Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zum Fügen von Bauteilen, die wenigstens teilweise aus thermoplastischem Material bestehen und von denen wenigstens eines langfaserverstärkt ist.

Leichtbaukonstruktionen haben sich in vielen Bereichen etabliert und dienen beispielsweise innerhalb der Verkehrstechnik dazu, vor dem Hintergrund stetig steigender Energiekosten und kontinuierlich sinkender Energiereserven den Energiebedarf deutlich zu reduzieren. Dahingehend werden für Leichtbaukonstruktionen nicht nur Leichtmetalle eingesetzt, sondern auch Kunststoffe, die zu erheblichen Gewichts- bzw. Kostenreduzierungen beitragen. Vor dem Hintergrund der Gewichtsreduzierung ist es notwendig, die gewünschten Bauteilsicherheiten bzw. Bauteilfestigkeiten gewährleisten zu können. Daher haben sich Faserverbundwerkstoffe, wie es kohlenstoff- , aramid- , naturfaser- oder glasfaserverstärkte Kunst - Stoffe sein können, als prädestiniert erwiesen, da sie neben einer geringen Dichte auch eine hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit aufweisen.

Das Fügen von faserverstärkten Kunststoffen erfolgt durch unterschiedliche form-, kraft- bzw. stoff- schlüssige Fügeverfahren, wobei insbesondere Klebetech-

BESTATIGUNGSKOPIE nologien zum Fügen entsprechender Bauteile weit verbreitet sind. Die Verwendung von Klebstoffen hat jedoch den entscheidenden Nachteil, daß die erforderliche Adhäsion nicht zerstörungsfrei prüfbar ist, so daß zu- sätzliche Schraub- bzw. Nietverbindungen verwendet werden, um die Verbindung von Bauteilen sicherstellen zu können. Ferner sind einige CFK-Arten nicht miteinander verklebbar.

Verfahren zum Fügen von Bauteilen, die wenigstens teilweise aus thermoplastischem Material bestehen und von denen wenigstens eines langfaserverstärkt ist, sind beispielsweise bekannt durch DE 10 2007 003 357 Al, DE 10 2007 020 389 Al sowie JP 2001 355 313 A.

Aus DE 10 2007 003 357 Al ist ein Verfahren zum Fügen von Bauteilen bekannt, bei dem die Bauteile in einer Fügezone miteinander verschweißt werden. Aus der Druckschrift ist die Verwendung von Reibschweiß-, Induktionsschweiß- sowie Heizelementschweißfahren zum Fügen der Bauteile bekannt. Langfaserverstärkte Kunststoffe sind im allgemeinen dadurch gekennzeichnet, daß die zur Verstärkung verwendeten Fasern mindestens eine Länge von 1 bis mindestens 25 mm aufweisen. Erfindungsgemäß werden unter langfaserverstärkten Bauteilen auch endlosfaserver- stärkte Bauteile verstanden. Dabei können die Langfasern auch z. B. mit Kurzfasern kombiniert werden, deren Länge in der Regel unter 1 mm liegt. Zur Verstärkung des Kunststoffs können die Langfasern direkt aus einem Pastifizierextruder in eine Presse eingegeben werden. Bei dem bekannten Verfahren hat sich als nachteilig erwiesen, daß das Fügen der Bauteile vergleichsweise aufwendig und zeitintensiv ist.

Durch DE 103 03 534 Al und DE 10 2005 052 825 Al sind Verfahren zum Fügen von aus thermoplastischem Ma- terial bestehenden Bauteilen mittels Laserstrahlung bekannt .

Durch DE 60 2004 007 624 T2 ist ein Verfahren der betreffenden Art zum Fügen von Bauteilen, die wenig- stens teilweise aus thermoplastischem Material bestehen und von denen wenigstens eines langfaserverstärkt ist, bekannt. Bei dem bekannten Verfahren werden die Bauteile in einer Fügezone miteinander verschweißt, wobei die Bauteile mittels durch Laserstrahlung erzeugten Wärme- eintrags in die Fügezone verschweißt werden, wobei wenigstens eins der Bauteile wenigstens teilweise für die Laserstrahlung transparent ist und wobei die Laserstrahlung von wenigstens einem der Bauteile wenigstens teilweise absorbiert wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die

Durchführung des bekannten Verfahrens zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Erfindungsgemäß wird die Laserstrahlung im wesent- liehen an Fasern und/oder einer Faserbeschichtung des langfaserverstärkten Bauteiles absorbiert. Beispielsweise und insbesondere können erfindungsgemäß zwei lasertransparente und aus einem thermoplastischen Material bestehende Bauteile, von denen eines kohlenstoffa- serverstärkt und das andere glasfaserverstärkt ist, miteinander verbunden werden, wobei die zur Umwandlung des Laserlichtes in Wärme notwendige Absorption zumindest weit überwiegend an der handelsüblichen Kohlefaser erfolgt. Auf diese Weise sind zusätzlich in das thermo- plastische Material eingebrachte Absorber nicht notwendig. Außerdem ist eine besondere Beschichtung der Kohlefasern nicht nötig. Die Erfindung ist besonders vorteilhaft bei Anwendungen, bei denen die Kohlefasern als Langfasern oder Endlosfasern vorliegen. Unter einer Absorption der Laserstrahlung "im wesentlichen" an Fasern und/oder einer Faserbeschichtung des langfaserverstärkten Bauteiles wird erfindungsgemäß verstanden, daß die Absorption wenigstens weit überwie- gend, vorzugsweise vollständig oder im wesentlichen vollständig an den Fasern des langfaserverstärkten Bauteiles, beispielsweise Kohlefasern, erfolgt. Insbesondere wird unter einer Absorption der Laserstrahlung "im wesentlichen" an Fasern und/oder einer Faserbeschich- tung verstanden, daß das langfaserverstärkte Bauteil zusatzabsorberfrei ist. Zur Absorption der Laserstrahlung enthält das Bauteil somit neben den verstärkenden Fasern, insbesondere Kohlefasern, keine oder zumindest nahezu keine zusätzlich hinzugefügten Absorber. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß ohnehin verwendete Materialien mit bekannten Eigenschaften ohne besondere Modifikation miteinander gefügt werden können.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfah- rens besteht darin, daß das Verschweißen der Bauteile sehr gut steuerbar bzw. regelbar sowie automatisierbar ist, wodurch es sehr gut für die Serienfertigung verwendbar ist .

Durch Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Fügen von Bauteilen können Schweißverbindungen hergestellt werden, die hoch belastbar sind. Darüber hinaus ist es möglich, auf einfache und schnelle Weise mehrere Bauteile miteinander zu verschweißen.

Als Material für ein langfaserverstärktes Bauteil ist beispielsweise kohlenstoffaserverstärkter Kunststoff (CFK) verwendbar. Als Material für ein für Laserstrahlen transparentes Bauteil sind z. B. kurzfaserverstärkte und/oder unverstärkte Materialien verwendbar, wie es beispielsweise glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK) sein können. Das für die Laserstrahlung transparente Bauteil kann jedoch auch langfaserverstärkt und/oder endlosfaserverstärkt sein, beispielsweise mit Glasfasern oder anderen für die Laserstrahlung trans- parenten Fasern.

Erfindungsgemäß ist es möglich, den Energieeintrag zum Verschweißen der Bauteile durch die Anordnung der Fasern und die relative Position des Laserstrahls zur Faser bzw. Faserorientierung zu lenken. Durch die Ab- sorption der Laserstrahlung an den Fasern erfolgt eine Erwärmung des die Fasern umgebenden Materials, wodurch die Bauteile miteinander verbunden werden können.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Laserstrahlung an Fasern an der Oberfläche und/oder in unmittelbarer Nähe zur Oberfläche wenigstens eines der Bauteile absorbiert wird. Die Oberfläche dient damit zur Ausbildung einer Fügezone, so daß erfindungsgemäß unter unmittelbarer Nähe ein Bereich verstanden wird, dessen Abstand zu der der Fü- gezone zugewandten Oberfläche geringer ist als sein

Abstand zu der der Fügezone abgewandten Oberfläche des Bauteiles. Damit verbunden ist der Vorteil, daß der Bereich der Fügezone unterschiedlich groß ausgebildet werden kann, wodurch die mechanische Belastbarkeit der Fügezone an die jeweils gestellten Anforderungen anpaßbar ist. Außerdem ergibt sich auf diese Weise eine höhere Effizienz.

Zudem sieht eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, daß die Laserstrahlung an we- nigstens einer laserabsorbierenden Schicht wenigstens eines der Bauteile absorbiert wird. Ein damit verbundener Vorteil bezieht sich auf ein gezieltes Einbringen der Wärmeentwicklung, so daß beispielsweise eine Be- schichtung des Bauteiles dazu dienen kann, die Laser- Strahlung an der Oberfläche des Bauteiles zu absorbieren. Ferner kann die Schicht bzw. können die Schichten auch innerhalb des Bauteiles angeordnet sein, so daß die Laserstrahlung im Volumen des Bauteiles absorbiert wird. Darüber hinaus ist es möglich, die Schicht gezielt in dem Bauteil anzuordnen, indem beispielsweise Fasern verwendet werden, die eine entsprechende Schicht in dem Bauteil ausbilden.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfin- düng besteht darin, daß wenigstens zwei langfaserverstärkte Bauteile mittels wenigstens eines weiteren wenigstens abschnittsweise für die Laserstrahlung transparenten Bauteiles miteinander verschweißt werden, indem jeweils wenigstens eine Fügezone jeweils zwischen einem der langfaserverstärkten Bauteile und dem weiteren Bauteil gebildet wird. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß zwei langfaserverstärkte Bauteile, die zunächst nicht miteinander direkt verschweißbar sind, über ein zusätzliches Bauteil miteinander verschweißt werden können.

Erfindungsgemäß wird unter "transparent" auch die Eigenschaft einer teilweisen Transparenz verstanden.

Es entsteht insbesondere der Vorteil, daß durch ein derartiges Verschweißen der langfaserverstärkten Bauteile die Eigenschaften des dadurch entstehenden Gesamtbauteiles gezielt beeinflußt werden können.

Langfaserverstärkte Bauteile zeichnen sich beispielsweise durch eine geringe Verformbarkeit aus, die erfindungsgemäß dadurch kompensierbar ist, daß ein wei- teres Bauteil für das Verschweißen der langfaserverstärkten Bauteile verwendet wird, das eine höhere Verformbarkeit bzw. Elastizität aufweist. Infolgedessen können beispielsweise auch BauteilSpannungen abgebaut werden, so daß eine Verformung des weiteren Bauteils bzw. der weiteren Bauteile ein Versagen der langfaserverstärkten Bauteile verhindert. Somit kann die Betriebssicherheit der gefügten Bauteile erhöht werden.

Als weiteres Bauteil ist erfindungsgemäß auch ein Fluid verwendbar, welches z. B. durch die Laserstrahlung aushärtbar bzw. verfestigbar ist. Das Fluid kann zudem nach dem Schweißvorgang dauerelastisch ausgebildet sein. Das Fluid kann auch flüchtig sein, so dass es lediglich für den Schweißvorgang ein- bzw. aufgebracht wird und insbesondere durch die enstehende Wärme bzw. Wirkung der Laserstrahlung während des Verschweißens wenigstens teilweise schwindet.

Zur Sicherstellung einer guten Verschweißbarkeit ist eine Weiterbildung der Erfindung dadurch gekenn- zeichnet, daß wenigstens ein langfaserverstärktes Bauteil verwendet wird, dessen Fasern wenigstens abschnittsweise in einer Matrix angeordnet sind, die wenigstens teilweise aus einem thermoplastischen Werkstoff besteht oder einen thermoplastischen Werkstoff enthält. Dabei kann ein erfindungsgemäßes Verfahren dadurch gekennzeichnet sein, daß der thermoplastische Werkstoff ein thermoplastisches Elastomer ist oder ein thermoplastisches Elastomer enthält, wie es eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vorsieht. Dadurch entsteht der Vorteil, daß das Fügen von Bauteilen auch unter geringem Energieeintrag in das Bauteil möglich ist.

Das Fügen von Bauteilen kann erfindungsgemäß auch dadurch erreicht werden, daß wenigstens eines der Bau- teile wenigstens eine Übergangszone aufweist, innerhalb derer sich die Transparenz des Bauteiles für die Laserstrahlung räumlich verändert, wobei die Fügezone entlang der Kontaktfläche zwischen den Bauteilen in einem Bereich höherer Transparenz gebildet wird und wobei wenigstens eines der Bauteile lasertransparente Fasern, insbesondere Glasfasern, enthält. Für das Fügen von Bauteilen ist es damit ausreichend, daß ein Bauteil eine Übergangszone aufweist, die ein Verschweißen von Bauteilen ermöglicht, die mittels Laserstrahlung direkt nicht verschweißbar sind, wie es z. B. laserstrahlundurchlässige Bauteile sind.

Ferner ist es möglich, daß sich die Transparenz des Bauteiles für die Laserstrahlung in der Übergangs- zone allmählich ändert, wie es eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vorsieht. Dadurch kann die Übergangszone z. B. durch Veränderung der Absorberverteilung bzw. -konzentration im Material gebildet werden. Erfindungsgemäß kann sich die Übergangszone auch über das ganze Bauteil erstrecken.

Zudem besteht eine weitere zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung darin, daß wenigstens eines der Bauteile durch Kohlefasern und/oder Glasfasern verstärkt ist. Eine weitere zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß wenigstens ein langfaserverstärktes Bauteil und ein unverstärktes oder kurzfaserverstärktes Bauteil miteinander verschweißt werden.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfin- düng sieht vor, daß die beim Verschweißen von zwei Bauteilen mittels eines weiteren, für die Laserstrahlung transparenten Bauteiles die miteinander zu verschweißenden Bauteile kohlefaserverstärkt sind und das weitere, für die Laserstrahlung transparente Bauteil glasfa- serverstärkt ist. Bei dieser Ausführungsform wird ein

System aus zwei kohlefaserverstärkten und einem glasfaserverstärkten Bauteil durch das glasfaserverstärkte Bauteil hindurch verschweißt.

Bei der vorgenannten Ausführungsform ist es grund- sätzlich möglich, daß jedes der kohlefaserverstärkten Bauteile innig mit dem glasfaserverstärkten Bauteil verbunden wird, so daß über das glasfaserverstärkte Bauteil indirekt eine Verbindung der kohlefaserver- stärkten Bauteile erzielt ist. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht jedoch insoweit vor, daß das weitere Bauteil so ausgebildet ist und/oder die Verfahrensparameter so gewählt werden, daß die zu verschweißenden Bauteile miteinander innig verbunden wer- den. Bei dieser Ausführungsform ist eine direkte innige Verbindung der miteinander zu verschweißenden Bauteile erzielt .

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, in der Ausführungs- beispiele für die Anwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Fügen von Bauteilen dargestellt sind. Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand einer beispielartigen Vorrichtung sowie verschiedener beispiel- artiger Fügestellen, die durch Anwendung eines erfin- dungsgemäßen Verfahrens beispielsweise mittels der beispielartigen Vorrichtung herstellbar sind, dargestellt. Dabei bilden alle beanspruchten, beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Merkmale für sich genommen sowie in beliebiger Kombination miteinander den Gegen- stand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen und deren Rückbezügen sowie unabhängig von ihrer Beschreibung bzw. Darstellung in der Zeichnung.

Die Figuren der Zeichnung zeigen eine Auswahl von Beispielen für die Durchführung bzw. Anwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in jeweils einer zur besseren Übersicht auf die das Verständnis unterstützenden Elemente detailreduzierten Darstellung. Die Darstellungen sind daher weder maßstabs- noch detailgetreu. Gleiche oder ähnliche Bestandteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Es zeigt : Fig. 1 eine stark schematisierte Darstellung eines Vorrichtungsbeispiels zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Schnittdarstellung,

Fig. 2 ein erstes Anwendungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Verfahren in der gleichen Darstellungsweise wie in Fig. 1,

Fig. 3 ein zweites Anwendungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Verfahren in der gleichen Darstellungsweise wie in Fig. 1, Fig. 4 ein drittes Anwendungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Verfahren in der gleichen Darstellungsweise wie in Fig. 1,

Fig. 5 ein viertes Anwendungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Verfahren in der glei- chen Darstellungsweise wie in Fig. 1,

Fig. 6 ein fünftes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Verfahren in der gleichen Darstellungsweise wie in Fig. 1,

Fig. 7 ein sechstes Anwendungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Verfahren in der gleichen Darstellungsweise wie in Fig. 1,

Fig. 8 ein siebstes Anwendungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Verfahren in der gleichen Darstellungsweise wie in Fig. 1, Fig. 9 ein achtes Anwendungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Verfahren in der gleichen Darstellungsweise wie Fig. 1,

Fig. 10 ein neuntes Anwendungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Verfahren in der glei- - li ehen Darstellungsweise wie Fig. 1, Fig. 11 ein zehntes Anwendungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Verfahren in der gleichen Darstellungsweise wie Fig. 1.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 2 zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei wird ein Bauteil 4 verwendet, das aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht, der unver- stärkt ist. Das Bauteil 4 wird mit dem Bauteil 6 verschweißt, wobei das Bauteil 6 aus kohlenstoffverstärktem Kunststoff besteht. Die beiden Bauteile 4, 6 werden in einer Fügezone 8 miteinander verschweißt, wobei der dazu notwendige Wärmeeintrag erfindungsgemäß durch La- serstrahlung 10 erzeugt wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Laserstrahlung 10 nicht fokussiert . Sofern erforderlich, kann erfindungsgemäß auch mit fokus- sierter oder defokussierter Laserstrahlung 10 gearbeitet werden. Dabei ist das Bauteil 4 für die Laserstrah- lung 10 transparent, und das Bauteil 6 absorbiert die Laserstrahlung 10 im Bereich der Fügezone 8 an seiner Oberfläche 12. Durch die Absorption der Laserstrahlung 10 erwärmt sich das Material des Bauteils 6 wie auch das Material des Bauteils 4, so daß die beiden Bauteile 4 , 6 in der Fügezone 8 miteinander verschweißt werden.

Während des Schweißprozesses werden die beiden Bauteile 4, 6 mit einer Fügekraft 14 beaufschlagt, die über eine Halteeinrichtung 16 der Vorrichtung 2 erzeugt wird. In diesem Ausführungsbeispiel überlappt das Bau- teil 4 das Bauteil 6, so daß die Bauteile 4, 6 nach Art eines Überlappungsstoßes angeordnet sind und in dieser Anordnung miteinander verschweißt werden.

Fig. 2 zeigt ein erstes Anwendungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das Bauteil 4 aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff besteht, der eine Übergangszone 18 aufweist. Die Übergangszone bildet einen Übergang vom kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff zu einem glasfaserverstärkten oder unver- stärkten Kunststoff, in der sich die Transparenz des Bauteiles 4 für die Laserstrahlung 10 räumlich verändert, wobei die Fügezone 8 entlang der Kontaktfläche 20 zwischen den Bauteilen 4, 6 in dem Bereich 22 höherer Transparenz gebildet wird. Fig. 3 zeigt ein zweites Anwendungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei zwei langfaserverstärkte Bauteile 6, 6' mittels eines weiteren für die Laserstrahlung 10 transparenten Bauteiles 4 miteinander verschweißt werden, indem eine Fügezone 8, 8' jeweils zwischen einem der langfaserverstärkten Bauteile 6, 6' und dem weiteren Bauteil 4 gebildet wird. Dazu überlappt in diesem Ausführungsbeispiel das weitere Bauteil 4 sowohl das Bauteil 6 als auch das Bauteil 6' . Die Bauteile 6, 6' berühren sich an einer Stoßfläche 24, so daß die Bauteile 6, 6' nach Art eines Stumpf -

Stoßes zueinander angeordnet sind und in dieser Anordnung über das Bauteil 4 miteinander verbunden sind.

Fig. 4 zeigt ein drittes Anwendungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Verfahren, bei dem das Verschwei- ßen der Bauteile 6, 6' gemäß dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt, wobei in diesem Beispiel zwei weitere Bauteile 4, 4' verwendet werden, die einander parallel gegenüberliegend angeordnet sind, so daß die Bauteile 6, 6' zwischen den Bauteilen 4, 4' ange- ordnet sind. Die Bauteile 6, 6' werden wiederum nach

Art eines Stumpfstoßes zueinander angeordnet und über die Bauteile 4, 4' miteinander verbunden, wobei das Bauteil 4 in einer Fügezone 8 mit dem Bauteil 6 und in einer Fügezone 8' mit dem Bauteile 6' verschweißt wird. In analoger Weise wird das Bauteil 4' mit dem Bauteil 6 in einer Fügezone 8'' und mit dem Bauteil 6' in einer Fügezone 8' ' ' verschweißt. Die beiden Bauteile 4, 4' sind zum Verschweißen mit den Bauteilen 6, 6' für die Laserstrahlung 10 transparent. Die Verschweißung der Bauteile kann gleichzeitig erfolgen. Die Fügezonen 8, 8', 8'', 8''' können allerdings auch nacheinander erzeugt werden, indem die Laserstrahlung 10 zunächst auf die Fügezone 8 fokussiert wird und nach Verschwei- ßen des Bauteiles 4 mit dem Bauteil 6 das Bauteil 4 mit dem Bauteil 6' verschweißt wird. Daraufhin erfolgt in gleicher Art und Weise das Verschweißen des Bauteiles 4' mit den Bauteilen 6, 6'.

Fig. 5 zeigt ein viertes Anwendungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Verfahren, bei dem ein Bauteil 4 mit einem Bauteil 6 verschweißt wird, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die Enden 26, 26' der Bauteile 4, 6 so angefast sind, daß die Kontaktfläche 20 zu Horizontalen geneigt ist. Die Kontaktfläche 20 kann dabei auch treppenstufenartig ausgebildet sein. Es ist erfindungsgemäß auch möglich, daß eines der Bauteile 4, 6 eine räumlich variierende Transparenz aufweist.

Fig. 6 zeigt ein fünftes Anwendungsbeispiel, bei dem das Bauteil 6 und das Bauteil 6' nach Art eines

A Stumpfstoßes zueinander angeordnet sind und in dieser

Anordnung miteinander verbunden werden, wobei ein weiteres für die Laserstrahlung transparentes Bauteil 4 für das Verschweißen der Bauteile 6, 6' verwendet wird. Die Enden 26, 26' der Bauteile 6, 6' sind jeweils angefast und nach Art eines StumpfStoßes für eine V- Naht angeordnet und in dieser Anordnung miteinander über das Bauteil 4 verbunden. Zum Verschweißen der Bauteile 6, 6' ist das Bauteil 4 im Querschnitt dreieck- förmig ausgebildet und wird in einer Fügezone 8 mit dem Bauteil 6 und in einer Fügezone 8' mit dem Bauteil 6' verschweißt. Dadurch werden die beiden Bauteile 6, 6' miteinander verbunden, ohne daß diese direkt miteinander verschweißt werden. In diesem Ausführungsbeispiel besteht das Bauteil 4 aus einem unverstärkten Material oder einem glasfaserverstärkten Material, und die Bauteile 6, 6' bestehen aus einem langfaserverstärkten Material . Die Zuordnung der Werkstoffe kann jedoch auch anders gewählt werden.

Fig. 7 zeigt ein sechstes Anwendungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Verfahren, das analog zum fünften Ausführungsbeispiel ausgebildet ist, jedoch mit dem Unterschied, daß die "angefasten" Enden 26, 26' der Bauteile 6, 6' treppenstufenartig ausgebildet sind.

Fig. 8 zeigt ein siebtes Anwendungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Verfahren. Dabei werden die Bauteile 4, 6 miteinander verschweißt, indem das Ende 26 des Bauteiles 4 nach Art einer Gabel ausgebildet ist, in die das Ende 26' des Bauteiles 6 formschlußartig eingreift. Die Bauteile 4, 6 werden durch zwei Fügezonen 8, 8' miteinander verbunden. Erfindungsgemäß ist es auch möglich, daß die Bauteile 4, 6 durch weitere Fügezonen miteinander verbunden werden. Fig. 9 zeigt ein achtes Anwendungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Verfahren, bei dem das Bauteil 4 rechtwinklig zum Bauteil 4' nach Art eines T-Stoßes angeordnet ist. Die Bauteile 6, 6' sind im Querschnitt dreieckförmig ausgebildet und beidseitig zum Bauteil 4 derart angeordnet, daß das Bauteil 6 mit dem Bauteil 4 in einer Fügezone 8 und mit dem Bauteil 4' in einer Fügezone 8' verschweißt werden. Auf analoge Weise wird das Bauteil 6' mit den Bauteilen 4, 4' jeweils in einer Fügezone 8'', 8''' verschweißt. Die Bauteile 4, 4' wer- den auf diese Weise durch die Bauteile 6, 6' miteinander verbunden. Die Bauteile 4, 4' sind langfaserverstärkt und die Bauteile 6, 6' bestehen aus einem unverstärkten bzw. glasfaserverstärkten Material. Fig. 10 zeigt ein neuntes Anwendungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Verfahren, bei dem die Bauteile 4, 4' auf gleiche Weise wie im achten Ausführungsbeispiel zur Bildung eines T-Stoßes angeordnet sind. Im Unterschied zum achten Anwendungsbeispiel sind die Bau- teile 6, 6' winkelartig geformt. Das Verschweißen der Bauteile 6, 6' mit den Bauteile 4, 4' erfolgt in den Fügezonen 8, 8', 8'', 8''' auf gleiche Weise wie im achten Anwendungsbeispiel .

Fig. 11 zeigt ein zehntes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Verfahren, bei dem die Bauteile

4, 4' auf gleiche Weise wie im achten bzw. neunten Ausführungsbeispiel zur Bildung eines T-Stoßes angeordnet sind. Im Unterschied dazu sind die Bauteile 6, 6' jedoch geradlinig nach Art einer Lasche geformt, so daß sie über ihre Stoßflächen 24, 24' mit dem Bauteil 4 und über ihre Oberflächen 12, 12' mit dem Bauteil 4' verbunden sind.

Die Laserstrahlung kann zur Bildung der Fügezonen 8, 8', 8'', 8''' in jeweils unterschiedlichen Winkel- Stellungen zum Bauteil 4 bzw. Bauteil 4' bzw. zum Bauteil 6 bzw. Bauteil 6 ' angeordnet sein. Die Fügezonen 8, 8', 8'', 8''' können auch ein Zusatzmittel, beispielsweise einen Klebstoff aufweisen. Ferner kann auch wenigstens eine der Fügezonen 8, 8', 8'', 8''' aus- schließlich durch Verwendung eines Klebstoffs ausgebildet sein, so daß unterschiedlich hergestellte Fügezonen 8, 8', 8'', 8''' miteinander zum Verbinden der Bauteile 4, 4' verwendet werden.

Die dargestellten Anwendungsbeispiele stellen kei- ne abschließende Auflistung der Anwendungsmöglichkeiten für ein erfindungsgemäßes Verfahren dar. So ist die genannte Zuweisung der Werkstoffarten zu den einzelnen Bauteilen variierbar. Ferner kann die Laserstrahlung aus unterschiedlichen Richtungen eingebracht werden. Die Herstellung der Verschweißung kann in einem Arbeitsschritt, aber auch in verschiedenen Arbeitsschritten erfolgen. Zudem ist das erfindungsgemäße Verfahren auch mit anderen Schweißverfahren kombinierbar, so daß die Fügezonen durch unterschiedliche Verfahren hergestellt sein können.

Erfindungsgemäß ist es insbesondere möglich, zwei kohlefaserverstärkte Bauteile mittels eines glasfaserverstärkten Bauteiles durch das glasfaserverstärkte Bauteil hindurch zu verschweißen, und zwar in einer

Weise, daß auch die beiden kohlefaserverstärkten Bauteile bei diesem Prozeß innig miteinander verbunden werden. Hierbei beinhaltet die Erfindung die Erkenntnis, daß die Wärmeleitung von Kohlefasern senkrecht zur Faserrichtung für den Prozeß maßgeblich ist.

Die Erfindung beinhaltet ferner die Erkenntnis, daß bei Verwendung von zwei kohlefaserverstärkten Bauteilen an einer Stoßkante mit einer aufgelegten Lage aus glasfaserverstärktem Kunststoff durch Wärmeleitung eine innige Verbindung an der Stoßkante erzeugt wird.

Ferner beinhaltet die Erfindung folgende Erkenntnisse : i) Das erfindungsgemäße Verfahren wurde für das Fügen von Kunststoffen auf Basis von Polyamid 6.6 (PA 6.6) qualifiziert. Als laserabsorbierender Fügepartner kam endloskohlefaserverstärktes PA 6.6 (CF PA 6.6) zum Einsatz. Als lasertransparenter Fügepartner wird PA 6.6 mit Kurzglasfaserverstärkung von bis zu 50% verwendet. Für sämtliche Materialkombinationen wurden Scherzug- festigkeiten gemessen sowie die Schweißnahtausbildung anhand von Querschliffen evaluiert. Das erfindungsgemäße Verfahren im Zusammenhang mit PA 6.6 konnte sowohl im Konturschweißverfahren als auch im Quasi -Simultan- Verfahren erfolgreich durchgeführt werden. Unter Verwendung einer pyrometerbasierten Prozeßbeobachtung konnte erfolgreich eine Leistungsregelung zur Homogenisierung der Schweißnahtausbildung realisiert werden, ii) Die unter i) beschriebenen Arbeiten wurden ebenso für den Matrixwerkstoff Polyphenylensulfit (PPS) durchgeführt. Im Gegensatz zu PA 6.6 kamen hier unverstärkte und glasmattenverstärkte PPS-Werkstoffe als lasertransparente Fügepartner zum Einsatz. iii) Mit den unter i) und ii) beschriebenen Werk- Stoffkombinationen wurde erstmalig Kombinationen bestehend aus CFPA 6.6. - CFPA 6.6 sowie CF PPS - CF PPS unter Verwendung eines dritten lasertransparenten Fügepartners geschweißt. iv) Unter Verwendung eines lasertransparenten Fügepartners bestehend aus glasmattenverstärktem PPS konnte erstmalig eine direkte Überlappverbindung von CF PPS und CF PPS dergestalt realisiert werden, daß durch Wärmeleitung hindurch ein CF PPS Bauteil durch eine Schweißverbindung mit einem weiteren darunter befindli- chen CF PPS Bauteil erzeugt wurde. v) Das erfindungsgemäße Fügeverfahren eignet sich insbesondere für die Realisierung von Reparaturen von Composite-Werkstoffen.

Weitere Erkenntnisse im Zusammenhang mit der Er- findung sind in den Veröffentlichungen "Laserdurchstrahlschweißen thermoplastischer Composites - Grundlegende Untersuchungen zum Einfluss der Kohlenstofffaser- verstärkung und - Orientierung auf die Schweißnahtausbildung - Laser transmission welding of thermoplastic composites - Fundamental investigations into the in- fluence of the carbon fibre reinforcement and orienta- tion on the weld formation" , "Joining Plastics 4/09,", S. 247 - 255 sowie "Laserstrahlschweißen kohlenstoff- faserverstärkter Kunststoffe - Prozesssicheres Fügen ohne Zusatzstoffe", Ingenieurspiegel 1/2010, S. 64-66, festgehalten. Beide vorgenannten Veröffentlichungen werden hiermit durch Bezugnahme vollinhaltlich in die vorliegende Anmeldung aufgenommen. Die in den beiden Veröffentlichungen offenbarten Merkmale bilden zusammen mit den in der vorliegenden Anmeldung offenbarten Merkmalen eine Gesamtoffenbarung der Erfindung. Dabei bilden alle offenbarten Merkmale für sich sowie in beliebiger Kombination miteinander den Gegenstand der Erfin- düng, unabhängig von ihrer Beschreibung bzw. Darstellung sowie unabhängig von dem Ort der Offenbarung.