DE102017210639A1

DE102017210639A1 - Verbundbauteil, Verfahren zur Herstellung desselben und dessen Verwendung

Info

Publication number: DE102017210639A1
Application number: DE102017210639.5A
Authority: DE
Inventors: Philipp Scheiner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-06-23
Filing date: 2017-06-23
Publication date: 2018-12-27

Abstract

Es wird ein Verbundbauteil umfassend ein erstes Bauteil (10) aus einem faser- oder gitterverstärkten thermoplastischen Verbundmaterial und ein zweites Bauteil (20) beschrieben, wobei das erste Bauteil (10) eine erste Fügefläche (12) aufweist, und das zweite Bauteil (20) eine zweite Fügefläche (22), und wobei das erste Bauteil (10) und das zweite Bauteil (20) über die erste und die zweite Fügefläche (12, 22) miteinander verbunden sind, wobei die zweite Fügefläche (22) Oberflächenvorsprünge (26, 26a - 26g) aufweist, die in das faser- oder gitterverstärkte thermoplastische Verbundmaterial eingreifen, und die Faser- oder Gitterverstärkung (16a - 16g) des faser- oder gitterverstärkten Verbundmaterials durchdringt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verbundbauteil, ein Verfahren zur Herstellung desselben sowie dessen Verwendung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.
Stand der Technik
Für eine fügetechnische Verbindung von Metallen mit beispielweise faserverstärkten Kunststoffen (FVK), insbesondere endlosfaserverstärkten Kunststoffen, existieren im Stand der Technik unterschiedliche Lösungen, die in der Praxis angewandt werden. Zu derartigen endlosfaserverstärkten Kunststoffen gehören beispielsweise sogenannte Organobleche, bei denen es sich um mit Glasfasern endlosverstärkte Thermoplaste handelt.
So kann eine fügetechnische Verbindung von Metallen mit faserverstärkten Kunststoffen beispielweise durch Klebetechniken gewährleistet werden. Entsprechend ausgelegte Klebstoffe zeigen eine sehr gute Adhäsion sowohl auf metallischen Oberflächen als auch auf Kunststoffoberflächen. Allerdings ist bei einer Krafteinleitung in eine derartige Fügeverbindung das Risiko gegeben, dass bei hohen Kräften eine Delamination der Polymermatrix des faserverstärkten Kunststoffs von der obersten Faserlage stattfindet und damit die hohe Tragfähigkeit einer derartigen Faserverstärkung nicht zur Geltung kommt. Um das Problem einer möglichen Delamination zu umgehen, wird häufig auf mechanische Fügetechnologien zurückgegriffen. Hierbei kommen beispielweise Nieten oder Schrauben zum Einsatz. Diese sorgen für einen guten Kraft- bzw. Formschluss, jedoch können die Faserlagen des faserverstärkten Kunststoffs beschädigt werden. Weiterhin werden auftretende Kräfte punktuell in den faserverstärkten Kunststoff übertragen und dies kann zu Rissen bzw. ebenfalls zu Delaminationen im faserverstärkten Kunststoff führen.
Diese Problematik wird teilweise dadurch gelöst, dass bereits bei der Herstellung eines entsprechenden faserverstärkten Kunststoffs sogenannte Inserts, also metallische Elemente, die einer späteren Befestigung des faserverstärkten Kunststoffs an einem gegebenenfalls metallischen Bauteil dienen, in die faserverstärkten Kunststoffbauteile eingebracht werden. Im Anschluss können die Inserts ihrerseits dann mit einer Schraube oder einem anderen Befestigungsmittel verbunden werden und so die Verbindung zu einem gegebenenfalls metallischen weiteren Bauteil gewährleistet werden. Aus dem Stand der Technik sind auch Hybridverfahren bekannt, bei denen sowohl eine klebetechnische Verbindung als auch ein mechanisches Fügen eines Bauteils mit einem faserverstärkten Kunststoff vorgesehen ist.
Aus dem Stand der Technik ist weiterhin aus der DE 10 2013 001 943 A1 eine Verbundbaugruppe bekannt, welche ein Organoblech und ein metallisches Blech umfasst. Das metallische Blech umfasst konvexe Vorsprünge, welche bei der Herstellung der Verbundbaugruppe in eine thermoplastische Matrix des Organoblechs eingedrückt werden. Dabei wird das metallische Blech in einem ersten Schritt erwärmt, wodurch die thermoplastische Matrix des Organoblechs lokal aufschmilzt. Die Vorsprünge des metallischen Blechs können beliebige Geometrie aufweisen, insbesondere sind Senklaschen sowie Hohlkegelstümpfe genannt.
Weiterhin sind aus der DE 10 2014 221 165 A1 , der DE 10 2013 013 497 A1 und der DE 10 2011 006 372 A1 weitere Verfahren zur Herstellung von Verbundbauteilen aus einem Organoblech und beispielsweise einem metallischen Blech bekannt.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Verbundbauteil, ein Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche zur Verfügung gestellt.
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Verbundbauteil bereitgestellt, das ein erstes Bauteil umfasst, welches oberflächlich an ein zweites Bauteil gefügt ist. Dabei ist das erste Bauteil zumindest teilweise aus einem faser- oder gitterverstärkten thermoplastischen Verbundmaterial ausgeführt. Das erste Bauteil weist dabei eine erste Fügefläche auf und das zweite Bauteil eine zweite Fügefläche. Die erste Fügefläche ist aus einem faser- oder gitterverstärkten thermoplastischen Verbundmaterial ausgeführt, und die zweite Fügefläche umfasst eine Vielzahl an Oberflächenvorsprüngen. Im gefügten Zustand dringen die Oberflächenvorsprünge der zweiten Fügefläche in das faser- bzw. gitterverstärkte thermoplastische Verbundmaterial ein und durchdringen die Faser- bzw. Gitterverstärkung des faser- bzw. gitterverstärkten thermoplastischen Verbundmaterials.
Auf diese Weise kommt es zu einer vorteilhaft festen Verankerung der ersten Fügefläche auf der Oberfläche der zweiten Fügefläche, da durch das Eindringen der Oberflächenvorsprünge der zweiten Fügefläche in das faser- bzw. gitterverstärkte Verbundmaterial eine unlösbare und feste Verbindung beider Bauteile erfolgt.
Da die Oberflächenvorsprünge der zweiten Fügefläche nicht nur in das Material des gitter- bzw. faserverstärkten Verbundmaterials eindringen, sondern zusätzlich die Faser- bzw. Gitterverstärkung des faser- bzw. gitterverstärkten thermoplastischen Verbundmaterials auch durchdringen, führt beispielweise eine Krafteinleitung über das zweite Bauteil in das Verbundbauteil nicht dazu, dass es im Bereich der Fügezone zu einer Delamination des thermoplastischen Materials des faser- bzw. gitterverstärkten Verbundmaterials von dessen Faser- bzw. Gitterverstärkung kommt, sondern die Kraft wird vom zweiten Bauteil direkt in die Faser- bzw. Gitterverstärkung des faser- bzw. gitterverstärkten thermoplastischen Verbundmaterials des ersten Bauteils geleitet. Auf diese Weise werden hoch stabile und dauerhafte Verbindungsflächen zwischen erstem und zweitem Bauteil erreicht.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
So ist es von Vorteil, wenn die Oberflächenvorsprünge der zweiten Fügefläche eine Oberflächenstrukturierung aufweisen. Diese Oberflächenstrukturierung führt zu einer Vergrößerung der Oberfläche der Oberflächenvorsprünge und somit zu einer verbesserten Haftung des faser- bzw. gitterverstärkten thermoplastischen Verbundmaterials auf der Oberfläche der Oberflächenvorsprünge.
Weiterhin ist von Vorteil, wenn die Oberflächenvorsprünge der zweiten Fügefläche bezogen auf die Oberfläche der zweiten Fügefläche mit einem Neigungswinkel von 30 bis 80 Grad angebracht sind. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Verbund aus erstem und zweitem Bauteil in einem späteren Betrieb beispielweise einer Scherbeanspruchung ausgesetzt ist. Werden die Oberflächenvorsprünge der zweiten Fügefläche entgegen der Richtung einer später im Betrieb auftretenden horizontalen Kraftbeanspruchung ausgerichtet, so erhöht dies die Stabilität der Fügeverbindung zwischen erster und zweiter Fügefläche gegenüber einer später im Betrieb des Verbundbauteils zu erwartenden Scherbeanspruchung deutlich.
Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn das zweite Bauteil zumindest im Bereich der zweiten Fügefläche aus einem metallischen Werkstoff ausgeführt ist, da sich auf Basis einer metallischen Oberfläche auf einfache Weise entsprechende Oberflächenvorsprünge metallischer Art generieren lassen.
Es ist jedoch auch von Vorteil, wenn das zweite Bauteil zumindest im Bereich der zweiten Fügefläche aus einem keramischen oder duroplastischen Werkstoff ausgeführt ist, da diese Werkstoffe eine hohe mechanische Stabilität zeigen und beispielweise auch in korrosiven Umgebungen eingesetzt werden können.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die zweite Fügefläche mit einer Oberflächenmikrostrukturierung versehen. Dies führt zu dem Vorteil, dass beim Fügen des ersten Bauteils an die Oberfläche des zweiten Bauteils eine besonders dichte, bspw. mediendichte Verbindung beider Bauteile entsteht, da es durch ein Eindringen der Themoplastmatrix bspw. der ersten Fügefläche bspw. in Hinterschnitte der zweiten Fügefläche zusätzlich zu einer mechanischen Verankerung und somit zu einer mechanischen Festigkeit der Verbindung über die Verankerung mittels der Vorsprünge hinaus kommt.
Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils aus einem ersten und einem zweiten Bauteil bereitgestellt, wobei das erste Bauteil eine erste Fügefläche und das zweite Bauteil eine zweite Fügefläche aufweist. Dabei wird die erste Fügefläche aus einem faser- oder gitterverstärkten thermoplastischen Verbundmaterial erzeugt, und die zweite Fügefläche mit Oberflächenvorsprüngen versehen. Die zweite Fügefläche wird auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des thermoplastischen Materials des faser- oder gitterverstärkten thermoplastischen Verbundmaterials erwärmt.
Danach wird die erste mit der zweiten Fügefläche verpresst, wobei die Oberflächenvorsprünge in das faser- oder gitterverstärkte thermoplastische Verbundmaterial eindringen. Dabei werden Faser- bzw. Gitterschichten des faser- oder gitterverstärkten thermoplastischen Verbundmaterials durchdrungen. Aufgrund der erhöhten Temperatur der Oberflächenvorsprünge erfolgt das Eindringen bzw. Durchdringen der ersten Fügefläche durch die Oberflächenvorsprünge der zweiten Fügefläche unter Aufschmelzen des thermoplastischen Materials des faser- oder gitterverstärkten thermoplastischen Verbundmaterials. Dies führt zum einen zu einem zerstörungsfreien Verbinden der beiden Fügeflächen miteinander und andererseits zu einem formschlüssigen Umschmelzen der eindringenden Oberflächenvorsprünge der zweiten Fügefläche durch das thermoplastische Material der ersten Fügefläche.
Weiterhin ist von Vorteil, wenn die Erzeugung der Oberflächenvorsprünge der zweiten Fügefläche durch eine geeignete Laserbearbeitung erfolgt. Auf diese Weise lassen sich Oberflächenvorsprünge mit einer geeigneten Oberflächenstruktur auf einfache Weise darstellen.
Das erfindungsgemäße Verbundbauteil lässt sich insbesondere vorteilhafterweise einsetzen für die Herstellung von Gehäuse von Batteriezellen, Batteriemodulen, die mehrere Batteriezellen enthalten, oder von Batteriepacks die ihrerseits eine Mehrzahl von Batteriemodulen umfassen. Diese Batterien finden beispielweise ihren Einsatz in mobilen Anwendungen wie beispielweise Elektro- oder Hybridfahrzeugen, bei portablen Vorrichtungen zur Datenverarbeitung oder Telekommunikation, in elektrischen Handwerkzeugen und Küchenmaschinen, sowie in stationären Speichern für elektrische Energie.
Figurenliste
Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert. Es zeigt:

1 die schematische Darstellung eines ersten und zweiten Bauteils vor der Herstellung eines erfindungsgemäßen Verbundbauteils aus erstem und zweitem Bauteil,
2 beispielhafte Ausführungsformen einer Fügefläche des zweiten Bauteils,
3 die schematische Darstellung eines Herstellungsschritts zur Erzeugung einer Fügefläche des zweiten Bauteils gemäß 2 und
4 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Verbundbauteils im fertig gestellten Zustand.

In 1 sind ein erstes Bauteil 10 und ein zweites Bauteil 20 schematisch verdeutlicht, die zur Erzeugung eines Verbundbauteils gemäß der vorliegenden Erfindung dienen. Das erste Bauteil 10 umfasst eine erste Fügefläche 12, die beispielweise aus einem faser- oder gitterbewehrten thermoplastischen Verbundmaterial ausgeführt ist. Es ist jedoch auch möglich, an die erste Fügefläche angrenzende Bereiche ebenfalls aus dem faser- bzw. gitterverstärkten thermoplastischen Verbundmaterial auszuführen und darüber hinaus ist es möglich, das gesamte erste Bauteil aus diesem Material auszuführen.
Das faser- bzw. gitterverstärkte thermoplastische Verbundmaterial enthält in der in 1 dargestellten Ausführungsform eine Faserverstärkung 14, die in Form einer Mehrzahl schichtweise bspw. in einer horizontalen Ebene um 45 oder 90 Grad zueinander gedrehter Fasern oder Faserbündel 16a - 16g, eingebettet in eine thermoplastische Polymermatrix 18 gebildet wird. Die Fasern bzw. Faserbündel können beispielweise als Endlosfasern ausgeführt werden und es kann sich dabei um Glasfasern handeln. Weiterhin geeignet sind auch Fasern aus Bornitrid oder aus Polyamid. Das thermoplastische Polymermaterial 18 kann beispielsweise PA66, PPS oder PBT sein.
Das zweite Bauteil 20 umfasst beispielweise eine zweite Fügefläche 22, die beispielweise als metallische Oberfläche ausgeführt ist. Darüber hinaus können auch an die zweite Fügefläche angrenzende Bereiche des zweiten Bauteils 20 oder das gesamte Bauteil 20 aus einem metallischen Material wie beispielsweise Aluminium, Stahl oder Kupfer ausgeführt sein.
Alternativ kann die zweite Fügefläche auch aus einem keramischen Material wie beispielsweise Aluminiumoxid oder einem duroplastischen Material wie einem entsprechenden Epoxid ausgeführt sein.
Die zweite Fügefläche 22 weist eine Mikrostrukturierung 24 ihrer Oberfläche auf. Bei einer Mikrostrukturierung handelt es sich um künstlich erzeugte regelmäßige oder unregelmäßige Oberflächenerhebungen bzw. Vertiefungen die in einem Größenordnungsbereich zwischen 10 und 300 µm bewegen. Die Mikrostrukturierung 24 der zweiten Fügefläche 22 dient einer besseren Haftung der Fügeflächen 12, 22 im Rahmen eines später erfolgenden Fügeprozesses zur Ausbildung des erfindungsgemäßen Verbundbauteils. Darüber hinaus gewährleistet die die Mikrostrukturierung 24 eine ausgeprägte Mediendichtheit der Verbindung von erster und zweiter Fügefläche 12, 22 des späteren Verbundbauteils 100. Die Mikrostrukturierung 24 der zweiten Fügefläche 22 kann beispielweise auf chemischem Wege durch entsprechende Ätzverfahren oder auch durch Laserablation erfolgen.
Weiterhin umfasst die zweite Fügefläche 22 eine Mehrzahl oder Vielzahl von Oberflächenvorsprüngen 26. Diese weisen eine Höhe auf, die ausreichend ist, dass die Oberflächenvorsprünge 26 im Rahmen eines späteren Fügeprozesses so weit in die erste Fügefläche 12 eindringen können, dass die Oberflächenvorsprünge 26 mindestens eine Faserstruktur 16a - 16g der ersten Fügefläche 12 durchdringen. Vorzugsweise ist die Höhe der Oberflächenvorsprünge 26 derart dimensioniert, dass die Oberflächenvorsprünge 26 die gesamte Faser- bzw. Gitterverstärkung 14 der ersten Fügefläche 12 durchdringen.
Die Oberflächenvorsprünge 26 werden beispielsweise durch einen Laserbearbeitungsprozess erzeugt und können neben einer klassisch zylindrischen Form auch die in 2 dargestellten Ausgestaltungen annehmen.
In 2 sind unterschiedliche Ausgestaltungen 26a - 26e von Oberflächenvorsprüngen 26 dargestellt, die beispielsweise durch Laserbearbeitung oder Laseraufschweißung metallischen Materials auf beispielweise eine metallische zweite Fügefläche 22 erfolgt. Bei Verwendung keramischer Materialien für die Fügefläche 22 erfolgt die Erzeugung der Oberflächenvorsprünge 26 beispielweise durch Keramikspritzguss und bei duroplastischen Materialien als Grundlage für die zweite Fügefläche 22 durch einen entsprechenden Spritzgussprozess.
Gegenüber der bereits in 1 gezeigten zylindrischen Form eines Oberflächenvorsprungs 26a mit vertikaler Ausrichtung ist beispielsweise ein Oberflächenvorsprung 26b gemäß einer ersten Alternative in einer geneigten Form ausgebildet. Diese weicht von der vertikalen Ausrichtung der Oberflächenvorsprünge 26 ab und schließt mit der Oberfläche der zweiten Fügefläche 22 beispielsweise einen Neigungswinkel zwischen 30 und 80 Grad ein.
Dabei können eine Mehrzahl von Oberflächenvorsprüngen 26b parallel zueinander angeordnet sein und somit die gleiche Neigungsrichtung aufweisen, die Neigungsrichtung sowie auch die Neigungswinkel der Oberflächenvorsprünge 26b können jedoch voneinander auch abweichen. Insbesondere dann, wenn bei einem späteren Einsatz eines aus dem ersten und zweiten Bauteil 10, 20 erzeugten Verbundbauteils eine Kraftbeanspruchung auf den Verbund aus erster und zweiter Fügefläche 12, 22 aus mehr als einer horizontalen Richtung zu erwarten ist, empfiehlt es sich für jede zu erwartende Krafteinwirkungsrichtung eine eigene Mehrzahl an Oberflächenvorsprüngen 26b bereitzustellen, deren Neigungsrichtung entgegen der Wirkrichtung einer später einwirkenden Kraft gerichtet ist. Somit entstehen zwei oder auch mehr Gruppen an Oberflächenvorsprüngen 26b, die jeweils parallel zueinander ausgerichtet sind, wobei jede Gruppe an Oberflächenvorsprüngen 26b eine eigene Neigungsrichtung aufweist.
In 2 sind als weitere Alternativen Oberflächenvorsprünge 26c, 26d dargestellt, die einen oder mehrere Hinterschnitte in Form von kugelförmigen Verdickungen aufweisen, die nach einem Fügen von erster und zweiter Fügefläche 12, 22 zu einer verbesserten Haftung der Oberflächenvorsprünge 26c, 26d im faser- bzw. gitterverstärkten thermoplastischen Verbundmaterial der ersten Fügefläche 12 führen. Eine Variante dieser Form von Oberflächenvorsprüngen ist in 2 in Form eines Oberflächenvorsprungs 26e gezeigt, der wiederhakenförmige Umfangserweiterungen zeigt und somit zu einer weiter verbesserten Haftung des Oberflächenvorsprungs 26e im Material der ersten Fügefläche 12 zeigt. Grundsätzlich ist es möglich, zwei oder mehrere der in 2 gezeigten Ausführungsformen eines Oberflächenvorsprungs 26 für die Ausgestaltung der zweiten Fügefläche 22 heranzuziehen.
In 3 ist schematisch ein Laserbearbeitungsprozess einer zweiten Fügefläche 22 gezeigt, die beispielweise aus metallischem Material ausgeführt ist. Dabei wird die zweite Fügefläche 22 beispielsweise von einem Laser 30 in einer durch den Pfeil 32 verdeutlichten Richtung überfahren, gleichzeitig wird die Oberfläche der zweiten Fügefläche 22 durch Laserstrahlung 34 bearbeitet. Dabei wird beispielweise die Laserstrahlung 34 so fokussiert, dass es zwar zu einer Bearbeitung der Oberfläche der zweiten Fügefläche 22 kommt, jedoch gleichzeitig eine Bearbeitung der Spitzen der Oberflächenvorsprünge 26 unterbleibt. Auf diese Weise kann beispielweise eine Mikrostrukturierung der zweiten Fügefläche 22 vorgenommen werden.
In 4 ist ein Verbundbauteil 100 umfassend ein erstes und ein zweites Bauteil 10, 20 dargestellt, wobei eine erste Fügefläche 12 des ersten Bauteils 10 an eine zweite Fügefläche 22 des zweiten Bauteils 20 gefügt ist. Erkennbar ist, dass Oberflächenvorsprünge 26 in das thermoplastische Material des faser- bzw. gitterverstärkten thermoplastischen Verbundmaterials der ersten Fügefläche 12 eingedrungen sind und dabei eine Mehrzahl von Faserstrukturen 16a, 16b, 16c, 16d, 16d, 16f durchdrungen haben.
Dabei ist es möglich, dass die Oberflächenerhebung 26 lediglich eine Faserstruktur oder auch eine Mehrzahl vorhandener Faserstrukturen oder alle Faserstrukturen 16a - 16g der ersten Fügefläche 12 durchdringt. Weiterhin ist es durch Verwendung von Oberflächenvorsprüngen 26 unterschiedlicher Höhe möglich, mittels Oberflächenvorsprüngen 26 kleinerer Längserstreckung nur einige der Faserstrukturen 16a - 16g der ersten Fügefläche 12 zu durchstoßen und durch zweite Oberflächenvorsprünge 26 größerer Längserstreckung eine Mehrzahl oder alle Faserstrukturen 16a - 16g der ersten Fügefläche 12.
Alternativ kann die Faserstruktur 16a - 16g auch durch eine oder mehrere Gitterstrukturen ersetzt werden. Dabei kann es sich beispielweise um ein duroplastisches Polymergitter oder auch durch thermoplastische Polymergitter handeln, wobei das polymere Material des thermoplastischen Polymergitters einen höheren Schmelzpunkt aufweist als das thermoplastische Material 18 des Materials der ersten Fügefläche 12. Als faserverstärktes thermoplastisches Verbundmaterial können beispielsweise sogenannte Organobleche herangezogen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102013001943 A1 [0005]
DE 102014221165 A1 [0006]
DE 102013013497 A1 [0006]
DE 102011006372 A1 [0006]

Claims

Verbundbauteil umfassend ein erstes Bauteil (10) aus einem faser- oder gitterverstärkten thermoplastischen Verbundmaterial und ein zweites Bauteil (20), wobei das erste Bauteil (10) eine erste Fügefläche (12) aufweist, und das zweite Bauteil (20) eine zweite Fügefläche (22), und wobei das erste Bauteil (10) und das zweite Bauteil (20) über die erste und die zweite Fügefläche (12, 22) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Fügefläche (22) Oberflächenvorsprünge (26, 26a - 26g) aufweist, die in das faser- oder gitterverstärkte thermoplastische Verbundmaterial eingreifen, und die Faser- oder Gitterverstärkung (16a - 16g) des faser- oder gitterverstärkten Verbundmaterials durchdringt.
Verbundbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenvorsprünge (26) eine strukturierte Oberfläche aufweisen.
Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Oberflächenvorsprünge (26) bezogen auf die Oberfläche der zweiten Fügefläche (22) einen Neigungswinkel von 30 bis 80 Grad aufweisen.
Verbundbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenvorsprünge (26) parallel zueinander ausgerichtet sind.
Verbundbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (20) zumindest in dem Bereich der zweiten Fügefläche (22) aus einem metallischen Werkstoff gefertigt ist.
Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (20) zumindest im Bereich der zweiten Fügefläche (22) aus einem keramischen oder einem duroplastischen Werkstoff gefertigt ist.
Verbundbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Fügefläche (22) eine Oberflächenmikrostrukturierung (24) aufweist.
Verbundbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserverstärkung des faserverstärkten thermoplastischen Verbundmaterials mit einem Winkel von 45 bis 90 Grad zueinander gedrehte Fasereinlagen (16a - 16g) umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Bauteil (10) mit einer ersten Fügefläche (12) aus einem faser- oder gitterverstärkten thermoplastischen Verbundmaterial bereitgestellt wird, und das ein zweites Bauteil (20) mit einer zweiten Fügefläche (22) zur Verfügung gestellt wird, das auf der Oberfläche der zweiten Fügefläche (22) Oberflächenvorsprünge (26) erzeugt werden, dass die zweite Fügefläche (22) auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des thermoplastischen Materials des faser- oder gitterverstärkten thermoplastischen Verbundwerkstoffs gebracht wird, und dass die erste und die zweite Fügefläche (12, 22) gegeneinander gedrückt werden, derart dass die Oberflächenvorsprünge (26) der zweiten Fügefläche (22) in das faser- oder gitterverstärkte thermoplastische Verbundmaterial der ersten Fügefläche (12) eindringen und dabei eine Faser- oder Gitterverstärkung (16a - 16g) des faser- oder gitterverstärkten thermoplastischen Verbundwerkstoffs durchdringt.
Verfahren nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenvorsprünge (26) auf der zweiten Fügefläche (22) durch eine Laserbearbeitung erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Fügefläche (22) zusätzlich insbesondere durch eine Laserbearbeitung strukturiert, insbesondere mikrostrukturiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenvorsprünge (26) auf der zweiten Fügefläche (22) die Faser- oder Gitterverstärkung zu mindestens 50% durchdringen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserverstärkung (16a - 16g) des faserverstärkten thermoplastischen Verbundmaterials ein Fasergewebe ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterverstärkung der gitterverstärkten thermoplastischen Verbundmaterials ein polymeres, insbesondere duroplastisches Gitternetz darstellt.
Verwendung eines Verbundbauteils gemäße einem der Ansprüche 1 bis 8 in Gehäusen für Batteriezellen, Batteriemodule oder Batteriepacks.