AT527936B1

AT527936B1 - Verfahren zum Verbinden von zwei Bauteilen durch Auftragsextrudieren eines Zusatzmaterials

Info

Publication number: AT527936B1
Application number: ATA50601/2024A
Authority: AT
Inventors: Leitner Mario
Original assignee: Royos Joining Solutions Gmbh
Priority date: 2024-07-19
Filing date: 2024-07-19
Publication date: 2025-08-15
Also published as: WO2026015913A1; AT527936A4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil durch Auftragsextrudieren eines Zusatzmaterials (2), gekennzeichnet durch die Schritte: - Bereitstellen eines rotierenden oder oszillierenden Rührstifts (5), einer Extrusionsvorrichtung (7) und eines Verschlusselements (9), - Konditionieren einer Fläche zumindest eines der Bauteile, indem der rotierende oder oszillierende Rührstift (5) unter Berührung zumindest eines der Bauteile entlang einer Trajektorie (T) verfährt, - In einem zeitlichen Abstand nach dem Konditionieren, Bewegen der Extrusionsvorrichtung (7) entlang derselben Trajektorie (T) und gleichzeitiges Extrudieren des Zusatzmaterials aus der Extrusionsvorrichtung (7), um das Zusatzmaterial (2) auf die konditionierte Fläche aufzubringen, und - Bewegen des Verschlusselements (9) entlang derselben Trajektorie (T) über dem extrudierten Zusatzmaterial (2), um dieses zu formen.

Description

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Beschreibung

VERFAHREN ZUM VERBINDEN VON ZWEI BAUTEILEN DURCH AUFTRAGSEXTRUDIEREN EINES ZUSATZMATERIALS

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der Materialbearbeitung, und insbesondere auf Techniken zur Verbindung von zwei Bauteilen durch Auftragsextrudieren eines Zusatzmaterials.

[0002] Nach dem derzeitigen Stand der Technik lassen sich Metall und Kunststoff nur schwer miteinander fügen. Insbesondere im Leichtbau, beispielsweise in der E-Mobility, gibt es Bestrebungen, große Aluminiumgehäuse vermehrt aus Kunststoff herzustellen. Hierbei ist es oft erforderlich, Hohlräume mit Deckeln, die beispielsweise aus Aluminium bestehen können, zu verschließen. Ein gängiges Verfahren zur Herstellung solcher Verbindungen ist das Kunststoff-Metall-Rührschweißen, siehe z.B. die AT 525908 bzw. WO2024086863A1. Dieses Verfahren, das sich durch seine Eignung zur Herstellung von festen Verbindungen zwischen Kunststoff und Metall auszeichnet, hat jedoch den Nachteil, dass es die Zugänglichkeit von der Kunststoffseite aus erfordert, da der Rührstift das Kunststoffteil (d.h. den oberen Fügepartner) durchdringen muss. Dies kann in vielen Anwendungen, besonders bei komplexen Geometrien, eine erhebliche Einschränkung darstellen.

[0003] Das thermische Direktfügen ist ein weiteres Verfahren, das in der Materialverbindungstechnik Anwendung findet. Hierbei wird die Oberfläche eines Metallbauteils mechanisch, chemisch oder verfahrenstechnisch behandelt, bevor ein fester Kunststoff auf das Metall aufgepresst und durch die Wärme des Metalls aufgeschmolzen wird.

[0004] Ein weiteres bekanntes Verfahren ist das Umspritzen von Metall. Dabei wird das Metall zunächst vorbehandelt und anschließend in eine Spritzgussform eingelegt, um Kunststoff-MetallTeile herzustellen. Diese Methode ist zwar in vielen industriellen Anwendungen verbreitet, hat aber ebenfalls signifikante Nachteile. Die Vorbehandlung des Metalls erfordert zusätzlichen Zeitund Kostenaufwand, und die Einlegeprozesse sind oft nicht automatisierbar, was zu einer geringeren Produktionsgeschwindigkeit und höheren Fehlerquoten führen kann.

[0005] Weiters zeigt die DE 3132275 A1 ein Verfahren zum Verschweißen von thermoplastischem Bahnmaterial, wobei das Material mit einer Vorwärmeeinrichtung konditioniert wird, die hierzu Wärmestrahlung oder Wärmeleitung einsetzt.

[0006] Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil durch Auftragsextrudieren eines Zusatzmaterials bereitzustellen, insbesondere zur Verbindung einer Platte mit einem Grundmaterial, wodurch die oben genannten Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise überwunden werden.

[0007] Dieses Ziel wird in einem ersten Aspekt der Erfindung durch ein Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils (bevorzugt ein Grundmaterial) mit einem zweiten Bauteil (bevorzugt eine Platte) durch Auftragsextrudieren eines Zusatzmaterials erreicht, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

- Bereitstellen eines rotierenden oder oszillierenden Rührstifts, einer Extrusionsvorrichtung und eines Verschlusselements,

- Konditionieren einer Fläche zumindest eines der Bauteile (bevorzugt Konditionieren einer Fläche beider Bauteile), indem der rotierende oder oszillierende Rührstift unter Berührung zumindest eines der (bevorzugt beider) Bauteile entlang einer Trajektorie verfährt,

- In einem zeitlichen Abstand nach dem Konditionieren, Bewegen der Extrusionsvorrichtung entlang derselben Trajektorie und gleichzeitiges Extrudieren des Zusatzmaterials aus der Extrusionsvorrichtung, um das Zusatzmaterial auf die konditionierte Fläche aufzubringen, und

- Bewegen des Verschlusselements entlang derselben Trajektorie über dem extrudierten Zusatzmaterial, um dieses zu formen.

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[0008] Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung einer Verbindung von Bauteilen aus Kunststoff und/oder Metall mittels eines Zusatzmaterials wie eines thermoplastischen Werkstoffs. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zumindest einer der Fügepartner, d.h. Bauteile, durch den rotierenden oder oszillierenden Rührstift, welcher auch beheizt ausgeführt sein kann, konditioniert und damit gegebenenfalls auch erwärmt, sodass er eine Verbindung mit dem Zusatzmaterial eingehen kann. Bevorzugt besteht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eines der Bauteile aus Metall und das andere aus Kunststoff.

[0009] Das Konditionieren oder auch das Abtragen von vorlaufendem Material kann durch eine Profilierung des Rührstifts erzielt werden, die beispielsweise auf der Unterseite und/oder einer Seitenfläche des Rührstifts vorgesehen werden kann. Das Zusatzmaterial kann insbesondere im Inneren der Extrusionsvorrichtung erwärmt werden und bevorzugt unter Druck in das formgebende Verschlusselement eingebracht werden.

[0010] Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber der AT 525908 den besonderen Vorteil, dass das Extrudieren in einem zeitlichen Abstand nach dem Konditionieren erfolgt, wodurch das extrudierte Material nicht mit dem Rührstift in Kontakt kommt. Versuche haben ergeben, dass das Zusatzmaterial, insbesondere wenn dieses ein thermoplastischer Werkstoff ist, den Rührstift benetzen kann und dadurch die Fähigkeit des Rührstifts reduziert wird, die Oberflächen zu konditionieren oder Teile des Werkstücks abzutragen. Die Lösung, die Extrudiervorrichtung (zeitlich bzw. räumlich und dadurch auch zeitlich) vom Rührstift zu beabstanden, war auch deshalb nicht naheliegend, da üblicherweise die durch den Rührstift erzeugte Wärme ausgenutzt werden soll, um das Zusatzmaterial an der Schweißstelle zu binden. Es erscheint daher kontraintuitiv, den Extrusionsvorgang in einem zeitlichen Abstand nach dem Konditionieren durchzuführen, jedoch werden dadurch die oben genannten Vorteile erzielt. Erfindungsgemäß wird die Extrusionsvorrichtung somit vom Rührstift entkoppelt, damit das Extrudieren zeitlich nach dem Konditionieren erfolgen kann, wodurch die Leistung des Rührstifts verbessert wird.

[0011] Beispielsweise kann vorgesehen werden, dass der zeitliche Abstand zumindest 0,01 Sekunden, 0,1 Sekunden oder auch zumindest 1 Sekunde beträgt, insbesondere wenn keine Trennwand wie unten am Verschlusselement vorgesehen ist. Wenn jedoch die unten beschriebene Trennwand vorgesehen wird, um das Zusatzmaterial vom Rührstift zu trennen, kann der zeitliche Abstand auch sehr klein gewählt werden. Die Trennwand bringt durch die räumliche Trennung der Extrudiervorrichtung vom Rührstift jedoch eine unweigerliche zeitliche Trennung beim Verfahren entlang der Trajektorie mit sich, auch wenn diese als Einheit bewegt werden.

[0012] Durch die Wahl einer sehr geringen Zeitspanne wird erzielt, dass die Berührung des Zusatzmaterial mit dem Rührstift vermieden werden kann. Erfindungsgemäß gibt die Extrusionsvorrichtung das Zusatzmaterial derart aus, dass dieses berührungsfrei zum Rührstift auf die konditionierte Fläche ausgegeben wird. Dies kann z.B. durch die Trennwand oder durch die Wahl einer hinreichend langen Zeitspanne erzielt werden. Die Zeitspannen hängen konkret von der Geschwindigkeit der Extrusionsvorrichtung entlang der genannten Trajektorie ab, können jedoch durch den Fachmann unter der oben beschriebenen Bedingung bestimmt werden.

[0013] Weiters ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren in Abkehr der Lehre der AT 525908, dass ein Verbinden der Bauteile auch ohne Abtragen von Werkstoff der Bauteile erfolgen kann. Hierzu wird vorgesehen, dass der Rührstift im Schritt des Konditionierens unter Berührung zumindest eines, bevorzugt beider, Bauteile verfährt und dabei nur die Oberfläche der Bauteile konditioniert. In anderen Worten durchsetzt der Rührstift keines der beiden Bauteile, bis das andere Bauteil erreicht wird, sondern es genügt, dass die Oberflächen konditioniert werden. Während bei dem Verfahren der AT 525908 immer ein Zugang des Rührstifts von der Kunststoffseite aus erforderlich war, um den Kunststoff bis zum Metall zu durchdringen, kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch ein Zugang von der Metallseite aus eingesetzt werden (z.B. mit Schlitz im Metall), da die Oberflächen nur konditioniert werden. Unter „nur die Oberfläche der Bauteile konditioniert“ kann verstanden werden, dass der Rührstift nur so wenig Material wie möglich abträgt und z.B. bevorzugt nicht mehr als 0,1 mm in das jeweilige Bauteil eindringt.

[0014] Zwar können auch die Extrusionsvorrichtung und das Verschlusselement in einem zeitli-

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chen Abstand verfahren, jedoch ist dies unter anderem deshalb nachteilig, da das Zusatzmaterial nicht unter Druck aufgebracht werden kann. Bevorzugt wird deshalb vorgesehen, dass das Verschlusselement eine Öffnung aufweist, an welcher die Extrusionsvorrichtung anschließt, wobei die Extrusionsvorrichtung Material in einen Innenraum des Verschlusselements und folglich auf die konditionierte Fläche extrudiert. Das Verschlusselement kann durch zwei Seitenwände (die in eine Richtung normal zur Trajektorie beabstandet sind) und eine Deckenwand ausgeführt sein, wobei die Öffnung in der Deckenwand vorgesehen ist. Die Seitenwände gleiten dabei auf der Oberfläche des ersten und/oder zweiten Bauteils und beabstanden die Deckenwand von den Bauteilen. Der Querschnitt des Innenraums normal zur Trajektorie kann sich entgegen der Richtung der Trajektorie verjüngen, um so noch mehr Druck im Innenraum aufzubauen. Weiters kann das Verschlusselement eine Vorderwand umfassen, welche durch die unten erläuterte Trennwand gebildet werden kann. Das Verschlusselement kann auch eine Rückwand umfassen, um das Profil des extrudierten Zusatzmaterials vorzugeben. Gegebenenfalls kann die Rückwand gleich wie die Trennwand ausgeführt sein.

[0015] Wie eingangs erläutert ist jedenfalls bevorzugt, wenn das Verschlusselement eine Trennwand aufweist, welche einen Innenraum innerhalb des Verschlusselements nach vorne begrenzt, gesehen in Richtung der Trajektorie, wobei die Trennwand bevorzugt einen konstanten Abstand zwischen dem Rührstift und der Extrusionsvorrichtung vorgibt. Die Trennwand kann insbesondere verhindern, dass das extrudierte Zusatzmaterial mit dem Rührstift in Kontakt kommt. Dadurch kann der zeitliche Abstand reduziert werden, nach dem die Extrusionsvorrichtung nach dem Rührstift entlang der Trajektorie verfährt, wodurch mehr Wärme des Rührstifts ausgenutzt werden kann.

[0016] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verschlusselement eine Kühleinrichtung, die bevorzugt hinter der Extrusionsvorrichtung angeordnet ist, um das von der Extrusionsvorrichtung ausgegebene Zusatzmaterial zu kühlen. Die Kühleinrichtung erzielt, dass das Zusatzmaterial schneller erstarrt, wodurch die Schweißgeschwindigkeit erhöht werden kann.

[0017] Besonders bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Verfahren einen der folgenden Schritte:

- Rotieren einer in der Extrusionsvorrichtung befindlichen Extruderschnecke, um das Zu-

satzmaterials aus der Extrusionsvorrichtung zu extrudieren; oder

- Extrudieren des Zusatzmaterials mittels einer linearen Filamentextrusion. Diese Varianten haben sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, insbesondere da mit dem erfindungsgemäßen Verfahren unmittelbar auf die konditionierte Fläche extrudiert werden kann und nicht z.B. wie bei der AT 525908 in einen Rührraum um den Rührstift herum.

[0018] Erfindungsgemäß kann eine von zwei Optionen eingesetzt werden, um das Verfahren auszuführen. Entweder können alle Komponenten (Rührstift, Extrusionsvorrichtung und Verschlusselement) als Einheit verfahren, wobei diese zwangsläufig über dieselbe Trajektorie verfahren werden, oder zwei oder drei der Komponenten können gesondert bewegt werden, in welchem Fall bei der Ansteuerung der Elemente darauf geachtet wird, dass diese auch tatsächlich auf derselben Trajektorie verfahren. Während die erste Variante einfacher zu steuern ist und auch in vielen Aspekten vorteilhaft ist, kann die zweite Variante auch dann eingesetzt werden, wenn die einzelnen Komponenten bereits zur Verfügung stehen, aber nicht als Einheit zur Verfügung stehen. In einer bevorzugten Variante kann der Rührstift gesondert bewegt werden und die Extrusionsvorrichtung und das Verschlusselement als Einheit verfahren werden, z.B. wenn die Extrusionsvorrichtung an der genannten Öffnung des Verschlusselements ansetzt.

[0019] Wenn der Rührstift, die Extrusionsvorrichtung und das Verschlusselement als Einheit entlang der Trajektorie verfahren, kann diese Einheit bevorzugt von einem einzigen Antrieb angetrieben sein. Wenn der Rührstift, die Extrusionsvorrichtung und/oder das Verschlusselement gesondert voneinander bewegt werden, können diese bevorzugt über gesonderte Antriebe verfügen, wobei dies nicht zwingend ist, z.B. wenn diese sequenziell mit demselben Antrieb gekoppelt werden.

[0020] Wie eingangs erläutert ist bevorzugt, wenn die Reibwärme des Rührstifts ausgenutzt wird, d.h. wenn das Bewegen der Extrusionsvorrichtung über die konditionierte Fläche stattfindet, wäh-

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rend die konditionierte Fläche eine zweite Temperatur aufweist, die größer ist als eine erste Temperatur, welche die Fläche vor dem Konditionieren hatte, und/oder wobei sich die Extrusionsvorrichtung in einem zeitlichen Abstand von maximal 1 Minute, bevorzugt maximal 30 Sekunden, besonders bevorzugt maximal 10 Sekunden, nach dem Rührstift über die genannte Trajektorie bewegt. Damit das Verschlussteil das Zusatzmaterial optimal formen kann, sollte das Verschlussteil maximal 1 Minute, bevorzugt maximal 30 Sekunden, besonders bevorzugt maximal 10 Sekunden, nach der Extrusionsvorrichtung über die genannte Trajektorie bewegt werden.

[0021] In einer besonders bevorzugten Variante weist das erste Bauteil an der zu konditionierenden Fläche eine Stufe auf. Hierbei kann das zweite Bauteil auf den tieferliegenden Abschnitt der Stufe gelegt werden und der Rührstift, bevorzugt ein Absatz des Rührstifts, kann während dem Bewegen entlang der Trajektorie unmittelbar neben dem zweiten Bauteil verfahren. Hier liegen die Oberflächen der beiden Bauteile bevorzugt in derselben Ebene, was dadurch erreicht werden kann, wenn das zweite Bauteil eine Platte ist oder einen plattenförmigen Abschnitt aufweist, wobei die Platte oder der plattenförmige Abschnitt dieselbe Höhe wie die Stufe haben.

[0022] In einer besonders bevorzugten Variante, bei der keines der Bauteile durchsetzt werden muss, kann vorgesehen werden, dass das zweite Bauteil eine Platte mit einer länglichen Nut ist, wobei die Platte auf erste Bauteil aufgelegt wird und der Rührstift, gegebenenfalls ein Absatz des Rührstifts, während dem Bewegen entlang der Trajektorie bündig in der Nut der Platte liegt. Wenn der Rührstift einen Absatz aufweist, kann dieser bündig in der Nut liegen, um die Seitenflächen der Nut des zweiten Bauteils und die unter der Nut befindliche Oberfläche des ersten Bauteils zu konditionieren, und eine ringförmig um den Absatz herum liegende Unterseite des Rührstifts kann zusätzlich die Oberfläche des zweiten Bauteil konditionieren.

[0023] Wie bereits erläutert können mit den erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere Bauteile unterschiedlicher Materialien verbunden werden. Bevorzugt besteht eines der Bauteile aus Metall, bevorzugt Aluminium, und das andere Bauteil besteht aus Kunststoff, und ist bevorzugt ein Kunststoffspritzgussteil oder ein Kohlefaserwerkstoff, der bevorzugt ein thermoplastisches Bindemittel umfasst.

[0024] In einer Variante ist der Rührstift im Wesentlichen zylindrisch und an seiner Unterseite im Wesentlichen (abgesehen von einer Profilierung) eben ausgeführt. Hier kann der Rührstift bevorzugt sowohl an seiner Unterseite als auch an seiner zylindrischen Seitenfläche profiliert sein, um das untenliegende als auch das seitlich am Rührstift anliegende Bauteil zu konditionieren. Weiters kann der Rührstift einen Absatz an der Unterseite aufweisen und gegebenenfalls kann der Rührstift an der Unterseite am ringförmigen Abschnitt um den Absatz profiliert sein. Weiters kann der Absatz sowohl an seiner Unterseite als auch an seinen Seitenflächen profiliert sein. Mit der ringförmigen Profilierung kann auch eine Oberseite der Bauteile konditioniert werden.

[0025] In einem zweiten Aspekt schafft die Erfindung eine Vorrichtung zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil durch Auftragsextrudieren eines Zusatzmaterials, wobei die Vorrichtung einen rotierbaren oder oszillierbaren Rührstift und eine Extrusionsvorrichtung umfasst, wobei die Vorrichtung weiters eine Verschlusseinheit und gegebenenfalls auch eine Steuereinrichtung umfasst, wobei die Vorrichtung, z.B. mittels der Steuereinrichtung, dazu ausgebildet ist, zuerst den rotierenden oder oszillierenden Rührstift unter Berührung zumindest eines der Bauteile entlang einer Trajektorie zu verfahren, um zumindest eines der Bauteile zu konditionieren, anschließend in einem zeitlichen Abstand die Extrusionsvorrichtung entlang derselben Trajektorie zu bewegen und die Extrusionsvorrichtung dabei gleichzeitig anzusteuern, Zusatzmaterial auf die konditionierte Fläche aufzubringen, und anschließend das Verschlusselement entlang derselben Trajektorie zu bewegen, um das extrudierte Zusatzmaterial zu formen.

[0026] Alle vorstehend für das Verfahren erläuterten Vorteile und Varianten können auch für die Vorrichtung eingesetzt werden. Wenn hierin davon gesprochen wird, dass die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, eine der genannte Komponenten entlang einer Trajektorie zu verfahren, kann diese beispielsweise eine Steuereinheit und einen oder mehrere Antriebe umfassen, welche eine oder mehrere der Komponenten veranlassen, entlang der Trajektorie zu verfahren. Diese Steuereinrichtung oder eine andere Steuereinrichtung der Vorrichtung kann auch andere Funktionen

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erfüllen, wie z.B. den Betrieb (z.B. Ein/Aus oder Frequenz der Rotation oder Oszillation) des Rührstifts und/oder den Betrieb (z.B. Ein/Aus oder Extrusionsgeschwindigkeit) der Extrusionsvorrichtung zu steuern.

[0027] Zur weiteren Erläuterung der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird im Folgenden auf die beigefügten Figuren Bezug genommen. Diese Figuren zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung und dienen dazu, die Erfindung und ihre verschiedenen Merkmale detaillierter zu veranschaulichen. Es sei darauf hingewiesen, dass die dargestellten Beispiele lediglich der Illustration dienen und die Erfindung nicht auf diese spezifischen Ausführungsformen beschränkt ist. Die Figuren sind wie folgt:

[0028] Figur 1 zeigt eine Vorrichtung zum Auftragsextrudieren.

[0029] Figur 2 zeigt eine Schweißverbindung, die mittels der Vorrichtung von Figur 1 zwischen einem Deckel und einem Gehäuse hergestellt ist.

[0030] Figur 3 zeigt die Vorrichtung von Figur 1 in einer Draufsicht in einer ersten Konfiguration von zwei miteinander zu verbindenden Elementen.

[0031] Figur 4 zeigt die Vorrichtung von Figur 1 in einer Draufsicht in einer zweiten Konfiguration von zwei miteinander zu verbindenden Elementen.

[0032] Figur 5 zeigt die Vorrichtung von Figur 1 in einer Draufsicht in einer dritten Konfiguration von zwei miteinander zu verbindenden Elementen.

[0033] Figur 6 zeigt eine weitere Variante einer Vorrichtung zum Auftragsextrudieren.

[0034] Figur 7a zeigt das Grundmaterial bei der Variante von Figur 6 in einem ersten Ausgangszustand.

[0035] Figur 7b zeigt das Grundmaterial bei der Variante von Figur 6 in einem zweiten Ausgangszustand.

[0036] Figur 8 zeigt den Rührstift der Vorrichtung von Figur 6 im Detail.

[0037] In Figur 1 ist eine Vorrichtung 1 zum Verbinden einer Platte 4 mit einem Grundmaterial 3 durch Aufbringen eines Zusatzmaterials 2 gezeigt, wobei das aufgebrachte Zusatzmaterial 2 eine Schweißverbindung 31 herstellt. Die Platte 4 ist hier ein oberer Fügepartner und das Grundmaterial 3 ein unterer Fügepartner. Im Allgemeinen kann das Grundmaterial 3 auch als erstes Bauteil bezeichnet werden und die Platte 4 als zweites Bauteil, wobei das zweite Bauteil auch nicht vollständig plattenförmig ausgeführt sein muss, sondern z.B. auch nur einen plattenförmigen Abschnitt aufweisen kann oder auch ganz anders ausgeführt werden kann. Im Folgenden wird dennoch von einem Grundmaterial 3 und einer Platte 4 gesprochen, wobei alle Ausführungen aber auch allgemein für ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil gelten.

[0038] Üblicherweise, wenn auch nicht zwingend, wird die Vorrichtung 1 dazu eingesetzt, um Werkstücke aus unterschiedlichen Materialien miteinander zu verbinden, z.B. wenn das Grundmaterial 3 aus Kunststoff besteht und die Platte 4 aus Metall; oder das Grundmaterial 3 aus Metall besteht und die Platte 4 aus Kunststoff. Die mit der Vorrichtung 1 hergestellte Schweißverbindung 31 soll nach der Herstellung beispielsweise dicht sein, damit die Schweißverbindung 31 zwischen Grundmaterial 3 und Platte 4 beispielsweise im Automobilbau, in der Luftfahrttechnik oder bei sogenannter „weiße Ware“ Einsatz finden kann.

[0039] Insbesondere kann die Platte 4 ein Deckel sein und das Grundmaterial 3 ein Gehäuse, wie in Figur 2 dargestellt ist. Das Gehäuse kann eine Öffnung 30 aufweisen, und der Deckel ist deckend über der Öffnung 30 angeordnet. Die Vorrichtung 1 wird dazu eingesetzt, um eine um die Öffnung 30 herum vorliegende Schweißverbindung 31 herzustellen. In Figur 2 ist die Schweißverbindung 31 entlang vier linearer Abschnitte entlang von Nuten 11 des Deckels dargestellt, wie unten im Zusammenhang mit Figur 5 erläutert wird. die Nut 11 ist jedoch nicht zwingend und es könnten Deckel ohne Nute 11 eingesetzt werden, z.B. wenn analog zu Figur 3 Material des Deckels abgetragen wird oder wenn die Schweißverbindung 31 am Rand des Deckels analog zu Figur 4 oder Figur 6 hergestellt wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anwen-

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dung beschränkt, und im Allgemeinen könnten auch andersförmige Schweißverbindungen 31 hergestellt werden. Weiters muss das Werkstück keine Kombination aus Gehäuse und Deckel sein. Gut ersichtlich ist, dass mit den dargestellten Varianten auch das Gehäuse aus Kunststoff und der Deckel aus Metall gefertigt sein könnte, da wie im Folgenden erläutert nur Oberflächen konditioniert werden müssen und nicht zwingend Material abgetragen werden muss.

[0040] Die Vorrichtung 1 umfasst insbesondere einen Rührstift 5, der im Betrieb rotiert oder oszilliert, um das Grundmaterial 3 zu konditionieren. Hierzu fährt der rotierende oder oszillierende Rührstift 5 unter Berührung des Grundmaterial 3, um dieses zu konditionieren, entlang einer Trajektorie T. Die Trajektorie T ist in der Regel eine zweidimensionale Trajektorie T, die in einer Ebene parallel zum Grundmaterial 3 verläuft. Wenn das Grundmaterial 3 jedoch gebogen ist, könnte auch vorgesehen werden, dass die Trajektorie T dem Verlauf des Grundmaterials 3 folgt. Es ist ersichtlich, dass der Rührstift 5 das Grundmaterial im Wesentlichen entlang einer durch die Trajektorie T definierten Linie konditioniert.

[0041] Der Begriff „konditionieren“ bedeutet hierin beispielsweise, die Oberflächenbeschaffenheit durch mechanisches Bearbeiten mit dem speziellen Rührstift 5 zu verändern, um spezifische Eigenschaften wie Hitze, Rauheit oder Haftfähigkeit zu erzielen. Gegebenenfalls während dem Schritt des Konditionierens auch das Abtragen von vorlaufendem Material erfolgen, wobei dies nicht zwingend und je nach Variante auch nicht erwünscht ist. Der Begriff „nur die Oberfläche der Bauteile konditionieren“ schließt ein wesentliches Abtragen von vorlaufendem Material aus.

[0042] Wenn der Rührstift 5 auch mit der Platte 2 in Berührung steht, wenn dieser entlang der Trajektorie T verläuft, kann der Rührstift 5 gleichzeitig die Platte 2 konditionieren (was jedoch nicht zwingend ist, siehe z.B. die Varianten der Figuren 5 und 6, wo dies optional ist).

[0043] Der Rührstift 5 ist in der Regel auf der Unterseite profiliert, d.h. auf jener Seite, die dem Grundmaterial 3 zugewandt ist. Der Rührstift 5 kann aber auch an den Seitenflächen mit einem Profil 6 profiliert sein, insbesondere wenn dieser auch die Platte 2 konditionieren soll.

[0044] Weiters umfasst die Vorrichtung 1 eine Extrusionsvorrichtung 7, die entlang derselben Trajektorie T verfährt und dabei gleichzeitig Zusatzmaterials 2 aus der Extrusionsvorrichtung 7 extrudiert. Dadurch kann das Zusatzmaterial 2 auf die konditionierte Fläche des Grundmaterials 3 aufgebracht werden. Das Zusatzmaterial 2 kann im Allgemeinen und unabhängig von der Ausführungsform beispielsweise ein thermoplastischer Werkstoff sein, z.B. ein thermoplastischer Kunststoff.

[0045] Die Extrusionsvorrichtung 7 kann beispielsweise eine Schnecke sein, um aufgeschmolzenen Kunststoff als Zusatzmaterial 2 zu extrudieren. Hierzu könnte die Extrusionsvorrichtung 7 beispielsweise eine Heizeinrichtung umfassen, um Kunststoffgranulat zu schmelzen. In anderen Varianten könnte die Extrusionsvorrichtung 7 beispielsweise aber auch eine lineare Filamentextrusion ermöglichen, wie dies bei 3D-Druckern der Fall ist. In diesem Fall kann die Extrusionsvorrichtung 7 eine Patrone oder ein anderes Lager für das zu extrudierende Zusatzmaterial 2 umfassen.

[0046] Das aus der Extrusionsvorrichtung 7 ausgegebene Zusatzmaterial 2 wird unmittelbar nach dem Ausgeben aus der Extrusionsvorrichtung 7 noch als flüssiges, teilflüssiges oder verformbares Material vorliegen und wird in diesem Zustand als Schmelze 8 bezeichnet. Sobald das Zusatzmaterial 2 abkühlt, wird es erstarren und kann so die Platte 4 mit dem Grundmaterial 3 verbinden. Diese Verbindung ist durch das Konditionieren des Grundmaterials 3 mit dem Rührstift 5 besonders vorteilhaft.

[0047] Weiters umfasst die Vorrichtung 1 ein Verschlusselement 9, welches entlang derselben Trajektorie T über dem extrudierten Zusatzmaterial 2 verfährt, um dieses zu formen. Das Verschlusselement 9 kann insbesondere profiliert sein, um die Form des Zusatzmaterials 2 nach dem Erstarren vorzugeben, sodass das Zusatzmaterial 2 nach dem Aufbringen z.B. eine rechteckige Form aufweist (siehe z.B. Figur 6).

[0048] Üblicherweise wird das Verschlusselement 9 derart ausgeführt, dass dieses eine Öffnung aufweist, an welche die Extrusionsvorrichtung 7 anschließt (siehe insbesondere die Figuren 3 bis

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5) und gegebenenfalls auch in diese eindringt (siehe Figur 1). Dies ist besonders vorteilhaft, da hierdurch ein begrenzter Innenraum entsteht, der nach oben, links und rechts durch das Verschlusselements 9 begrenzt ist, nach vorne durch den Rührstift 5 (oder alternativ auch durch das Verschlusselement 9), nach unten durch das Grundmaterial 3 und/oder die Platte 4) und nach hinten offen oder durch eine Rückwand geschlossen ist.

[0049] In dem Fall, dass das Verschlusselement 9 eine Öffnung für die Extrusionsvorrichtung 7 aufweist, verfährt das Verschlusselement 9 jedenfalls entlang derselben Trajektorie T wie die Extrusionsvorrichtung 7 und auch dieser (zumindest teilweise) nachgelagert. In diesem Fall sind das Verschlusselement 9 und die Extrusionsvorrichtung 7 mechanisch verbunden, sodass diese von einer einzigen Steuereinheit angesteuert werden können, um als Einheit bewegt zu werden.

[0050] Insbesondere kann auch der Rührstift 5 mit der Extrusionsvorrichtung 7 und/oder dem Verschlusselement 9 gekoppelt sein. Unter dieser Kopplung wird verstanden, dass nur eine Steuereinheit eingesetzt wird, um den Rührstift 5 gemeinsam mit der Extrusionsvorrichtung 7 und/oder dem Verschlusselement 9 als Einheit zu bewegen. Es kann sich beispielsweise um eine mechanische Kopplung handeln oder um eine elektronische, d.h. Antriebe des Rührstifts 5 einerseits und der Extrusionsvorrichtung 7 und/oder des Verschlusselements 9 andererseits werden gemäß denselben Steuersignalen gleichzeitig bewegt.

[0051] Die Figuren 1 und 3 bis 5 zeigen insbesondere, dass das Verschlusselement 9 unmittelbar am Rührstift 5 ansetzen kann (üblicherweise jedoch ohne diesen zu berühren). In diesem Fall wird bevorzugt eine Kopplung wie oben erläutert bevorzugt, damit der Rührstift 5, die Extrusionsvorrichtung 7 und das Verschlusselement 9 zusammen als Einheit verfahren. Es ist unter anderem ersichtlich, dass das Verschlusselement eine Trennwand 10 ausbilden kann, welche den Rührstift 5 von der Extrusionsvorrichtung 7 begrenzt. Dadurch kommt das Zusatzmaterial 2 bzw. die Schmelze 3 nicht mit dem Rührstift 5 in Verbindung. Der Innenraum innerhalb des Verschlusselements 9 ist hier vorne durch die Trennwand 10 begrenzt.

[0052] Wie soeben beschrieben können der Rührstift 5, die Extrusionsvorrichtung 7 und das Verschlusselement 9 somit als Einheit ausgeführt sein, die auch als Einheit bewegt wird, sodass diese automatisch entlang derselben Trajektorie T verfahren. In alternativen Varianten kann aber auch vorgesehen sein, dass der Rührstift 5, die Extrusionsvorrichtung 7 und/oder das Verschlusselement 9 gesondert voneinander bewegt werden. Beispielsweise können der Rührstift 5, die Extrusionsvorrichtung 7 und/oder das Verschlusselement 9 jeweils gesonderte Antriebe aufweisen, d.h. zuerst verfährt der Rührstift 5 entlang der Trajektorie T und danach (in einem zeitlichen Abstand) verfährt z.B. die Einheit aus Verschlusselement 9 und Extrusionsvorrichtung 7 entlang derselben Trajektorie T, aber unabhängig vom Rührstift 5. Es können auch alle drei Komponenten unabhängig voneinander verfahren, z.B. kann zuerst der Rührstift 5, dann die Extrusionsvorrichtung 7 und dann das Verschlusselement 9 entlang derselben Trajektorie T, aber unabhängig voneinander verfahren.

[0053] Wenn der Rührstift 5, die Extrusionsvorrichtung 7 und das Verschlusselement 9 als Einheit ausgeführt sind, werden diese in einem sehr kurzen Zeitraum nacheinander über die Trajektorie T verfahren, der nur durch die Geschwindigkeit der Einheit und dem Abstand der jeweiligen Komponenten innerhalb der Einheit vorgegeben ist. Wenn der Rührstift 5, die Extrusionsvorrichtung 7 und/oder das Verschlusselement 9 gesondert voneinander bewegt werden, kann der Zeitraum, nachdem die jeweiligen Elemente über die Trajektorie T verfahren, im Wesentlichen frei gewählt werden. Insbesondere sollte jedoch das Bewegen der Extrusionsvorrichtung 7 über die konditionierte Fläche stattfinden, während die konditionierte Fläche eine zweite Temperatur aufweist, die größer ist als eine erste Temperatur, welche die Fläche vor dem Konditionieren hatte, damit diese durch das Konditionieren freigesetzte Wärme ausgenutzt werden kann, wenn die Schmelze 8 auf die konditionierte Fläche ausgegeben wird. Üblicherweise wird vorgesehen, dass sich die Extrusionsvorrichtung 7 in einem zeitlichen Abstand von maximal 1 Minute, bevorzugt maximal 30 Sekunden, besonders bevorzugt maximal 10 Sekunden, nach dem Rührstift 5 über die genannte T Trajektorie bewegt. Gleichfalls kann vorgesehen werden, dass sich das Verschlusselement 9 in einem zeitlichen Abstand von maximal 1 Minute, bevorzugt maximal 30 Sekunden, besonders

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bevorzugt maximal 10 Sekunden, nach der Extrusionsvorrichtung 7 über die genannte Trajektorie bewegt.

[0054] Unter Verweis auf die Figuren 3 bis 7b werden nun unterschiedliche Varianten zum Verbinden der Platte 4 mit dem Grundmaterial 3 erläutert.

[0055] Gemäß der Variante von Figur 3 ist die Platte 4 eine durchgehende Platte ohne Ausnehmungen. Die Platte 4 liegt flächig auf dem Grundmaterial 3. Hier durchsetzt der Rührstift 5 die Platte 4, bis der Rührstift das Grundmaterial 3 berührt, um dieses zu konditionieren. Der Rührstift 5 wird in einem Abstand ungleich Null zur Kante der Platte 4 bewegt. Wenn der Rührstift 5 bzw. die Vorrichtung 1 entlang der Trajektorie T bewegt wird, wird der Rührstift 5 das vorlaufende Material 4a der Platte 4 verdrängen, und dieses kann mit dem Zusatzmaterial 2 in der Schmelze 3 vermengt werden. In diesem Fall ist das Grundmaterial 3 üblicherweise Metall und die Platte 4 Kunststoff.

[0056] Die Variante von Figur 4 ist analog zu jener der Figur 3, wobei der Rührstift 5 jedoch entlang der Kante der Platte 4 bewegt wird und dabei die Platte 4 durchsetzt. Auch hier kann das vom Rührstift 5 verdrängte Material der Platte mit dem Zusatzmaterial 2 vermengt werden, wobei jedoch die Fügestelle an der Kante der Platte 4 vorliegen wird, und nicht im Inneren der Platte 4.

[0057] In der Variante von Figur 5 weist die Platte 4 eine Nut 11 auf, der beispielsweise im Wesentlichen dieselbe Breite wie der Rührstift 5 aufweist. Hier wird kein oder nur wenig Material von der Platte verdrängt werden, und es wird eine derartige Menge an Zusatzmaterial 2 in die Nut 11 eingebracht, dass dieser im Wesentlichen gefüllt bzw. überfüllt werden kann. Mit einer Überfüllung ist ein vertikaler Überstand der Fügestelle wie in Figur 6 gezeigt gemeint.

[0058] Eine weitere Variante der Verbindung einer Platte 4 auf einem Grundmaterial 3 ist in Figur 6 dargestellt. Es ist insbesondere ersichtlich, dass das Grundmaterial 3 an der zu konditionierenden Fläche eine Stufe aufweist. Unter einer Stufe wird wie im üblichen Sprachgebrauch verstanden, dass diese einen höherliegenden Abschnitt 12 und einen tieferliegenden Abschnitt 13 aufweist. Die Stufenhöhe ist durch den Abstand der Abschnitte 12, 13 gegeben. Wenn die Stufenhöhe der Dicke der Platte 4 entspricht, kann diese auf den tieferliegenden Abschnitt 13 gelegt werden, und die Oberseite der Platte 4 liegt bündig zum höherliegenden Abschnitt 12 vor, was eine qualitativ besonders hochwertige Verbindungstechnik darstellt. Um die Platte 4 mit dem Grundmaterial 3 zu verbinden, kann der Rührstift 5 wie beschrieben das Grundmaterial 3 konditionieren und das Zusatzmaterial 2 mittels der Extrudiervorrichtung 7 und dem Verschlusselement 9 aufgetragen werden.

[0059] Konkret kann der Rührstift 5 wie in Figur 7a dargestellt einen Teil 14 des höherliegenden Abschnitts 12 des Grundmaterials 3 abtragen, der unmittelbar neben dem tieferliegenden Abschnitt 13 liegt. In diesem Fall wird die Platte 4 bündig an den Absatz der Stufe gelegt. Alternativ, wie in Figur 7b dargestellt, könnte am tieferliegenden Abschnitt 13, unmittelbar neben dem h6herliegenden Abschnitts 12, auch eine zweite Stufe 15 vorliegen, der eine geringere Stufenhöhe als die Stufenhöhe der ersten Stufe aufweist. Die Platte 4 wird hier bündig an die zweite Stufe 15 angelegt, sodass eine Ausnehmung für den Rührstift 5 entsteht, unten begrenzt durch die zweite Stufe 15, auf einer Seite begrenzt durch die erstgenannte Stufe und auf der anderen Seite begrenzt durch die Platte 4. Der Rührstift 5 kann dadurch analog zu Figur 5 verfahren, um das Grundmaterial 3 und gegebenenfalls auch die Platte 4 zu konditionieren, ohne vorlaufendes Material abzutragen, wonach diese Ausnehmung mit dem Zusatzmaterial 2 gefüllt werden kann.

[0060] Wenn der Rührstift 5 denselben Durchmesser wie die Breite des abzutragenden Teils 14 in Figur 7a bzw. der zweiten Stufe 15 aufweist, kann dieser wie oben beschrieben zylindrisch ausgeführt sein. Es kann jedoch auch vorgesehen werden, dass der Rührstift 5 wie in Figur 8 dargestellt einen Absatz 16 an seiner Unterseite aufweist. Der Absatz 16 ist beispielsweise ebenfalls im Wesentlichen zylindrisch ausgeführt und an seiner Unterseite und gegebenenfalls auch an seiner Seitenfläche profiliert.

[0061] In der Variante des Rührstifts 5 mit Absatz 16 kann vorgesehen sein, dass der Rührstift 5 an der Unterseite im ringförmigen Bereich um den Absatzes 16 eine Profilierung aufweist. Da-

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durch kann der Absatz 16 die Flächen an der Ausnehmung über der zweiten Stufe 15 konditionieren und bzw. optional den genannten Teil 14 abtragen. Gleichzeitig kann die ringförmige Unterseite des Rührstifts 5 um den Absatz 16 die Oberseite des Grundmaterials 3 und der Platte 4 konditionieren.

[0062] Die Variante des Rührstifts 5 mit Absatz 16 kann jedoch nicht nur in der Ausführungsform der Figuren 5 bis 7b ausgenutzt werden, sondern auch in der Ausführungsform der Figuren 1 und 3 bis 5, insbesondere in der Ausführungsform der Figur 5, wenn die Nut 11 dieselbe Breite wie der Absatz 16 aufweist und die ringförmige Unterseite des Rührstifts 5 die Oberfläche der Platte konditionieren soll, um auch auf diese Zusatzmaterial 2 aufzubringen. Im allgemeinen wird die ringförmige Unterseite des Rührstifts 5 dazu eingesetzt. um eine Oberseite eines oder beider Bauteile zu konditionieren.

[0063] Während in den Ausführungsformen der Figuren 1 und 3 bis 5 üblicherweise vorgesehen wird, dass das Grundmaterial 3 aus Metall besteht und die Platte 4 aus Kunststoff, wird in den Ausführungsformen der Figuren 6 bis 7b üblicherweise vorgesehen, dass das Grundmaterial 3 aus Kunststoff besteht und die Platte 4 aus Metall. Im Allgemeinen sollte jenes Element 3, 4 aus Kunststoff bestehen, bei dem ein Abtragen des Materials durchgeführt wird, wie in den Figuren und 3, 4 und 7a. Wenn eines oder beide der Bauteile 3, 4 nur konditioniert wird, ohne es wesentlich abzutragen (darunter wird verstanden, dass nur die Oberfläche des jeweiligen Bauteils 3, 4 konditioniert wird), kann dieses Bauteil 3, 4 entweder aus Metall oder aus Kunststoff bestehen.

Claims

A ‚hes AT 527 936 B1 2025-08-15 Ss N Patentansprüche

1. Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil durch Auftragsextrudieren eines Zusatzmaterials (2), gekennzeichnet durch die Schritte:

- Bereitstellen eines rotierenden oder oszillierenden Rührstifts (5), einer Extrusionsvorrichtung (7) und eines Verschlusselements (9),

- Konditionieren einer Fläche zumindest eines der Bauteile, indem der rotierende oder oszillierende Rührstift (5) unter Berührung zumindest eines der Bauteile entlang einer Trajektorie (T) verfährt,

- In einem zeitlichen Abstand nach dem Konditionieren, Bewegen der Extrusionsvorrichtung (7) entlang derselben Trajektorie (T) und gleichzeitiges Extrudieren des Zusatzmaterials aus der Extrusionsvorrichtung (7), um das Zusatzmaterial (2) auf die konditionierte Fläche aufzubringen, und

- Bewegen des Verschlusselements (9) entlang derselben Trajektorie (T) über dem extrudierten Zusatzmaterial (2), um dieses zu formen,

wobei die Extrusionsvorrichtung das Zusatzmaterial (2) derart ausgibt, dass dieses berüh-

rungsfrei zum Rührstift (5) auf die konditionierte Fläche ausgegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Rührstift (5) im Schritt des Konditionierens unter Berührung beider Bauteile verfährt und dabei nur die Oberfläche der Bauteile konditioniert.

3. Verfahren nach einem der vorherstehenden Ansprüche, wobei das Verschlusselement (9) eine Öffnung aufweist, an welcher die Extrusionsvorrichtung (7) anschließt, wobei die Extrusionsvorrichtung (7) Material in einen Innenraum des Verschlusselements (9) und folglich auf die konditionierte Fläche extrudiert.

4. Verfahren nach einem der vorherstehenden Ansprüche, wobei das Verschlusselement (9) eine Trennwand (10) aufweist, welche einen Innenraum innerhalb des Verschlusselements (9) nach vorne begrenzt, gesehen in Richtung der Trajektorie (T), wobei die Trennwand (T) bevorzugt einen konstanten Abstand zwischen dem Rührstift (5) und der Extrusionsvorrichtung (7) vorgibt.

5. Verfahren nach einem der vorherstehenden Ansprüche, wobei das Verschlusselement (9) eine Kühleinrichtung umfasst, die bevorzugt hinter der Extrusionsvorrichtung (7) angeordnet ist, um das von der Extrusionsvorrichtung (7) ausgegebene Zusatzmaterial (2) zu kühlen.

6. Verfahren nach einem der vorherstehenden Ansprüche, umfassend den Schritt: - Rotieren einer in der Extrusionsvorrichtung (7) befindlichen Extruderschnecke, um das Zusatzmaterials (2) aus der Extrusionsvorrichtung (7) zu extrudieren; oder - Extrudieren des Zusatzmaterials (2) mittels einer linearen Filamentextrusion.

7. Verfahren nach einem der vorherstehenden Ansprüche, wobei der Rührstift (5), die Extrusionsvorrichtung (7) und das Verschlusselement (9) als Einheit entlang der Trajektorie (T) verfahren, wobei die Einheit bevorzugt von einem einzigen Antrieb angetrieben ist.

8. Verfahren nach einem der vorherstehenden Ansprüche, wobei der Rührstift (5), die Extrusionsvorrichtung (7) und/oder das Verschlusselement (9) gesondert voneinander bewegt werden und bevorzugt über gesonderte Antriebe verfügen.

9. Verfahren nach einem der vorherstehenden Ansprüche, wobei das Bewegen der Extrusionsvorrichtung (7) über die konditionierte Fläche stattfindet, während die konditionierte Fläche eine zweite Temperatur aufweist, die größer ist als eine erste Temperatur, welche die Fläche vor dem Konditionieren hatte, und/oder wobei sich die Extrusionsvorrichtung (7) in einem zeitlichen Abstand von maximal 1 Minute, bevorzugt maximal 30 Sekunden, besonders bevorzugt maximal 10 Sekunden, nach dem Rührstift über die genannte Trajektorie (T) bewegt.

10. Verfahren nach einem der vorherstehenden Ansprüche, wobei das erste Bauteil an der zu konditionierenden Fläche eine Stufe aufweist und wobei das zweite Bauteil auf den tieferliegenden Abschnitt der Stufe gelegt wird und der Rührstift (5), bevorzugt ein Absatz des Rührstifts (5), während dem Bewegen entlang der Trajektorie (T) unmittelbar neben dem zweiten

Bauteil verfährt, wobei die Oberflächen der beiden Bauteile bevorzugt in derselben Ebene liegen.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das zweite Bauteil eine Platte (4) mit einer länglichen Nut (11) ist, welche auf erste Bauteil aufgelegt wird und der Rührstift (5), gegebenenfalls ein Absatz (16) des Rührstifts (5), während dem Bewegen entlang der Trajektorie (T) bündig im Schlitz (11) der Platte (4) liegt.

12. Verfahren nach einem der vorherstehenden Ansprüche, wobei eines der Bauteile aus Metall besteht, bevorzugt aus Aluminium, und das andere Bauteil aus Kunststoff besteht, wobei das zweite Bauteil bevorzugt ein Kunststoffspritzgussteil ist oder einen Kohlefaserwerkstoff umfasst, der besonders bevorzugt ein thermoplastisches Bindemittel umfasst.

13. Vorrichtung (1) zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil durch Auftragsextrudieren eines Zusatzmaterials (2), wobei die Vorrichtung (1) einen rotierbaren oder oszillierbaren Rührstift (5) und eine Extrusionsvorrichtung (7) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) weiters eine Verschlusseinheit (9) umfasst, wobei die Vorrichtung (1) dazu ausgebildet ist, zuerst den rotierenden oder oszillierenden Rührstift (5) unter Berührung zumindest eines der Bauteile entlang einer Trajektorie (T) zu verfahren, um zumindest eines der Bauteile zu konditionieren, anschließend in einem zeitlichen Abstand die Extrusionsvorrichtung (7) entlang derselben Trajektorie (T) zu bewegen und die Extrusionsvorrichtung (7) dabei gleichzeitig anzusteuern, Zusatzmaterial auf die konditionierte Fläche aufzubringen, und anschließend das Verschlusselement (9) entlang derselben Trajektorie (T) zu bewegen, um das extrudierte Zusatzmaterial (2) zu formen, wobei die Vorrichtung (1) dazu ausgebildet ist, das Zusatzmaterial (2) derart auszugeben, dass dieses berührungsfrei zum Rührstift (5) auf die konditionierte Fläche ausgegeben wird.

14. Vorrichtung (1) nach Anspruch 13, wobei die Vorrichtung (1) dazu ausgebildet ist, den Rührstift (5) im Schritt des Konditionierens unter Berührung beider Bauteile zu verfahren und dabei nur die Oberfläche der Bauteile zu konditionieren.

15. Vorrichtung (1) nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Verschlusselement (9) eine Öffnung aufweist, an welcher die Extrusionsvorrichtung (7) anschließt, wobei die Extrusionsvorrichtung (7) dazu ausgebildet ist, Material in einen Innenraum des Verschlusselements (9) und folglich auf die konditionierte Fläche zu extrudieren.

16. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das Verschlusselement (9) eine Trennwand (10) aufweist, welche einen Innenraum innerhalb des Verschlusselements (9) nach vorne begrenzt, gesehen in Richtung der Trajektorie (T), wobei die Trennwand (10) bevorzugt einen konstanten Abstand zwischen dem Rührstift (5) und der Extrusionsvorrichtung (7) vorgibt.

Vorrichtung (1) nach einen der Ansprüche 13 bis 16, wobei die Vorrichtung (1) dazu ausgebildet ist, den Rührstift (5), die Extrusionsvorrichtung (7) und/oder das Verschlusselement (9) gesondert voneinander zu bewegen, wobei der Rührstift (5), die Extrusionsvorrichtung (7) und/oder das Verschlusselement (9) bevorzugt jeweils über gesonderte Antriebe verfügen.

17. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei der Rührstift (5) einen Absatz (16) an der Unterseite aufweist und wobei der Rührstift (5) an der Unterseite bevorzugt am ringförmigen Abschnitt um den Absatz (16) profiliert ist.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen