Nietverbindung und Verfahren zum Herstellen einer Nietverbindung Die Erfindung betrifft eine Nietverbindung und ein Verfahren zum Herstellen einer Nietverbindung. Aus dem Stand der Technik sind Nietverbindungen zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil bekannt, bei dem ein rohrförmiger Niet mit einem innenliegenden Stift durch Öffnungen der zu verbindenden Bauteile gesteckt ist und durch ein Ziehen an dem Stift der rohrförmige Niet außerhalb der zu verbindenden Bauteile verformt wird und so die beiden Bauteile miteinander verbindet. Diese Art von Niet ist als so genannte Blindniete bekannt. Weiterhin sind Nietverbindungen bekannt, bei dem rohrförmige runde Niete aus Kunststoff durch jeweils eine Öffnung eines ersten und eine

Öffnung eines zweiten Bauteils gesteckt werden und die beiden Enden des Niet jeweils zu einem Nietkopf verformt sind. Hierbei kann einer der Nietköpfe schon vor der Montage des Niet durch die beiden Öffnungen geformt sein, während der zweite Nietkopf nach dem Durchstecken des Niet durch die beiden Öffnungen der zu verbindenden Bauteile durch ein Erhitzen des Rohrendes und Aufsetzen eines Umformwerkzeuges verformt wird und so die zu verbindenden Bauteile miteinander verbunden sind. Nachteilig bei dieser Verformung des Rohrendes zum Nietkopf ist es, dass der Nietkopf unter Umständen ungenügend an das ver ^¬ bliebene Rohr angebunden ist. Es kann eine Bindenaht entstehen, die sich negativ auf Festigkeit, Optik und Funktion auswirkt. Die Ursache hierfür liegt in der geringen Schmelzschichtdicke bei gleichzeitig hoher Schergeschwindigkeit. Es gelingt nicht, das gesamte Nietkopfvolumen ausreichend in einen plastischen Zustand zu versetzen und diese kritischen Bereiche zu vermeiden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Nietverbindung und ein Verfahren zum Herstellen der Nietverbindung anzugeben, die die vorgenannten Nachteile vermeidet. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Nietverbindung aufweisend einen Hohlniet, wobei der Hohlniet aus Kunststoff besteht und ein erstes Bauteil mit einem zweiten Bauteil verbindet, wobei das erste Bauteil eine erste Oberfläche und das zweite Bauteil eine zweite und dritte Oberfläche aufweisen. Hierbei liegen die erste Oberfläche des ersten Bauteils und die zweite Oberfläche des zweiten Bauteils aneinander. Das zweite Bauteil weist eine erste Öffnung zwischen der zweiten und dritten Oberfläche auf, wobei der Hohlniet ein rohrförmiges Bauteil mit einer Seitenwand, einem Hohlraum und einem ersten Ende und einem zweiten Ende aufweist, wobei ein Teil des rohrförmigen Bauteils in der ersten Öffnung des zweiten

Bauteils angeordnet ist und das rohrförmige Bauteil mit seinem zweiten Ende das zweite Bauteil überragt. Erfindungsgemäß ist die Seitenwand des rohrförmigen Bauteil benachbart zu der ersten Öffnung an ihrem Umfang erhitzt und gestaucht und bildet so einen ausgewölbten Bereich aus, wobei ein Teil des ausgewölbten

Bereichs die dritte Oberfläche des zweiten Bauteils berührt. Durch die seitliche Energieeinführung in die Seitenwand kann das rohrförmige Bauteil direkt oberhalb des zweiten Bauteils plastifiziert werden so dass beim Stauchen das plastifizierte Material fließen kann und den ausgewölbten Bereich bilden kann, ohne dass Scherkannten entstehen. Durch den oder die Laser wird direkt keine Energie in das zweite Bauteil eingeleitet. Dadurch, dass die Energie des oder der Laser in das das rohrförmige Bauteil direkt von der Seite in die Seitenwand eingeleitet wird, wird das zweite Bauteil weitgehend geschont. Nur Teile des ausgewölbten Materials geben einen Teil der in ihnen durch die Plastifizierung gespeicherten Energie beim Erkalten an das zweite Bauteil ab. Somit ist die Belastung des zweiten Bauteils durch Wärmeneintrag wesentlich geringer als bei einer Infrarotbeheizung des Nie- tendes. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn das zweite

Bauteil als Leiterplatte ausgebildet ist, auf der elektronische und elektromechanische Bauteile angeordnet sind. Das erste Bauteil kann beispielsweise als elektromechanisches Bauteil ausgestaltet sein, welches auf einer Leiterplatte als zweites Bauteil durch die erfindungsgemäße Nietverbindung befestigt ist . Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Seitenwand des Niet seitlich oberhalb des zu verbindenden Werkstückes von der Seite her an seinem Umfang mittels mindestens einem Laser bis zur Plastifizierung erhitzt und dann von oben her, also von dem zweiten Ende des rohrförmigen Bauteils in Richtung der dritten Oberfläche mittels eines Umformwerkzeugs gestaucht.

Wenn der Kunststoff Rußpartikel enthält kann die Energie des oder der Laser besonders gut absorbiert werden und die Plastifizierung beschleunigt werden. Wenn das rohrförmige Bauteil als Teil des ersten Bauteils ausgestaltet ist wird der Montageaufwand erheblich reduziert.

Der Niet kann aber auch als eigenes Bauteil mit nur dieser Funktion ausgestaltet sein. Dann weist das rohrförmige Bauteil oder eine Verlängerung des rohrförmigen Bauteils an seinem ersten Ende eine Ausweitung auf, die vorteilhafterweise schon bei der Produktion des Niet ausgeformt wird. Weiterhin weist dann das erste Bauteil noch eine vierte Oberfläche auf, wobei zwischen der ersten Oberfläche und der vierten Oberfläche eine zweite Öffnung vorhanden ist, durch die das rohrförmige Bauteil oder eine Verlängerung des Rohrförmigen Bauteils geführt ist.

Das rohrförmige Bauteil und die erste Öffnung bzw. erste und zweite Öffnung sind jeweils vorteilhafterweise rund ausge- staltet, da sich dann besonders einfach eine gleichmäßige

Plastifizierung erreichen lässt. Es sind aber auch ovale oder vieleckige Ausgestaltungen möglich. Dadurch wird vorteilhafterweise ein Verdrehschutz auch bei nur einer vorhandenen Nietverbindung ermöglicht.

Wenn das Umformwerkzeug einen Dorn aufweist, der im Hohlraum des rohrförmigen Bauteils geführt ist, wird verhindert, dass beim Stauchen das plastifizierte Material in den Hohlraum eindringen kann und so die Auswölbung des rohrförmigen Bauteils unterstützt wird. Dies wird besonders effektiv verhindert, wenn der Dorn bereits vor dem Erhitzen in den Hohlraum eingeführt wird. Dadurch, dass Laser und Niet relativ zueinander bewegt werden kann die Erhitzung besonders homogen erfolgen.

Wenn mindestens zwei Laser vorhanden sind lässt sich die er- forderliche Zeit zum Erhitzen der rohrförmigen Bauteile re ^¬ duzieren. Hierdurch kann auch die Qualität der Plastifizierung und somit der Nietverbindung insgesamt erhöhen . Außerdem wird die erforderliche relative Bewegung zueinander reduziert. So müssen bei zwei vorhandenen Lasern, zwischen denen der Niet angeordnet ist, der Niet bzw. die Laser nur um 180° relativ zu den Lasern bzw. zu dem Niet gedreht werden. Weiterhin ist es möglich, die Strahlen eines oder mehrerer Laser über Spiegelsysteme, insbesondere Parabolische Spiegel so zu lenken, dass das rohrförmige Bauteil entlang seines gesamten Umfangs plastifiziert werden kann. Bei Verwendung von mindestens zwei sogenannten Linienlasern kann auf eine relative Bewegung zwischen dem rohrförmigen Bauteil und den Lasern verzichtet werden. Beim Einsatz von z.B. zwei sogenannten Linienlasern können jeweils 180°des Umfangs des rohrförmigen Bauteils bestrahlt und erhitzt werden, so dass der volle Umfang des rohrförmigen Bauteils plastifiziert wird.

Wenn das rohrförmige Bauteil als Teil des ersten Bauteils ausgestaltet ist, lässt sich der Montageaufwand für die

Nietverbindung reduzieren, da mindestens ein Bauteil oder bei Bauteilen mit mehreren Nietverbindungen mehrere Bauteile weniger benötigt werden und auch der Nietvorgang als solcher vereinfacht wird . Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Schnitt durch zu verbindende Bauteile, die bereits zusammengesteckt sind

Figur 2 einen Schnitt der Bauteile aus Figur 1 im vernieteten

Zustand Figur 3 einen Schnitt durch eine leichte Variation der Bauteile aus Figur 1 Figur 4 einen Schnitt durch die Bauteile aus Figur 3 im

vernieteten Zustand

Figur 5 eine Prinzip Skizze eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels von zwei zu verbindenden Bauteilen beim erfindungsgemäßen Erhitzen mittels zwei Lasern

Figur 6 eine Prinzip Skizze des Ausführungsbeispiels aus Figur

5 nach erfolgtem Stauchen des plastifizierten Niets Figur 7 einen Schnitt durch ein weiteres erfindungsgemäßes

Ausführungsbeispiels im vernieteten Zustand

In Figur 1 erkennt man ein erstes Bauteil 100 und ein zweites Bauteil 200. Ein rohrförmiges Bauteil 300 ist als Teil des ersten Bauteils 100 ausgebildet. Das rohrförmige Bauteil ist in seinem Querschnitt ringförmig ausgebildet, eine Seitenwand 310 um ^¬ schließt einen Hohlraum 350. Das Rohrförmige Bauteil 300 weist ein erstes Ende 301 und ein zweites Ende 302 auf, wobei das zweite Ende 302 am weitesten von einer r ersten Oberfläche 101 des ersten Bauteils 100 entfernt ist. Das erste Bauteil weist weiterhin noch eine vierte Oberfläche 104 auf, die parallel zur ersten

Oberfläche 101 liegt, wobei die Parallelität nicht unbedingt erforderlich ist. Das zweite Bauteil weist eine zweite Oberfläche 202, eine dritte Oberfläche 203 und eine erste Öffnung 201 auf, durch die das rohrförmige Bauteil 300 gesteckt ist, so dass die erste Öffnung 201 in Figur 1 von dem rohrförmigen Bauteil 300 verdeckt wird, wobei der Durchmesser der ersten Öffnung vorteilhafterweise etwas größer ist als der Außendurchmesser des rohrförmigen Bauteils, so dass sich zwischen diesen Bauteilen vorteilhafterweise eine Spielpassung ergibt. Das zweite Bauteil 200 liegt mit seiner zweiten Seite 202 an der der ersten Seite 101 des ersten Bauteils 100 an. Figur 2 unterscheidet sich von Figur 1 dadurch, dass die Seitenwand 310 des rohrförmigen Bauteils 300 an seiner Wand 310 entlang seines Umfangs oberhalb der dritten Oberfläche 203 des ersten erhitzt wurde und dann von oben derart gestaucht wurde, dass sich ein ausgewölbter Bereich 320 bildet, der teilweise die dritte Oberfläche 203 des zweiten Bauteils berührt und sich das zweite Ende 302 des rohrförmigen Bauteils 300 nun näher an der dritten Oberfläche des zweiten Bauteils 200 befindet.

Figur 3 unterscheidet sich von Figur 1 dadurch, dass das zweite Bauteil 200 eine größere Höhe aufweist und das rohrförmige Bauteil entsprechend angepasst ist, damit es noch die dritte Oberfäche des zweiten Bauteils 200 überragt. Das rohrförmige Bauteil ist über eine Verlängerung 303 mit dem ersten Bauteil 100 verbunden. Grundsätzlich wäre es auch möglich, das rohrförmige Bauteil bis zur ersten Oberfläche 101 des ersten Bauteils auszugestalten, auf die Verformbarkeit des rohrförmigen Bauteils oberhalb der dritten Oberfläche des zweiten Bauteils hat dies keinen Einfluss. Die Benutzung der Verlängerung 303 macht die Verbindung jedoch stabiler und einfacher herstellbar, da der Hohlraum 350 nicht übermäßig groß ausfällt.

In Figur 4 ist der die Wand 310 zum ausgewölbten Bereich 320 geformt, so dass die Nietverbindung zwischen dem ersten Bauteil 100 und dem zweiten Bauteil 200 realisiert ist. Die Ausführungen zu Figur 2 gelten entsprechend.

In Figur 5 erkennt man neben dem ersten Bauteil 100 mit rohrförmigen Bauteil 300 und dem zweiten Bauteil 200 mit dritter Oberfläche 203 ein Umformwerkzeug 400 mit Dorn 401 und zwei Laser 500. Die Laser 500 senden Laserstrahlen 501 gegen die Seitenwand 310 des rohrförmigen Bauteils 300 oberhalb der dritten Oberfläche 203 des zweiten Bauteils 200. Hierbei werden die Laser relativ zu dem rohrförmigen Bauteil 300 verdreht, dass die Seitenwand 310 entlang ihres gesamten Umfangs solange erhitzt wird, bis ein Bereich der Seitenwand 310 oberhalb der dritten Oberfläche des zweiten Bauteils 200 und unterhalb des zweiten Endes 302 des rohrförmigen Bauteil vollständig plastifiziert ist und dann wie in Figur 6 dargestellt durch ein Bewegen des Umformwerkzeugs 400 in Richtung der der dritten Oberfläche des zweiten Bauteils 200 die Seitenwand staucht, so dass sich der ausgewölbte Bereich 320 ergibt, der die dritte Oberfläche 203 des zweiten Bauteils 200 teilweise berührt und nach dem Erkalten des ausgewölbten Bereichs die Nietverbindung realisiert. Bei dem in Figuren 5, 6 dargestellten Ausführungsbeispiel mit zwei Lasern 500 müssen die Laser relativ zum rohrförmigen Bauteil 300 um 180° verdreht werden, um den gesamten Umfang der Seitenwand 310 des rohrförmigen Bauteils 300 plastifizieren zu können, bei nur einem vorhandenen Laser ist ein relatives Verdrehen um 360° erforderlich. Die Verwendung eines einzigen Lasers erfordert aber eine längere Zeit, bis die Seitenwand 310 im Bereich oberhalb des zweiten Bauteils 200 plastifiziert ist. Es ist auch möglich, den oder die Laser in ihrer Position zu belassen und das rohrförmige Bauteil 300 entsprechend zu drehen, dass die Seitenwand 310 hinreichend plastifiziert ist. Bei Verwendung von mindestens zwei sogenannten Linienlasern kann auf eine relative Bewegung zwischen dem rohrförmigen Bauteil 300 und den Lasern 500 verzichtet werden. Beim Einsatz von z.B. zwei sogenannten Linienlasern können jeweils 180°des Umfangs des rohrförmigen Bauteils bestrahlt und erhitzt werden, so dass der volle Umfang des rohrförmigen Bauteils plastifiziert wird. Man kann in den Figuren 2,4 und 6 erkennen, dass ein Teil der Seitenwand 310 am zweiten Ende 302 des rohrförmigen Bauteils 300 ihre ursprüngliche Form behält, da dieser Bereich nicht plastifiziert wurde. Der Dorn 401 des Umformwerkzeugs 400 verhindert, dass vor und während des Stauchvorgangs plastifiziertes Material der Seitenwand 310 in den Hohlraum 350 gelangt. So wird das plastifizierte Material vollständig zur Ausbildung des ausgewölbten Bereichs 320 verwendet . Die Nietverbindung in Figur 7 unterscheidet sich von der

Nietverbindung in Figur 4 dadurch, dass das rohrförmige Bauteil und die Verlängerung als separater Hohlniet 360 ausgestaltet sind, der noch eine Ausweitung 330 aufweist. Damit der separate Hohlniet 360 das erste und zweite Bauteil 100, 200 miteinander verbinden kann , weist das erste Bauteil eine zweite Öffnung auf, wobei der separate Hohlniet durch die erste Öffnung 201 des zweiten Bauteils und die zweite Öffnung des ersten Bauteils 100 gesteckt wird, bis die Ausweitung 330 die vierte Oberfläche des ersten Bauteils berührt und dann die Vernietung stattfindet, wie zuvor zu den Figuren 1 bis 6 beschrieben.