponente einer Be leuchtungseinrichtung eines Fahrzeugs schlägt folgende Schritte vor: Erzeugen einer Mikrostruktur in einer Fügefläche der Metallkomponente, wobei die Mikrostruktur mit Bezug auf die Fügefläche Hinterschneidungen aufweist; Erweichen des Kunststoffma terials des Strukturbauteils in einem oberflächennahen Bereich der komplementären Fügefläche mittels einer Wärmeeinbringung; Aufeinanderpressen des Strukturbauteils und der Metallkomponente mit einer Presskraft, derart, dass ein Teil des erweichten Kunststoffmaterials in die Hinterschneidungen der Mikrostruktur eindringt und Erkalten des Kunststoffmaterials des Strukturbauteils unter Bildung einer erneuten Festigkeit des erweichten Kunststoffmaterials des Strukturbauteils. Selbstverständlich kann die Metallkomponente vor dem eigentlichen Fügeprozess ebenfalls erwärmt werden, so- dass das Strukturbauteil aus Kunststoff nicht an der Metallkomponente bereits sofort wieder abkühlt, wenn der Kontakt der beiden Fügepartner hergestellt wird.

Wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Fügeverbindung zwi schen einem Strukturbauteil aus einem Kunststoff und einer Metallkomponente für einen Aufbau in einer Beleuchtungseinrichtung eines Fahrzeuges angewendet, kön nen auf einfache Weise die im allgemeinen empfindlichen und lagegenau einzubau enden Lichtquellen, Linsen, Lichtleiter, Dickwandoptiken, Reflektoren, Leuchtmittelträ ger und dergleichen in der Beleuchtungseinrichtung mittels der Strukturbauteile aus einem Kunststoff aufgebaut werden, und es sind keine Zusatzelemente wie Schrau ben, Klemmelemente oder Federn erforderlich. Darüber hinaus sind keine Fügestoffe wie Klebemittel oder dergleichen notwendig. Ein weiterer Vorteil ist die gute Justier- barkeit der relativen Lage der Metallkomponente zum Strukturbauteil aus einem Kunststoff. Das mit der Fügeverbindung gebildete Hybridbauteil kann ein strukturelles Bauteil in nerhalb eines lichttechnischen Gerätes, also einer Beleuchtungseinrichtung eines Fahrzeugs, beispielsweise eines Scheinwerfers, bilden und an sich bekannte, bisheri ge negative Eigenschaften kompensieren. Beispielsweise können durch eine gezielte Platzierung der Fügeverbindung Temperaturdrifts ausgeglichen werden, etwa um ei ner Verlagerung der Hell-Dunkel-Grenze entgegenzuwirken, auch unter einer hohen mechanischen Belastung. Sind lichttechnisch wirksame Bauteile wie Linsen, Reflek toren, Lichtquellen und dergleichen auf dem Hybridbauteil angeordnet, so verändern diese in deutlich geringerem Maße ihre Position, insbesondere bei hoher mechani scher Belastung oder bei stärkeren Temperaturunterschieden.

Die Fügeverbindungen in der Beleuchtungseinrichtung, beispielsweise beim Aufbau von Lichtmodulen in einem Scheinwerfer, weisen verbesserte Eigenschaften auf, ins besondere die Befestigung der Strukturbauteile im oder am Scheinwerfergehäuse o- der an der Aufnahmestruktur im Fahrzeug oder, zusätzlich oder alternativ, die Befesti gung von optisch aktiven Bauteilen an dem oder an den Strukturbauteilen. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Fügeverbindung liegt in der flächigen Verbindung ohne die Erzeugung punktueller Fügeverbindungen wie beispielsweise bei einer Schraubver bindung, sodass im empfindlichen lichttechnischen Bauteil keine Spannungsspitzen entstehen.

Mit besonderem Vorteil wird die Wärmeeinbringung mittels Kontaktheizelementen, mittels einer Laserbestrahlung oder mittels einer IR-Bestrahlung der komplementären Fügefläche des Strukturbauteils erzeugt. Die komplementäre Fügefläche bildet die Fläche, die der Fügefläche an der Metallkomponente gegenüberliegt. Auch ist es denkbar, dass die Metallkomponente aufgeheizt wird und in Kontakt mit dem Kunst stoff des Strukturbauteils gebracht wird. Durch einen Wärmeübergang von der Metall komponente in das Strukturbauteil aus Kunststoff kann der oberflächennahe Bereich des Strukturbauteils in der Fügefläche ebenfalls erwärmt und damit erweicht werden, sodass das erweichte Kunststoffmaterial in die Hinterschneidungen der Mikrostruktur in der Metallkomponente eindringen kann. Ferner kann die Wärmeeinbringung auch durch Induktion oder Ofenlagerung erfolgen oder durch weitere geeignete Methoden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfah rens werden beim Aufeinanderpressen des Strukturbauteils aus Kunststoff und der Metallkomponente mit dem erweichten Kunststoffmaterial in die Mikrostruktur eindrin gende Materialzungen gebildet, durch die mit der Metallkomponente ein Formschluss und/oder ein Kraftschluss gebildet wird. Beispielsweise weist die Mikrostruktur Löcher, Furchen oder Einkerbungen in der Oberfläche der Metallkomponente auf, die mit Be zug auf die Oberfläche schräg verlaufend in den Körper der Metallkomponente ein- dringen. Der Schrägungswinkel der Furchen oder Löcher in der Metallkomponente kann dabei wechselseitig geändert werden, sodass das Strukturbauteil nicht in einer Auszugsrichtung von der Metallkomponente wieder gelöst werden kann. Zudem be steht die Möglichkeit, die Mikrostruktur selber mit Hinterschneidungen auszuführen, beispielsweise durch zunehmende laterale Abmessungen einer Mikrostruktur in grö ßerer Tiefe innerhalb der Metallkomponente. Herstellbar sind solche Mikrostrukturen beispielsweise durch einen Laserabtrag oder mittels Ätzverfahren. Die geometrischen Abmessungen der Mikrostrukturen können beispielsweise 10 pm bis 1.000 pm betra gen.

Bilden sich Materialzungen innerhalb der Mikrostruktur, die insbesondere auch noch schräg zur Oberfläche verlaufen, und in unterschiedliche Schrägungsrichtungen über der Fügefläche verteilt ausgerichtet sind, entsteht ein Formschluss zwischen dem Strukturbauteil und der Metallkomponente. Zudem kann ein Kraftschluss gebildet wer den, insbesondere durch leichte Schwindungsvorgänge beim Erkalten des Kunst stoffmaterials insbesondere im Bereich der Materialzungen. In gewisser Weise ver fallt sich dadurch das Strukturbauteil in der Oberfläche der Metallkomponente. Die Verbindung ist damit dauerhaft und insbesondere flüssigkeits- und gasdicht herge stellt.

Die Mikrostruktur in der Fügefläche der Metallkomponente kann Vertiefungen oder Erhebungen aufweisen. Ist die Mikrostruktur in der Fügefläche erhaben ausgeführt, so dringen die Erhebungen in den erweichten Kunststoff ein und werden von diesem um- schlossen, sodass nach Abkühlung des Kunststoffes ein Formschluss und/oder ein Kraftschluss gebildet wird.

Mit weiterem Vorteil wird die Fügefläche mit der Mikrostruktur gleich groß oder kleiner ausgewählt als eine Kontaktfläche zwischen dem Strukturbauteil und der Metallkom ponente. So können gezielt Flächenabschnitte mit einer Kraftübertragung zwischen dem Strukturbauteil und der Metallkomponente geschaffen werden, die so ausgelegt werden können, dass nur geringe mechanische Belastungen in den Fügezonen ent stehen, sodass die eigentliche Kontaktfläche zwischen den Bauteilen deutlich größer sein kann als die tatsächliche Fügefläche. Durch die lediglich lokale Anwendung der Verbindung können gezielt Kontaktbereiche zwischen dem Strukturbauteil und der Metallkomponente erzeugt werden, die so angeordnet sind, dass eine ideale Kraft überleitung zwischen dem Strukturbauteil und der Metallkomponente erreicht wird. Die Fügefläche wird so groß gewählt, dass die spezifische Flächenbelastung bei der Kraftüberleitung deutlich unterhalb einer Schädigungsgrenze insbesondere der Kunst stoffkomponente des Hybridbauteils bleibt.

Zudem ist es vorteilhaft, dass auf einer Kontaktfläche zwischen dem Strukturbauteil und der Metallkomponente eine vereinzelte oder mehrere einzeln getrennt voneinan der ausgebildete Fügeflächen mit der Mikrostruktur gebildet sind. Beispielsweise kön nen bei einer rechteckigen Kontaktfläche zwischen einer Optik und einem metalli schen Trägerkörper in den vier Ecken der Rechteckform Fügeflächen vorgesehen sein, sodass keine vollflächige sondern nur eine lokale Erhitzung der Oberfläche des Strukturbauteils notwendig ist.

Mit weiterem Vorteil wird die Metallkomponente mittels einer Mg-Legierung, einer AL- Legierung, einer Zn-Legierung oder einer Fe-Legierung gebildet und/oder die Metall komponente wird mittels eines Druckgussverfahrens, eines Strangpressverfahrens, eines Schmiedeverfahrens, mittels einer spanenden Fertigung und/oder mittels eines Stanz-Biegeverfahrens hergestellt. Weiterhin ist vorzugsweise mit der Metallkomponente eine Optikaufnahme, ein Modul rahmen oder eine Halterung des Strukturbauteils gebildet oder es werden mit der Me tallkomponente Haltelaschen des Gehäuses der Beleuchtungseinrichtung gebildet und/oder es ist vorgesehen, dass mit der Metallkomponente das Gehäuse eines Steuergerätes gebildet wird oder zumindest teilweise ein Gehäuse der Beleuchtungs einrichtung eines Fahrzeugs gebildet wird oder Öffnungen an einem Gehäuse der Be leuchtungseinrichtung eines Fahrzeugs verschlossen werden. Damit kann das Steu ergerät mit der erfindungsgemäßen Fügeverbindung beispielsweise an einem Bauteil im oder am Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung angeordnet werden oder das Steu ergerät wird am Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung selbst angebunden.

Die Fügefläche mit der Mikrostruktur zwischen dem Strukturbauteil aus Kunststoff und der Metallkomponente wird vorteilhafterweise so gewählt, dass mittels der unter schiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Strukturbauteil aus Kunststoff und der Metallkomponente eine Thermokompensation der Lage des Struk turbauteils als Rahmen, als Trägerkörper, als Gehäuse und dergleichen relativ zur Einbauumgebung erreicht wird.

Das Strukturbauteil und die Metallkomponente können voneinander abweichende Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, und die Fügefläche kann zwischen der Metallkomponente und dem Strukturbauteil so platziert werden, dass beispielsweise bei lichttechnisch relevanten Lagetoleranzen eines optischen Bauteils als Kunststoff bauteil ein Temperaturdrift durch Ausnutzung der unterschiedlichen Wärmeausdeh nungskoeffizienten ausgeglichen wird.

Auch ist es von Vorteil, wenn das Strukturbauteil und die Metallkomponente zwecks Herstellung des Fügeverbundes mit einem Handhabungssystem aufeinander gepresst werden, wobei das Handhabungssystem dabei so angesteuert wird, dass die Lage des Strukturbauteils zwecks Ausgleich von Toleranzen in einer Ausgleichsposition auf oder an der Metallkomponente positioniert wird. Während das oberflächennahe Kunststoffmaterial noch erweicht ist, kann in gewissen Grenzen das Strukturbauteil relativ zur Metallkomponente positioniert werden. Erkaltet das Kunststoffmaterial des Strukturbauteils wieder, so wird die eingestellte, sehr ge naue Position in gewisser Weise eingefroren, sodass dauerhaft eine Lagetoleranz des Strukturbauteils relativ zur Metallkomponente eingestellt bleibt.

Die Erfindung richtet sich weiterhin auf einen Fügeverbund aus einem Strukturbauteil aus Kunststoff und einer Metallkomponente, wobei der Fügeverbund mit dem vorste hend beschriebenen Verfahren hergestellt ist. Insbesondere bildet die Metallkompo nente gemeinsam mit dem Strukturbauteil aus Kunststoff ein Hybridbauteil, das wiede rum selbst ein Strukturbauteil einer Beleuchtungseinrichtung bilden kann.

BEVORZUGTES AUSFUHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematisierte Querschnittsansicht durch den Fügeverbund zwischen dem Strukturbauteil aus einem Kunststoffmaterial und der Metallkompo nente,

Fig. 2 eine Ansicht eines als Gehäuse eines Scheinwerfers ausgebildeten Struk turbauteils und einem Steuergerät,

Fig. 3 die Ansicht eines Strukturbauteils als Gehäuse und eine Flalterung aus der

Metallkomponente und

Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Scheinwerfers mit dessen Gehäuse, das das Strukturbauteil aus Kunststoff bildet und am Gehäuse ausgebildete Flaltelaschen, die die Metallkomponente bilden. Figur 1 zeigt eine Querschnittsansicht durch einen Fügeverbund zwischen einem Strukturbauteil aus Kunststoff 1 und einer Metallkomponente 2. Das Strukturbauteil aus Kunststoff 1 ist abstrahiert dargestellt und daher in nicht näher gezeigter Weise als Tragelement, als Flalteelement oder beispielsweise als Gehäuse einer Beleuch tungseinrichtung eines Fahrzeuges, beispielsweise eines Scheinwerfers, ausgebildet. Die Metallkomponente 2 kann beispielsweise eine Aussteifung, eine Flalterung, eine Flaltelasche oder dergleichen bilden.

In der als Kontaktfläche zum Strukturbauteil aus Kunststoff 1 dienenden Oberfläche der Metallkomponente 2 sind Mikrostrukturen 10 eingebracht, die von der Oberfläche beginnend in den Körper der Metallkomponente 2 schräg einlaufen, wobei der Schrä gungswinkel der Mikrostrukturen in voneinander unterschiedliche Richtungen weist, beispielhaft erkennbar dargestellt mit den linksseitigen Mikrostrukturen 10 mit den entgegengesetzt ausgerichteten rechtsseitigen Mikrostrukturen 10.

Die Mikrostrukturen 10 sind beispielsweise mit einem Laser-Abtragsverfahren oder mit einem Ätzverfahren in die Metallkomponente 2 eingebracht worden. Die Darstellung der Mikrostruktur 10 ist überdimensional ausgebildet mit Bezug auf die Dicke der Me tallkomponente 2, und es ist hinreichend, wenn die Mikrostruktur 10 mit einer Tiefe von beispielsweise kleiner als 1.000 pm, kleiner als 500 pm oder kleiner als 200 pm Tiefe von der Oberfläche beginnend in das Material einläuft.

Zur Erzeugung der Fügeverbindung wird der komplementäre, also der Metallkompo nente 2 gegenüberstehende Kontaktbereich des Strukturbauteils aus Kunststoff 1 zu nächst erwärmt, beispielsweise mit Kontaktheizelementen, mittels Laserstrahlung oder mittels einer IR-Bestrahlung. Das Strukturbauteil aus Kunststoff 1 wird mit seiner da raufhin erweichten Oberfläche auf die Mikrostruktur 10 der Metallkomponente 2 auf gepresst, wobei die aufgebrachte Presskraft F mit Pfeilen dargestellt ist. Sodann dringt ein Teil des erweichten Kunststoffmaterials des Strukturbauteils 1 in die Mikro struktur 10 ein und bildet Materialzungen 11 , die sich nach einem Erkalten des Kunst stoffbauteils 1 in der hinterschnittenen Mikrostruktur 10 gewissermaßen verkrallen und damit einen Formschluss und ggf. zusätzlich einen Reibschluss bilden. Dadurch wird eine mechanisch belastbare Fügeverbindung zwischen dem Strukturbauteil aus Kunststoff 1 und der Metallkomponente 2 erzeugt, ohne dass ein makroskopischer Formschluss notwendig wäre.

Figur 2 zeigt beispielhaft einen Teil eines Gehäuses 14, das das Strukturbauteil 1 aus einem Kunststoff bildet und das das Gehäuse 14 eines Scheinwerfers sein kann. In dem Gehäuse 14 ist eine Öffnung 28 eingebracht, und außenseitig vor der Öffnung 28 ist ein Steuergerät 21 angeordnet, sodass ein Gehäuse 20 des Steuergerätes 21 die Öffnung 28 beispielhaft verschließt.

Das Gehäuse 20 des Steuergerätes 21 bildet beispielhaft die Metallkomponente 2, die an das Strukturbauteil 1 angefügt wird, welches Strukturbauteil 1 aus Kunststoff aus gebildet und durch das Gehäuse 14 gebildet ist.

In einem Fügebereich ist die Oberfläche des Gehäuses 20 des Steuergerätes 21 mit einer Mikrostruktur 10 versehen, sodass das Steuergerät 20 mit dem erfindungsge mäßen Verfahren an das Gehäuse 14 des Scheinwerfers außenseitig angeordnet werden kann und damit zudem die Öffnung 28 verschließt. In den Innenraum des Ge häuses 14 ist eine innere Kabelführung 27 eingeführt, die beispielsweise mit einem Leuchtmittel oder mit einem Stellantrieb verbunden werden kann und das Steuergerät

21 weist eine äußere Kabelführung 29 auf, die beispielsweise mit dem Fahrzeug selbst verbunden werden kann.

Der durch die Mikrostruktur 10 definierte Fügebereich umschließt die Öffnung 28 bei spielhaft vollständig, sodass diese bei Anordnung des Steuergerätes 21 und nach Herstellung der Fügeverbindung flüssigkeits- und gasdicht abgedichtet ist.

In Figur 3 ist schematisch ein Aufbau eines Scheinwerfers mit einem Gehäuse 14 dargestellt, und im Gehäuse 14 ist eine Lichtquelle 12 und eine optische Komponente

22 aufgenommen. Die optische Komponente 22 ist mittels einer Optikhalterung 16 gehalten, und durch das Gehäuse 14 erstreckt sich eine Halterung 18, die seitlich aus dem Gehäuse 14 herausgeführt ist und die Schraublöcher 26 aufweist, über die der Scheinwerfer beispielsweise im Fahrzeug befestigt werden kann. Die Optikhalterung 16 ist dabei mittels Kontaktabschnitten 23 auf der Halterung 18 angeordnet, ebenso ist die Lichtquelle 12 mittels eines Trägerkörpers 17 auf der Halterung 18 aufgenom men.

Die Halterung 18 bildet beispielhaft eine Metallkomponente 2 und das Gehäuse 14 bildet ein Strukturbauteil 1 aus einem Kunststoff, das eine auf erfindungsgemäßem Wege hergestellte Fügeverbindung zur Halterung 18 aufweist. Im Sinne der Erfindung ist ferner die Optikhalterung 16 mittels der Kontaktabschnitte 23 auf erfindungsgemä ßem Wege mit einer Fügeverbindung auf der Halterung 18 aufgebracht, in gleicher Weise kann der Trägerkörper 17 für die Lichtquelle 12 auf der Halterung 18 aufge bracht sein.

Figur 4 zeigt ein weiteres Beispiel eines Scheinwerfers mit einem Gehäuse 15 in einer Schematischen Ansicht, wobei das Gehäuse 15 das Strukturbauteil 1 aus einem Kunststoff bildet. Im Gehäuse 15 ist eine Optikaufnahme 13 zur Aufnahme von opti schen Komponenten 24 eingerichtet und am Gehäuse 15 ist eine Kunststoff- Abschlussscheibe angeordnet. Die Optikaufnahme 13 kann eine Metallkomponente 2 mit Bereichen einer Mikrostruktur 10 bilden, über die die Optikaufnahme 13 auf erfin dungsgemäße Weise innenseitig im Gehäuse 15 befestigt ist.

Weiterhin sind außenseitig am Gehäuse 15 Haltelaschen 19 aus Metall angeordnet, die in einem Fügebereich zum Gehäuse 15 jeweilige Mikrostrukturen 10 aufweisen, über die die Haltelaschen 19 mit dem Kunststoffmaterial des Gehäuses 15 auf erfin dungsgemäße Weise verbunden sind.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angege bene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denk bar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiven Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1 Strukturbauteil aus Kunststoff

2 Metallkomponente

10 Mikrostruktur

11 Materialzungen

12 Lichtquelle

13 Optikaufnahme

14 Gehäuse

15 Gehäuse

16 Optikhalterung

17 Trägerkörper

18 Halterung

19 Haltelasche

20 Gehäuse

21 Steuergerät

22 optische Komponente

23 Kontaktabschnitt

24 optische Komponente

25 Kunststoff-Abschlussscheibe

26 Schraubloch

27 innere Kabelführung

28 Öffnung im Gehäuse

29 äußere Kabelführung

30 Hohlraum

F Presskraft

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Fügeverbindung zwischen einem Strukturbauteil aus einem Kunststoff und einer Metallkomponente Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer Fügeverbindung zwischen einem Struktur bauteil (1 ) aus einem Kunststoff und einer Metallkomponente (2) einer Be leuchtungseinrichtung eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte umfasst:

- Erzeugen einer Mikrostruktur (10) in einer Fügefläche der Metallkom ponente (2), wobei die Mikrostruktur (10) mit Bezug auf die Fügeflä che Hinterschneidungen aufweist,

- Erweichen des Kunststoffmaterials des Strukturbauteils (1 ) in einem oberflächennahen Bereich der komplementären Fügefläche mittels ei ner Wärmeeinbringung,

- Aufeinanderpressen des Strukturbauteils (1 ) und der Metallkomponen te (2) mit einer Presskraft (F), derart, dass ein Teil des erweichten Kunststoffmaterials in die Hinterschneidungen der Mikrostruktur (10) eindringt und

- Erkalten des Kunststoffmaterials des Strukturbauteils (1 ) unter Bildung einer erneuten Festigkeit des erweichten Kunststoffmaterials des Kunststoffbauteils (1 ).

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeein bringung mittels Kontaktheizelementen, mittels einer Laserbestrahlung oder mittels einer IR-Bestrahlung erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim

Aufeinanderpressen des Strukturbauteils (1 ) und der Metallkomponente (2) mit dem erweichten Kunststoffmaterial in die Mikrostruktur (10) eindringende Materialzungen (11 ) gebildet werden, durch die mit der Metallkomponente (2) ein Formschluss und/oder ein Kraftschluss gebildet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügefläche mit der Mikrostruktur (10) gleich groß oder kleiner ist als eine Kontaktfläche zwischen dem Strukturbauteils (1 ) und der Metallkompo nente (2).

5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Kontaktfläche zwischen dem Strukturbauteil (1 ) und der Metallkomponente (2) eine vereinzelte oder mehrere einzeln getrennt voneinander ausgebildete Fügeflächen mit der Mikrostruktur (10) gebildet sind.

6. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallkomponente (2) mittels einer Mg-Legierung, einer AL-Legierung, einer Zn-Legierung oder einer Fe-Legierung gebildet wird und/oder mittels eines Druckgussverfahrens, eines Strangpressverfahrens, eines Schmiedeverfahrens, mittels einer spanenden Fertigung und/oder mit tels eines Stanz-Biegeverfahrens hergestellt wird.

7. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem aus Kunststoff gebildeten Strukturbauteil (1 ) ein Ge häuse (14, 15) der Beleuchtungseinrichtung, eine Linsenhalterung (16), ein Rahmenkörper, ein Trägerkörper (17) oder dergleichen gebildet wird.

8. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Metallkomponente (2) eine Optikaufnahme (13), Hal terung (18) des Strukturbauteils (1 ) oder Haltelaschen (19) des Gehäuses (15) der Beleuchtungseinrichtung gebildet werden und/oder dass mit der Me tallkomponente (2) das Gehäuse (20) eines Steuergerätes (21 ) gebildet wird.

9. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügefläche mit der Mikrostruktur (10) zwischen dem Strukturbauteil (1 ) und der Metallkomponente (2) so gewählt wird, dass mit tels der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Strukturbauteil (1 ) und der Metallkomponente (2) eine Thermokompensation der Lage des Strukturbauteils (1 ) erreicht wird.

10. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil (1 ) und die Metallkomponente (2) mit ei nem Handhabungssystem aufeinander gepresst werden, wobei das Hand habungssystem so angesteuert wird, dass die Lage des Strukturbauteils (1 ) zwecks dem Ausgleich von Toleranzen in einer Ausgleichsposition auf oder an der Metallkomponente (2) positioniert wird.

11. Fügeverbund aus einem Strukturbauteil (1 ) und einer Metallkomponente (2), hergestellt mit einem Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche.

12. Fügeverbund nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Me tallkomponente (2) eine Halterung des Strukturbauteils (1 ) bildet und/oder dass die Metallkomponente (2) eine Haltelasche (19) zur haltenden Aufnah me einer Beleuchtungseinrichtung in der Struktur eines Fahrzeugs bildet.