DE102019133562A1 - Method for connecting at least two components to form a composite component - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von zumindest zwei Bauteilen (2 - 5) zu einem Verbundbauteil (1), bei dem ein erstes Bauteil (2), das mittels eines 3D-Druckverfahrens aus einem reaktiven Material (7) ausgebildet und, insbesondere chemisch, teilausgehärtet ist, mit zumindest einem weiteren Bauteil (3 - 5) verbunden wird. Erfindungsgemäß wird auf dem ersten und/oder dem zumindest einen weiteren Bauteil (2 - 5) in einem Fügebereich (6) das reaktive Material (7) unausgehärtet aufgebracht, das erste Bauteil (2) und das zumindest eine weitere Bauteil (3 - 5) werden in ihren Fügebereichen (6) aneinander angeordnet und die zumindest zwei Bauteile (2 - 5) werden mittels Wärmeeintrag miteinander verbunden. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauteils (1) aus zumindest zwei Bauteilen (2 - 5), bei dem ein erstes Bauteil (2) in einem 3D-Druckverfahren aus einem reaktiven Material hergestellt und hierbei, insbesondere chemisch, teilausgehärtet wird, und mit zumindest einem weiteren Bauteil (3 - 5) verbunden wird. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verbundbauteil (1) aus zumindest zwei Bauteilen (2 - 5), wobei zumindest eines der beiden Bauteile (2 - 5) mittels eines 3D-Druckverfahrens hergestellt ist.The invention relates to a method for connecting at least two components (2-5) to form a composite component (1), in which a first component (2), which is formed from a reactive material (7) by means of a 3D printing process and, in particular chemically , is partially cured, is connected to at least one further component (3-5). According to the invention, the reactive material (7) is applied uncured on the first and / or the at least one further component (2 - 5) in a joining area (6), the first component (2) and the at least one further component (3 - 5) are arranged next to one another in their joining areas (6) and the at least two components (2-5) are connected to one another by means of heat input. The invention also relates to a method for producing a composite component (1) from at least two components (2-5), in which a first component (2) is produced from a reactive material in a 3D printing process and is partially cured, in particular chemically, and is connected to at least one further component (3-5). The invention also relates to a composite component (1) made of at least two components (2-5), at least one of the two components (2-5) being produced by means of a 3D printing process.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von zumindest zwei Bauteilen zu einem Verbundbauteil, bei dem ein erstes Bauteil, das mittels eines 3D-Druckverfahrens aus einem reaktiven Material ausgebildet und, insbesondere chemisch, teilausgehärtet ist, mit zumindest einem weiteren Bauteil verbunden wird.The present invention relates to a method for connecting at least two components to form a composite component, in which a first component, which is formed from a reactive material by means of a 3D printing process and, in particular chemically, partially cured, is connected to at least one further component.
Aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Verbinden von mehreren Bauteilen zeitlich zu verkürzen.The object of the present invention is thus to shorten the time required to connect several components.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Verbinden von zumindest zwei Bauteilen zu einem Verbundbauteil, ein Verfahren zum Herstellen des Verbundbauteils und einem Verbundbauteil mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche.The object is achieved by a method for connecting at least two components to form a composite component, a method for producing the composite component and a composite component having the features of the independent claims.
Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Verbinden von zumindest zwei Bauteilen zu einem Verbundbauteil. Das Verbundbauteil ist somit aus zumindest zwei Bauteilen zusammengesetzt. Unter bestimmten Umständen, beispielsweise, weil ein Bauraum eines 3D-Druckers zu klein ist, um das Verbundbauteil auf einmal herzustellen, wird das Verbundbauteil aus zumindest zwei Bauteilen aufgebaut bzw. zusammengesetzt. Die Bauteile müssen danach natürlich ausreichend stabil miteinander verbunden werden.A method is proposed for connecting at least two components to form a composite component. The composite component is thus composed of at least two components. Under certain circumstances, for example because the installation space of a 3D printer is too small to produce the composite component at once, the composite component is constructed or assembled from at least two components. The components must then of course be connected to one another in a sufficiently stable manner.
Bei dem Verfahren wird ein erstes Bauteil mit zumindest einem weiteren Bauteil verbunden. Das weitere Bauteil kann dabei ein zweites Bauteil, ein drittes Bauteil, ein viertes Bauteil usw. sein. Das erste Bauteil ist mittels eines 3D-Druckverfahrens aus einem reaktiven Material ausgebildet und, insbesondere chemisch, teilausgehärtet. Das erste Bauteil ist somit noch nicht vollständig ausgehärtet, so dass es mit dem weiteren Bauteil verbunden werden kann.In the method, a first component is connected to at least one further component. The further component can be a second component, a third component, a fourth component, etc. The first component is formed from a reactive material by means of a 3D printing process and is partially cured, in particular chemically. The first component is therefore not yet fully cured, so that it can be connected to the further component.
Erfindungsgemäß wird auf dem ersten Bauteil in einem Fügebereich das reaktive Material unausgehärtet aufgebracht. Zusätzlich oder alternativ wird auf dem zumindest einen weiteren Bauteil im Fügebereich das reaktive Material unausgehärtet aufgebracht.According to the invention, the reactive material is applied uncured on the first component in a joining area. Additionally or alternatively, the reactive material is applied uncured on the at least one further component in the joining area.
Danach werden das erste Bauteil und das zumindest eine weitere Bauteil in ihren Fügebereichen aneinander angeordnet. Mittels Wärmeeintrag werden die zumindest zwei Bauteile miteinander verbunden.The first component and the at least one further component are then arranged against one another in their joining areas. The at least two components are connected to one another by means of heat input.
Vorteilhaft ist es, wenn mittels des Wärmeeintrags das teilausgehärtete erste Bauteil und das unausgehärtete reaktive Material in dem zumindest einen Fügebereich vollständig ausgehärtet wird. Dadurch verbinden sich die zumindest zwei Bauteile zu dem Verbundbauteil. Durch das vollständige Aushärten kann das Verbundbauteil seine Endfestigkeit erreichen oder kann zumindest nach dem Aushärten verwendet werden.It is advantageous if the partially cured first component and the uncured reactive material are completely cured in the at least one joining area by means of the heat input. As a result, the at least two components connect to form the composite component. As a result of the complete curing, the composite component can reach its final strength or can at least be used after curing.
Von Vorteil ist es, wenn das erste Bauteil und das zumindest eine weitere Bauteil eine stoffschlüssige Verbindung ausbilden und infolgedessen eine stabile Verbindung zwischen den Bauteilen ausgebildet wird.It is advantageous if the first component and the at least one further component form an integral connection and, as a result, a stable connection is formed between the components.
Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn das erste Bauteil und das zumindest eine weitere Bauteil eine formschlüssige Verbindung ausbilden. Dadurch ist eine mechanische Verbindung gegeben.Additionally or alternatively, it is advantageous if the first component and the at least one further component form a form-fitting connection. This creates a mechanical connection.
Von Vorteil ist es, wenn das zumindest eine weitere Bauteil mittels eines 3D-Druckverfahrens ausgebildet ist. Dadurch kann dieses Bauteil ebenfalls schnell und einfach ausgebildet werden. Zusätzlich oder alternativ kann das zumindest eine weitere Bauteil auch, insbesondere chemisch, teilausgehärtet sein. Weiterhin zusätzlich oder alternativ kann das zumindest eine weitere Bauteil auch aus dem reaktiven Material ausgebildet sein. Infolgedessen ist das Verbundbauteil aus dem reaktiven Material ausgebildet.It is advantageous if the at least one further component is formed by means of a 3D printing process. As a result, this component can also be formed quickly and easily. Additionally or alternatively, the at least one further component can also be partially cured, in particular chemically. Furthermore, additionally or alternatively, the at least one further component can also be formed from the reactive material. As a result, the composite component is formed from the reactive material.
Vorteilhaft ist es, wenn das reaktive Material zumindest eine erste Komponente und zumindest eine zweite Komponente umfasst. Beim 3D-Drucken härtet die erste Komponente aus und die zweite Komponente bleibt unausgehärtet. Insgesamt ist das reaktive Material teilausgehärtet. Mittels des Wärmeeintrags wird auch die zweite Komponente ausgehärtet, so dass das reaktive Material vollständig aushärtet. Die zweite Komponente kann ein Harz beispielsweise auf Basis von Polyurethan, Epoxid und/oder Zyanat sein. Die erste Komponente kann beispielsweise mittels Lichteintrag, beispielsweise Ultraviolettstrahlung, insbesondere von einem entsprechenden Laser, ausgehärtet werden. Die erste Komponente kann ein mittels Licht, insbesondere UV-Strahlung, aushärtbares Harz sein. Die erste Komponente kann ferner beispielsweise auf Basis von Aminen, Amiden und/oder Estern ausgebildet sein und/oder Bestandteile von Aminen, Amiden und/oder Estern aufweisen. Bei dem 3D-Druckverfahren kann es sich somit um ein Druckverfahren handeln, welches mittels Lichtstrahlung das reaktive Material teilweise aushärtet, um das Bauteil herzustellen.It is advantageous if the reactive material comprises at least one first component and at least one second component. In 3D printing, the first component hardens and the second component remains uncured. Overall, the reactive material is partially cured. The second component is also cured by means of the heat input, so that the reactive material cures completely. The second component can be a resin, for example based on polyurethane, epoxy and / or cyanate. The first component can be cured, for example, by means of light input, for example ultraviolet radiation, in particular from a corresponding laser. The first component can be a resin curable by means of light, in particular UV radiation. The first component can also be based, for example, on amines, amides and / or esters and / or have constituents of amines, amides and / or esters. The 3D printing process can therefore be a printing process that partially cures the reactive material by means of light radiation in order to produce the component.
Von Vorteil ist es, wenn das reaktive Material, insbesondere zumindest eines der beiden Komponenten, ein Duroplastmaterial ist.It is advantageous if the reactive material, in particular at least one of the two components, is a thermoset material.
Zusätzlich oder alternativ kann auch das zumindest eine weitere Bauteil aus dem reaktiven Material und/oder aus einem Thermoplastmaterial ausgebildet sein.Additionally or alternatively, the at least one further component can also be formed from the reactive material and / or from a thermoplastic material.
Vorteilhaft ist es, wenn die zumindest zwei Bauteile mittels einer Fügevorrichtung beim Verbinden zusammengefügt, zusammengehalten und/oder zusammengepresst werden. Dadurch können die beiden Bauteile gegeneinander fixiert werden, bis sie miteinander verbunden und/oder ausgehärtet sind.It is advantageous if the at least two components are joined, held together and / or pressed together by means of a joining device during connection. As a result, the two components can be fixed against one another until they are connected to one another and / or hardened.
Von Vorteil ist es, wenn der Wärmeeintrag mittels einer Heizeinrichtung eingebracht wird und/oder
dass zumindest eines der Bauteile während des Aushärtens mittels einer Stützvorrichtung abgestützt wird.It is advantageous if the heat input is introduced and / or by means of a heating device
that at least one of the components is supported by means of a support device during curing.
Vorgeschlagen wird ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauteils aus zumindest zwei Bauteilen. Beim Verfahren wird ein erstes Bauteil in einem 3D-Druckverfahren aus einem reaktiven Material hergestellt und hierbei teilausgehärtet. Das erste Bauteil wird beispielsweise chemisch teilausgehärtet hergestellt. Das erste Bauteil wird mit zumindest einem weiteren Bauteil verbunden.A method for producing a composite component from at least two components is also proposed. In the process, a first component is produced from a reactive material in a 3D printing process and is partially cured in the process. The first component is produced chemically partially cured, for example. The first component is connected to at least one further component.
Erfindungsgemäß werden die zumindest zwei Bauteile mit zumindest einem Verfahrensschritt gemäß der vorangegangenen und/oder nachfolgenden Beschreibung miteinander verbunden.According to the invention, the at least two components are connected to one another with at least one method step in accordance with the preceding and / or following description.
Vorteilhaft ist es, wenn beim 3D-Druckverfahren eine erste Komponente des reaktiven Materials ausgehärtet wird, so dass das erste Bauteil teilausgehärtet ausgebildet wird. Zumindest eine weitere, zweite Komponente des reaktiven Materials bleibt unausgehärtet.It is advantageous if, in the 3D printing process, a first component of the reactive material is cured, so that the first component is partially cured. At least one further, second component of the reactive material remains uncured.
Von Vorteil ist es, wenn das zumindest eine weitere Bauteil in einem 3D-Druckverfahren und/oder Spritzgussverfahren hergestellt wird. Das 3D-Druckverfahren, mit dem das zumindest eine weitere Bauteil hergestellt wird, kann dabei das gleiche Verfahren sein, mit dem das erste Bauteil hergestellt wird. Mittels des Spritzgussverfahrens kann das Bauteil schnell und in hoher Stückzahl hergestellt werden.It is advantageous if the at least one further component is produced in a 3D printing process and / or injection molding process. The 3D printing process with which the at least one further component is produced can be the same process with which the first component is produced. The component can be manufactured quickly and in large numbers by means of the injection molding process.
Vorteilhaft ist es, wenn das 3D-Druckverfahren ein Digital Light Processing Verfahren ist. Bei diesem Verfahren wird beispielsweise ein Harz mittels einem Lichtstrahl ausgehärtet, so dass sich das Bauteil bildet. Bei diesem Verfahren wird das Bauteil anschließend mittels Wärmeeintrag vollständig ausgehärtet.It is advantageous if the 3D printing process is a digital light processing process. In this method, for example, a resin is cured by means of a light beam, so that the component is formed. In this process, the component is then completely cured by applying heat.
Zusätzlich oder alternativ wird das Bauteil, welches mit dem 3D-Druckverfahren hergestellt wird, während dem Drucken, insbesondere chemisch, teilweise aushärtet.Additionally or alternatively, the component that is produced with the 3D printing process is partially cured, in particular chemically, during the printing.
Von Vorteil ist es, wenn das erste Bauteil und/oder das zumindest eine weitere Bauteil in einem 3D-Drucker ausgebildet wird, dessen Bauraum kleinere Abmaße aufweist als das herzustellende Verbundbauteil. Ein kleinerer Bauraum und somit ein kleinerer 3D-Drucker ist kostengünstiger als ein größerer 3D-Drucker.It is advantageous if the first component and / or the at least one further component is formed in a 3D printer whose installation space has smaller dimensions than the composite component to be produced. A smaller installation space and thus a smaller 3D printer is more cost-effective than a larger 3D printer.
Vorteilhaft ist es, wenn vor dem Herstellen des Verbundbauteils dieses derart getrennt geplant wird, dass das erste und/oder das zumindest eine weitere Bauteil im Bauraum hergestellt werden können. Kann das Verbundbauteil nicht in einem Schritt im Bauraum ausgebildet werden, kann das Verbundbauteil in zumindest zwei Bauteile aufgeteilt werden, welche in den Bauraum passen. Zumindest zwei Bauteile können aber auch eine derartige Größe aufweisen, dass parallel zumindest zwei Bauteile im Bauraum hergestellt werden können. Beispielsweise können die beiden Bauteile nicht hintereinander in den Bauraum passen. Jedoch können beide Bauteile nebeneinander im Bauraum ausgebildet werden.It is advantageous if, before the production of the composite component, it is planned separately in such a way that the first and / or the at least one further component can be produced in the installation space. If the composite component cannot be formed in one step in the installation space, the composite component can be divided into at least two components which fit into the installation space. At least two components can, however, also have a size such that at least two components can be produced in parallel in the installation space. For example, the two components cannot fit into the installation space one behind the other. However, both components can be formed next to one another in the installation space.
Vorgeschlagen wird des Weiteren ein Verbundbauteil aus zumindest zwei Bauteilen, wobei zumindest eines der beiden Bauteile mittels eines 3D-Druckverfahrens hergestellt ist.Furthermore, a composite component made of at least two components is proposed, with at least one of the two components being produced by means of a 3D printing process.
Erfindungsgemäß ist das Verbundbauteil gemäß einem Verfahren der vorangegangenen und/oder nachfolgenden Beschreibung ausgebildet.According to the invention, the composite component is designed according to a method of the preceding and / or following description.
Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine schematische Schnittansicht eines Verbundbauteils aus zumindest zwei Bauteilen und -
2 eine schematische Schnittansicht zumindest eines Bauteils in einem Bauraum eines 3D-Druckers.
-
1 a schematic sectional view of a composite component made of at least two components and -
2 a schematic sectional view of at least one component in an installation space of a 3D printer.
Bei dem Verfahren zum Verbinden von zumindest zwei Bauteilen
Zumindest das erste Bauteil
Um das erste Bauteil
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das reaktive Material
Das erste Bauteil
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das dritte und das vierte Bauteil
Nach dem Anordnen des reaktiven Materials
Außerdem kann das reaktive Material
Wie oben bereits beschrieben ist, ist das erste Bauteil
Ferner kann zumindest eines der weiteren Bauteile
Beispielsweise ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das zweite Bauteil
Weiterhin kann beispielsweise das dritte Bauteil
Des Weiteren kann beispielsweise das vierte Bauteil
Merkmale, die bereits in der vorangegangenen Figur beschrieben sind, werden hier der Einfachheit halber nicht nochmals erklärt. Ferner werden im Vergleich zur vorangegangenen Figur für gleiche Merkmale auch gleiche Bezugszeichen verwendet.Features that have already been described in the previous figure are not explained again here for the sake of simplicity. Furthermore, in comparison to the previous figure, the same reference numerals are also used for the same features.
Das erste Bauteil
Das in
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.The present invention is not limited to the illustrated and described exemplary embodiments. Modifications within the scope of the patent claims are just as possible as a combination of the features, even if these are shown and described in different exemplary embodiments.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- VerbundbauteilComposite component
- 22
- erstes Bauteilfirst component
- 33
- zweites Bauteilsecond component
- 44th
- drittes Bauteilthird component
- 55
- viertes Bauteilfourth component
- 66th
- FügebereichJoining area
- 77th
- reaktives Materialreactive material
- 88th
- erste Stirnseitefirst face
- 99
- zweite Stirnseitesecond face
- 1010
- erste Längsseitefirst long side
- 1111
- zweite Längsseitesecond long side
- 1212th
- Behältercontainer
- 1313th
- BauraumInstallation space
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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