Prozess
thermisches Direktfügen – Das hyJOIN® Prozess
hyJOIN® thermisches Direktfügen - auch bekannt als thermisches Direktfügen - ist unser zentrales geistiges Eigentum und unsere Technologie. Sie ermöglicht präzise, dauerhafte und recycelbare Verbindungen zwischen Metall und Kunststoff ohne Klebstoffe oder zusätzliche Materialien. Durch die Kombination von laserbasierter Oberflächenvorbereitung, präziser Bauteilfixierung, elektromagnetischer Induktion und kontrolliertem Pressen, hyJOIN® liefert einen schnellen, automatisierten und nachhaltigen Fügeprozess, der die Möglichkeiten des Leichtbaus neu definiert.
Laser-Remote-Strukturierung von Metallbauteilen
Bei laserTREAT® wird die Metalloberfläche mittels Laser-Remote-Strukturierung (LRS) vorbereitet. Dadurch entsteht eine Struktur, welche die Festigkeit der Verbindung erhöht und die Langzeitstabilität sicherstellt. Ein integriertes Reinigungssystem garantiert optimale Oberflächenbedingungen vor dem Fügen.
Fixierung von Bauteilen
Die Kunststoff- und Metallbauteile werden in den Systemen varioJOIN® oder giroJOIN® mit speziellen Bauteilhaltern und Fügewerkzeugen präzise positioniert. Die sichere Fixierung gewährleistet Reproduzierbarkeit und ermöglicht eine flexible Handhabung, entweder manuell oder vollautomatisch mit Robotersystemen.
Elektromagnetische Induktion und Pressen
Das Herzstück des Verfahrens ist das coreJOIN®-Modul in Kombination mit coreSUPPLY®-Einheiten. Der im Fügestempel eingebettete Induktor erzeugt ein konzentriertes elektromagnetisches Feld, das Wirbelströme im Metall induziert. Das Metall erwärmt sich schnell und lokal, wodurch der Kunststoff an der Schnittstelle erweicht wird. Das kontrollierte Pressen gewährleistet einen engen Kontakt und eine zuverlässige Verbindung.
Verbundene Komponente
Nach passiver Abkühlung entsteht eine solide Metall-Kunststoff-Hybridverbindung - fest, mediendicht und vollständig recycelbar. Das gefügte Bauteil kann direkt aus dem System entnommen oder innerhalb einer vollautomatischen Linie wie atroJOIN® weitergegeben werden, was eine effiziente Serienfertigung ermöglicht.
So entsteht eine hyJOIN®-Verbindung – von der Positionierung bis zur fertigen Verbindung in wenigen Sekunden.
Jedes Metall, mit jedem Kunststoff
hyJOIN® ermöglicht dauerhafte und recycelbare Hybridverbindungen über ein breites Materialspektrum – von Standardkunststoffen bis zu Hochleistungspolymeren und von Leichtmetallen bis zu hochentwickelten Legierungen. Kunststoffe können in unverstärkter, gefüllter oder verstärkter Ausführung verwendet werden, während Metalle in verschiedenen Herstellungsverfahren wie Extrusion, Gießen, Schmieden oder additiver Fertigung erhältlich sind
Höhepunkte der Leistungsfähigkeit
- Festigkeit: 15-30 MPa (geprüft nach DIN EN 1465)
- Alterungsbeständigkeit: bestätigt gemäß PV1209 (üblicherweise bei der Validierung in der Automobilindustrie verwendet)
- Mediendichtheit: bis zu 30 bar (je nach Materialkombination)
Kunststoffe (geordnet nach Leistungsniveau)
Jede Kunststoffklasse kann als unverstärktes, gefülltes oder verstärktes Material verwendet werden und bietet maximale Flexibilität in Bezug auf Steifigkeit, thermische Stabilität und Festigkeit.
Metalle (geordnet nach Leistung und Leichtbaupotenzial)
Metalle können durch Strangpressen, Gießen, Schmieden, 3D-Drucken oder Sintern hergestellt werden, mit Eigenschaften, die auf bestimmte Anwendungen zugeschnitten sind.
Die wichtigsten Vorteile
Hochwertige Verbindungen
Medienwirksame Verbindungen
Kosteneffizienter Prozess
Alterungsbeständigkeit
Leichte Konstruktion
Vollständig recycelbar
Ihr Produkt mit
unserer Lösung
Automobil & Mobilität
Batteriegehäuse und -module (E-Mobilität), Karosserie- und Strukturteile, Innen- und Außenteile (Griffe, Konsolen, Verkleidungen)
Konsumgüter & Haushalt
Haushaltsgeräte (Kaffeemaschinen, Kühlschränke, Waschmaschinen), Elektrowerkzeuge (Bohrmaschinen, Mixer, Gartengeräte), Sportgeräte (Fahrradteile, Fitnessgeräte, Outdoor-Ausrüstung)
Elektronik
Steckverbinder und Schnittstellen, Sensor- und Aktorgehäuse, Wärmemanagement und Kühllösungen (Kühlkörper mit Kunststoffgehäuse)
Regenerative Energien
Batteriemodule und -packs, Wasserstoffsysteme (Tanks, Ventile, Pipelines), PV- und Windkomponenten (Gehäuse, Strukturelemente)
Gesundheitswesen / Medizin
Gehäuse für medizinische Geräte (Pumpen, Analysegeräte, Scanner), sterile Instrumente (wiederverwendbar und wiederverwertbar), Komponenten für Implantate
Luft- und Raumfahrt & Verteidigung
Kabinen- und Innenraumkomponenten, Strukturteile (Titan-Kunststoff-Hybride), Elektronikgehäuse (Avioniksysteme)
Industrielle Lösungen
Pumpen und Ventile, Maschinen- und Antriebsgehäuse, Funktionsmodule für industrielle Systeme
(Andere) Branchen
Dies sind nur Beispiele. Unsere Lösungen eignen sich für unzählige Branchen, in denen Kunststoff und Metall miteinander verbunden werden müssen.
Frequently Asked Questions
Was ist thermisches Direktfügen?
Thermisches Direktfügen (auch thermisches Hybridfügen genannt) ist ein Fertigungsverfahren, das Metall- und thermoplastische Kunststoffbauteile ohne Klebstoffe, Schrauben oder zusätzliche Befestigungselemente verbindet. Das Metall wird erwärmt, wodurch der Kunststoff an der Kontaktfläche aufschmilzt und beim Abkühlen eine dauerhafte Hybridverbindung bildet. Die Umsetzung dieses Verfahrens durch hyjoin GmbH unter Nutzung von induktiver Erwärmung wird hyJOIN® genannt.
Wie funktioniert der hyJOIN®-Prozess Schritt für Schritt?
Der hyJOIN®-Prozess umfasst vier Schritte:
- Vorbehandeln:Die Metalloberfläche wird mittels laserTREAT®-Laser-Remote-Strukturierung (LRS) strukturiert, wodurch eine definierte Mikrostruktur entsteht, die die Leistungsfähigkeit maximiert.
- Fixieren: Metall- und Kunststoffbauteile werden mithilfe spezieller Bauteilhalterungen präzise im Fügesystem (varioJOIN®, giroJOIN® oder atroJOIN®) positioniert.
- Erwärmen & Fügen:Das coreJOIN®-Modul erzeugt ein konzentriertes elektromagnetisches Feld, das Wirbelströme im Metall induziert. Das Metall erwärmt sich lokal und schmilzt den Kunststoff an der Grenzfläche auf. Kontrolliertes Fügen sorgt für einen zuverlässigen, reproduzierbaren Kontakt.
- Abkühlen & fertigstellen: Nach passiver Abkühlung entsteht eine belastbare, mediendichte Metall-Kunststoff-Hybridverbindung, die für die Weiterverarbeitung oder Serienproduktion bereit ist.
Wie lange dauert ein hyJOIN®-Fügeprozess?
Eine einzelne hyJOIN®-Verbindung wird innerhalb weniger Sekunden fertiggestellt. Die genaue Taktzeit hängt von der Materialkombination, der Verbindungsfläche und der Anlagenkonfiguration ab. Für Anwendungen mit hohem Durchsatz ermöglichen das Rundtaktsystem giroJOIN® und die Roboterzelle atroJOIN® die parallele Verarbeitung mehrerer Verbindungen, was die Gesamttaktzeit deutlich reduziert.
Welche Verbindungsfestigkeit erreicht hyJOIN®?
hyJOIN® erreicht Zugscherfestigkeiten von 15–30 MPa, geprüft nach DIN EN 1465. Die Verbindungsqualität ist mit struktureller Klebstoffverbindung vergleichbar, jedoch ohne Klebstoffe, Aushärtezeit oder Verbrauchsmaterialkosten. Die Alterungsbeständigkeit wurde nach PV1209 (Automobilstandard) bestätigt. Mediendichtheit bis 30 bar wurde je nach Materialkombination nachgewiesen.
Welche Metalle und Kunststoffe sind mit hyJOIN® kompatibel?
hyJOIN® ist mit einem breiten Materialspektrum kompatibel:
- Metalle: Aluminium (Al), Stahl/Eisen (Fe), Titan (Ti), Magnesium (Mg), Kupfer (Cu), Messing – hergestellt durch Strangpressen, Gießen, Schmieden, Sintern oder 3D-Druck.
- Thermoplaste: Hochleistungskunststoffe (PAEK, PPS, PPA, PC, TPU), technische Kunststoffe (PA6, PA66, PA12, PBT, POM, PC), Standardkunststoffe (PP, PE) und thermoplastische Elastomere (TPU) – unverstärkt, gefüllt oder verstärkt.
Können hyJOIN®-Verbindungen getrennt und recycelt werden?
Ja. hyJOIN®-Verbindungen sind mit minimaler Beschädigung beider Bauteile wieder trennbar. Das gleiche induktive Erwärmungsprinzip, das beim Fügen verwendet wird, kann umgekehrt angewendet werden, um die Verbindung zu trennen. Dies ermöglicht Reparatur, Remanufacturing und die Materialtrennung am Lebensende – und unterstützt die Einhaltung der EU-Altfahrzeug-Richtlinie (ELV) und der Ökodesign-Verordnung für nachhaltige Produkte (ESPR). Da keine Klebstoffe oder Zusatzmaterialien verwendet werden, sind getrennte Bauteile materialrein und können direkt recycelt werden.
Wie unterscheidet sich hyJOIN® von der Klebstoffverbindung?
hyJOIN® unterscheidet sich in drei wesentlichen Punkten von der Klebstoffverbindung:
- Keine Verbrauchsmaterialien: hyJOIN® benötigt weder Klebstoff noch Grundierung noch Aktivator – wodurch Materialkosten und Abhängigkeiten von der Lieferkette entfallen.
- Kürzere Prozesszeit: Die Fügung ist in Sekunden abgeschlossen; Klebstoffe erfordern Dosierung, Applikation und teils mehrstündige Aushärtezeiten.
- Reversible Verbindung hyJOIN®-Verbindungen können gezielt wieder gelöst werden; strukturelle Klebeverbindungen sind in der Regel nicht zerstörungsfrei lösbar.
Wie schneidet hyJOIN® im Vergleich zu Verschrauben und mechanischer Befestigung ab?
- Weniger Bauteile und Prozessschritte: Bohrungen, Gewinde und zusätzliche Befestigungselemente können entfallen. Dadurch lassen sich Gewicht, Bauraum und Bauteilkomplexität reduzieren.
- Mediendichte Verbindung: Die Fügeverbindung kann gleichzeitig eine Dichtfunktion übernehmen, während mechanische Verbindungen häufig zusätzliche Dichtelemente erfordern.
- Kurze Montagezeit: Der Fügevorgang erfolgt innerhalb weniger Sekunden und ohne separate Montage von Befestigungselementen.
- Keine lokale Schwächung durch Befestigungselemente: Auf Bohrungen oder in den Kunststoff eingebrachte Metalleinsätze kann verzichtet werden, wodurch Kerben und lokale Spannungskonzentrationen reduziert werden können.