DE102017205224A1 - Verfahren zum vorlochfreien Fügen mindestens eines Kunststoff-Bauteils mit einem Metallbauteil, Bauteilverbund und Stanznietwerkzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum vorlochfreien Fügen von wenigstens einem Kunststoffbauteil mit einem Metallbauteil mit den Schritten:
- Bereitstellen und Aneinandersetzen von wenigstens einem ersten Bauteil (1) und einem zweiten Bauteil (2),
- Aufsetzen eines Nietwerkzeugs (3) auf den Bauteilen, wobei die Bauteile (1, 2) zwischen einem Niederhalter (5) und einer Matrize (6) des Nietwerkzeugs (3) fixiert werden,
- Eintreiben eines Halbhohlstanzniets (9) mittels eines Stempels (4) des Nietwerkzeugs (3) in die Bauteile (1, 2), wobei ein als Stanzschneide (12) ausgebildetes Nietfußende in die Bauteile (1, 2) einschneidet,
dadurch gekennzeichnet, dass
- beim Eintreiben des Halbhohlstanzniets (9) der Nietfuß (11) die zu fügenden Bauteile (1, 2) vollständig durchdringt und aus dem matrizenseitigen Bauteil (2) austritt und
- ein Nietfußendabschnitt (16) an einer Führungsfläche (17) der Matrize (6) nach innen umgebogen wird, so dass der Stanzbutzen (14) im Nietfuß (11) fixiert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren für das vorlochfreie Fügen mindestens eines Kunststoff-Bauteils mit einem Metallbauteil, einen Bauteilverbund und ein Stanznietwerkzeug.
  • Beim vorlochfreien Fügen mittels Halbhohlstanzniet werden die dauerhaft miteinander zu verbindenden Bauteile an der Fügestelle zwischen einem Einpressstempel und einer Matrize positioniert. Stempel und Matrize sind insbesondere korrespondierende Komponenten eines Nietwerkzeugs oder sogenannten Setzgeräts. Der Halbhohlstanzniet wird mit dem Stempel durch das stempelseitige Bauteil gedrückt, wobei der Niet eine Durchgangsöffnung in das stempelseitige Bauteil schneidet. Im weiteren Fügevorgang wird der Nietfuß in das matrizenseitige Bauteil eingepresst. Die Matrize wirkt einerseits als Gegenhalter zur Aufnahme der Setzkräfte und dient andererseits dazu, den Niet im matrizenseitigen Bauteil zu verformen. Üblicherweise wird der Nietfuß formschlüssig im matrizenseitigen Bauteil verankert. Der aus dem stempelseitigen Bauteil ausgestanzte Stanzbutzen verbleibt im Inneren des Nietschafts.
  • Im Automobilbau finden im Rahmen des Leichtbaus zunehmend Mischbauverbindungen Verwendung, in denen Bauteile aus Kunststoffen mit Metallbauteilen verbunden sind. Wird als Kunststoff-Bauteil ein Bauteil aus einem faserverstärkten Kunststoff (FVK-Bauteil) verwendet und ein solcher Bauteilverbund mittels Halbhohlstanzniet gefügt, so ergeben sich besondere Anforderungen an den Niet und die Nietverbindung. Durch die partielle Zerstörung der Faserverbundstruktur im ausgestanzten Bereich kommt es zu einer Volumenzunahme, welche einen erhöhten Innendruck im Niet bewirkt. Es besteht wenig Hinterschnitt und somit wenig Verbindungsfestigkeit.
  • Weiterhin sind Leichtbaustrukturen aufgrund der unterschiedlichen elektrischen Oberflächenpotenziale der verwendeten Materialien anfällig für Kontaktkorrosionsvorgänge. Dies gilt insbesondere für einen Bauteilverbund aus Aluminium und CFK (kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen).
  • Aus der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung DE 102016211550.2 ist eine Stanznietverbindung bekannt, bei der zur Erzielung einer verbesserten Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit ein Nietfußabschnitt aus dem Bauteilverbund austritt und nach innen umgebogen ist, wodurch der Stanzbutzen im Inneren des Nietfuß fixiert wird.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit anzugeben, mit dem das Fügen von Mischbauverbindungen insbesondere hinsichtlich der Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit der erzielten Stanznietverbindung verbessert ist sowie ein mit dem Verfahren hergestellten Bauteilverbund und ein für das Verfahren geeignetes Stanznietwerkzeug.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Stanznieten gemäß Patentanspruch 1, einen Bauteilverbund nach Patentanspruch 7 und ein Stanznietwerkzeug gemäß Patentanspruch 8. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
  • Es wird ein Verfahren angegeben zum vorlochfreien Fügen von wenigstens einem Kunststoffbauteil mit einem Metallbauteil mit den Schritten:
    • - Bereitstellen und Aneinandersetzen wenigstens eines ersten Bauteils und eines zweiten Bauteils,
    • - Aufsetzen eines Nietwerkzeugs auf den Bauteilen, wobei die Bauteile zwischen einem Niederhalter und einer Matrize mit einer Klemmkraft fixiert werden,
    • - Eintreiben eines Halbhohlstanzniets mittels eines Stempels des Nietwerkzeugs in das erste und zweite Bauteil, wobei ein als Stanzschneide ausgebildetes Nietfußende in die Bauteile einschneidet.
  • Erfindungsgemäß wird der Halbhohlstanzniet bis zur Auflage des Nietkopfs auf dem stempelseitigen Bauteil eingetrieben, wobei der Nietfuß die zu fügenden Bauteile vollständig durchdringt und aus dem matrizenseitigen Bauteil austritt und ein aus den Bauteilen ragender Nietfußendabschnitt an einer Führungsfläche der Matrize nach innen umgebogen wird, so dass der Stanzbutzen im Nietfuß fixiert wird.
  • Durch das Eintreiben des Halbhohlstanzniets wird ein Abschnitt der Bauteile, der auch als Stanzbutzen bezeichnet wird, ausgestanzt. Vorzugsweise ist die Geometrie des Nietfußes und der Stanzschneide so gestaltet, dass sich beim Einpressen des Niets in die zu fügenden Bauteile der Nietfuß aufspreizt bzw. aufweitet, so dass die Bauteile in der Art einer Hinterschneidung zueinander und gegen den Nietkopf formschlüssig fixiert werden. Das aus den Bauteilen austretende Ende des Nietfußes wiederum wird nach innen zur Mittenlängsachse des Halbholstanzniets umgebogen, wodurch der Stanzbutzen im Nietfuß gehalten und fixiert wird. Die Länge des Nietfußes wird entsprechend ausgelegt, wodurch ein an die Volumenzunahme angepasstes Reservoir bereitgestellt wird, in dem der Stanzbutzen sicher im Niet verwahrt werden kann. Ein durch Innendruck herbeigeführter Verlust des Stanzbutzens und eine daraus resultierende Festigkeitsabnahme oder Korrosionsprobleme werden sicher vermieden.
  • Eine besonders sichere Fixierung des Stanzbutzens kann in einer Ausgestaltung dadurch erreicht werden, dass das Nietfußende an der Führungsfläche der Matrize erst umgebogen wird, wenn der Nietkopf in Anlage mit dem stempelseitigen Bauteil gebracht ist. Somit wird erreicht, dass der Stanzbutzen möglichst tief im Halbhohlstanzniet aufgenommen wird.
  • Für die Ausbildung der Nietverbindung und die Aufspreizung des Nietfußes innerhalb der Bauteile vorteilhaft ist es, wenn die Führungsfläche durch eine Stirnfläche eines Matrizenstempels gebildet wird und der Matrizenstempel, nachdem das Nietfußende die Bauteile durchstoßen hat, zunächst von dem Nietfußende weg verfahren wird, bevor das Nietfußende nach innen umgebogen wird. Hierdurch wird erreicht, dass das Nietfußende nach dem Austreten aus dem matrizenseitigen Bauteil kraftfrei verbleibt, bis der Nietkopf auf dem stempelseitigen Bauteil aufliegt.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung wird das Nietfußende umgebogen, indem der Matrizenstempel in Richtung auf den Halbholhstanzniet verfahren wird, während der Nietkopf durch den Stempel an dem stempelseitigen Bauteil fixiert wird. Durch diese Verfahrensführung wird der Stanzbutzen optimal in den Hohlraum des Halbholstanzniets eingepresst und in diesem fixiert.
  • Mit dem Verfahren werden vorzugsweise mindestens ein Kunststoff- oder FVK-Bauteil und mindestens ein Metallbauteil mittels des Halbhohlstanzniets verbunden. Es können jedoch auch mehrere Kunststoff- oder FVK-Bauteile und/oder Metallbauteile in beliebiger Schichtung verbunden werden.
  • Besonders vorteilhaft ist das Verfahren, wenn es sich bei dem Kunststoff-Bauteil um ein FVK-Bauteil handelt, besonders bevorzugt kann es sich um ein kohlenstofffaserverstärktes (CFK-) Bauteil, ein glasfaserverstärktes (GFK-) Bauteil oder ein aramidfaserverstärktes Bauteil handelt. Bei dem Kunststoff- oder FVK-Bauteil kann es sich insbesondere um ein flächiges, blechartiges Bauteil handeln. Das Metallbauteil ist insbesondere ein Blechformteil, z.B. aus einem Aluminium- oder Stahlblech, wobei es sich auch um ein Gußteil oder Profilteil handeln kann.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn das stempelseitige Bauteil ein Kunststoffbauteil oder ein FVK-Bauteil und das matrizenseitige Bauteil ein Metallbauteil ist.
  • Weiterhin wird eine Bauteilverbund angegeben, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, wodurch zumindest ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil mittels eines Halbhohlstanzniets verbunden sind, die Bauteile vom Nietfuß vollständig durchdrungen sind, und ein Nietfußabschnitt, der auf der dem Nietkopf abgewandten Seite aus dem Bauteilverbund austritt, nach innen umgebogen ist, so dass der Stanzbutzen im Nietfuß fixiert ist. Der Bauteilverbund erzielt dieselben technischen Wirkungen und Vorteile wie zum Verfahren beschrieben.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung ein Nietwerkzeug zum vorlochfreien Fügen von mindestens zwei Bauteilen durch Einbringen eines Halbholstanzniets mit einem Nietkopf und einem daran angeformten Nietfuß mit als Schneidkante ausgebildetem Nietfußende, mit einem Niederhalter und einer Matrize, zwischen denen die Bauteile mit einer Klemmkraft fixierbar sind. Bei geschlossenem Nietwerkzeug werden die zu vernietenden Bauteile zwischen dem Niederhalter und der Matrize eingeklemmt und fixiert. Das Nietwerkzeug umfasst weiterhin einen Stempel, welcher den Nietfuß in einer Schneidphase in die Bauteile eintreibt und den Nietkopf in Anlage mit dem stempelseitigen Bauteil bringt. Hierzu ist der Stempel gegenüber dem Niederhalter und der Matrize verfahrbar. Neben dem Fixieren der Bauteile kommt der Matrize zudem die Aufgabe zu, den Nietfuß nach dem Austritt aus den Bauteilen nach innen umzuformen und so den Stanzbutzen zu fixieren. Hierzu weist die Matrize im Bereich des Austritts des Nietfuß aus den Bauteilen eine Führungsfläche auf, welche derart zur Mittenlängsachse des Niets geneigt ist, dass durch ein lineares Aufeinanderzuführen der Führungsfläche auf den Nietfuß dieser entlang der Führungsfläche nach innen in Richtung auf die Mittenlängsachse des Halbholstanzniets umbiegbar ist.
  • Als besonders vorteilhaft zur Erzielung einer hohen Verbindungsfestigkeit ist eine Ausgestaltung, bei der die Matrize einen Gegenhalter und einen Matrizenstempel aufweist, der gegenüber dem Gegenhalter in Längsrichtung des Niets verfahrbar ist und die Führungsfläche durch eine Stirnseite des Matrizenstempels gebildet ist. Der Gegenhalter ist als Gegenlager zu der vom Niederhalter aufgebrachten Klemmkraft konzipiert. So kann das Umbiegen des Nietfußes erfolgen, während die Bauteile weiterhin mit einer definierten Klemmkraft zwischen Niederhalter und Gegenhalter fixiert werden. Der Antrieb des Matrizenstempels kann in analoger Weise realisiert werden, wie dies von herkömmlichen Stempeln in Nietwerkzeugen bekannt ist.
  • In einer Ausgestaltung umfasst das Nietwerkzeug weiterhin eine Steuerungsvorrichtung, die eingerichtet ist um den Matrizenstempel sowohl unabhängig vom Stempel zu verfahren als auch zeitgleich und richtungsgleich mit dem Stempel zu verfahren. Die Steuerungsvorrichtung ermöglicht es insbesondere, dass das Nietfußende nach dem Durchstoßen der Bauteile zunächst kraftfrei bleibt, bis der Nietkopfs in Anlage mit den Bauteil gebracht ist und erst anschließend nach innen umgebogen wird.
  • Bevorzugt wird das Stanznietwerkzeug verwendet, um das voranstehend beschriebene Verfahren durchzuführen, wobei dieselben technischen Wirkungen und Vorteile erreicht werden, wie sie zum erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich anhand der Zeichnung und im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele. Sofern in dieser Anmeldung der Begriff „kann“ verwendet wird, handelt es sich sowohl um die technische Möglichkeit als auch um die tatsächliche technische Umsetzung.
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:
    • 1 bis 5 Schnittansichten zur Erläuterung eines beispielhaften Verfahrens mit beispielhaftem Nietwerkzeug zu verschiedenen Zeitpunkten des Verfahrens und
    • 6 einen mit dem Verfahren hergestellten Bauteilverbund.
  • Zum vorlochfreien Fügen mittels Halbhohlstanzniet entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren werden ein erstes Bauteil 1 in Form eines CFK-Bauteils und ein zweites Bauteil 2 in Form eines Metallbauteils im Fügebereich aneinander gesetzt und in ein Stanznietwerkzeug 3 eingelegt. Das Stanznietwerkzeug weist auf der einen Seite einen zylinderförmigen Stempel 4 und einen Niederhalter 5 auf, der den Stempel 4 in Umfangsrichtung zumindest teilweise umgibt. Auf der anderen Seite weist das Stanznietwerkzeug eine Matrize 6 auf, die als zweigeteilte Matrize ausgeführt ist mit einem zylinderförmigen Matrizenstempel 7 und einem feststehenden Gegenhalter 8, der den Matrizenstempel 7 umfangsseitig umgibt. Der Stempel 4 und der Matrizenstempel 7 liegen einander gegenüber, ebenso sind der Niederhalter 5 und der Gegenhalter 8 einander gegenüberliegend angeordnet.
  • Durch Absenken des Niederhalters 4 auf die Bauteile1, 2 (angedeutet durch die Pfeile in 1) werden die Bauteile 1, 2 zwischen dem Niederhalter 4 und dem Gegenhalter 8 eingeklemmt und mit einer definierten Klemmkraft gehalten.
  • Ein in die Bauteile einzubringender Halbhohlstanzniet 9 ist in das Nietwerkzeug 3 eingelegt. Dies kann z.B. in bekannter Art und Weise über eine automatische Nietzuführung erfolgen. Der Halbhohlstanzniet 9 ist als einstückiger, metallischer Niet ausgebildet und weist einen Nietkopf 10 auf und einen daran angeformten Nietfuß 11. Der Nietfuß 11 ist in der Art eines Hohlzylinders ausgebildet mit einer umlaufenden, geschlossenen Zylinderwand. Das freie Ende des Nietfuß ist als Stanzschneide 12 ausgebildet, wozu sich die Wandstärke des Nietfußes 11 zum Ende hin verjüngt.
  • 1 zeigt die Bauteile 1, 2 und das Nietwerkzeug 3 zu Beginn des eigentlichen Nietvorgangs. Der Halbhohlstanzniet liegt stempelseitig in dem Nietwerkzeug 3 und mit seiner Stanzschneide 12 auf dem Kunststoffbauteil 1 auf. Die Bauteile 1, 2 sind durch den Niederhalter 5 und den gegenüberliegenden Gegenhalter 8 fixiert und gestützt. Auf der dem Stempel 4 gegenüberliegenden Seite werden die Bauteile 1, 2 zusätzlich durch den Matrizenstempel 7 gestützt, wozu dieser mit einem Stützabschnitt 13 seiner Stirnfläche in Anlage mit dem Metallbauteil 2 gebracht wird. Der Stützabschnitt 13 ist in einem mittleren Bereich der Stirnfläche ausgebildet.
  • Nun wird der Stempel 4 linear in Richtung auf die Bauteile zubewegt, wodurch der Halbhohlstanzniet 9 mit seinem Nietfußende bzw. der Stanzschneide 12 in das angrenzende Kunststoffbauteil 1 einschneidet und dieses durchtrennt, wie in 2 dargestellt. Der Pfeil deutet die Bewegungsrichtung des Stempels an. Durch den Stanzvorgang wird die Struktur des Faserverbundkunststoffs zerstört. Hieraus resultiert eine Volumenzunahme des ausgestanzten Butzens des Kunststoff-Bauteils, welche bei herkömmlichen Nietverbindungen problematisch ist. Der entstehende Kunststoff-Stanzbutzen wird in dem durch den Nietfuß 11 gebildeten Hohlraum im Inneren des Halbhohlstanzniets 9 aufgenommen.
  • Durch eine weitere Zustellbewegung des Stempels 4 (s. 3) wird der Halbhohlstanzniet 9 weiter in die Bauteile 1, 2 eingetrieben und schneidet in das zweite Bauteil 2 ein und durchschneidet es vollständig. Zu dem Zeitpunkt, wenn die Stanzschneide 12 aus dem zweiten Bauteil 2 austritt, liegt der Nietkopf 10 noch nicht auf dem Kunststoffbauteil bzw. ersten Bauteil 1 auf.
  • Die Bauteile 1, 2 werden während des Eintreibens des Niets 9 durch den Stützabschnitt 13 der Matrize gestützt. Hierdurch wird einer Verformung der Bauteile entgegenwirkt, der Stützabschnitt 13 dient als Gegenlager für die durch den Halbhohlstanzniet 9 und den Stempel 4 eingebrachte Kraft. Zudem hält der Stützabschnitt 13 den Stanzbutzen an seinem Platz, wodurch dieser mit fortschreitendem Einpressen des Halbhohlstanzniets in Richtung auf den Nietkopf 10 verschoben wird.
  • Im weiteren Verfahrensablauf wird der Stempel 4 weiter in Richtung auf die Bauteile 1, 2 bewegt, solange bis der Nietkopf 10 in Anlage mit dem Kunststoffbauteil bzw. dem ersten Bauteil 1 gelangt. Während dieses Vorgangs wird jedoch, sobald der Halbhohlstanzniet 9 das untere Bauteil 2 durchschnitten hat, der Matrizenstempel 7 linear von den Bauteilen 1, 2 und dem Halbhohlstanzniet 9 wegbewegt. In diesem Verfahrensabschnitt erfolgt die Bewegung von Stempel 4 und Matrizenstempel 7 in dieselbe Richtung. Der Matrizenstempel 7 wird so schnell und so weit von den Bauteilen 1, 2 zurückbewegt, dass nach dem Durchstoßen der Bauteile 1, 2 solange keine weitere Kraft mehr auf das Nietfußende bzw. die Stanzschneide 12 wirkt, bis der Niet mit seinem Nietkopf in Anlage mit dem Kunststoffbauteil gebracht ist. Hierdurch wird verhindert, dass sich der Nietfuß 11 unkontrolliert oberhalb des Kunststoffbauteils 1 verformt. Vorzugsweise wird der Matrizenstempel 7 in diesem Verfahrensabschnitt im gleichen Maße, d.h. mit derselben Geschwindigkeit und um dieselbe Strecke, bewegt wie der Stempel 4 des Nietwerkzeugs 3.
  • Zum Ende dieses Verfahrensabschnitts liegt der Halbholstanzniet 9 wie in 4 gezeigt, mit seinem Nietkopf 10 auf dem Kunststoffbauteil 1 auf und das Nietfußende ragt durch die zu verbindenden Bauteile hindurch und in Längsrichtung des Halbhohlstanzniets 9 über den Stanzbutzen hinaus 14.
  • Die Geometrie des Nietfußes 11 und insbesondere der Schneidkante 12 ist dabei so gewählt, dass sich der Nietfuß 11 mit fortschreitendem Eindringen in die Bauteile 1, 2 aufweitet bzw. aufspreizt. Hierbei bildet sich ein erster Hinterschnitt 15 aus, der durch beide Bauteil 1, 2 hindurch reicht diese formschlüssig fixiert. Der vom Halbhohlstanzniet 9 ausgestanzte Stanzbutzen 14 umfasst nun ausgestanztes Material des Kunststoffbauteils sowie des Metallbauteils.
  • Die Länge des Nietfußes 11 ist so konzipiert, dass der aus den Bauteilen 1, 2 hinausragende Nietfußendabschnitt 16 nachfolgend nach innen umgebogen werden kann und den Stanzbutzen 14 sicher am Niet 9 fixiert.
  • Dies geschieht in einem nachfolgenden Verfahrensabschnitt, indem der Matrizenstempel 7 in Richtung auf die Bauteile 1, 2 verfahren wird, während der Stempel 4 in seiner Position verbleibt und den Nietkopf 10 auf dem Kunststoffbauteil 1 fixiert. Durch die Bewegung des Matrizenstempels 7 gelangt der Matrizenstempel 7 stirnseitig mit einer Führungsfläche 17 in Kontakt mit dem Nietfußende bzw. der Stanzschneide 12. Die Führungsfläche 16 ist in Bezug auf die Längsachse des Matrizenstempels 7 nach innen geneigt. Wird nun der Matrizenstempel 7 weiter in Richtung auf die Bauteile 1, 2 verschoben, so führt die Führungsfläche 17 den auf ihr aufliegenden Nietfuß nach innen und bewirkt ein Umbiegen des Nietfußendabschnitts 16 nach innen. Die Führungsfläche 17 erstreckt sich bis unterhalb des Stanzbutzen 14, so dass der Nietfuß den Stanzbutzen 14 umgreift und im Halbhohlstanzniet 9 fixiert.
  • Das Nietwerkzeug 3 beinhaltet weitere nicht dargestellte Komponenten, mit denen z.B. die Bewegung des Niederhalters 5, des Stempels 4 und des Matrizenstempels 7 erzeugt werden kann. Dies kann beispielsweise durch, dem Fachmann aus herkömmlichen Nietwerkzeugen bekannte, hydraulische oder servomotorische Stellglieder erfolgen.
  • Weiterhin weist das Nietwerkzeug eine Steuerungsvorrichtung 18 auf, die eingerichtet ist, um die Bewegung des Stempels 4 und des Matrizenstempels 7 zu koordinieren und insbesondere den Stempel 4 und den Matrizenstempel 7 wie voranstehend beschrieben zu bewegen. Die Steuerungsvorrichtung 18 kann ebenso die Bewegung des Niederhalters 5 steuern.
  • Nach Abschluss des Nietvorgangs wird das Nietwerkzeug 3 geöffnet und der Bauteilverbund entnommen. 6 zeigt den resultierenden Bauteilverbund, bei dem das Kunststoff-Bauteil 1 und das Metallbauteil 2 mittels des Halbhohlstanzniets 9 vernietet sind, wobei die Bauteile 1, 2 vom Nietfuß 11 vollständig durchdrungen sind. Auf der dem Nietkopf 10 abgewandten Seite ragt ein Nietfußabschnitt aus den Bauteilen 1, 2 heraus und ist nach innen umgebogen, so dass der Stanzbutzen 14 im Nietfuß 11 fixiert ist. Der Nietfuß 11 weist einen ersten Hinterschnitt 15 auf, der die Bauteile 1, 2 zum Nietkopf 10 fixiert und einen dem ersten Hinterschnitt 15 gegenläufigen zweiten Hinterschnitt 19, der den Stanzbutzen hält.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und Stanznietwerkzeug ermöglicht es, einen Stanznietverbund herzustellen, der ausreichend Freiraum bietet, um die zerstörten FVK-Fasern aufzunehmen. Korrosionsprobleme durch offenliegende Fasern in Verbindung mit dem Partnerfügeteil können reduziert bzw. gänzlich vermieden werden.
  • In den Figuren wird das Verfahren beispielhaft anhand von zwei zu verbindenden Bauteilen erläutert. Jedoch können mit dem Verfahren mehr als die gezeigten zwei Bauteile miteinander verbunden werden. Ebenso können andere Materialien oder Schichtungen der Bauteile als in 1 dargestellt verwendet werden.
  • Die Ausführungsbeispiele sind nicht maßstabsgetreu und nicht beschränkend. Abwandlungen im Rahmen des fachmännischen Handelns sind möglich.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Bauteil
    2
    Bauteil
    3
    Stanznietwerkzeug
    4
    Stempel
    5
    Niederhalter
    6
    Matrize
    7
    Matrizenstempel
    8
    Gegenhalter
    9
    Halbhohlstanzniet
    10
    Nietkopf
    11
    Nietfuß
    12
    Stanzschneide
    13
    Stützabschnitt
    14
    Stanzbutzen
    15
    Hinterschnitt
    16
    Nietfußendabschnitt
    17
    Führungsfläche
    18
    Steuerungsvorrichtung
    19
    Hinterschnitt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102016211550 [0005]

Claims (10)

  1. Verfahren zum vorlochfreien Fügen von wenigstens einem Kunststoffbauteil mit einem Metallbauteil mit den Schritten: Bereitstellen und Aneinandersetzen von wenigstens einem ersten Bauteil (1) und einem zweiten Bauteil (2), Aufsetzen eines Nietwerkzeugs (3) auf den Bauteilen, wobei die Bauteile (1, 2) zwischen einem Niederhalter (5) und einer Matrize (6) des Nietwerkzeugs (3) fixiert werden, Eintreiben eines Halbhohlstanzniets (9) mittels eines Stempels (4) des Nietwerkzeugs (3) in die Bauteile (1, 2), wobei ein als Stanzschneide (12) ausgebildetes Nietfußende in die Bauteile (1, 2) einschneidet, dadurch gekennzeichnet, dass beim Eintreiben des Halbhohlstanzniets (9) der Nietfuß (11) die zu fügenden Bauteile (1, 2) vollständig durchdringt und aus dem matrizenseitigen Bauteil (2) austritt und ein Nietfußendabschnitt (16) an einer Führungsfläche (17) der Matrize (6) nach innen umgebogen wird, so dass der Stanzbutzen (14) im Nietfuß (11) fixiert wird.
  2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nietfußendabschnitt (16) an der Führungsfläche (17) der Matrize (6) erst umgebogen wird, wenn der Nietkopf (10) in Anlage mit dem stempelseitigen Bauteil (2) gebracht ist.
  3. Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsfläche (17) durch eine Stirnfläche eines Matrizenstempels (7) gebildet wird und der Matrizenstempel (7), nachdem das Nietfußende die Bauteile durchstoßen hat, zunächst von dem Nietfußende weg verfahren wird, bevor das Nietfußende nach innen umgebogen wird..
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nietfußende umgebogen wird, indem der Matrizenstempel (7) in Richtung auf den Halbhohlstanzniet (9) verfahren wird, während der Nietkopf (10) durch den Stempel (4) auf dem stempelseitigen Bauteil (1) fixiert wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Faserverbundkunststoff-Bauteil und ein Metallbauteil miteinander verbunden werden.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das stempelseitige Bauteil ein Kunststoffbauteil oder ein FVK-Bauteil ist.
  7. Bauteilverbund hergestellt mit einem Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, bei dem zumindest ein erstes Bauteil (1) und ein zweites Bauteil (2) mittels eines Halbhohlstanzniets (9) verbunden sind, die Bauteile (1, 2) vom Nietfuß (11) des Halbhohlstanzniets (9) vollständig durchdrungen sind, und ein Nietfußendabschnitt (16), der auf der dem Nietkopf (10) abgewandten Seite aus dem Bauteilverbund austritt, nach innen umgebogen ist, so dass der Stanzbutzen (14) im Nietfuß (11) fixiert ist.
  8. Nietwerkzeug (3) zur vorlochfreien Fügen von mindestens zwei Bauteilen durch Einbringen eines Halbholstanzniets (9) mit einem Nietkopf (10) und einem daran anschließenden Nietfuß (11) mit als Schneidkante (12) ausgebildetem Nietfußende, mit: einem Niederhalter (5) und einer Matrize (6), zwischen denen die Bauteile (1, 2) mit einer Klemmkraft fixierbar sind, einem Stempel (4), welcher den Nietfuß in einer Schneidphase in die Bauteile (1, 2) eintreibt und den Nietkopf (10) in Anlage mit dem stempelseitigen Bauteil (1) bringt, wobei die Matrize (6) im Bereich des Austritts des Nietfuß (11) aus dem matrizenseitigen Bauteil (2) eine Führungsfläche (17) aufweist, die so zur Mittenlängsachse des Niets geneigt ist, dass durch ein lineares Aufeinanderzuführen der Führungsfläche (17) auf den Nietfuß dieser entlang der Führungsfläche (17) nach innen in Richtung auf die Mittenlängsachse des Halbholstanzniets umbiegbar ist.
  9. Nietwerkzeug nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (6) einen Gegenhalter (8) und einen Matrizenstempel (7) aufweist, der gegenüber dem Gegenhalter in Längsrichtung des Niets verfahrbar ist und die Führungsfläche (17) durch eine Stirnfläche des Matrizenstempels (7) gebildet ist.
  10. Nietwerkzeug nach Patentanspruch 9, weiterhin mit einer Steuerungsvorrichtung (18), die eingerichtet ist um den Matrizenstempel (7) sowohl unabhängig vom Stempel (4) zu verfahren als auch zeitgleich und richtungsgleich mit dem Stempel (4) zu verfahren.
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