DE102019213399A1 - Method for connecting two components and assembling components - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile (11, 12), wobei das erste Bauteil (11) in einer Fügezone (16) zumindest bereichsweise mit einer durch eine Strahlungsquelle erzeugten Oberflächenstruktur (25) versehen ist, wobei das erste Bauteil (11) vorzugsweise aus Metall und das zweite Bauteil (12) aus Kunststoff besteht, und wobei das zweite Bauteil (12) als vorgefertigtes, festes Bauteil (12) ausgebildet ist und durch Anlagekontakt im Bereich der Oberflächenstruktur (25) des ersten Bauteils (11) und bereichsweises Aufschmelzen des Kunststoffs im Fügebereich (16) und anschließendes Erstarren des Kunststoffs mit dem ersten Bauteil (11) verbunden wird.The invention relates to a method for connecting two components (11, 12), the first component (11) being provided at least in some areas in a joining zone (16) with a surface structure (25) generated by a radiation source, the first component (11) preferably made of metal and the second component (12) made of plastic, and wherein the second component (12) is designed as a prefabricated, solid component (12) and through contact in the area of the surface structure (25) of the first component (11) and in areas Melting of the plastic in the joining area (16) and subsequent solidification of the plastic is connected to the first component (11).

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden zweiter Bauteile, insbesondere zweier aus unterschiedlichen Materialien bestehenden Bauteile, wobei an einem der Bauteile eine Oberflächenstruktur vorgesehen ist, die von dem verflüssigten Material des anderen Bauteils beim Fügeprozess ausgefüllt wird, um die Verbindung zwischen den beiden Bauteilen herzustellen. Ferner betrifft die Erfindung einen Bauteileverbund, der nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.The invention relates to a method for connecting two components, in particular two components made of different materials, a surface structure being provided on one of the components which is filled by the liquefied material of the other component during the joining process in order to establish the connection between the two components. The invention also relates to a component assembly which is produced by a method according to the invention.

Stand der TechnikState of the art

Ein Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus der DE 10 2012 221 605 A1 der Anmelderin bekannt. Das bekannte Verfahren findet insbesondere Verwendung beim Verbinden zweier Bauteile, bei dem das erste Bauteil aus Metall oder Keramik besteht, während das zweite Bauteil aus Kunststoff besteht. Das aus dem Stand der Technik vorbekannte Verfahren sieht vor, dass in einem Verbindungs- bzw. Fügebereich zwischen den beiden Bauteilen an dem ersten Bauteil eine Oberflächenstruktur vorab ausgebildet wird, die beim Fügen der beiden Bauteile durch Aufschmelzen des Kunststoffs des zweiten Bauteils von dem Material des zweiten Bauteils ausgefüllt wird, um dadurch eine innige Verbindung bzw. Verzahnung zwischen den beiden Bauteilen herzustellen. Wie bereits erläutert, zeichnet sich das vorbekannte Verfahren dadurch aus, dass die Oberflächenstruktur an dem ersten Bauteil vorab erzeugt wird, d.h. in einem nicht gefügten Zustand der beiden Bauteile bzw. vor der Einwirkung eines energiereichen Strahls (Laserstahl) auf die gefügten Bauteile. Somit stellt die Erzeugung der Oberflächenstruktur an dem ersten Bauteil einen zusätzlichen, vor dem Fügen der Bauteile auszuführenden, separaten Arbeitsschritt dar.A method for connecting two components with the features of the preamble of claim 1 is from DE 10 2012 221 605 A1 known to the applicant. The known method is used in particular when connecting two components in which the first component is made of metal or ceramic, while the second component is made of plastic. The method known from the prior art provides that in a connection or joining area between the two components on the first component, a surface structure is formed in advance, which when the two components are joined by melting the plastic of the second component from the material of the second component is filled in order to thereby establish an intimate connection or interlocking between the two components. As already explained, the previously known method is characterized in that the surface structure is generated on the first component in advance, ie in a non-joined state of the two components or before the action of a high-energy beam (laser beam) on the joined components. The creation of the surface structure on the first component thus represents an additional, separate work step to be carried out before the components are joined.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass es fertigungstechnisch insofern besonders vorteilhaft ist, da die Erzeugung der Oberflächenstruktur an dem ersten Bauteil und das Verbinden der beiden Bauteile während ein und demselben Arbeitsschritt in zeitlich aufeinanderfolgenden bzw. quasi simultanen Zeitabschnitten erfolgt. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass es erfindungsgemäß nicht erforderlich ist, vor dem Fügen der beiden Bauteile in einem separaten Arbeitsgang an dem ersten Bauteil die Oberflächenstruktur, typischerweise an einem anderen Ort, auszubilden. Vielmehr wird diese während des Fügeprozesses bzw. während der Anordnung der beiden Bauteile zum Verbinden der Bauteile in einem zeitlich ersten Schritt an dem ersten Bauteil erzeugt, wonach anschließend nahezu zeitgleich ein Aufschmelzen des Materials des zweiten Bauteils und Ausfüllen bzw. Vermischen des Materials des zweiten Bauteils mit dem Material des ersten Bauteils bzw. das Eindringen des Kunststoffs in die Oberflächenstruktur erfolgt. Vorzugsweise erfolgt das bereichsweise Aufschmelzen des zweiten Bauteils und die Ausbildung der Oberflächenstruktur des ersten Bauteils zeitgleich mittels eines das zweite Bauteil durchstrahlendes Strahls der Strahlungsquelle. Insbesondere sind das erste und das zweite Bauteil derart angeordnet, dass der Laserstrahl zuerst das Kunststoffbauteil durchstrahlt, bevor der Laserstrahl auf den metallischen Partner in Form des ersten Bauteils trifft. Dabei durchstrahlt der Laserstrahl der Laserstrahlung zunächst den lasertransparenten Kunststoff des zweiten Bauteils und trifft anschließend auf die Oberfläche des metallischen Partners des ersten Bauteils. Im Bereich der Auftrittstelle findet aufgrund der eingebrachten Energie ein Umschmelz- und/oder Abtragsprozess im Metall derart statt, dass eine raue und zerklüftete Oberflächenstruktur an der Oberfläche des ersten Bauteils entsteht. In einer Variante wird durch die Laserstrahlung eine geordnete, geometrisch definierte Struktur ausgebildet. Insbesondere wird der Strahl der Strahlungsquelle mit einer vorbestimmten Trajektorie über den Fügebereich geführt.The method according to the invention for connecting two components with the features of claim 1 has the advantage that it is particularly advantageous in terms of production technology, since the creation of the surface structure on the first component and the connection of the two components during one and the same work step in chronologically successive or quasi simultaneous periods of time takes place. In other words, this means that, according to the invention, it is not necessary, before joining the two components, to form the surface structure on the first component in a separate operation, typically at a different location. Rather, it is generated on the first component during the joining process or during the arrangement of the two components to connect the components in a first step, after which the material of the second component is subsequently melted and the material of the second component is filled or mixed almost simultaneously takes place with the material of the first component or the penetration of the plastic into the surface structure. The melting of the second component in regions and the formation of the surface structure of the first component preferably take place simultaneously by means of a beam from the radiation source radiating through the second component. In particular, the first and the second component are arranged in such a way that the laser beam first shines through the plastic component before the laser beam strikes the metallic partner in the form of the first component. The laser beam of the laser radiation first shines through the laser-transparent plastic of the second component and then hits the surface of the metallic partner of the first component. In the area of the point of impact, due to the energy introduced, a remelting and / or removal process takes place in the metal in such a way that a rough and fissured surface structure is created on the surface of the first component. In one variant, the laser radiation forms an ordered, geometrically defined structure. In particular, the beam from the radiation source is guided over the joining area with a predetermined trajectory.

Somit schlägt es das erfindungsgemäße Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile gemäß der Lehre des Anspruchs 1 vor, dass die Ausbildung der Oberflächenstruktur an dem ersten Bauteil in einem Zustand erfolgt, bei dem das zweite Bauteil sich in Anlagekontakt mit dem ersten Bauteil befindet.The method according to the invention for connecting two components according to the teaching of claim 1 thus proposes that the surface structure be formed on the first component in a state in which the second component is in abutment contact with the first component.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verbinden zweier Bauteile sind in den Unteransprüchen aufgeführt.Advantageous developments of the method according to the invention for connecting two components are listed in the subclaims.

Um zu gewährleisten, dass einerseits das aufgeschmolzene Material des zweiten Bauteils in die Oberflächenstruktur des ersten Bauteils eindringt, und andererseits die Soll-Position der beiden Bauteile während des Fügeprozesses eingehalten wird, ist es vorgesehen, dass zumindest während der Ausbildung der Oberflächenstruktur an dem ersten Bauteil und dem Aufschmelzen des Materials des zweiten Bauteils das zweite Bauteil mit einer Anlagekraft im Bereich der auszubildenden Oberflächenstruktur gegen das erste Bauteil kraftbeaufschlagt wird.In order to ensure that, on the one hand, the melted material of the second component penetrates into the surface structure of the first component, and on the other hand, the target position of the two components is maintained during the joining process, it is provided that at least during the formation of the surface structure on the first component and when the material of the second component is melted, a force is applied to the second component with a contact force in the area of the surface structure to be formed against the first component.

Um zu gewährleisten, dass bei in Anlagekontakt miteinander angeordneten Bauteilen die Oberflächenstruktur an dem ersten Bauteil ausgebildet werden kann, obwohl zwischen einer Strahlungsquelle (typischerweise einem Laserstrahl) und dem ersten Bauteil sich das das zweite Bauteil befindet, ist es vorgesehen, dass als Kunststoff für das zweite Bauteil ein für die Strahlungsquelle transparenter Kunststoff verwendet wird.In order to ensure that when components are in contact with one another, the surface structure can be formed on the first component, although the second component is located between a radiation source (typically a laser beam) and the first component provided that a plastic transparent to the radiation source is used as the plastic for the second component.

In Weiterbildung des zuletzt gemachten Vorschlags ist es vorgesehen, dass als Strahlungsquelle eine Laserstrahlquelle verwendet wird, und dass der Kunststoff zumindest im Wesentlichen ein faserloser oder faserverstärkter Thermoplast ist.In a further development of the proposal made last, it is provided that a laser beam source is used as the radiation source, and that the plastic is at least essentially a fiber-free or fiber-reinforced thermoplastic.

Hinsichtlich der genauen Geometrie der Oberflächenstruktur an dem ersten Bauteil gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. In einer ersten Ausgestaltung des Verfahrens ist es vorgesehen, dass eine chaotische , d.h. eine unregelmäßig geformte Oberflächenstruktur erzeugt wird. Alternativ hierzu kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass eine regelmäßig geometrische Strukturen aufweisende Oberflächenstruktur erzeugt wird. Bei der Oberflächenstruktur handelt es sich zum Beispiel um eine von einer Nanostruktur überlagerte Mikrostruktur. Es sind jedoch auch andere Strukturen denkbar, die zum Beispiel eine Makrostruktur umfassen.There are different possibilities with regard to the exact geometry of the surface structure on the first component. In a first embodiment of the method it is provided that a chaotic, i.e. an irregularly shaped surface structure is generated. As an alternative to this, however, it can also be provided that a surface structure having regular geometric structures is generated. The surface structure is, for example, a microstructure overlaid by a nanostructure. However, other structures are also conceivable which include a macrostructure, for example.

Um die Einwirkung der Strahlungsquelle, insbesondere des Laserstrahls, in der Fügezone zwischen den beiden Bauteilen sicherzustellen, sieht es ein weiteres bevorzugtes Verfahren vor, dass das Aufbringen der Anlagekraft in einem Bereich außerhalb der direkten Einwirkung der Strahlungsquelle auf das erste Bauteil erfolgt. Dadurch wird ein ungestörter Strahlengang ermöglicht. Alternativ kann ein für die Strahlungsquell transparentes Werkzeug eingesetzt werden, sodass dieses auch im Strahlengang der Strahlungsquelle angeordnet werden kann.In order to ensure the action of the radiation source, in particular the laser beam, in the joining zone between the two components, a further preferred method provides that the application force is applied in an area outside the direct action of the radiation source on the first component. This enables an undisturbed beam path. Alternatively, a tool that is transparent to the radiation source can be used so that it can also be arranged in the beam path of the radiation source.

Beispielsweise zur Verbesserung der Haftung zwischen den beiden Bauteilen oder zur Erzeugung bestimmter Oberflächeneigenschaften kann es darüber hinaus vorgesehen sein, dass die Oberfläche des ersten und/oder zweiten Bauteils vor dem Verbinden mit einer Oberflächenmodifikation versehen werden/wird. Eine derartige Oberflächenmodifikation kann beispielsweise durch eine chemische Behandlung des ersten und/oder zweiten Bauteils erfolgen.For example, in order to improve the adhesion between the two components or to produce certain surface properties, provision can also be made for the surface of the first and / or second component to be provided with a surface modification before the connection. Such a surface modification can take place, for example, by a chemical treatment of the first and / or second component.

Weiterhin umfasst die Erfindung einen Bauteileverbund, der nach einem soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde.The invention further comprises a component assembly which has been produced according to a method according to the invention as described so far.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of preferred exemplary embodiments and with reference to the drawings.

FigurenlisteFigure list

  • 1 zwei Bauteile eines Bauteileverbunds vor dem Verbinden der beiden Bauteile mittels eines Laserstrahls, 1 two components of a component assembly before connecting the two components by means of a laser beam,
  • 2 ein Detail der 1 in einer vergrößerter Darstellung, 2 a detail of the 1 in an enlarged view,
  • 3 den Bauteileverbund gemäß 1 während der Herstellung einer Oberflächenstruktur und 3rd the component assembly according to 1 during the production of a surface structure and
  • 4 ein Detail der 3 in vergrößerter Darstellung. 4th a detail of the 3rd in an enlarged view.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.The same elements or elements with the same function are provided with the same reference numbers in the figures.

In den 1 und 3 sind die Bestandteile eines Bauteileverbunds 10 dargestellt, der aus einem ersten Bauteil 11 und einem zweiten Bauteil 12 besteht. Bei dem ersten Bauteil 11 handelt es sich insbesondere um ein Bauteil 11, das aus Metall, insbesondere aus Stahl oder aus Aluminium besteht. Das erste Bauteil 11 kann jedoch auch aus einem keramischen Material bestehen. Beispielhaft ist das erste Bauteil 11 als flaches Bauteil 11 in Form einer Platte ausgebildet. Das zweite Bauteil 12 besteht aus Kunststoff, insbesondere aus einem faserlosen oder faserverstärktem Thermoplast. Beispielhaft ist das zweite, vorgefertigte und feste Bauteil 12 in Form eines Winkels ausgebildet, der mit dem ersten Bauteil 11 im Bereich einer Fügezone 16 verbunden ist. Im Bereich der Fügezone 16 liegen die beiden zugewandten, eben ausgebildeten Flächen 18, 19 der beiden Bauteile 11, 12 im nicht verbundenen Zustand entsprechend der Darstellung der 2 vorzugsweise unmittelbar aneinander an.In the 1 and 3rd are the components of a component assembly 10 shown, which consists of a first component 11 and a second component 12th consists. With the first component 11 it is in particular a component 11 , which consists of metal, in particular steel or aluminum. The first component 11 however, it can also consist of a ceramic material. The first component is an example 11 as a flat component 11 designed in the form of a plate. The second component 12th consists of plastic, in particular of a fiber-free or fiber-reinforced thermoplastic. The second, prefabricated and solid component is exemplary 12th formed in the form of an angle, which with the first component 11 in the area of a joining zone 16 connected is. In the area of the joining zone 16 are the two facing, flat surfaces 18th , 19th of the two components 11 , 12th in the disconnected state according to the illustration of 2 preferably directly to one another.

Ergänzend wird erwähnt, dass die Flächen 18, 19 des ersten und/oder zweiten Bauteils 11, 12 auch mit einer (nicht dargestellten) Oberflächenmodifikation versehen sein können/kann. Eine derartige Oberflächenmodifikation besteht insbesondere in einer chemischen Behandlung der Fläche 18 und/oder der Fläche 19, beispielsweise einem Ätzvorgang o.ä. Diese Oberflächenmodifikation kann entweder dazu dienen, die nachfolgend noch beschriebene Haftung bzw. Verbindung zwischen den beiden Bauteilen 11, 12 zu verbessern, oder aber sonstige Eigenschaften der Bauteile 11, 12 zu beeinflussen, beispielsweise in einem Bereich außerhalb des Fügebereichs 16.It is also mentioned that the areas 18th , 19th of the first and / or second component 11 , 12th can also be provided with a surface modification (not shown). Such a surface modification consists in particular of a chemical treatment of the surface 18th and / or the area 19th , for example an etching process or the like. This surface modification can either serve to achieve the adhesion or connection between the two components, which is described below 11 , 12th to improve, or other properties of the components 11 , 12th to influence, for example in an area outside the joining area 16 .

Entsprechend der 1 sind die beiden Bauteile 11, 12 im Bereich eines Maschinentischs 20 angeordnet. Beispielsweise mittels eines ringförmigen Niederhalteelements 22, das den Fügebereich 16 mit Abstand umgibt, wird das zweite Bauteil 12 gegen das erste Bauteil 11 mit einer Anlagekraft F gedrückt. Durch die Anlagekraft F soll insbesondere die (unmittelbare) Anlage der beiden Oberflächen 18, 19 im Fügebereich 16 sichergestellt werden. Das Aufbringen der Anlagekraft F erfolgt vorzugsweise bereits vor Beginn der Einwirkung eines in der 3 erkennbaren, energiereichen Strahls 1, insbesondere eines Laserstrahls 2, im Fügebereich 16. Das Aufbringen der Anlagekraft F kann jedoch auch erst während der Einwirkung des Laserstrahls 2 erfolgen.According to the 1 are the two components 11 , 12th in the area of a machine table 20th arranged. For example, by means of an annular hold-down element 22nd that is the joining area 16 surrounds at a distance, becomes the second component 12th versus the first component 11 pressed with a contact force F. The (direct) contact of the two surfaces is intended in particular by the contact force F 18th , 19th in the joining area 16 be ensured. The application force F is preferably already applied before the start of the action of an in the 3rd recognizable, high-energy beam 1 , especially a laser beam 2 , in the joining area 16 . However, the application force F can also only be applied during the action of the laser beam 2 respectively.

Die Eigenschaften des Laserstrahls 2 bzw. des energiereichen Strahls 1 sind derart auf das Material des zweiten Bauteils 12 abgestimmt, dass das Material des zweiten Bauteils 12 für den Laserstrahl 2 transparent ist. Als Laserstrahlquellen kommen sowohl Dauerstrich- sowie Kurz- oder Ultrakurzpulslaser in Betracht.The properties of the laser beam 2 or the high-energy beam 1 are so on the material of the second component 12th matched that the material of the second component 12th for the laser beam 2 is transparent. Both continuous wave and short or ultra-short pulse lasers can be used as laser beam sources.

Wesentlich bei der Auswahl des Kunststoffs bzw. des Materials des zweiten Bauteils 12 und der Spezifikation bzw. Eigenschaften des Laserstrahls 2 ist, dass der Kunststoff des zweiten Bauteils 12 nicht zu viel Energie des Laserstrahls 2 absorbiert und dadurch es zunächst nicht zu einem Aufschmelzen des Materials des ersten Bauteils 11 im Bereich der Fügezone 16 kommt.This is essential when selecting the plastic or the material of the second component 12th and the specification or properties of the laser beam 2 is that the plastic of the second component 12th not too much energy of the laser beam 2 absorbed and thereby initially does not lead to a melting of the material of the first component 11 in the area of the joining zone 16 comes.

Wesentlich bei der Einwirkung des Laserstrahls 2 im Bereich der Fügezone 16 auf das erste Bauteil 11 ist, dass durch den Laserstrahl 2 an der Fläche 18 des ersten Bauteils 11 durch Aufschmelzen des Materials des ersten Bauteils 11 eine Oberflächenstruktur 25 erzeugt wird. Neben dem Aufschmelzen des Materials des ersten Bauteils 11 kann auch ein Verdampfungsprozess (des Materials des ersten Bauteils 11) oder eine Kombination aus Abschmelzen und Verdampfen die Oberflächenstruktur 25 erzeugen. Auch kann gleichzeitig ein Abtrag des Materials des ersten Bauteils 11 (durch das Verdampfen) erfolgen. Die Oberflächenstruktur 25 kann entweder als unregelmäßige Oberflächenstruktur 25 ausgebildet werden, oder aber als eine regelmäßige geometrische Formen aufweisende Oberflächenstruktur 25.Essential for the action of the laser beam 2 in the area of the joining zone 16 on the first component 11 is that by the laser beam 2 on the surface 18th of the first component 11 by melting the material of the first component 11 a surface structure 25th is produced. In addition to melting the material of the first component 11 can also be an evaporation process (of the material of the first component 11 ) or a combination of melting and evaporation of the surface structure 25th produce. The material of the first component can also be removed at the same time 11 (by evaporation). The surface structure 25th can be either as an irregular surface structure 25th be formed, or as a surface structure having regular geometric shapes 25th .

Während der Ausbildung der Oberflächenstruktur 25 an dem ersten Bauteil 11 durchstrahlt der Laserstrahl 2 zunächst den für den Laserstrahl 2 transparenten Kunststoff des zweiten Bauteils 12 und trifft anschließend auf die Fläche 18 des ersten Bauteils 11 auf. Dort findet aufgrund der eingebrachten Energie des Laserstrahls 2 ein Umschmelz- und Abtragsprozess im Material des ersten Bauteils 11 statt, der die Oberflächenstruktur 25 erzeugt.During the formation of the surface structure 25th on the first component 11 the laser beam shines through 2 first the one for the laser beam 2 transparent plastic of the second component 12th and then hits the surface 18th of the first component 11 on. There takes place due to the introduced energy of the laser beam 2 a remelting and removal process in the material of the first component 11 instead of the surface texture 25th generated.

Aufgrund der eingebrachten Energie und Erwärmung der Oberfläche 18 des ersten Bauteils 11 und dem Anlagekontakt des ersten Bauteils 11 an das zweite Bauteil 12 schmilzt der Kunststoff des zweiten Bauteils 12 nahe der Fügezone 16 durch Wärmeübergang auf und fließt in die erzeugte Oberflächenstruktur 25 des ersten Bauteils 11 bzw. durchmischt sich mit der Schmelze des ersten Bauteils 11. Das Aufschmelzen des Materials des ersten Bauteils 11 und des Kunststoffs des zweiten Bauteils 12 erfolgt dabei nahezu simultan, und bei einer ausreichenden Wärmeabfuhr aus dem ersten Bauteil 11 über den Maschinentisch 20 erstarren die beiden Schmelzen der Bauteile 11, 12 nahezu unmittelbar, nachdem der Laserstrahl 2 einen lokalen Abschnitt der Fügezone 16 passiert hat. Da der Kunststoff des zweiten Bauteils 12 durch die entstehende Prozesswärme aufgeschmolzen wird, ist entsprechend der Darstellung der 4 in der Fügezone 16 nach dem Erstarren eine Einlagerung von Partikeln bzw. von Materialabtrag des ersten Bauteils 11 in den Kunststoff des zweiten Bauteils 12 bzw. mit einer Vermischung der Metall- und Kunststoffschmelze zu rechnen.Due to the energy introduced and the heating of the surface 18th of the first component 11 and the contact of the first component 11 to the second component 12th the plastic of the second component melts 12th near the joining zone 16 through heat transfer and flows into the surface structure created 25th of the first component 11 or mixes with the melt of the first component 11 . The melting of the material of the first component 11 and the plastic of the second component 12th takes place almost simultaneously and with sufficient heat dissipation from the first component 11 over the machine table 20th the two melts of the components solidify 11 , 12th almost immediately after the laser beam 2 a local section of the joining zone 16 happened. Because the plastic of the second component 12th is melted by the resulting process heat, is according to the illustration of 4th in the joining zone 16 after solidification, an accumulation of particles or material removal from the first component 11 into the plastic of the second component 12th or a mixing of the metal and plastic melt is to be expected.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102012221605 A1 [0002]DE 102012221605 A1 [0002]

Claims (10)

Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile (11, 12), wobei das erste Bauteil (11) in einer Fügezone (16) zumindest bereichsweise mit einer durch eine Strahlungsquelle erzeugten Oberflächenstruktur (25) versehen ist, wobei das erste Bauteil (11) vorzugsweise aus Metall und das zweite Bauteil (12) aus Kunststoff besteht, und wobei das zweite Bauteil (12) als vorgefertigtes, festes Bauteil (12) ausgebildet ist und durch Anlagekontakt im Bereich der Oberflächenstruktur (25) des ersten Bauteils (11) und bereichsweises Aufschmelzen des Kunststoffs im Fügebereich (16) und anschließendes Erstarren des Kunststoffs mit dem ersten Bauteil (11) verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbildung der Oberflächenstruktur (25) an dem ersten Bauteil (11) in einem Zustand erfolgt, bei dem das zweite Bauteil (12) sich in Anlagekontakt mit dem ersten Bauteil (11) befindet.Method for connecting two components (11, 12), the first component (11) being provided at least in some areas in a joining zone (16) with a surface structure (25) generated by a radiation source, the first component (11) preferably made of metal and the second component (12) consists of plastic, and wherein the second component (12) is designed as a prefabricated, solid component (12) and by contact in the area of the surface structure (25) of the first component (11) and partial melting of the plastic in the Joining area (16) and subsequent solidification of the plastic is connected to the first component (11), characterized in that the formation of the surface structure (25) on the first component (11) takes place in a state in which the second component (12) is in contact with the first component (11). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest während der Ausbildung der Oberflächenstruktur (25) das zweite Bauteil (12) mit einer Anlagekraft (F) im Bereich der auszubildenden Oberflächenstruktur (25) gegen das erste Bauteil (11) kraftbeaufschlagt wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that at least during the formation of the surface structure (25) the second component (12) is acted upon by a force (F) in the area of the surface structure (25) to be formed against the first component (11). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Kunststoff für das zweite Bauteil (12) ein für die Strahlungsquelle transparenter Kunststoff verwendet wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that a plastic that is transparent to the radiation source is used as the plastic for the second component (12). Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Strahlungsquelle eine Laserstrahlquelle verwendet wird, und dass der Kunststoff zumindest im Wesentlichen ein faserloser oder faserverstärkter Thermoplast ist.Procedure according to Claim 3 , characterized in that a laser beam source is used as the radiation source, and that the plastic is at least essentially a fiber-free or fiber-reinforced thermoplastic. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine unregelmäßige Oberflächenstruktur (25) erzeugt wird.Method according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that an irregular surface structure (25) is generated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine regelmäßige geometrische Strukturen aufweisende Oberflächenstruktur (25) erzeugt wird.Method according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that a surface structure (25) having regular geometric structures is produced. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Anlagekraft (F) in einem Bereich außerhalb der direkten Einwirkung der Strahlungsquelle auf das erste Bauteil (11) erfolgt.Method according to one of the Claims 2 to 6th , characterized in that the application of the contact force (F) takes place in an area outside the direct action of the radiation source on the first component (11). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des ersten und/oder zweiten Bauteils (11, 12) vor dem Verbinden mit einer Oberflächenmodifikation versehen wird.Method according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the surface of the first and / or second component (11, 12) is provided with a surface modification before the connection. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenmodifikation durch eine chemische Behandlung des ersten und/oder zweiten Bauteils (11, 12) erfolgt.Procedure according to Claim 8 , characterized in that the surface modification takes place by a chemical treatment of the first and / or second component (11, 12). Bauteileverbund (10), hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9.Component assembly (10) produced by a method according to one of the Claims 1 to 9 .
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