Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen von Bauteilen sowie eine Bauteilverbindung, wie sie beispielsweise im Karosserie/Fahrzeugbau verwen det wird.

Im Karosseriebau werden Stahl/Aluminium-Verbindungen eingesetzt, um das Ge wicht von Bauteilen, Komponenten und Strukturen etc. gering zu halten. Übliche Füge- oder Verbindungsverfahren sind in diesem Zusammenhang das Nieten, ins besondere das (Halbhohl-)Stanznieten, Clinchen, (Fließloch-)Schrauben, Kleben o- der Kombinationen dieser Verfahren. Den vorgenannten Verfahren gemein ist, dass sie hinsichtlich Taktzeit und Kosten kein Optimum darstellen. Um ausreichend steife und feste Verbindungen zu erzeugen, ist zudem der Bauaufwand oft hoch.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Fügen von Bauteilen sowie eine Bauteilverbindung anzugeben, welche bei optimierten Taktzeiten und optimierten Kosten höchsten mechanischen Anforderungen genü gen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Bau teilverbindung gemäß Anspruch 15 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figu ren.

Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zum Fügen von Bauteilen die Schritte: Bereitstellen eines ersten Bauteils, insbesondere eines Aluminiumdruck gussbauteils, wobei das erste Bauteil einen Fügebereich zur Anordnung und Befestigung eines zweiten Bauteils aufweist;

Zumindest bereichsweise Erzeugen einer Haftschicht entlang oder auf dem Fügebereich mittels eines thermischen Spritzverfahrens, insbesondere Kalt gasspritzen;

Befestigen des zweiten Bauteils an der Haftschicht durch Fügen mittels La serschweißen, gemäß einer Ausführungsform durch Energieeintrag mittelbar über das zweite Bauteil. Bei dem thermischen Spritzverfahren handelt es sich um ein Oberflächenbeschich tungsverfahren. Hierbei werden Zusatzwerkstoffe, sogenannte Spritzzusätze, inner halb oder außerhalb eines Spritzbrenners ab-, an- oder aufgeschmolzen und in ei nem Gasstrom in Form von Spritzpartikeln beschleunigt. Die Bauteiloberfläche wird dabei nicht angeschmolzen. Daraus resultiert eine geringe thermische Belastung. Eine Schichtbildung findet statt, da die Spritzpartikel beim Auftreffen auf die Bauteil oberfläche prozess- und materialabhängig mehr oder minder abflachen, vorrangig durch mechanische Verklammerung haften bleiben und lagenweise die Spritz schicht/Haftschicht aufbauen. Als Energieträger für die An- oder Aufschmelzung des Spritzzusatzwerkstoffes dienen: Elektrischer Lichtbogen (Lichtbogenspritzen), Plas mastrahl (Plasmaspritzen), Brennstoff-Sauerstoff-Flamme bzw. Brennstoff-Sauer- stoff-Hochgeschwindigkeitsflamme (konventionelles und Hochgeschwindigkeits- Flammspritzen), schnell vorgewärmte Gase (Kaltgasspritzen) und Laserstrahl (La serstrahlspritzen).

Als besonders vorteilhaftes Beschichtungsverfahren hat sich vorliegend das Kalt gasspritzen erwiesen. Hierbei wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform mit Temperaturen des Gasstrahls von jenseits 800 °C gearbeitet. Bevorzugte Maximal temperaturen liegen im Bereich von 1200 °C, sodass sich insgesamt ein bevorzug ter Temperaturbereich zwischen etwa 800 °C oder 850 °C und etwa 1200 °C ergibt. Versuche haben gezeigt, dass Temperaturen im Bereich von etwa 1000 °C für die Beschichtungsqualität optimal sind. Mit Vorteil können über das Kaltgasspritzen Oberflächen erzielt werden, welche für die nachgelagerten Fügeprozesse eine opti male Struktur aufweisen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Oberfläche der Haftschicht ei nen Sa-Wert von bevorzugt > 5 pm, besonders bevorzugt zwischen 5 und 35 pm und insbesondere bevorzugt zwischen 5 und 15 pm auf. Beim Sa-Wert (mittlere arithmetische Höhe) handelt es sich um den Betrag des Höhenunterschieds eines jeden Punkts im Vergleich zum arithmetischen Mittel der Oberfläche.

Bevorzugt liegt der Sdr-Wert der Haftschicht bei zumindest 5 %, besonders bevor zugt in einem Bereich von 5-30 % und insbesondere bevorzugt bei etwa 12-20 %. Bei diesem Parameter handelt es sich um den Prozentsatz der zusätzlichen Fläche des Definitionsbereichs, die auf die Oberflächenbeschaffenheit der Haftschicht zu rückzuführen ist, im Vergleich zum absolut ebenen Definitionsbereich. Der Sdr-Wert eines unbehandelten (Aluminium-)Druckgussbauteils liegt beispielsweise in einem Bereich von gut 2 %.

Das Laserschweißen oder Laserstrahlschweißen ist ein Schweißverfahren, bei wel chem die Energiezufuhr über einen Laser erfolgt. Mit dem Laserschweißen können vorteilhafterweise hohe Schweißgeschwindigkeiten sowie schmale und schlanke Schweißnahtformen realisiert werden. Zudem kann der thermische Verzug im Ver gleich zu anderen Schweißverfahren gering gehalten werden. Auch der Anlagenver schleiß ist gegenüber anderen Schweißverfahren sehr gering, da beispielsweise keine Elektroden nachbearbeitet oder ersetzt werden müssen etc.

Bei dem ersten Bauteil handelt es sich gemäß bevorzugter Ausführungsformen um ein Gussbauteil, um ein Blech und/oder auch um ein Profil, bevorzugt aus einem Leichtmetall, wie einem Aluminiumwerkstoff. Bevorzugte Gussbauteile, aber auch zweite Bauteile, sind insbesondere Strukturbauteile, wie Federstützen, Längsträger oder Gussknoten (z. B. die A-Säule eines Kraftfahrzeugs). Daneben können Guss bauteile der in Rede stehenden Art, aber auch zweite Bauteile, komplette Rahmen, Hinterbauten oder Vorderwagen von Kraftfahrzeugen sein. Erste und/oder zweite Bauteile können Gehäuse von elektrischen Energiespeichern, insbesondere Hoch voltspeichergehäuse, sein, bevorzugt insbesondere Gehäuseoberteile oder -Unter teile derartiger Gehäuse.

Bei dem zweiten Bauteil handelt es sich gemäß einer bevorzugten Ausführungsform um ein Bauteil, hergestellt aus einem Stahlwerkstoff. Mit Vorteil ermöglicht das Auf bringen der Haftschicht die Verbindung artungleicher oder unterschiedlicher Werk stoffe bzw. Materialien. Insbesondere wird so aufwandsarm beispielsweise eine Schweißverbindung zwischen einem Aluminiumbauteil und einem Stahlbauteil er möglicht. Als Werkstoff für die Haftschicht kommt mit Vorteil ein Stahlwerkstoff oder ein auf Eisen/Stahl basierender Werkstoff zum Einsatz. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird als Werkstoff für die Haftschicht ein austenitischer (Edel stahl und insbesondere bevorzugt ein ferritischer (Edel-)Stahl verwendet. Vorlie gend wird insbesondere bevorzugt ein Gussbauteil aus einem Aluminiumwerkstoff, insbesondere ein Aluminium-Druckgussbauteil, mit der Haftschicht versehen. Mit Vorteil erfolgt der Energieeintrag gemäß einer Ausführungsform mittelbar über das zweite Bauteil. Mit Vorteil wird ein Wärmeeintrag in den Aluminiumwerkstoff bzw. ein Wärmeeintrag in das erste Bauteil dadurch weitgehend vermieden. Das Bil den von intermetallischen Phasen im ersten Bauteil kann damit vorteilhafterweise verhindert werden.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:

Steuern des Energieeintrags beim Schweißen derart, dass das erste Bauteil nicht auf- oder angeschmolzen wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Laserschweißen roboterge stützt. Bevorzugt kommt vorliegend zumindest ein entsprechend ausgelegter Schweißroboter zum Einsatz. Die Schweißparameter lassen sich hierbei bedarfsge recht über die Robotersteuerung anpassen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:

Durchschweißen durch das zweite Bauteil.

Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Schweißen derart, dass durch das zweite Bauteil hinweg in oder auf die Haftschicht geschweißt wird.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:

Entlangschweißen am zweiten Bauteil.

Hierbei werden zweckmäßigerweise Kehlnähte gebildet.

An dieser Stelle sei erwähnt, dass vorliegend sowohl das Schweißen mit Zusatz werkstoff, wie auch das Schweißen ohne Zusatzwerkstoff angewandt werden kön nen.

Grundsätzlich bietet das Laserschweißen in Bezug auf die Schweißnahtformen sehr hohe Freiheitsgrade. Die Nahtformen können in gewissen Grenzen frei gestaltet werden. Gemäß bevorzugter Ausführungsformen sind die Schweißnähte kreisför mig, hufeisenförmig, linienförmig und/oder wellenförmig ausgebildet.

Zweckmäßigerweise erfolgt das Befestigen mittels Punkt- und/oder Nahtschweißen.

Gemäß einer Ausführungsform werden beispielsweise Steppnähte verwendet. Alter nativ kann aber auch punktgeschweißt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausfüh rungsform weisen die Schweißpunkte einen Abstand entlang des Fügebereichs von ca. 15 bis 25 mm, insbesondere von etwa 20 mm, auf. Gegenüber dem klassischen Widerstandspunktschweißen bietet das Laserschwei ßen dabei den Vorteil, dass die Dicke der Haftschicht beim Laserschweißen deutlich geringer ausgebildet sein kann. Eine Schweißlinse, wie sie beim Widerstandspunkt schweißen auftritt, erfordert eine dickere Haftschicht als dies beim Laserschweißen der Fall ist. Zudem kann der Abstand der Schweißpunkte variabler gestaltet werden, da, anders als beispielsweise beim Widerstandspunktschweißen, die Gefahr von Nebenschlüssen nicht vorliegt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Haftschicht eine Dicke von maximal 1500 pm auf. Bevorzugte Dicken liegen in einem Bereich von 100 pm bis 1000 pm, wobei insbesondere die vorgenannte Obergrenze vorteilhafterweise noch geringer liegt, beispielsweise bei 900 pm, 800 pm und noch geringer. Die vorge nannten Werte gelten insbesondere für Haftschichten, welche entlang s Fügebe reichs eine, zumindest im Wesentlichen, konstante Dicke aufweisen.

Die Breite der Haftschicht, quer zum Fügebereich gemessen liegt gemäß bevorzug ter Ausführungsformen in einem Bereich von 5 bis 40 mm, besonders bevorzugt bei etwa 10 bis 30 mm. Die Länge eines Bereichs erhöhter Schichtdicke liegt bevorzugt in einem Bereich von 5 bis 40 mm, besonders bevorzugt bei etwa 10 bis 30 mm. Die Breite des Fügebereichs entspricht typischerweise zumindest etwa der Breite der Haftschicht.

Zweckmäßigerweise sind die Bauteile im Fügebereich mittelbar über die Haftschicht positioniert oder zumindest kontaktiert. Mit Vorteil kann die Haftschicht zumindest bereichs- oder abschnittsweise so ausgebildet werden, dass die beiden Bauteile zu einander in einer vorgesehenen Position fixiert sind. Hierzu können an der Haft schicht ein oder mehrere kleine Anschläge oder Haltenasen ausgebildet sein, wel che zur formschlüssigen Positionierung der Bauteil zueinander ausgelegt sind. Zweckmäßigerweise sind die beiden Bauteile vor dem Verschweißen mittelbar über die Haftschicht, bereichsweise oder bevorzugt vollständig, kontaktiert. Gerade bei sehr großen Bauteilen können über eine lokale Anpassung der Dicke der Haft schicht ggf. geringfügige maßliche Abweichungen des ersten Bauteils (und/oder auch des zweiten Bauteils) kompensiert werden, insbesondere beispielsweise wenn dieses einen Verzug aufweist.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt: Kontaktieren der Bauteile durch ein- oder zweiseitige Krafteinleitung in den

Fügebereich oder insbesondere in die Haftschicht.

Die Krafteinleitung erfolgt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform direkt über den Laserschweißroboter. Bevorzugt erfolgt die Krafteinleitung unmittelbar vor und/oder während des Energieeintrags für das Schweißen. Gemäß einer Ausfüh rungsform umfasst die Schweißvorrichtung einen C-Bügel, über welchen von beiden Seiten eine Krafteinleitung auf oder in den Fügebereich erfolgen kann. Alternativ er folgt die Krafteinleitung nur von einer Seite. Von der anderen Seite ist hierbei entwe der keine weitere Abstützung erforderlich, da das Bauteil selbst, insbesondere das erste Bauteil, steif genug ist oder es erfolgt eine Abstützung über eine entspre chende Vorrichtung, die entsprechend angeordnet wird.

Die Schweißvorrichtung weist zweckmäßigerweise Anschlagelemente auf, welche zur Krafteinleitung vorgesehen und ausgelegt sind, sowie Mittel zum Erzeugen der Schweißverbindung. Vorliegend hat sich eine Konfiguration als vorteilhaft erwiesen, bei welcher die Mittel zum Erzeugen der Schweißverbindung zwischen zwei An schlagelementen positioniert sind. Der zu schweißende Bereich kann damit sicher kontaktiert werden. Die Krafteinleitung erfolgt dabei zunächst von einer Seite. Die Schweißvorrichtung kann aber alternativ auch als C-Bügel ausgebildet sein, wodurch von beiden Seiten eine Krafteinleitung möglich ist.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:

Remote-Laserschweißen mit optischer oder taktiler Nahtführung.

Beim Remote- oder Scannerschweißen wird der Laserstrahl über Ablenkspiegel po sitioniert. Zur Nahtführung werden bevorzugt optische oder taktile Systeme verwen det.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Haftschicht entlang des Fügebereichs eine unterschiedliche Dicke auf. Mit anderen Worten variiert die Dicke der Haftschicht entlang des Fügebereichs. Mit Vorteil weist die Haftschicht eine Profilierung oder Strukturierung auf, umfassend eine Abfolge von sich wiederholenden Bereichen hö herer Schichtdicke und niedrigerer Schichtdicke. Die Haftschicht kann gemäß einer Ausführungsform entlang des Fügebereichs intermittierend, mit anderen Worten nur abschnittsweise, ausgebildet sein.

Zweckmäßigerweise umfasst das Verfahren den Schritt: Schweißen im Bereich erhöhter Schichtdicke oder nur dort, wo eine Haft schicht ausgebildet ist.

Die Profilierung oder Strukturierung der Haftschicht entlang des Fügebereichs ist gemäß einer Ausführungsform derart gestaltet, dass die Dicke der Haftschicht im Bereich eines Schweißpunktes oder einer Schweißnaht in einem Bereich von etwa 300 pm bis 1500 pm, besonders bevorzugt in einem Bereich von etwa 350 pm bis 1200 pm und insbesondere bevorzugt in einem Bereich von etwa 400 pm bis 800 pm liegt.

Ein Bereich erhöhter Schichtdicke wird vorliegend auch Wellenberg genannt, ein Bereich verringerter (oder nicht vorhandener Schichtdicke) Wellental.

Bevorzugt weist die Haftschicht entlang des Fügebereichs, in bevorzugt regelmäßi gen Abständen und abwechselnd Wellenberge und Wellentäler auf. Der, insbeson dere regelmäßige, Abstand der Wellenberge, bezogen auf deren Mittelpunkt, liegt gemäß bevorzugten Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 10 bis 70 mm, insbesondere bevorzugt in einem Bereich von etwa 15 bis 60 mm. Gemäß einer be vorzugten Ausführungsform beträgt der Abstand etwa 20 mm. Dieser Abstand hat sich im Karosserie- und Fahrzeugbau zur Erreichung mechanischer Zielvorgaben als vorteilhaft erwiesen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Höhe eines Wellenbergs zur Höhe eines Wellentals in einem Bereich von etwa 1,05 bis 2,7, besonders bevorzugt in einem Bereich von etwa 1,1 bis 1,9, und ganz besonders bevorzugt bei ca. 1,3 bis 1,6, insbesondere bei etwa 1,4 bis 1,45.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Profilierung oder Strukturie rung der Haftschicht über eine angepasste Vorschubgeschwindigkeit beim Be schichten erreicht. Hierzu wird die Verfahrgeschwindigkeit zum Erzeugen eines Be reichs erhöhter Schichtdicke verringert, während sie zum Erzeugen eines Bereichs verringerter Schichtdicke erhöht wird.

Zum Erzeugen der Haftschicht wird gemäß einer Ausführungsform mit einer Rund düse gearbeitet. Alternativ wird mit einer Düsengeometrie gearbeitet, welche einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Die Düse wird hierbei derart ausgerichtet, dass die lange Seite des Rechtecks quer zur Vorschubrichtung orientiert ist. Die Breite des Rechtecks bestimmt die Breite der Haftschicht. Vorteil dieses Ansatzes ist, dass nicht in mehreren Bahnen gearbeitet werden muss, wie dies bei einer Runddüse der Fall ist. In beiden Fällen kann die Haftschicht mehrere Schichten bzw. Lagen umfas sen.

Gemäß einer Ausführungsform wird die Haftschicht in einer Überfahrt erzeugt. Alter nativ werden mehrere Überfahrten benötigt. Die Haftschicht wird in Dickenrichtung also ggf. Schicht- oder lagenweise aufgebaut.

Grundsätzlich kann die Haftschicht mehrere Schichten oder Lagen umfassen. Die Lagen/Schichten können in mehreren Überfahrten aufgebracht oder erzeugt wer den. Die Lagen/Schichten können unterschiedliche Materialien/Werkstoffe umfassen oder aus diesen bestehen.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:

Spiral- oder kreisförmiges Abfahren des Fügebereichs zum Erzeugen der Haftschicht.

Mit Vorteil wird einer Vorschubbewegung des Beschichtungswerkzeugs entlang des Fügebereichs eine Kreisbewegung überlagert. In der Folge entsteht ein spiralförmi ges Bewegungsmuster. Es hat sich herausgestellt, dass diese Technik in Kombina tion mit thermischen Beschichtungs-/Spritzverfahren, vorliegend insbesondere mit dem Kaltgasspritzen, sehr gute qualitative Ergebnisse bei gleichzeitig hoher und höchster Wirtschaftlichkeit bietet. Mit Vorteil wird hierbei eine Runddüse verwendet.

Wie bereits erwähnt, kann gemäß einer Ausführungsform auch eine Flachdüse ver wendet werden. Diese bietet den Vorteil, dass nicht nebeneinander mehrere Bah nen gesetzt werden müssen, um einen Fügebereich einer gewissen Breite zu erzeu gen. Das Bewegungsmuster ist also deutlich einfacher. Bei der Verwendung einer Runddüse kann, alternativ zum spiralförmigen Abfahren, die Haftschicht durch ein mäanderförmiges Abfahren des Fügebereichs erzeugt werden. Hierbei wird der Fü gebereich bis zu einem Punkt (Wendepunkt) abgefahren, um dann, neben der be reits erzeugten Bahn, eine neue Bahn zu setzen etc.

An dieser Stelle sei erwähnt, dass die Haftschicht gemäß einer Ausführungsform quer zum Fügebereich eine unterschiedliche Dicke aufweist. Gemäß einer Ausfüh rungsformt weist die Haftschicht im Querschnitt eine (leicht) bauchige, konvexe Aus gestaltung auf. Gemäß einer Ausführungsform weist die Haftschicht im Querschnitt einen ebenen oder im Wesentlichen ebenen Mittelbereich erhöhter Dicke auf, wel cher zu beiden Seiten hin, quer zum Fügebereich, rampenförmig abfällt. Die vorge nannten Geometrien können unter anderem über das spiralförmige Abfahren er zeugt werden. Entlang des Fügebereichs ist die Dicke/der Querschnitt der Haft schicht dabei bevorzugt konstant ausgebildet. Bevorzugt wird, bezogen auf den Querschnitt, in der Mitte oder in etwa in der Mitte, geschweißt. Die Ränder oder Randbereiche, können, müssen aber nicht, zum Klebstoffauftrag, ein- oder beidsei tig, verwendet werden.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte:

Erzeugen der Haftschicht mittels eines thermischen Spritzverfahrens, insbe sondere Kaltgasspritzen;

- Aufbringen einer Funktionsschicht auf die Haftschicht, bevorzugt mittels ei nes thermischen Spritzverfahrens, insbesondere ebenfalls mittels Kaltgas spritzen.

Die Funktionsschicht ist bevorzugt als Korrosionsschutzschicht ausgebildet. Bevor zugt ist hierzu als Werkstoff Zink oder eine Zinkverbindung vorgesehen. Die Funkti onsschicht ist zweckmäßigerweise eine Zinkschicht.

Alternativ wird die Haftschicht zum Korrosionsschutz bzw. das erste Bauteil als sol ches beölt.

Gemäß einer Ausführungsform ist zwischen der Haftschicht und dem ersten Bauteil eine Zwischenschicht ausgebildet. Die Zwischenschicht kann ebenfalls über ein thermisches Spritzverfahren, wie insbesondere Kaltgasspritzen, erzeugt werden. Bevorzugt ist die Zwischenschicht ausgelegt, eine Kontaktkorrosion zwischen dem ersten Bauteil und der Haftschicht zu vermeiden. Bevorzugt wird eine Eisen(Fe)- Verschleppung in den Aluminiumwerkstoff (AI) vermieden, wodurch ungünstige, weil spröde, Fe-Al-Phasen vermieden werden können.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:

Befestigen des zweiten Bauteils an der Haftschicht und/oder am Fügebe reich zusätzlich durch Fügen mittels Kleben.

Gemäß einer Ausführungsform wird ein Einkomponentenklebstoff oder ein Zwei komponentenklebstoff verwendet. Bevorzugt werden insbesondere Strukturkleber verwendet. Der Einkomponentenklebstoff benötigt Wärme zum Aushärten. Dieser ist nach dem Schweißen nicht ausgehärtet. Stattdessen kann er beispielsweise in ei nem nachfolgenden Lackierprozess aushärten. Ein Zweikomponentenklebstoff här tet an Luft aus. Die Flexibilität hinsichtlich des zu verwendenden Werkstoffs ermög licht insbesondere für die Ausgestaltung der Bauteile hohe Freiheitsgrade.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte:

Bereitstellen eines ersten Bauteils mit einer Oberflächenbehandlung; Bereichsweise Entfernen der Oberflächenbehandlung durch und beim Er zeugen der Haftschicht.

Bei einer Oberflächenbehandlung der in Rede stehenden Art kann es sich um eine KTL-Schicht (kathodische Tauchlackierung), um eine Passivierung oder beispiels weise um eine Laserreinigung oder Laseraktivierung der Bauteiloberfläche handeln. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere die vorgenannten Arten von „Beschichtun gen“ über das thermische Spritzverfahren entfernt oder abgetragen werden können. Mit anderen Worten „stört“ eine irgendwie geartete Oberflächenbehandlung nicht das Aufbringen der Haftschicht, wobei an dieser Stelle auch die bevorzugt hohen Gastemperaturen von 800° C, insbesondere bevorzugt etwa 1000° C, des Gasstrahls, insbesondere beim Kaltgasspritzen, zum Tragen kommen.

Alternativ werden die, zunächst zumindest teilweise blanken oder unbeschichteten, Bauteile gefügt und erst nachträglich einem Beschichtungsverfahren, wobei dieses beispielsweise dem Korrosionsschutz dient, zugeführt. Gemäß einer Ausführungs form umfasst das Verfahren den Schritt:

- Aufbringen einer Oberflächenbehandlung auf das erste Bauteil nach dem Fügen der Bauteile.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt: Verkleben im Bereich verminderter Schichtdicke der Haftschicht.

Der Fügebereich ist vorliegend derjenige Bereich, in welchem sich die beiden Bau teile überlappen. Entsprechend kann der Fügebereich auch als Flansch oder Flanschabschnitt bzw. Flanschbereich gesehen werden. Der Fügebereich ist gemäß einer Ausführungsform eine Fläche, welche ein gewisse Breite und eine gewisse Läge aufweist. Auf dieser Fläche ist zweckmäßigerweise vollflächig oder auch nur abschnittsweise die Haftschicht aufgebracht. Alternativ und eher bevorzugt weist der Fügebereich eine längliche Erstreckung auf, ist also deutlich länger als breit. Die Haftschicht kann sich um oder entlang des gesamten Fügebereichs erstrecken. Al ternativ sind nur Bereiche oder Teile des Fügebereichs mit der Haftschicht verse hen.

Sind nur Bereiche des Fügebereichs mit der Haftschicht versehen, bedeutet dies für das Aufbringen des Klebstoffs, dass der Klebstoff auch derart angeordnet sein kann, dass er unmittelbar das erste und das zweite Bauteil verbindet.

Besonders bevorzugt ist der Klebstoff derart aufgetragen, dass er auch die Haft schicht kontaktiert, also insbesondere eine Verbindung zwischen der Haftschicht und dem zweiten Bauteil bereitstellt. Dies ist besonders vorteilhaft, da die Haft schicht prozessbedingt eine Rauigkeit aufweist, welche für die Haftung des Kleb stoffs optimal ist (vgl. hierzu die bereits genannten Rauheitskennwerte). Die Rauig keit bzw. die daraus resultierende Oberflächenvergrößerung bietet beste Vorausset zungen zur Anwendung von Klebstoffen.

Für die Verwendung von Klebstoff ist eine Haftschicht besonders vorteilhaft, welche Wellenberge und Wellentäler aufweist, da die Wellentäler in optimaler Weise als Klebstoffreservoirs dienen können. Über die Dicke der Haftschicht im Bereich der Wellentäler kann also mit Vorteil eine optimale Dicke der Klebstoffschicht in diesen Bereichen eingestellt werden. Gemäß bevorzugter Ausführungsformen beträgt die Dicke der Klebstoffschicht etwa 200 pm bis 400 pm, insbesondere etwa 300 pm. Über das Verhältnis der Höhe der Wellenberge zu den Wellentälern lässt sich dies vorteilhafterweise realisieren.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:

- Aufbringen von Klebstoff vor oder nach dem Schweißen.

Gemäß einer Ausführungsform wird der Klebstoff punktförmig auf die Wellenberge aufgetragen. Hierbei wird mit Vorteil auf die Wellenberge eine entsprechende Menge Klebstoff aufgebracht. Bevorzugt erfolgt der Klebstoffauftrag linienförmig und kontinuierlich entlang der Haftschicht. Hierbei wird bevorzugt die Verfahrgeschwin digkeit im Bereich der Wellentäler verlangsamt, da hier zweckmäßigerweise mehr Klebstoff vorgehalten wird.

Entlang des Fügebereichs gesehen ist die Klebenaht gemäß einer Ausführungsform derart ausgeführt, dass sie den Fügebereich zu einer Seite hin vollständig abdichtet (K1-Klebenaht). Alternativ ist die Klebenaht bzw. sind mehrere Klebenähte derart angeordnet, dass der Fügebereich zu beiden Seiten hin vollständig abgedichtet ist (K2- Klebenaht). Zweckmäßigerweise bzw. gemäß einer bevorzugten Ausführungs form ist die Haftschicht vollständig in Klebstoff eingebettet, mit anderen Worten im oder in den Klebstoff (ein-)gekapselt.

Die Erfindung betrifft auch eine Bauteilverbindung, umfassend ein erstes Bauteil, insbesondere aus einem Aluminiumwerkstoff, und ein zweites Bauteil, insbesondere aus einem Stahlwerkstoff, welche entlang eines Fügebereichs aneinander befestigt sind, wobei das erste Bauteil im Fügebereich zumindest bereichsweise eine Haft schicht aufweist, welche mittels eines thermischen Spritzverfahrens erzeugt ist, und wobei das zweite Bauteil an die Haftschicht mittels Laserschweißen befestigt ist. Mit Vorteil wird das erste Bauteil aus einem Aluminiumwerkstoff mit Hilfe des Spritzver fahrens mit einer Stahlbeschichtung/Haftschicht versehen, um im Nachgang mittels Laserschweißen mit dem zweiten Bauteil, zweckmäßigerweise aus Stahl, verbun den zu werden. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem ersten Bauteil um ein Aluminiumdruckgussbauteil. Dieses kann eine Oberflächenbehandlung, wie eine KTL-Beschichtung, eine Passivierung oder eine Laseraktivierung/Laserreinigung etc. aufweisen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die Haftschicht entlang des, bevorzugten länglichen, Fügebereichs und weist entlang des Fügebereichs eine Profilierung, Strukturierung oder Welligkeit auf, vgl. die vorgenannten Wellen berge/Wellentäler, wobei an den Wellenbergen jeweils bevorzugt zumindest ein Schweißpunkt oder eine Schweißnaht ausgebildet ist. Bevorzugt weist die Haft schicht entlang des Fügebereichs abwechselnd Wellenberge und Wellentäler auf, wobei an den Wellenbergen die ein oder zumindest ein Schweißpunkt angeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ können an den Wellenbergen auch Schweißnähte, ins besondere Steppnähte, ausgebildet sein. Das Laserschweißen ermöglicht hier mit Vorteil eine freie Nahtgestaltung.

Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit dem Verfahren erwähnten Vorteile und Merkmale analog und entsprechend für die Bauteilverbindung, wie auch umge kehrt.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen des Verfahrens bzw. von Bauteilverbindungen mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:

Fig. 1 : eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Bauteilver bindung;

Fig. 2: eine weitere schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Bau teilverbindung;

Fig. 3: eine weitere schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Bau teilverbindung;

Fig. 4: eine weitere schematische Ausführungsform einer Bauteilverbindung;

Fig. 5: einen Schnitt durch einen Fügebereich, wie in der Fig. 4 skizziert; Fig. 6: Ausführungsformen von Verfahren zum Erzeugen der Haftschicht.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Ansicht ein erstes Bauteil 10, wobei an diesem, bevorzugt mittels Kaltgasspritzen, eine Haftschicht 30 angeordnet ist. An dieser Haftschicht 30 ist ein zweites Bauteil 20, wobei es sich hier gemäß einer bevorzug- ten Ausführungsform um ein Stahlbauteil handelt, mittels Laserschweißen, vgl. die Schweißverbindung 50, stoffschlüssig befestigt. Bezugszeichen 20 deutet schema tisch die Richtung eines Energiestrahls bzw. eines Energieeintrags zum Erzeugen der Schweißnaht bzw. Schweißverbindung 50 an. Die beiden Bauteile 10 und 20 überlappen sich entlang eines Fügebereichs 26. Vorliegend erfolgt zweckmäßiger- weise die Energieeinleitung mittelbar über das zweite Bauteil 20. Zweckmäßiger weise wird das Laserschweißverfahren derart geführt, dass das erste Bauteil 10 nicht auf- und/oder angeschmolzen wird. Insbesondere ermöglicht das Laserschwei ßen ein sehr schonendes Schweißverfahren mit einem minimalen Energieeintrag in das erste Bauteil 10 hinein. Zur Orientierung ist eine Längsrichtung L skizziert, ent- lang derer sich der Fügebereich 26 bzw. die Haftschicht 30 erstreckt. In den Figuren 2 bis 4 sind weitere mögliche Ausgestaltungen einer derartigen Verbindung skiz ziert.

Fig. 2 zeigt eine im Wesentlichen als Kehlnaht ausgebildete Schweißverbindung 50. Beispielsweise wird hierbei entlang des zweiten Bauteils 20 entlanggeschweißt. Grundsätzlich sei erwähnt, dass vorliegend bevorzugt sowohl punkt- als auch naht geschweißt wird. Das Laserschweißen bietet insbesondere den Vorteil, dass die Bauteilverbindung bzw. der Fügebereich nur von einer Seite her zugänglich sein muss. Zweckmäßigerweise werden die Bauteile 10 und 20 vor dem Verschweißen zueinander kontaktiert, wobei dies ebenfalls durch Krafteinleitung sowohl von einer als auch von zwei Seiten erfolgen kann.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer möglichen Bauteilverbindung, wobei die Schweißverbindung hier seitlich angeordnet ist. Die Ausgestaltungen von Schweißverbindungen 50, wie sie in den Figuren 1 bis 3 gezeigt sind, können belie big im Rahmen der Herstellung einer Bauteilverbindung kombiniert werden.

Fig. 4 zeigt im Wesentlichen die aus der Fig. 1 bekannte Skizze, wobei hier die Haftschicht 30 seitlich von Klebstoff 40 eingebettet, mit anderen Worten eingekap selt, ist. Damit kann nicht nur die Festigkeit der Verbindung gesteigert werden, son dern auch der Korrosionsschutz erhöht werden. Insbesondere kann über die Kleb stoffschichten 40 die Haftschicht 30 vor Korrosion geschützt werden.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Bauteilverbindung, wobei ein Schnitt entlang eines Fügebereichs 26 skizziert ist, wie er über die Schnittlinie in der Fig. 4 angedeutet ist. Zu erkennen ist, dass eine Haftschicht 30 vorliegend unter schiedliche Dickenbereiche, vgl. die Wellenberge 32 sowie die Wellentäler 34 auf weist. Mit anderen Worten weist die Haftschicht 30 entlang der Längsrichtung L eine unterschiedliche Dicke auf. Zweckmäßigerweise ist die Haftschicht 30 im Bereich der Wellenberge 32 mit einem zweiten Bauteil 20 verschweißt. Die Schweißverbin dungen 50 sind vorliegend als Steppnähte skizziert. Dazwischenliegend, also in den Wellentälern 34, ist zweckmäßigerweise Klebstoff 40 vorgesehen, welcher die Bau teilverbindung mit Vorteil zusätzlich verstärkt. Der Einsatz von Klebstoff 40 ist in die sem Zusammenhang besonders günstig, da die Haftschicht 30 eine Rauheit auf weist, welche gerade für die Adhäsion des Klebstoffs 40 optimal ist. Zudem kann über die Höhe der Wellentäler 34 bzw. die Höhe der Zwischenräume die Dicke der Klebstoffschicht exakt auf ein optimales Maß eingestellt werden. Derartige Stepp schweißnähte können mit geeigneten Laserschweißwerkzeugen, insbesondere auch Laserschweißzangen (C-Bogen), welche gleichzeitig eine Krafteinleitung in die beiden Bauteile 10 und 20 ermöglichen, erreicht werden. Vorliegend wird mit Vorteil auch laserpunktgeschweißt. Im Bereich der Wellenberge 32 ist dann zweckmäßiger weise jeweils zumindest ein Laserschweißpunkt angeordnet bzw. vorgesehen. Die Fig. 6 zeigt ein mäanderförmiges Abfahren des Fügebereichs 26 zum Erzeugen einer Haftschicht. Das Kreuz markiert einen Startpunkt, über die Pfeile B ist eine Be wegungsrichtung einer Ründdüse 61 skizziert. Das Erzeugen der Haftschicht kann auch mittels eine Flachdüse 62 erfolgen, wie sie in dem zweiten Bild skizziert ist. Hierbei muss die Bahn nur einmal abgefahren wer den.

Als vorteilhaft hat sich vorliegend insbesondere eine spiral-/kreisförmige Bewe- gungsrichtung erwiesen, wie es in der letzten Skizze angedeutet ist. Auch hier wird vorteilhafterweise mit einer Ründdüse 61 gearbeitet. Das Bewegungsmuster ist komplexer, allerdings können niedrige Prozesszeiten realisiert werden und es ist keine Maskierung notwendig. Zudem kann die Breite der Haftschicht, anders als bei spielsweise bei Verwendung einer Flachdüse, bedarfsgerecht angepasst werden.

Bezugszeichenliste

10 erstes Bauteil

20 zweites Bauteil 26 Fügebereich

30 Haftschicht

32 Wellenberg, Plateau

34 Wellental

40 Klebstoff(-Schicht) 50 Schweißverbindung

60 Energiestrahl/Laserstrahl

61 Ründdüse

62 Flachdüse

B Bewegungsrichtung L Längsrichtung