DE102022131478A1

DE102022131478A1 - Method and system for the material-locking connection of components and vehicles

Info

Publication number: DE102022131478A1
Application number: DE102022131478.2A
Authority: DE
Inventors: Christian Patron; Florian Schlather
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2022-11-29
Filing date: 2022-11-29
Publication date: 2024-05-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verkleben von Bauteilen (11), bei dem eine elektrisch leitende pastöse Masse (22) auf eine Fügefläche (26) wenigstens eines der Bauteile (11) aufgetragen wird, anschließend wird die Fügefläche (26) durch Anlegen eines Stroms an die pastöse Masse (22) erwärmt und ein Klebstoff (24) wird auf die Fügefläche (26) und/oder auf die pastöse Masse (22) aufgetragen und schließlich wird eine Fügefläche (26) wenigstens eines anderes Bauteils mit dem Klebstoff (24) in Kontakt gebracht. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein System (12) zum stoffschlüssigen Verbinden von Bauteilen (11) mittels eines derartigen Verfahrens sowie ein Fahrzeug aufweisend wenigstens zwei Bauteile (11), die mittels eines derartigen Verfahrens und/oder eines derartigen Systems (12) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.The invention relates to a method for bonding components (11), in which an electrically conductive pasty mass (22) is applied to a joining surface (26) of at least one of the components (11), the joining surface (26) is then heated by applying a current to the pasty mass (22) and an adhesive (24) is applied to the joining surface (26) and/or to the pasty mass (22) and finally a joining surface (26) of at least one other component is brought into contact with the adhesive (24). The invention further relates to a system (12) for the material-locking connection of components (11) by means of such a method and to a vehicle having at least two components (11) which are material-lockingly connected to one another by means of such a method and/or such a system (12).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden von Bauteilen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein System zum stoffschlüssigen Verbinden von Bauteilen mittels eines derartigen Verfahrens sowie ein Fahrzeug aufweisend zwei Bauteile, die mittels eines derartigen Verfahrens und/oder Systems stoffschlüssig miteinander verbunden sind.The present invention relates to a method for the material-locking connection of components. Furthermore, the invention relates to a system for the material-locking connection of components by means of such a method and to a vehicle having two components that are materially connected to one another by means of such a method and/or system.

In der Automobilindustrie werden Bauteile unterschiedlicher Art häufig miteinander verklebt. Der Kleber dient zum einen zur Steigerung der Festigkeit und zum anderen zur Abdichtung. Kritisch bei Klebungen ist die Verarbeitungstemperatur. Zum Erzielen der optimalen Verarbeitungstemperatur ist es bekannt, den Klebstoff zu erwärmen.In the automotive industry, different types of components are often glued together. The adhesive is used to increase strength and to seal. The processing temperature is critical for bonding. It is well known that the adhesive must be heated to achieve the optimum processing temperature.

Aus DE 10 2016 205 039 A1 ist ein Verfahren zum Verbinden zweier Fügeelemente bekannt, bei dem die Fügeelemente mittels eines thermisch aktivierbaren Klebstoffs und eines darin angeordneten flächigen Heizelements durch geeignetes Erwärmen des Klebstoffs verbunden werden.Out of EN 10 2016 205 039 A1 A method for connecting two joining elements is known in which the joining elements are connected by means of a thermally activatable adhesive and a flat heating element arranged therein by suitable heating of the adhesive.

Ferner geht aus DE 11 2018 003 560 T5 eine elektrisch leitende Klebstoffzusammensetzung hervor, die einen elektrisch leitenden Füllstoff, der Metallteilchen und Teilchen eines thermoplastischen Harzes, das bei 25°C fest ist, enthält.Furthermore, EN 11 2018 003 560 T5 an electrically conductive adhesive composition containing an electrically conductive filler comprising metal particles and particles of a thermoplastic resin which is solid at 25°C.

Des Weiteren ist aus EP 2 552 691 B1 ein Verfahren zum Herstellen eines Innenverkleidungsteils für Fahrzeuge durch Kaschieren einer ersten vorzugsweise flexiblen Materiallage mit einer Oberseite und einer Unterseite auf einem vorzugsweise formstabilen Träger mit einer vorzugsweise dreidimensionalen Oberflächenkontur bekannt. Bei dem Verfahren wird zunächst der Träger bereitgestellt, eine Unterseite der Materiallage wird auf die Oberflächenkontur des Trägers aufgelegt, wobei auf der Unterseite der Materiallage und/oder der Oberflächenkontur des Trägers ein Klebstoff aufgetragen ist, der anschließend in einem Teilbereich erwärmt wird, und die Materiallage und der Träger werden zusammengedrückt. Zum Erwärmen des Klebstoffs stehen Carbon-Nanotubes als Heizeinrichtung zumindest in dem Teilbereich mit dem thermisch aktivierbaren Klebstoff in Kontakt, wobei durch Anlegen einer Spannung an die Carbon-Nanotubes ein Erwärmen des Klebstoffes im Teilbereich erfolgt, wodurch der Klebstoff aktiviert wird.Furthermore, EP 2 552 691 B1 a method for producing an interior trim part for vehicles by laminating a first, preferably flexible, material layer with a top side and a bottom side on a preferably dimensionally stable carrier with a preferably three-dimensional surface contour is known. In the method, the carrier is first provided, a bottom side of the material layer is placed on the surface contour of the carrier, wherein an adhesive is applied to the bottom side of the material layer and/or the surface contour of the carrier, which adhesive is then heated in a partial area, and the material layer and the carrier are pressed together. To heat the adhesive, carbon nanotubes as a heating device are in contact with the thermally activatable adhesive at least in the partial area, wherein the adhesive is heated in the partial area by applying a voltage to the carbon nanotubes, whereby the adhesive is activated.

Neben dem Erwärmen des Klebstoffs zum Erzielen der optimalen Verarbeitungstemperatur ist es bekannt, die Bauteile vor dem Verkleben temperaturgeführt zu lagern oder die Verarbeitung in temperaturüberwachten Räumen durchzuführen. Dies ist jedoch technisch und logistisch sehr aufwendig. Denn bei besonders großen und/oder schweren Bauteilen ist es technisch sehr aufwendig, die Bauteile auf die geforderte Temperatur für eine Verklebung zu bringen. So müssen beispielsweise sehr schwere und komplex zu transportierende Energiemodule in extra Hallen gelagert werden. Dieser Prozess ist teuer und erhöht den Produktionsbestand.In addition to heating the adhesive to achieve the optimum processing temperature, it is known to store the components at a controlled temperature before bonding or to carry out processing in temperature-controlled rooms. However, this is technically and logistically very complex. For particularly large and/or heavy components, it is technically very complex to bring the components to the required temperature for bonding. For example, very heavy energy modules that are difficult to transport must be stored in separate halls. This process is expensive and increases production inventory.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, ein System sowie ein Fahrzeug zu schaffen, die auf einfache und kostengünstige Weise Fügeflächen von Bauteilen auf die zum Verkleben der Bauteile erforderliche Verarbeitungstemperatur bringen.The present invention is based on the object of creating a method, a system and a vehicle which bring joining surfaces of components to the processing temperature required for bonding the components in a simple and cost-effective manner.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 7 und ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 vorgeschlagen.To solve the problem, a method having the features of claim 1, a system having the features of claim 7 and a vehicle having the features of claim 10 are proposed.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und des Systems sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche.Advantageous embodiments of the method and the system are the subject of the respective dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden von Bauteilen vorgeschlagen. Bei dem Verfahren wird zunächst eine elektrisch leitende pastöse Masse auf eine Fügefläche wenigstens eines der Bauteile aufgetragen. Anschließend wird die Fügefläche durch Anlegen eines Stroms an die pastöse Masse erwärmt. Danach wird ein Klebstoff auf die Fügefläche und/oder auf die pastöse Masse aufgetragen und schließlich wird eine Fügefläche wenigstens eines anderen Bauteils mit dem Klebstoff in Kontakt gebracht. According to a first aspect of the invention, a method for the material-locking connection of components is proposed. In the method, an electrically conductive pasty mass is first applied to a joining surface of at least one of the components. The joining surface is then heated by applying a current to the pasty mass. An adhesive is then applied to the joining surface and/or to the pasty mass and finally a joining surface of at least one other component is brought into contact with the adhesive.

Durch das Aufbringen einer elektrisch leitenden Masse, die zur gezielten Erwärmung der Fügefläche genutzt werden kann, kann die Fügefläche dynamisch temperaturgeführt werden. Dadurch ist es nicht mehr erforderlich, ein Bauteil vorher temperaturgeführt zu lagern oder die Verarbeitung in temperaturüberwachten Räumen durchzuführen. Somit ermöglicht das Verfahren auf einfache und kostengünstige Weise, Bauteile für deren Verklebung auf die geforderte Temperatur zu bringen.By applying an electrically conductive mass that can be used to specifically heat the joining surface, the joining surface can be dynamically temperature-controlled. This means that it is no longer necessary to store a component in a temperature-controlled manner beforehand or to carry out processing in temperature-controlled rooms. The process therefore enables components to be brought to the required temperature for bonding in a simple and cost-effective manner.

Das Verfahren ermöglicht das Verkleben von großen und/oder schweren Bauteilen, wie beispielsweise eines Energie- oder Batteriemoduls, insbesondere eines Hochvoltspeichers, mit einer Fahrzeugstruktur, wie beispielsweise mit einer Fahrzeugkarosserie.The method enables the bonding of large and/or heavy components, such as an energy or battery module, in particular a high-voltage storage unit, to a vehicle structure, such as a vehicle body.

Die pastöse Masse kann entlang einer zusammenhängenden Bahn, abschnittsweise, das heißt entlang mehrerer, nicht zusammenhängender Bahnen und/oder punktuell auf die Fügefläche aufgetragen werden.The pasty mass can be spread along a continuous path, in sections, i.e. along several non-continuous strips and/or applied selectively to the joining surface.

Vorteilhaft werden beim Kontaktieren der Fügeflächen des wenigstens anderen Bauteils die beiden Bauteile durch Aufbringen einer Kraft aneinander gedrückt.Advantageously, when the joining surfaces of at least the other component come into contact, the two components are pressed together by applying a force.

Beim Verkleben dient die pastöse Masse im Wesentlichen zur Temperaturführung der Fügeflächen. Die pastöse Masse kann ein Klebstoff sein, wobei die pastöse Masse nur eine untergeordnete tragende beziehungsweise klebende Wirkung aufweist.When bonding, the pasty mass is used primarily to control the temperature of the joining surfaces. The pasty mass can be an adhesive, although the pasty mass only has a minor supporting or adhesive effect.

Beim Auftragen des Klebstoffs ist es nicht zwingend erforderlich, dass dieser exakt auf die pastöse Masse aufgetragen wird. So kann der Klebstoff entlang einer Bahn auf die Fügefläche appliziert werden, die neben der aufgetragenen Bahn der pastösen Masse angeordnet ist. Ferner der Klebstoff derart auf die Fügefläche aufgetragen werden, dass der Klebstoff an wenigstens einer Stelle oder an mehreren Stellen die pastöse Masse schneidet beziehungsweise an wenigstens einer Stelle oder an mehreren Stellen auf die pastöse Masse aufgetragen wird.When applying the adhesive, it is not absolutely necessary that it is applied exactly to the pasty mass. The adhesive can be applied along a path to the joining surface that is arranged next to the applied path of the pasty mass. Furthermore, the adhesive can be applied to the joining surface in such a way that the adhesive cuts the pasty mass at at least one point or at several points or is applied to the pasty mass at at least one point or at several points.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird auf die Fügeflächen aller Bauteile eine pastöse Masse aufgetragen, und alle mit der pastösen Masse versehenen Fügeflächen werden durch Anlegen eines Stroms an die pastöse Masse erwärmt.In an advantageous embodiment, a pasty mass is applied to the joining surfaces of all components, and all joining surfaces provided with the pasty mass are heated by applying a current to the pasty mass.

Weiterhin vorteilhaft wird auf die Fügeflächen aller Bauteile und/oder auf alle mit einer pastösen Masse versehenen Fügeflächen ein Klebstoff aufgetragen.It is also advantageous to apply an adhesive to the joining surfaces of all components and/or to all joining surfaces provided with a pasty mass.

Das Auftragen der pastösen Masse und/oder des Klebstoffs kann mittels einer Applikationsvorrichtung durchgeführt werden. Beispielsweise kann die pastöse Masse und der Klebstoff mittels ein- und derselben Applikationsvorrichtung aufgetragen werden. Auch ist es denkbar, dass die pastöse Masse mit einer ersten Applikationsvorrichtung auf die Fügefläche aufgetragen wird und dass der Klebstoff mit einer zweiten Applikationsvorrichtung auf die Fügefläche und/oder die pastöse Masse aufgetragen wird. Die Applikationsvorrichtung kann zum Applizieren der pastösen Masse und/oder des Klebstoffes von einer Datenverarbeitungseinrichtung angesteuert werden.The application of the pasty mass and/or the adhesive can be carried out using an application device. For example, the pasty mass and the adhesive can be applied using one and the same application device. It is also conceivable that the pasty mass is applied to the joining surface using a first application device and that the adhesive is applied to the joining surface and/or the pasty mass using a second application device. The application device can be controlled by a data processing device to apply the pasty mass and/or the adhesive.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die pastöse Masse elektrisch leitende Partikel auf. Durch Anlegen eines Stroms an die pastöse Masse fließt Strom über die elektrisch leitenden Partikel durch die pastöse Masse, wobei der Stromfluss die pastöse Masse erwärmt. Diese Wärme wird auf die Fügefläche übertragen und erwärmt selbige. Infolgedessen wird die Fügefläche auf die zur Verklebung erforderliche Verarbeitungstemperatur gebracht. Die elektrisch leitenden Partikel können Metallpartikel sein.In an advantageous embodiment, the pasty mass has electrically conductive particles. By applying a current to the pasty mass, current flows through the pasty mass via the electrically conductive particles, whereby the current flow heats the pasty mass. This heat is transferred to the joining surface and heats it. As a result, the joining surface is brought to the processing temperature required for bonding. The electrically conductive particles can be metal particles.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird eine Auftragsbahn der pastösen Masse auf Basis eines Wärmebildes der Fügefläche berechnet. Dadurch kann die pastöse Masse zur gezielten Erwärmung der Fügeflächen eingesetzt werden. Mittels des Wärmebildes kann die Temperatur der Fügefläche bestimmt werden, um so basierend darauf die Auftragsbahn der pastösen Masse auf die Fügefläche für eine optimale Erwärmung der Fügefläche zu berechnen.In an advantageous embodiment, an application path of the pasty mass is calculated based on a thermal image of the joining surface. This allows the pasty mass to be used for targeted heating of the joining surfaces. The temperature of the joining surface can be determined using the thermal image in order to calculate the application path of the pasty mass onto the joining surface for optimal heating of the joining surface.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Auftrag der Auftragsbahn geändert werden, oder der Auftrag der Auftragsbahn kann dynamisch geführt werden.In an advantageous embodiment, the order of the order path can be changed, or the order of the order path can be managed dynamically.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird mittels einer Wärmebildkamera ein Wärmebild von der Fügefläche aufgenommen und mittels einer Datenverarbeitungseinrichtung wird die Auftragsbahn basierend auf dem Wärmebild berechnet. Die Datenverarbeitungseinrichtung kann ein Computer, ein Tablet oder ein Mobiltelefon sein, die über eine Verbindung, wie beispielsweise ein Datenkabel oder eine Funkverbindung, mit der Wärmebildkamera verbunden ist. Die Funkverbindung kann eine drahtlose WLAN-Verbindung sein. Vorteilhaft nutzt die Datenverarbeitungseinrichtung eine künstliche Intelligenz (KI) zum Auswerten des Wärmebildes und/oder zum Berechnen der Auftragsbahn. Weiterhin vorteilhaft kann die künstliche Intelligenz auf Basis der im Wärmebild ermittelten Temperatur eine Auftragsbahn für die pastöse Masse berechnen. Ferner kann die Wärmebildkamera dazu eingesetzt werden, um die für die Verklebung erforderliche Verarbeitungstemperatur der Fügefläche zu ermitteln.In an advantageous embodiment, a thermal image of the joining surface is recorded using a thermal imaging camera and the application path is calculated based on the thermal image using a data processing device. The data processing device can be a computer, a tablet or a mobile phone that is connected to the thermal imaging camera via a connection, such as a data cable or a radio connection. The radio connection can be a wireless WLAN connection. The data processing device advantageously uses artificial intelligence (AI) to evaluate the thermal image and/or to calculate the application path. The artificial intelligence can also advantageously calculate an application path for the pasty mass based on the temperature determined in the thermal image. The thermal imaging camera can also be used to determine the processing temperature of the joining surface required for bonding.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird durch Steuerung einer Stromstärke eine Temperatur der Fügefläche gesteuert. Somit kann auf einfache Weise die Verarbeitungstemperatur der Fügefläche eingestellt werden. So kann die Stromquelle und damit die Stromstärke über eine mit der Stromquelle verbundenen Datenverarbeitungseinrichtung gesteuert werden.In an advantageous embodiment, a temperature of the joining surface is controlled by controlling a current intensity. This makes it easy to set the processing temperature of the joining surface. The power source and thus the current intensity can be controlled via a data processing device connected to the power source.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die pastöse Masse ein Klebstoff. Somit trägt die pastöse Masse zur Haftung beitragen. Vorteilhaft weist die pastöse Masse nur eine untergeordnete tragende beziehungsweise klebende Wirkung auf.In an advantageous embodiment, the pasty mass is an adhesive. The pasty mass thus contributes to adhesion. The pasty mass advantageously has only a minor supporting or adhesive effect.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein System zum stoffschlüssigen Verbinden von Bauteilen mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen. Das System weist wenigstens eine Applikationsvorrichtung zum Applizeiren einer pastösen Masse und eines Klebstoffes auf eine Fügefläche wenigstens eines Bauteils und eine Stromquelle zum Anlegen eines Stromes an die pastöse Masse auf.According to a further aspect of the invention, a system for the material-locking connection of components by means of a method according to the invention is proposed. The system has at least an application device for applying a pasty mass and an adhesive to a joining surface of at least one component and a power source for applying a current to the pasty mass.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das System eine Wärmebildkamera zum Aufnehmen eines Wärmebildes und eine mit der Wärmebildkamera verbundene Datenverarbeitungseinrichtung, die eingerichtet ist, basierend auf dem Wärmebild eine Auftragsbahn für die pastöse Masse zu berechnen. Vorteilhaft kann die Wärmebildkamera dazu eingesetzt werden, um zu überprüfen, ob die Fügefläche die zum Verkleben erforderliche Verarbeitungstemperatur erreicht hat.In an advantageous embodiment, the system has a thermal imaging camera for recording a thermal image and a data processing device connected to the thermal imaging camera, which is set up to calculate an application path for the pasty mass based on the thermal image. The thermal imaging camera can advantageously be used to check whether the joining surface has reached the processing temperature required for bonding.

Die Applikationsvorrichtung, die Wärmebildkamera und/oder die Stromquelle können mit der Datenverarbeitungseinrichtung über jeweils eine Verbindung verbunden sein. Vorteilhaft ist die Verbindung ein Datenkabel oder eine Funkverbindung. Eine Funkverbindung kann eine drahtlose WLAN-Verbindung sein. Die Applikationsvorrichtung, die Wärmebildkamera und/oder die Stromquelle können jeweils eine Schnittstelle zum Verbinden der Verbindung aufweisen.The application device, the thermal imaging camera and/or the power source can each be connected to the data processing device via a connection. The connection is advantageously a data cable or a radio connection. A radio connection can be a wireless WLAN connection. The application device, the thermal imaging camera and/or the power source can each have an interface for connecting the connection.

Die Datenverarbeitungseinrichtung kann ein Computer, Tablet oder ein Mobilfunkgerät sein, der/das eine Speichereinrichtung zum Speichern des übermittelten Wärmebildes, eine Recheneinheit, beispielsweise eine CPU, zum Berechnen der Auftragsbahn, und Schnittstellen zum Verbinden der Datenverarbeitungseinrichtung mit der Wärmebildkamera, der Applikationsvorrichtung und/oder der Stromquelle aufweist. In der Speichereinrichtung kann ein Computerprogrammprodukt gespeichert sein, das in die Recheneinheit geladen wird, mittels dem die Auftragsbahn berechnet wird. Das Computerprogrammprodukt kann ein auf künstlicher Intelligenz basierender Bildverarbeitungs-Algorithmus sein. Die Datenverarbeitungsvorrichtung kann die Applikationsvorrichtung zum Applizieren der pastösen Masse und die Stromquelle zum Steuern der Stromstärke ansteuern.The data processing device can be a computer, tablet or a mobile device that has a storage device for storing the transmitted thermal image, a computing unit, for example a CPU, for calculating the application path, and interfaces for connecting the data processing device to the thermal imaging camera, the application device and/or the power source. A computer program product can be stored in the storage device, which is loaded into the computing unit and by means of which the application path is calculated. The computer program product can be an image processing algorithm based on artificial intelligence. The data processing device can control the application device for applying the pasty mass and the power source for controlling the current intensity.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung nutzt die Datenverarbeitungseinrichtung eine künstliche Intelligenz (KI), die eingerichtet ist, basierend auf dem Wärmebild die Auftragsbahn der pastösen Masse zu berechnen. Vorteilhaft wird die künstliche Intelligenz mit Trainingsdaten angelernt. Die künstliche Intelligenz kann ein Deep Learning System sein, insbesondere ein auf künstlicher Intelligenz basierender Bildverarbeitungs-Algorithmus sein.In an advantageous embodiment, the data processing device uses an artificial intelligence (AI) that is set up to calculate the application path of the pasty mass based on the thermal image. The artificial intelligence is advantageously trained using training data. The artificial intelligence can be a deep learning system, in particular an image processing algorithm based on artificial intelligence.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug vorgeschlagen. Das Fahrzeug weist wenigstens zwei Bauteile auf, die mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder eines erfindungsgemäßen Systems stoffschlüssig miteinander verbunden sind.According to a further aspect of the invention, a vehicle is proposed. The vehicle has at least two components which are materially connected to one another by means of a method according to the invention and/or a system according to the invention.

Beispielsweise kann als Bauteil ein Energiespeicher, wie beispielsweise ein Hochvoltspeicher, mit einer Fahrzeugstruktur, wie beispielsweise mit einer Fahrzeugkarosserie, als Bauteil verklebt sein.For example, an energy storage device, such as a high-voltage storage device, can be bonded to a vehicle structure, such as a vehicle body, as a component.

Nachfolgend werden ein Fahrzeug, ein System und Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden von Bauteilen sowie weitere Merkmale und Vorteile anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in den Figuren schematisch dargestellt ist. Hierbei zeigen:

1 ein Fahrzeug; und
2 eine schematische Darstellung einer Fügefläche eines Bauteils mit einer darauf aufgebrachten elektrisch leitenden pastösen Masse, einen auf die Fügefläche aufgetragenen Klebstoff sowie ein System zum stoffschlüssigen Verbinden von Bauteilen.

A vehicle, a system and method for the material-locking connection of components as well as other features and advantages are explained in more detail below using an exemplary embodiment which is shown schematically in the figures.

1 a vehicle; and
2 a schematic representation of a joining surface of a component with an electrically conductive pasty mass applied thereto, an adhesive applied to the joining surface and a system for the material-locking connection of components.

In 1 ist ein Fahrzeug 10 gezeigt, das ein erstes Bauteil 11a, beispielsweise einen Energiespeicher, insbesondere einen Hochvoltspeicher, und ein zweites Bauteil 11b, beispielsweise eine Fahrzeugstruktur, insbesondere eine Fahrzeugkarosserie, aufweist, die miteinander stoffschlüssig verbunden, insbesondere miteinander verklebt sind.In 1 a vehicle 10 is shown which has a first component 11a, for example an energy storage device, in particular a high-voltage storage device, and a second component 11b, for example a vehicle structure, in particular a vehicle body, which are materially connected to one another, in particular glued to one another.

Zum Verkleben der Bauteile 11a, 11b wird das in 2 dargestellte System 12 verwendet. Das System 12 weist eine Applikationsvorrichtung 14, eine Stromquelle 16, eine Wärmebildkamera 18 und eine Datenverarbeitungsvorrichtung 20 auf.To bond the components 11a, 11b, the 2 The system 12 shown is used. The system 12 has an application device 14, a power source 16, a thermal imaging camera 18 and a data processing device 20.

Die Applikationsvorrichtung 14 ist eingerichtet, eine elektrisch leitende pastöse Masse 22 und einen Klebstoff 24 auf eine Fügefläche 26 des Bauteils 11a zu applizieren. Zum Steuern der Applikationsvorrichtung 14 ist selbige über eine Verbindung 30 mit der Datenverarbeitungseinrichtung 20 verbunden.The application device 14 is designed to apply an electrically conductive pasty mass 22 and an adhesive 24 to a joining surface 26 of the component 11a. To control the application device 14, the same is connected to the data processing device 20 via a connection 30.

Die elektrisch leitende pastöse Masse 22 ist mit nicht dargestellten elektrisch leitenden Partikeln versehen. Durch Anlegen eines Stromes an die pastöse Masse 22 fließt ein Strom durch die pastöse Masse 22, wobei der Stromfluss die pastöse Masse 22 erwärmt. Diese Wärme wird auf die Fügefläche 26 übertragen, so dass die Fügefläche 26 erwärmt wird.The electrically conductive pasty mass 22 is provided with electrically conductive particles (not shown). By applying a current to the pasty mass 22, a current flows through the pasty mass 22, whereby the current flow heats the pasty mass 22. This heat is transferred to the joining surface 26, so that the joining surface 26 is heated.

Zum Anlegen eines Stromes an die pastöse Masse 22 weist die Stromquelle 22 Anschlüsse 28 auf, die endseitig mit der pastösen Masse 22 verbunden sind. Durch Steuerung der Stromstärke kann die Temperatur der Fügefläche 26 gesteuert werden. Hierzu ist die Stromquelle 22 über eine Verbindung 30 mit der Datenverarbeitungseinrichtung 20 verbunden.To apply a current to the pasty mass 22, the power source 22 has connections 28 which are connected to the ends of the pasty mass 22. By controlling the current intensity, the temperature of the joining surface 26 can be controlled. For this purpose, the power source 22 is connected via a connection 30 is connected to the data processing device 20.

Die Wärmebildkamera 18 nimmt ein Wärmebild von der Fügefläche vor der Applikation der pastösen Masse 22 auf. Die Wärmebildkamera 18 ist mit der Datenverarbeitungseinrichtung 20 über eine Verbindung 30 verbunden.The thermal imaging camera 18 takes a thermal image of the joining surface before the application of the pasty mass 22. The thermal imaging camera 18 is connected to the data processing device 20 via a connection 30.

Die Verbindung 30 ist ein Datenkabel 32. Alternativ kann die Verbindung 30 eine Funkverbindung, wie beispielswiese W-LAN, sein. Über eines der Datenkabel 32 übermittelt die Wärmebildkamera 18 das Wärmebild an die Datenverarbeitungseinrichtung 20 und über die anderen Datenkabel 32 steuert die Datenverarbeitungseinrichtung die Applikationsvorrichtung 14 zum Applizieren der pastösen Masse 22 und die Stromquelle 16 zum Steuern der Stromstärke an.The connection 30 is a data cable 32. Alternatively, the connection 30 can be a radio connection, such as Wi-Fi. The thermal imaging camera 18 transmits the thermal image to the data processing device 20 via one of the data cables 32, and the data processing device controls the application device 14 for applying the pasty mass 22 and the power source 16 for controlling the current intensity via the other data cables 32.

Die Datenverarbeitungseinrichtung 20 ist ein Computer mit einer Recheneinheit 34, beispielsweise einer CPU, einer Speichereinrichtung 36 zum Speichern des übermittelten Wärmebildes und Schnittstellen 38 zum Verbinden der Datenkabel 32 mit der Datenverarbeitungseinrichtung 20. In der Speichereinrichtung 36 ist ein Computerprogrammprodukt, beispielsweise ein auf künstlicher Intelligenz basierender Bildverarbeitungs-Algorithmus, gespeichert, dass in die Recheneinheit 34 geladen wird, mittels dem das Wärmebild ausgewertet und basierend darauf eine Auftragsbahn 40 der pastösen Masse 22 berechnet wird.The data processing device 20 is a computer with a computing unit 34, for example a CPU, a storage device 36 for storing the transmitted thermal image and interfaces 38 for connecting the data cables 32 to the data processing device 20. A computer program product, for example an image processing algorithm based on artificial intelligence, is stored in the storage device 36, which is loaded into the computing unit 34, by means of which the thermal image is evaluated and, based on this, an application path 40 of the pasty mass 22 is calculated.

Im Folgenden wird ein mögliches Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden der Bauteile 11a, 11b mittels des Systems 12 erläutert. Zunächst wird mittels der Wärmebildkamera 18 ein Wärmebild von der Fügefläche 26 des ersten Bauteils 11a aufgenommen und mittels der Datenverarbeitungseinrichtung 20 wird auf Basis des Wärmebildes die Auftragsbahn 40 der pastösen Masse 22 berechnet. Nach Berechnung der Auftragsbahn 40 steuert die Datenverarbeitungseinrichtung 20 die Applikationsvorrichtung 14 an, so dass die Applikationsvorrichtung 14 die pastöse Masse 22 anhand der berechneten Auftragsbahn 40 auf die Fügefläche 26 appliziert. Im Anschluss daran wird mittels der Stromquelle ein Strom an die pastöse Masse 22 angelegt, um die Fügefläche 26 auf die optimale Verarbeitungstemperatur zu erwärmen. Zur Überprüfung, ob die Fügefläche 26, die zum Verkleben erforderliche Verarbeitungstemperatur erreicht hat, wird mittels der Wärmebildkamera 18 ein Wärmebildaufgenommen und mittels der Datenverarbeitungseinrichtung wird das Wärmebild ausgewertet. Wenn die Temperatur erreicht ist, dann schaltet die Datenverarbeitungseinrichtung 20 die Stromquelle 16 ab. Wenn die Verarbeitungstemperatur noch nicht erreicht ist, dann steuert die Datenverarbeitungseinrichtung 20 die Stromquelle 16 an, um die Stromstärke einzustellen. Nach Erreichen der Verarbeitungstemperatur appliziert die Applikationsvorrichtung 14 den Klebstoff 24 auf die Fügefläche 26. Schließlich wird das Bauteil 11a mit dem Bauteil 11 b verklebt.A possible method for the material-locking connection of the components 11a, 11b using the system 12 is explained below. First, a thermal image of the joining surface 26 of the first component 11a is recorded using the thermal imaging camera 18, and the application path 40 of the pasty mass 22 is calculated using the data processing device 20 on the basis of the thermal image. After calculating the application path 40, the data processing device 20 controls the application device 14 so that the application device 14 applies the pasty mass 22 to the joining surface 26 using the calculated application path 40. A current is then applied to the pasty mass 22 using the power source in order to heat the joining surface 26 to the optimum processing temperature. To check whether the joining surface 26 has reached the processing temperature required for bonding, a thermal image is taken using the thermal imaging camera 18 and the thermal image is evaluated using the data processing device. When the temperature is reached, the data processing device 20 switches off the power source 16. If the processing temperature has not yet been reached, the data processing device 20 controls the power source 16 to adjust the current intensity. After the processing temperature has been reached, the application device 14 applies the adhesive 24 to the joining surface 26. Finally, the component 11a is bonded to the component 11b.

Das System 12 und das Verfahren ermöglichen das Einbringen einer dynamisch aufgebrachten leitenden pastösen Masse 22, die zur gezielten Erwärmung der Fügefläche 26 genutzt wird. Die pastöse Masse 22 dient im Wesentlichen zur Temperaturführung der Klebestelle und hat nur eine untergeordnete tragende Wirkung. Durch die elektrisch leitende pastöse Masse 22 kann die Klebestelle dynamisch temperaturgeführt werden.The system 12 and the method enable the introduction of a dynamically applied conductive pasty mass 22, which is used for the targeted heating of the joining surface 26. The pasty mass 22 essentially serves to control the temperature of the bonding point and has only a subordinate supporting effect. The electrically conductive pasty mass 22 allows the temperature of the bonding point to be dynamically controlled.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010: Fahrzeugvehicle
11a11a: BauteilComponent
11b11b: BauteilComponent
1212: Systemsystem
1414: ApplikationsvorrichtungApplication device
1616: StromquellePower source
1818: WärmebildkameraThermal camera
2020: DatenverarbeitungsvorrichtungData processing device
2222: pastöse Massepasty mass
2424: Klebstoffadhesive
2626: FügeflächeJoining surface
2828: AnschlussConnection
3030: VerbindungConnection
3232: DatenkabelData cable
3434: RecheneinheitComputing unit
3636: SpeichereinrichtungStorage facility
3838: Schnittstelleinterface
4040: AuftragsbahnOrder path

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102016205039 A1 [0003]
EN 112018003560 T5 [0004]
EP 2552691 B1 [0005]

Claims

Method for the material-locking connection of components (11a, 11b), which comprises the following steps: a. Applying an electrically conductive pasty mass (22) to a joining surface (26) of at least one of the components (11a); b. Heating the joining surface (26) by applying a current to the pasty mass (22); c. Applying an adhesive (24) to the joining surface (26) and/or to the pasty mass (22); and d. Bringing a joining surface of at least one other component (11b) into contact with the adhesive (24).

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the pasty mass (22) comprises electrically conductive particles.

Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that an application path (40) of the pasty mass (22) is calculated on the basis of a thermal image of the joining surface (26).

Procedure according to Claim 3 , characterized in that a thermal image of the joining surface (26) is recorded by means of a thermal imaging camera (18), and that the application path (40) is calculated based on the thermal image by means of a data processing device (20).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a temperature of the joining surface (14) is controlled by controlling a current intensity.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the pasty mass (18) is an adhesive (26).

System (12) for the material-locking connection of components (11) by means of a method according to one of the Claims 1 until 6 , comprising at least one application device (14) for applying a pasty mass (22) and an adhesive (24) to a joining surface (26) of at least one component (11a) and a current source (16) for applying a current to the pasty mass (22).

System according to Claim 7 , characterized by a thermal imaging camera (18) for recording a thermal image and a data processing device (20) connected to the thermal imaging camera (18) which is designed to calculate an application path (40) for the pasty mass (22) based on the thermal image.

System according to Claim 8 , characterized in that the data processing device (20) uses an artificial intelligence (AI) which is configured to calculate the application path (40) of the pasty mass (22) based on the thermal image.

Vehicle (10) comprising at least two components (11a, 11b) which are produced by means of a method according to one of the Claims 1 until 6 and/or a system (12) according to one of the Claims 7 until 9 are firmly bonded to one another.