Die Erfindung betrifft ein Strahlschweißverfahren zum Fügen von mindestens zwei Bauteilen zu einem gefügten Bauteil sowie ein gefügtes Bauteil.

Es sind Schweißverfahren bekannt, welche für Dünnbleche mit einer Mate rial stärke von höchstensl mm geeignet sind, wobei mindestens zwei Bauteile durch Widerstandspunktschweißen miteinander verbunden werden. Die Verbindung beinhaltet dazu ein Fügehilfselement, welches stoffschlüssig mit dem zweiten der zwei Bauteile verbunden ist. Das erste der zwei Bauteile weist an der Fügestelle ein Durchgangsloch auf, welches in einem ersten Randbereich durch eine erste umlaufende Einprägung verbreitert ist. Das Fügehilfselement ist in das die erste Einprägung umfassende Durchgangsloch formschlüssig und kraftschlüssig eingepresst.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 102017 200 558 A1 ist ein Bauteilverbund sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteilverbunds bekannt, der mindestens zwei Bauteile umfasst, die an mindestens einer Fügestelle miteinander verbunden sind, wobei ein erstes Bauteil an der Fügestelle ein Fügehilfselement umfasst und das Fügehilfselement stoffschlüssig mit dem zweiten Bauteil oder mit einem in dem zweiten Bauteil vorgesehenen zweiten Fügehilfselement verbunden ist. In dem ersten Bauteil ist an der Fügestelle ein Durchgangsloch ausgebildet, wobei das Durchgangsloch in einem ersten Randbereich durch eine erste Einprägung verbreitert ist, die sich über mehr als 50 % der Tiefe des Durchgangslochs erstreckt und das Fügehilfselement in das die erste Einprägung umfassende Durchgangsloch stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig eingepresst ist.

Es verbleibt jedoch das Problem, dass das Fügen von dünnen Bauteilen, wie zum Beispiel Blechen, mittels Schmelzschweißverfahren, wie beispielsweise Laserstrahlschweißen, nicht prozesssicher ausgeführt werden kann. So ist es nicht definiert und homogen möglich, in das untere Bauteil einzuschweißen ohne dass nicht die Gefahr besteht, dass das unterste Bauteil durchschweißt wird. Häufig liegen jedoch während der Anwendung des Schweißverfahrens unter dem untersten Bauteil - in geodätischer Hinsicht - weitere Bauteile, welche nicht beschädigt werden dürfen, weswegen ein Durchschweißen des untersten Bauteils der beiden Fügepartner sicher vermieden werden muss. Zudem sind solche Schweißnähte einer optischen Inspektion nicht zugänglich und können somit nicht auf deren Qualität geprüft werden. Es besteht somit weiterhin ein Bedarf darin, ein Verfahren zu schaffen, mit welchem eine Dünnblechverbindung verschweißt werden kann, wobei das unterste der beiden Bauteile durchschweißbar ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Strahlschweißverfahren zum Fügen von mindestens zwei Bauteilen zu einem gefügten Bauteil sowie ein gefügtes Bauteil zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten. Insbesondere ein unterstes von mindestens zwei Fügepartnern durchschweißt werden kann.

Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten bevorzugten Ausführungsform und Ausführungsbeispiele.

Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Strahlschweißverfahren zum Fügen von mindestens zwei Bauteilen zu einem gefügten Bauteil geschaffen wird, wobei die mindestens zwei Bauteile jeweils eine Dicke von höchstens 1 mm aufweisen, wobei folgende Verfahrensschritte ausgeführt werden: a) Anordnen der mindestens zwei Bauteile derart relativ zueinander, dass sich die mindestens zwei Bauteile zumindest bereichsweise in einem Fügebereich überlappen, b) Verschweißen der mindestens zwei Bauteile im Fügeberich mit einem Strahlschweißverfahren, wobei auch eine Seite der mindestens zwei Bauteile, welche der Seite gegenüberliegt, auf die das Strahlschweißverfahren unmittelbar angewendet wird, ein weiteres Bauteil, vorzugsweise ein drittes Bauteil, im Fügebereich angeordnet wird, wobei das weitere Bauteil beim Verschweißen mit verschweißt wird, und wobei die mindestens zwei Bauteile durchschweißt werden, c) Erhalt des gefügten Bauteils.

Insofern ermöglicht es das Verfahren, das prozesssicher mindestens zwei dünne Bauteile verschweißt werden können. Das Verfahren ist zudem geeignet, auch mehr als zwei, also beispielsweise drei, dünne Bauteile miteinander zu verschweißen. Zudem ist es möglich, dass mit dem genannten Schweißverfahren auch Mischverbindungen bezüglich der Bauteile, das heißt das eine dünne Bauteil besteht beispielsweise aus Aluminium und das andere beispielsweise aus Kupfer, miteinander verschweißt werden können. Insbesondere ist das Verfahren zur elektrischen Kontaktierung von Bauteilen, wie es beispielsweise bei der Herstellung von Batterien notwendig ist, geeignet.

Mit anderen Worten wird der erfindungsgemäße Effekt durch das Einbringen eines weiteren Bauteils - manchmal auch als Funktionsbauteil bezeichnet - erzielt, wobei vorzugsweise das weitere Bauteil, welches geodätisch unterhalb der mindestens zwei Bauteile liegt, zum Schutz der geodätisch darunterliegenden Bauteile verwendet. Das weitere Bauteil - oder auch Funktionsbauteil - kann dabei mit mehrfachen Funktionen belegt sein und so zusätzlich nicht nur ein prozesssicheres Verschweißen der dünnen Bauteile gewährleisten, sondern darüber hinaus auch eine Verbindung, insbesondere eine elektrische Kontaktierung, zu anderen Bauteilen herstellen.

Wie weiter ob schon erwähnt können mit dem genannten Verfahren verschiedene Dünnbleche miteinander verbunden werden, wobei insbesondere bei rissgefährdeten Verbindungen als weiteres Bauteil ein Bauteil verwendet wird, welches, in Bezug auf eine Materialzusammensetzung des weiteren Bauteils, die Schweißnaht, insbesondere ein Gefügebild der Schweißnaht, vorteilhaft beeinflusst. Beispielsweise können die mindestens zwei zu verbindenden Bauteile aus Aluminium 6xxx gebildet sein, wobei vorzugsweise das weitere Bauteil aus Aluminium 5xxx gebildet ist.

Im Ergebnis ist auch eine verbesserte Qualitätssicherung möglich, dadurch, dass ausgehend von einer Breite der Oberfläche der Schweißnaht, geometrische Rückschlüsse auf eine Einschweißtiefe möglich sind. Mit anderen Worten kann ausgehend von einer Bestimmung der Schweißnahtbreite darauf zurückgeschlossen werden, wie tief das Strahlschweißverfahren gewirkt hat, und somit ist aufklärbar, ob alle zu verbindenden Bauteile tatsächlich verbunden sind. Dies ist insbesondere auch dann möglich, falls keine direkte optische Inspektion des weiteren Bauteils möglich ist, da keine direkte Inaugenscheinnahme möglich ist.

Insbesondere wird mit dem genannten Verfahren ein Schutz der darunterliegenden Bauteile möglich.

Besonders bevorzugt ist/wird das genannte Verfahren für ein Laserschweißen oder ein Laserschweißverfahren geeignet/angewendet.

Insbesondere bei der Verschweißung beziehungsweise Herstellung von elektrischen

Kontakten, wie insbesondere bei einer Batterie, ist das weitere Bauteil bei der Anwendung des Verfahrens, auf beispielsweise eine Aluminium-Kupfer-Mischverbindung (für die mindestens zwei Bauteile), aus Silber gebildet oder weist Silber auf, da Silber eine Rissneigung der Schweißverbindung erheblich senkt.

Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die mindestens zwei Bauteile eine Dicke von höchstens 0,4 mm aufweisen.

Alternativ oder zusätzlich ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die mindestens zwei Bauteile eine Dicke von mindestens 0,1 mm bis höchstens 0,8 mm, vorzugsweise mindestens 0,15 mm bis höchstens 0,75 mm, besonders bevorzugt mindestens 0,24 mm bis höchstens 0,6 mm, besonders bevorzugt 0,4 mm, aufweisen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das weitere Bauteil die mindestens zwei Bauteile - bezogen auf eine flächige Abmessung der mindestens zwei Bauteile - überragt oder bündig abschließt oder zurückverlagert ist. So ermöglicht eine Bündigkeit oder Überlappung des weiteren Bauteiles im Auflagebereich der beiden dünnen Bauteile das Ausnutzen des maximal zur Verfügung stehenden Schweißbereiches. Zugunsten von Material- und/ oder Gewichtseinsparungen kann vorzugsweise dieser jedoch auch durch eine Zurückverlagerung bzw. geringere Dimensionierung des weiteren Bauteiles begrenzt werden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das weitere Bauteil eine höhere, insbesondere größere, Dicke als - jeweils - die mindestens zwei Bauteile aufweist, vorzugsweise eine Dicke von über 1 mm, bevorzugt von mindestens 1 ,15 mm, besonders bevorzugt 1 ,2 mm. Auf diese Weise kann ein flächiges Verspannen der beiden dünnen Bauteile auf das weitere Bauteil und/oder gegebenenfalls die Schweißblechauflage realisiert werden, um eine möglicherweise auftretende Bildung von Spalten zwischen den einzelnen Bauteilen zu verhindern.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das weitere Bauteil bei einem Verschweißen gemäß Verfahrensschritt b) in einer Aufnahmemulde einer Schweißauflage, insbesondere Schweißblechauflage, angeordnet ist, wobei vorzugsweise eine Seite, insbesondere eine Oberseite, der Schweißauflage zumindest bereichsweise eine Auflage für das weitere, insbesondere in geodätische Hinsicht unterste, Bauteil des gefüllten Bauteils bildet. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Schweißauflage, auf welche die mindestens zwei Bauteile sowie das weitere Bauteil während eines Schweißvorgangs gemäß Verfahrensschritt b) aufliegen, aus einem nicht-metallischen Material gebildet ist oder aus einem nicht-metallischen Material besteht, vorzugsweise aus einem Kunststoff gebildet ist oder aus einem Kunststoff besteht. Hierdurch ist es insbesondere auf einfache Art und Weise möglich, auch bei empfindlichen, insbesondere aus Kunststoff hergestellten, Bauteilen eine Verschweißung von mindestens zwei Bauteilen auszuführen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich das jeweilige Material, aus welchen die mindestens zwei Bauteile jeweils gebildet sind oder jeweils aufweisen, unterscheidet, vorzugsweise ist ein erstes Bauteil der mindestens zwei Bauteile aus Stahl oder Kupfer und ein zweites Bauteil der mindestens zwei Bauteile aus Aluminium gebildet oder weisen auf. Hierdurch ist es insbesondere möglich, dass auch Bauteile aus unterschiedlichen Materialien verwendet werden können.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das weitere Bauteil aus Silber gebildet ist oder das weitere Bauteil Silber aufweist. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise eine Rissanfälligkeit der Schweißnaht vermieden werden kann.

Die Aufgabe wird insbesondere auch gelöst, indem ein gefügtes Bauteil geschaffen wird, herstellbar oder hergestellt nach einem Verfahren gemäß der Erfindung oder einem Verfahren gemäß einem der zuvor genannten Ausführungsformen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.

Dabei zeigt:

Fig. 1 in einer schematischen Darstellung einen Ablaufplan einer Ausführungsform eines Strahlschweißverfahrens zum Fügen von mindestens zwei Bauteilen zu einem gefügten Bauteil,

Fig. 2 in einer schematischen Darstellung ein aus dem Stand der Technik bekanntes Problem bei der Verschweißung von zwei dünnen Blechen,

Fig. 3 in einer schematischen Darstellung ein weiteres aus dem Stand der Technik bekanntes Problem, bei der Verschweißung von zwei dünnen Blechen, Fig. 4 in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines gefügten Bauteils, welches mit einem Strahlschweißverfahren zum Fügen von mindestens zwei Bauteilen hergestellt wurde,

Fig. 5 in einer schematischen Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel eines gefügten Bauteils gemäß Figur 4,

Fig. 6 in einer schematischen Darstellung ein drittes Ausführungsbeispiel des gefügten Bauteils gemäß Figur 4 oder 5.

Der Figur 1 ist in einer schematischen Darstellung ein Ablaufplan eines Strahlschweißverfahren zum Fügen von mindestens zwei Bauteilen 1 zu einem gefügten Bauteil 3 zu entnehmen, wobei die mindestens zwei Bauteile 1 jeweils eine Dicke 5 von höchstens 1 mm aufweisen, wobei folgende Verfahrensschritte ausgeführt werden: a) Anordnen der mindestens zwei Bauteile 1 derart relativ zueinander, dass sich die mindestens zwei Bauteile 1 zumindest bereichsweise in einem Fügebereich 7 überlappen, b) Verschweißen der mindestens zwei Bauteile 1 im Fügebereich 7 mit einem Strahlschweißverfahren, wobei auf einer Seite 9 der mindestens zwei Bauteile 1, welche der Seite 11 gegenüberliegt, auf die das Strahlschweißverfahren unmittelbar angewendet wird, ein weiteres Bauteil 13, vorzugsweise ein drittes Bauteil, im Fügebereich 7 angeordnet wird, wobei das weitere Bauteil 13 beim Verschweißen mitverschweißt wird, wobei die mindestens zwei Bauteile 1 durchschweißt werden, c) Erhalt des gefügten Bauteils 3.

Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die mindestens zwei Bauteile 1 eine Dicke 5 höchstens 0,4 mm aufweisen.

Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass die mindestens zwei Bauteile 1 eine Dicke 5 von mindestens 0,1 mm bis höchstens 0,8 mm, vorzugsweise mindestens 0,15 mm bis höchstens 0,75 mm, besonders bevorzugt mindestens 0,24 mm bis höchstens 0,6 mm, besonders bevorzugt 0,4 mm, aufweisen. Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass das weitere Bauteil 13 die mindestens zwei Bauteile 1 - bezogen auf eine flächige Abmessung der mindestens zwei Bauteile 1 - überragt oder bündig abschließt oder zurückverlagert ist.

Darüber hinaus ist bevorzugt vorgesehen, dass das weitere Bauteil 13 eine höhere, insbesondere größere, Dicke 15 als die mindestens zwei Bauteile 1 aufweist, vorzugsweise eine Dicke 15 von über 1 mm, bevorzugt von mindestens 1 ,15 mm, besonders bevorzugt 1 ,2 mm.

Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass das zweite Bauteil 1 bei einem Verschweißen gemäß Verfahrensschritt b) in einer Aufnahmemulde 17 einer Schweißauflage 19, insbesondere Schweißblechauflage, angeordnet ist, wobei vorzugsweise eine Seite 21, insbesondere eine Oberseite, der Schweißauflage 19 zumindest bereichsweise eine Auflage für das weitere, insbesondere in geodätischer Hinsicht unterste, Bauteil 13 des gefügten Bauteils 3 bildet.

Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass eine Schweißauflage 19, auf welcher die mindestens zwei Bauteile 1 sowie das weitere Bauteil 13 während eines Schweißvorgangs gemäß Verfahrensschritt b) aufliegen, aus einem nicht-metallischen Material gebildet ist oder aus einem nicht-metallischen Material besteht, vorzugsweise aus einem Kunststoff gebildet ist oder aus einem Kunststoff besteht.

Darüber hinaus ist bevorzugt vorgesehen, dass sich das jeweilige Material, aus welchem die mindestens zwei Bauteile 1 jeweils gebildet sind oder jeweils aufweisen, unterscheidet, vorzugsweise ist ein erstes Bauteil der mindestens zwei Bauteile 1 aus Stahl oder Kupfer und ein zweites Bauteil der mindestens zwei Bauteile 1 aus Aluminium gebildet oder weisen auf. Darüber hinaus ist bevorzugt vorgesehen, dass das weitere Bauteil 13 aus Silber gebildet ist oder das weitere Bauteil 13 Silber aufweist.

Den Figuren 3 und 4 sind jeweils aus dem Stand der Technik bekannte Probleme zu entnehmen, welche bei der Verschweißung von dünnen Blechen auftreten.

Im Übrigen ist den Figuren 5 und 6 das gefügte Bauteil 13 zu entnehmen, herstellbar oder hergestellt nach einem Strahlschweißverfahren zum Fügen von mindestens zwei Bauteilen 1 zu einem gefügten Bauteil 3.