将第二物体固定至第一物体的制作方法

本发明涉及机械工程和制造领域，特别是机械制造例如汽车工程、飞行器制造、造船、机械制造、家具制造、玩具制造等。它特别涉及将连接器机械地锚固在第一物体中的方法。

背景技术：

在汽车、航空和其它行业中，已经倾向于弃用仅为钢的结构而替代地使用轻质材料。同样，在家具行业中，实木和工程木材越来越多地被轻质元件所取代。

这些新型建筑材料元件的一个实例是包括两个外部的相当薄的结构层以及布置在结构层之间的中间层(内衬层)的轻质结构元件，该结构层例如由纤维复合材料(比如玻璃纤维复合材料或碳纤维复合材料)、金属片材制成，或者根据行业由纤维板制成，该中间层例如是纸板蜂窝结构或轻质金属泡沫或聚合物泡沫或陶瓷泡沫等，或分开的距离保持器的结构。这种轻质结构元件可以称为“夹层板”，并且有时被称为“中空芯板(hcb)”，它们机械稳定并且看起来很舒适，而且具有相对低的重量。

另一类新型材料是可压缩泡沫，例如膨胀聚苯乙烯(eps)或膨胀聚丙烯(epp)。这样的材料可以作为上述类型的轻型建筑元件的内衬层存在和/或可以被硬质结构层覆盖，或者可以不具有这种硬型结构层而存在。

另一类新型材料是压制无纺布。

新型材料在将物体结合到这些材料的元件上带来了新的挑战。

此外，根据现有技术，在其制造夹层板结构的过程必须为其提供加强件，并且还必须在制造过程中添加连接元件。如果随后添加它们，则夹层芯必须在紧固连接器之后被泡沫填充，这既昂贵又费时。

为了应对这些挑战并消除可能的不利因素，汽车、航空和其它行业已开始大量使用粘合剂结合。粘合剂结合轻便而强力，但具有无法长期控制可靠性的缺点。例如由于脆化的粘合剂而劣化的粘合剂结合几乎不可能在不完全解除结合的情况下被检测到。而且粘合剂结合可能导致制造成本增加，既因为材料成本、也因为在制造过程中由缓慢硬化过程引起的延迟，尤其如果待彼此连接的表面具有一定粗糙度，进而无法采用快速硬化的薄层粘合剂。另外，由于仅在表面有效，因此粘合剂结合强度无法强于表面的材料强度。在夹层板中，这是其中一个结构层或其最外层的材料强度。

wo2008/080238教导了通过机械振动将连接元件锚固在物体中(例如在中空芯板中)的方法。

wo2015/162029公开了一种用于将两个部件彼此连接的方法，两个部件之一由纤维增强的复合材料组成。wo20157135824公开了一种用于将设置元件设置在部件中(例如在包括塑料或纸状材料的蜂窝结构和金属材料的覆盖层的部件中)的装置。这两种方法都包括通过相对于锚固连接元件/设置元件的相应部件旋转来锚固连接元件/设置元件。

现有技术的连接方法仍有改进的空间。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种将连接器机械地固定到第一物体的方法，该方法克服了现有技术方法的缺点。本发明的目的尤其是提供一种将连接器机械地固定到轻质结构元件上的方法，该方法具有低成本、高效和快速的潜在可能性。

根据本发明的一个方面，提供了一种将连接器锚固在第一物体中的方法，其中，所述连接器包括固态的热塑性材料。该方法包括以下步骤：

-使连接器与第一物体物理接触，

-使连接器绕近远旋转轴线相对于第一物体旋转，并通过连接器向第一物体施加相对力，直至连接器的热塑性材料的流动部分变得可流动并相对于第一物体流动，并且

-停止旋转连接器，从而流动部分将连接器相对于第一物体锚固，

其中至少满足以下条件之一：

a.连接器的形状被设计为使得其最远端不同于近远旋转轴线上的接触点；

b.连接器在旋转过程中压在第一物体上的位置具有宏观表面粗糙度；

c.连接器包括由不同于热塑性材料的第二材料制成的一部分，其中所述第二材料是固态的并且在该过程中不会变得可流动，并且其中所述部分或是延伸到远端、或是延伸穿过垂直于轴线的中间平面，或者二者兼有；

d.在旋转步骤中，连接器经受自旋运动；

e.连接器具有靠内部分和带有面向远侧的连接突出部的近侧连接部分，其中在旋转步骤中，所述连接突出部被压靠在第一物体的面向近端的端面上，并且所述靠内部分的表面部分被压靠在位于面向近侧的端面下方(远侧)的第一物体结构。

f.第一物体包括由纤维或泡沫材料制成的结构，并且使流动部分分别流入纤维结构或泡沫材料的孔中。

所谓的条件a-f可以单独实现。可替代地，所谓的条件的所有组合都是可行的，即ab、abc、abcd、abcde、abcdf、abcdef、abd、abde、abdf、abdef、abe、abf、abef、ac、acd、acde、acdf、acdef、ace、acf、acef、ad、ade、adf、adef、ae、af、aef、bc、bcd、bcde、bcdf、bcdef、bce、bcf、bcef、bd、bde、bdf、bdef、be、bf、bef、cd、cde、cdf、cdef、ce、cf、cef、de、df、def、ef。

相对力可以是按压力。

施加相对力的步骤尤其可以引起连接器或其至少远侧部分进入第一物体。

参考条件a，最远端可以例如形成以下之一：

-圆形接触线，例如通过由圆形脊形成的远侧边缘形成；

-锯齿形结构；

-不沿周向延伸的边缘，

-研磨区域，例如圆形或环形区域；

-中空的套筒状远端，该套筒状部分(管部分)从主体向远侧延伸。在实施例中，这样的主体可以形成头部。

-在条件c的意义上由第二材料制成的切割/冲孔结构。

特别是，在实施例中(参考任何条件)，第一物体可以是具有第一结构层、内衬层并且例如还具有第二结构层的轻质结构元件，其中，第一结构层和(多个)第二结构层(如果应用)比内衬层更薄且更致密(并且通常就限定的内衬层的平均硬度而言也更硬)，如果适用，第一和第二结构层将内衬层夹在中间(请注意，如果将其与条件f结合使用，则意味着内衬层可以包含由纤维和/或泡沫材料制成的结构)。如果至少满足条件a，则在实施例中，该方法可以包括冲掉第一结构层的一部分。为此，例如根据上述选项之一、例如通过套筒状的远端、或另一个为例如通过周向的冲孔边缘，连接器包括远侧冲孔结构。

此冲压步骤可以在旋转运动开始之前、开始期间或之后执行。在后一种情况下，以如下方式控制工艺参数：连接器远端的机械阻力保持足够强(并且没有完全液化)，直到第一结构层的部分已经被冲掉为止。例如，可以减小旋转速度，直到完成冲压步骤为止。

冲压步骤可以附加地通过连接器的振动来辅助或替代地通过旋转运动来辅助。

在本发明的任何方面的任何实施例中，连接器可具有远侧部段和近侧部端。远侧部段是连接器在停止旋转步骤后伸入第一物体内部段/部分，而近侧部段不进入到第一物体中，即在附接位置(连接器锚固在第一物体中的位置)周围的区域中位于第一物体所限定的表面平面的近侧。例如，在其中连接器包括带有面向远侧的止挡面(见下文)的头部的实施例中，头部形成近侧部段，位于止挡面远侧的部分形成远侧部段。

在满足条件a的实施例中，或更一般地，在本发明的任何实施例中，远侧部段可以限定远侧部段表面，该远侧部段表面的形状并非为绕旋转轴线旋转对称。

可以独立于条件a-f满足远侧部段限定远侧部段表面的条件，该远端部段表面的形状并非为围绕旋转轴线旋转对称，即它可以与条件a-f中的任何一个或以上列出的任何组合相结合，或者也可能不满足条件a-f中的任何一个。结合旋转的这种不对称(例如，如果连接器具有锯齿形结构或具有并非沿周向延伸的边缘，则始终可以实现这种不对称性)将有助于连接器在第一物体上的切割/冲孔或特别是材料移除效果。

参考条件b，宏观表面粗糙度是大于例如通过注射成型制造元件时产生的残余(微观)粗糙度的粗糙度。例如，此粗糙部分的粗糙度(ra，算术平均粗糙度)可以为至少10微米或至少20微米或乃至至少50微米。

粗糙度可以被限制在连接器表面的一部分，特别是基本面向远端的端面部分(这包括粗糙部分是锥形部段的径向外表面部分的一部分的可能性)或在过程中被压在结构上的其它外表面部分，或者它可以涉及整个连接器表面或连接器那部分在整个过程中进入第一个对象的整个表面。

参考条件c，本文中的第二材料尤其是不可液化材料，其中“不可液化”是指“在该过程中施加的条件下不可液化”。因此，在本文中，通常“不可液化”的材料是在过程中达到的温度下不液化的材料，因此尤其是在连接器的热塑性材料被液化的温度下不液化的材料。这不排除不可液化材料能够在过程中未达到的温度下液化的可能性，该温度通常远高于(例如至少80℃)在该过程中液化的一种或多种热塑性材料的液化温度。液化温度是结晶聚合物的熔融温度。对于非晶热塑性塑料，液化温度(在本文中也称为“熔融温度”)是高于非晶热塑性塑料变得充分可流动的玻璃化转变温度的温度，该温度有时也称为“流动温度”(有时定义为可以挤出的最低温度)，例如热塑性材料的粘度降至10⁴pa·s以下的温度(在实施例中，特别是对于基本上没有纤维增强的聚合物，低于10³pa·s)。

例如，不可液化材料可以是金属，例如铝或钢，陶瓷材料或木材、或硬塑料，例如增强或未增强的热固性聚合物，或增强或未增强的热塑性塑料，其熔融温度(和/或玻璃化转变温度)明显高于可液化部件的熔融温度/玻璃化转变温度，例如其熔融温度/或玻璃化转变温度至少高出50℃或80℃或100℃。在一个特殊的示例中，第二(不可液化的)材料可以是带填料的聚合物，其基质材料与热塑性材料相同，但填料含量(例如纤维含量)明显更高，例如比热塑性材料高至少高出10-15％(体积比)。

在一组实施例中，不可液化材料形成远侧切割/冲孔和/或材料移除部，例如远侧切割边缘。特别是在这些实施例中，该方法可以包括在施加相对力的步骤期间使不可液化材料的主体相对于热塑性材料回缩，使得在一段时间之后，连接器的远端由热塑性材料形成。

参考条件d，轨道运动可包括旋转轴线绕平行自旋轴线的自旋运动，其中所述绕自旋轴线的旋转比绕旋转轴线的旋转慢得多，特别是慢至少一个数量级。

根据这一方面的发明是基于这样的见解，特别是对于在过程中将连接器压入的物体的相对较硬的表面，如果连接器具有双重功能的潜在可能性可能是有利的：在初始阶段，用于分离(切割/冲孔)第一物体的部分和/或从第一物体移除材料的功能，例如用于推过连接器通过第一物体的表面和/或用于制造或扩大第一物体中的孔。然后，在进一步的阶段中，连接器的热塑性材料的流动部分变得可流动并用于锚固连接器。

这些第一和/或第二阶段可以明显地一个接一个，也可以重叠。

参考条件e，根据这种条件的方法带来了可使热塑性材料液化的新方法，用于结构的互穿和随后的重新凝固以锚固在物体的近端端面和另一个物体内更深的位置。特别是如果物体是具有第一近侧结构层的轻质结构元件，则具有连接突出部的连接部分从近侧将连接器锚固在通常尺寸稳定的第一结构层中，从而利用第一结构层的尺寸稳定性。

而且，连接部分可以从内部径向向外延伸。由此，除了从近侧锚固在面向近侧的表面中之外，连接部分还增加了锚固的占地面积。

此外，若第一物体是具有第一和第二结构层的轻质结构元件，根据条件e的方法可使连接器既可以在第一结构层中通过连接部分从近侧锚固，也可以在第二结构层中或者邻近第二结构层通过内部的远侧部分锚固。

再次参考条件e，内部例如可以具有管状远端并且例如通过完全为管状或通过具有近端的块状部件和远端的管状部件来满足条件a。独立于此，连接部分可以围绕内部形成近侧凸缘。连接部分可以具有作为从该凸缘向远端延伸的周向脊的面向远侧的连接突出部。此凸缘还可具有头部的功能，该头部增强了稳定性和/或例如可用于类似于钉子地将另一个物体固定到第一物体上。

条件a-e都具有增强连接器进入第一物体的材料的能力的作用。

在一组实施例中，第一物体是具有第一外部结构层(在本文中也称为第一结构层)和内衬层的轻质结构元件，其中第一外部结构层比内衬层更薄且更致密(并且通常就限定的内衬层的平均硬度而言也更硬)。第一物体还可以具有例如由与第一结构层相同的材料制成的第二结构层，第一和第二结构层夹着中间层。

内衬层可以例如包括具有大部分中空空间的宏观专用结构，由此内衬层的密度相对较小。例如，内衬层可以包括在第一外部结构层和第二外部结构层之间沿竖直延伸的壁(平行于轴线延伸的壁)。在实施例中，这种壁形成蜂窝结构。

在这组实施例中，使连接器与第一物体接触可以包括使连接器与第一结构层接触。

在这组实施例中，在使连接器与第一结构层接触的步骤之前，第一结构层可以设置有预先形成的孔(先导孔)。替代地，在使连接器与其接触的步骤之前，第一结构层尤其可以是完整的，由此连接器的最远端接触第一结构层并切割入/冲压入第一结构层和/或从中移除材料。

替代上述意义上的轻质结构元件地，第一物体可以是制造/工程学的任何其它物体。例如第一物体可包括纤维结构，如构成第一物体的面向近侧的表面。实施例中的此纤维结构可形成覆盖下面的较硬结构的覆盖层。

在实施例中，尤其但不仅限于满足条件a和/或条件b和/或条件e的情况下，连接器可具有横截面朝近侧连续增大的区域(例如锥度)，该区域在旋转过程中被压入第一物体。可选地，这样的区域可以具有肋和凹槽的结构，具有均匀的包围旋转表面。

根据另一种选择，再次尤其但不仅限于满足条件a和/或条件b和/或条件e，连接器可能具有弱化部(塌陷区；例如通过周向的内部和/或外部凹槽)，执行旋转步骤直到连接器在弱化部的位置塌陷，以增强流动部分向径向外的流动。

现在参考条件f，第一类材料是非织造纤维，例如压制非织造纤维。这种材料由于其包括出色的阻尼和低成本的特性而在轻型结构中越来越受欢迎。然而，针对这种材料的锚固是一个挑战。已经发现，本文中描述的方法适合于锚固在该材料中。

如果满足条件f，则使用的连接器可以根据第一物体的几何形状比较平坦，即其径向延伸(宽度)可以大于包括可液化材料并被压入第一物体中以进行锚固的锚固部分的轴向延伸。特别是，连接器可以具有盘形部分，其带有由至少一个周向脊形成的锚固部分。

在实施例中，特别是如果连接器具有盘形部分，则可以进行锚固过程，直到其远侧表面压靠在第一物体的材料上并将其略微压缩为止。因此，远侧表面用作固有止挡面。

在实施例中，在旋转开始之前，可以通过轴向运动将连接器压入第一物体的材料中。因此，在(多个)锚固部分位置的局部处，纤维结构被压缩以产生压缩部分。这可以辅助锚固过程，因为第一物体的材料与(多个)锚固部分的热塑性材料之间的摩擦增强，从而产生增强的能量吸收，同时还增强了防止仅在旋转运动中纤维被拉动的阻力。

在旋转开始之前将连接器锚固部分压入物体的实施例中，这甚至可以在一定程度上完成，即连接器的远侧面也被压靠第一物体的材料上并略微压缩它。然后，当旋转开始时，向远侧突出的锚固部分完全浸没在第一物体的材料中。

通过接近满足条件f进行的锚固与单纯的表面连接的不同之处在于(多个)锚固部分以深度有效的方式锚固连接器。这意味着，锚固部分在锚固过程中会留在原位，并且在锚固过程终止后也会延伸到第一物体的材料中，尽管当然会由于液化和重新凝固而具有改变的形状。

对在本文中描述的方法有吸引力的另一组材料是泡沫材料，特别是膨胀的聚合物泡沫。该方法既可以用于在过程中适用的条件下保持固态状态但由热塑性材料互穿的结构的泡沫材料中，也可以用于液化并例如焊接到连接器的热塑性材料上或至少与之混合的泡沫材料中。由于根据本发明的不同方面的方法，与现有技术相比，除了熔接或粘合剂结合之外，通过连接器的热塑性材料内渗入第一物体的结构还产生了形状配合连接。

由连接器引起的连接器相对于第一物体的锚固可能是由于以下一个或多个原因：

-流动部分内渗入第一物体的结构，例如第一物体的内衬层的结构、纤维之间的空间结构、在如果第一物体包括泡沫的情况下孔结构，其中，在流动部分重新固化之后，形成形状配合的连接；

-第一物体的材料和连接器的材料之间的焊接。在这种情况下，机械旋转能量的吸收(由于摩擦)也会导致第一物体的某些材料可流动。

为此，第一物体尤其可具有流动部分被锚固在其中的区域，该区域不是由可液化的材料构成而是包括不可液化的、可渗透的材料。至少在根据本发明的方法的条件下，适合于此的可渗透材料是固态的。例如，该材料可以是刚性的、基本上不具有弹性的柔性(没有弹性体特性)并且不可塑性变形，并且它可以不是或仅很少是弹性可压缩的。它还包括实际的或潜在的空间，液化材料可以流入或被压入以进行锚固。它例如是纤维的或多孔的，或包括可渗透的表面结构，该表面结构例如通过适当的机械加工或涂层(用于渗透的实际空间)加工而成。可选择地，可渗透材料能够在液化热塑性材料的静水压力下形成这样的空间，这意味着在环境条件下它可能不可渗透或仅很小程度地渗透。此性质(具有潜在的渗透空间)暗示例如机械阻力方面的不均匀性。具有这种性质的材料的一个例子是多孔材料，其孔中填充有可以从孔中挤出的材料、由软质材料与硬质材料或异质材料(例如木材)组成的复合材料，其中成分之间的界面粘合力小于渗透性液化材料所施加的力。因此，一般而言，可渗透材料在结构(例如孔、腔等的“空”空间)方面或在材料成分(可置换材料或可分离材料)方面具有不均匀性。

不排除可渗透材料的区域也包括热塑性可液化材料，例如能够与连接器的材料进行焊接，例如作为不可液化材料的涂层、或作为其它不均匀混合物的一部分。

除了方法之外，本发明还涉及用于执行该方法的连接器。这样的连接器可以具有轴线(对应于本文前面描述的方法的实施例中的旋转轴线)并且包括热塑性材料。它还具有用于工具接合的接合结构，例如接合开口。这种接合结构并非绕轴线旋转对称。

特别是如本文中参考该方法所描述的那样进行构造。这可能特别意味着它满足条件a、b、c或e中的一个或多个，可能具有本文中参照该方法描述的性质。

根据本发明的另一方面，提供了一种将连接器锚固在第一物体中的方法，其中，第一物体是具有第一结构层、内衬层和第二结构的轻质结构元件，其中第一和第二结构层比内衬层更薄并且更致密(并且通常限定的内衬层的平均硬度而言也更硬)，第一和第二结构层夹着内衬层。连接器包括固态的热塑性材料。该方法包括以下步骤：

-使连接器与第一物体物理接触，

-使连接器绕近远旋转轴线相对于第一物体旋转，并通过连接器将相对力施加到第一物体上，直至连接器的热塑性材料的流动部分变得可流动并相对于第一物体流动，并且

-连接器停止旋转，从而流动部分将连接器相对于第一物体锚固，

-其中所述过程包括监视相对力，并且其中当满足与按压力有关的预定条件时，例如当按压力超过阈值时，执行停止连接器旋转的步骤。

附加地或替代地，该过程可以包括使用距离控制器，即一旦连接器到达预定位置就停止旋转，从而可以排除连接器也刺穿第二结构层。

在本发明不同方面的所有实施例中，包括使用具有第一结构层和内衬层的轻质结构元件作为第一物体，该方法可以包括：

-通过旋转和/或相对力的作用，使第一结构层的一部分相对于内衬层移位和/或由于在连接器与第一物体或其附近物理接触的位置(附接位置)施加了相对力而导致第一外部结构层被刺穿；

特别是，如果第一结构层在附接位置周围限定了平面，该方法可以包括使第一结构层相对于附接位置处的平面朝着远端方向移位。

在移动的步骤中，第一外部结构层的移位部分可以与第一外部结构层分离，即在该过程中，第一外部结构层被破坏而不是仅仅变形。然而在实施例中，移位部分可保持连续，即与第一结构层分离并且整体上移位。这不排除移位部分除与第一外部结构层分离且位移之外还变形的可能性。

移位的步骤尤其可包括从第一外部结构层冲掉或破坏掉移位部分。

移位的步骤可以包括使该部分朝远侧方向移位，从而使位于该部分远侧的内衬层的材料被压缩。已经发现，内衬层的这种压缩可以引起附加的锚固稳定性。

在一组特殊的实施例中，连接器设有塌陷区域，塌陷区域允许塌陷区域远侧的部分相对于连接器的其余部分变形(第一类型的塌陷区域，用于远侧塌陷的区域)。尤其可能导致该部分从塌陷区向外弯曲，使得连接器具有较大的占地面积。这样的塌陷区域可由横截面减小的区域形成，例如在相应实施例中，由围绕套筒状部分延伸的具有减小的套筒厚度的区域形成。

在实施例中，连接器包括头部或其它横向突出的近侧结构。这种横向突出的结构可以用作止挡结构，即一旦头部(或其它横向突出的近端特征)的朝远端的肩部与第一结构层或将通过连接器结合到第一物体上的第二物体的近侧表面物理接触，该能量输入就可以停止。

在实施例中，第一结构层可以具有一些孔隙率和/或具有能够被熔接到连接器的材料上的成分。在这样的实施例中，头部(或其它横向突出的近侧结构)的面向远侧的端面可以由(所述)热塑性材料制成，并且可以在旋转步骤的最后阶段使其至少部分地可流动，从而使头部(或其它横向突出的近侧结构)的材料渗入第一结构层的材料(和/或焊接至第一结构层)。可选地，为此目的，头部可具有小的远侧凹入结构以限制在过程中产生的熔化。

如果连接器没有头部(或类似的部分)，但例如逐渐变细，则第一结构层的孔隙率和/或熔接能力也可能有助于锚固，从而使连接器的材料在与连接器延伸穿过的开口的嘴部接触时变得可流动，并且这种可流动的材料可以分别内渗入第一结构层和/或熔接到第一结构层。

待结合至第一物体的第二物体可包括具有开口的部分，可选地具有该开口的大致平坦的片部分。这样的片部分可以直接抵靠在第一结构层的近侧表面上并且与其物理接触。可替代地，可以在第一物体和片部分之间放置另外的部分，例如薄片或薄膜。连接器在该过程之后延伸穿过的开口可以是通孔，也可以是向侧面敞开的凹口(例如狭缝或类似物)。

在实施例中，将这样的第二物体结合到第一物体可以包括以下措施中的至少一个：

-围绕开口的第二物体具有朝向近侧伸出远离第一结构层的平面的截面，并且连接器的一部分，例如外围横向突出的特征(项圈/头部或类似物)，在锚固过程结束时与边缘接触，从而由于边缘和热塑性材料之间产生的摩擦热，耦合到连接器中的能量使一部分热塑性材料变得可流动，该可流动材料围绕所述边缘流动以将所述边缘至少部分地嵌入到所述热塑性材料中。由此，实现了附加的连接，并且取决于边缘和连接器的几何形状，也实现了密封。

-第二物体在与第一结构层接触的位置处具有热塑性材料，并且使该热塑性材料的至少一部分相对于第一结构层流动，由此第一结构层的表面结构被内渗入和/或用第一结构层的材料形成焊缝，从而实现附加的连接并且还可能形成密封。

-在连接器的横向突出结构与第二物体的近侧表面之间和/或第二物体与第一结构层之间，布置粘合剂。此粘合剂可以是可固化的粘合剂。由于机械能的作用，粘度可能首先降低，从而粘合剂可能流入第一物体、第二物体和/或连接器的结构中。附加地或替代地，机械能可以加速固化过程。作为可固化粘合剂的补充或替代，也可以使用热塑性粘合剂(热熔粘合剂)。

-连接器的可流动和重新固化的材料导致与第二物体的形状配合连接，例如由于第二物体中的开口不是旋转对称的，由此产生相对于旋转运动的形状配合。

作为具有所述类型的头部的替代，连接器的形状可被设计为插入直到连接器的近端表面与第一结构层的近端表面齐平为止，或直到连接器近侧表面的至少一部分与第一结构层的近端表面齐平为止。

在实施例中，连接器可具有朝径向向外突出的近侧套圈状突出部，并且其形状被设计为使其被压靠在其余的第一结构层的边缘上，从而相对于第一结构层将连接器密封。

特别是，连接器的功能部分例如紧固件接收部分(例如可能包括向近端开放的螺纹孔)可以布置成使得在锚固过程之后，其位于第一结构层的近侧表面的远侧，即在第一物体“内”。

在所有实施例中，该方法可以包括在停止能量传递的步骤之后保持按压力一段时间的附加步骤。至少可以做到这一点，直到流动部分失去流动能力为止，这通常取决于连接器的尺寸和第一物体的导热性能，通常在几秒钟内就会发生。

通常，连接器可以是用于将第二物体连接到第一物体的常用连接器。由此，如上所述，连接器例如可以包括头部，该头部限定了朝远端的肩部，从而具有连接器通过其中到达的开口的第二物体夹在第一物体和头部之间。替代地，连接器可以包括连接结构，例如内螺纹或外螺纹、卡口连接结构、允许卡入式连接的结构或任何其它适用连接结构。在这些情况下，连接结构可以可选地形成为并非由热塑性材料构成的连接器的一部分。

作为这种经典连接器的补充或替代，连接器可以是本身具有专用功能的第二物体的一体部件，例如该连接器可以是从此第二物体表面突出的连接钉。连接器还可以将相对较小的另一物体连接至第一物体，例如传感器或致动器或光源和/或其它元件，该另一物体可以集成在连接器的主体中。

尤其在一组实施例中，连接器可包括除了锚固结构之外的功能结构。

热塑性材料的流动部分是热塑性材料的在过程中并且由于机械能的作用而被液化并流动的部分。流动部分不必是一件式的，而是可以例如在连接器的远端和更近侧的位置处包括彼此分开的部件。

为了对按压力施加反作用力，可以将第一物体抵靠支撑件放置。

在本文中，表述“使热塑性材料变得可流动”或简称为“可液化的热塑性材料”或“可液化的材料”或“热塑性”用于描述包含至少一种热塑性组分的材料，当加热时，特别是当通过摩擦加热时，即当布置在彼此接触并相对移动的一对表面中的一个表面上时，该材料变成液体(可流动)。在某些情况下，例如如果连接器必须承受较大的载荷，则材料的弹性系数大于0.5gpa可能是有利的。在其它实施例中，弹性系数可以低于该值。

热塑性材料在汽车和航空工业中是众所周知的。为了根据本发明的方法的目的，尤其可以使用在这些行业应用中已知的热塑性材料。

适用于本发明方法的热塑性材料在室温下(或在进行该方法的温度下)为固态。它优选包含聚合物相(尤其基于c、p、s或si链的聚合物相)，其高于临界温度范围地例如通过熔融从固态转变为液态或可流动，并且当再被冷却到低于临界温度范围例如通过结晶重新转变为固态因此固相的粘度比液相的粘度高几个数量级(至少三个数量级)。热塑性材料通常包含如下聚合物组分，其不是共价地交联或者以交联键在加热至或高于熔融温度范围时可逆地打开的方式交联。聚合物材料还可包括填料例如纤维或颗粒材料，其不具有热塑性性能或者具有包括明显高于基础聚合物的熔融温度范围的热塑性性能。热塑性材料的具体实施例是：聚醚酮(peek)，聚酯例如聚对苯二甲酸丁二酯(pbt)或聚对苯二甲酸乙二酯(pet)，聚醚酰亚胺，聚酰胺例如聚酰胺12、聚酰胺11、聚酰胺6或聚酰胺66，聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)，聚甲醛或聚碳酸酯聚氨酯，聚碳酸酯或聚酯碳酸酯，或丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)，丙烯腈-苯乙烯基-丙烯腈(asa)，苯乙烯-丙烯腈，聚氯乙烯，聚乙烯，聚丙烯和聚苯乙烯，或它们的共聚物或混合物。

除了热塑性聚合物之外，热塑性材料还可包含合适的纤维，例如增强纤维如玻璃纤维和/或碳纤维。纤维可以是短纤维。长纤维或连续纤维可特别用于在处理过程中未液化的第一和/或第二物体的部分。

纤维材料(如果有)可以是任何已知的纤维增强材料，尤其是碳、玻璃、凯夫拉(kevlar)纤维、陶瓷如莫来石、碳化硅或氮化硅、高强度聚乙烯(大力马dyneema)等。

未呈纤维状的其它填料也是可能的，例如粉末颗粒。

在本文中，术语“近”和“远”用于指方向和位置，即“近”是操作员或机器从其操作的结合的一侧，而远是相对侧。在本文中，连接器在近端的加宽被称为“头部”，而在远侧的加宽将被称为“足部”。

在本文中，如果近侧被定义为在处理过程中从其进入的该层的一侧，则通常术语在该层“下方”是指该层的远侧空间。因此，术语“下方”并不意味着在制造过程中在地球重力场中的取向。

除该方法外，本发明还涉及一种设计用于执行该方法的机器。该机器包括具有联接结构的工具、构造成使工具旋转的旋转运动源以及例如通过向前推动工具而施加相对力的相对力机构。机器被构造和编程为执行本文所要保护和描述的方法，包括以本文所述和要求保护的方式控制相对力。

附图说明

在下文中，参考附图描述实施本发明和实施例的方式。这些图是示意性的。在附图中，相同的附图标记指代相同或相似的元件。附图示出：

图1-3示出了不同的方法步骤中第一构型的截面；

图4-12示出了替代连接器或其细节；

图13示出了另一种构型；

图14示出了再一个连接器；

图15-17示出了其它构型；

图18示出了流程图；

图19示出了再一种构型；

图20示出了第一物体为纤维结构的构型；

图21和22示出了在两个不同的阶段中，第一物体为泡沫材料的构型；

图23和24示出了连接器的两个实施例；和

图25是又一个连接器的局部截面图。

具体实施方式

图1的构型包括第一物体1，其是具有第一结构层11，第二结构层12和位于两个结构层之间的内衬层13的夹层板。第一结构层和第二结构层可包括纤维复合材料，如连续玻璃或连续碳纤维增强树脂。内衬层可以是任何合适的轻质材料，例如由纸板、塑料材料或复合材料制成的蜂窝结构。

常见的内衬结构是蜂窝结构，形成该蜂窝结构的壁大致垂直于结构层平面地在两个结构层之间延伸。例如轻质结构元件的内衬层包括由纸制成的蜂窝结构，其涂覆有聚合物基材料如聚氨酯(pu)和增强纤维的混合物。

内衬层可在与结构层的界面处包括阻挡箔片和/或网和/或粘合剂层。特别是，额外的粘合剂可以将结构层11、12结合到内衬层13。在一个实例中，使用基于聚氨酯的稍微发泡的粘合剂。在本发明的各种实施方式中，粘合剂中可能存在的孔可能有助于锚固。在本文中沿所描绘的取向为上表面的面被表示为面向近侧的面。连接器3自近侧结合到第一物体1。

连接器3至少在其远端上包括热塑性材料。该远端可例如由热塑性材料构成。图1的实施例和下文描述的其它实施例中的连接器具有头部和向远端突出的轴部32。轴部终止于例如由周向脊形成的远端边缘33。

连接器3包括供旋转工具6接合的面向近侧的接合开口36。接合开口是具有非圆形横截面(例如矩形或六角形横截面)的盲孔，以使旋转工具6可以将转动力矩传递给连接器，以使连接器3绕可平行于近远方向延伸的旋转轴线20旋转。通常情况下，接合开口的任意非圆形横截面和旋转工具的相应外部横截面，或更通常情况下任何非旋转对称的接合结构都是可行的；旋转工具和连接器之间的力配合连接也可以用于使连接器旋转。

为了将连接器锚固在第一物体中，将连接器压靠至第一物体并旋转。在使连接器3与第一物体1接触之前，可选地，在第一物体中制备导向孔(图1未示出)。

通过共同施加按压力和旋转，驱动连接器进入第一物体1。由于由连接器形成的远侧边缘33的作用，在初始阶段，第一结构层11的圆形部分从主体部分脱离和/或在旋转和按压力的冲击下分离，从而连接器可以开始进入第一物体1中。

随后(并且可能在一定程度上也在穿过第一结构层11渗入的过程中)，尤其是由于旋转连接器和第一物体之间的摩擦而吸收的能量使连接器材料的流动部分8变得可流动(图2)。按压力以及可能在一定程度上离心力导致流动部分移位。取决于第一物体的材料，第一物体的材料也可以可选地变得可流动，在一些实施例中，可形成第一物体和连接器的材料的共同熔化，该共同熔化在重新凝固之后形成熔焊。在图2中，第一结构层的分离部分的碎片16被示为仅被移位但未熔化；在其它实施例中，该部分可以最后部分熔化并与流动部分混合。

图3示出了锚固在第一物体中的连接器，其中流动部分8重新凝固并且内渗入第一物体的结构中，由此形成锚固，该锚固至少部分是由于重新凝固的流动部分与第一物体的结构之间的形状配合连接形成。

在图1-3的实施例中，该连接器用于通过头部31将例如为金属板的第二物体2固定至第一物体，该头部在最终状态(图3)下将第二物体2夹靠在第一物体的近侧表面上。但是，这涉及本实施例和本发明的任何其它实施例，可以使用将第二物体固定到第一物体1的其它方法，包括为连接器提供用于紧固第二物体的紧固件(螺钉、销等)的接合结构，为连接器提供直接用于第二物体的接合结构(例如用于夹持连接的结构、螺纹等)，将第二物体集成到连接器等。

根据本发明的一个方面，连接器具有(特别是朝向远侧的)接触表面，该接触表面在锚固过程中与第一物体接触，当连接器与第一物体的基本平坦的表面接触时，该接触表面限定了不只一个接触点。更具体地说，图1中的接触表面包括终止于边缘33的周向上朝向远侧的脊。图1的实施例中的边缘相对于轴部32是外围的，因此它有助于分出上述圆形部分，有效地在第一结构层11中冲压出一个孔，随后将轴前移入该孔中(图2)。

图4示出了替代的连接器，其中远端形成管部37，该管部37以锯齿结构34终止于远侧边缘。由此，以锯切的方式完成分出第一结构层的圆形部分。远侧锯齿结构以及具有冲孔效果的其它远侧结构不仅可以有助于穿透第一结构层11，而且还可以起到进一步将连接器3推进到密度较小的层(内衬层13，在图示的示例中)中的作用。

图4所示的连接器3具有对于任何实施例而言是可选的并且不必必须与锯齿结构组合的另一特征。即，连接器具有由轴向延伸的肋形成的套圈35，该肋从管部和/或轴部的直径(即从基本呈圆柱形或在其它实施例中可能略呈圆锥形)的外表面径向伸出。套圈35正好位于头部31的远侧，它与由于在锚固过程即将结束时引入连接器而形成的开口周围的第一结构层11的边缘接触。因此，在相对较硬的第一结构层和连接器之间会引起额外的摩擦，并且也将引起连接器的热塑性材料在该近侧位置处流动，由此将引起与第一结构层的附加连接和/或密封。

代替轴向延伸的肋，在头部的远侧可存在其它这样的近端径向伸出的部件，如至少一个周向肋、台阶结构、突起阵列，例如形成棋盘状图案等。

图5示出了连接器的另一实施例，该连接器具有远侧管部37以及位于近侧的轴部。与图1的实施例的进一步区别(其与更明显的管部无关)在于头部的形状。即，头部31是圆锥形的，由此其可例如被压入图1-3所示类型的第二物体2的开口中，使得其可以密封地接合第二物体。

图6示出连接器3的变型，其具有带有切割部34的大体平坦的远端，切割部34形成在相对于轴线20大致居中的位置处。当连接器与第一结构层接触并执行旋转运动时，切割部将进入第一结构层的材料中，当连接器进一步穿入时，在随后的过程中该第一结构层将以铣削的方式慢慢消耗掉。这可以通过沿轴部21的外围的粗糙度(见下文)或其它结构来辅助。

在实施例中，该切割部可略微沿径向和/或朝远侧伸出以增强有效性。同样，根据条件c切割部也可替代地由不可液化材料制成的元件形成，如由陶瓷或金属制成的切割薄片，其可在过程中以下面参考图8所述的方式缩回。

图7的实施例是“混合”连接器的示例，即一种不仅仅由热塑性可液化材料组成，而是也包括一部分不同的材料的连接器。图7尤其为此种连接器的示例，该连接器包括一部分不可液化材料(在所示实施例中为金属材料)，该材料形成远端分离和/或材料移除结构。

更具体地说，图7的连接器3包括热塑性部件和金属部件，该热塑性部件是由热塑性材料制成的基本上圆柱形的主体30，该金属部件是金属套筒40，该金属套筒40具有从主体30向远端突出的远侧切割边缘41和近侧鼓包42。当将连接器在旋转时压靠在第一物体1上时，鼓包42有助于相对于主体30机械地稳定金属套筒40，从而其可以对第一物体施加压力，直到第一结构层的圆形部分被切开并压入第一物体1。在此期间，一些热量将被金属套筒40吸收。一旦主体30的远端与第一物体接触，附加热量就会在主体30与第一物体之间被吸收，由此可以进行参见图1-3描述的锚固过程。由于生成的热，位于套筒近侧的热塑性材料(图7中的参考标号39)可能会变软，从而可以将套筒压入主体30，使得经过一段时间后，特别是当连接器3的远端到达第二结构层12(如果有)时，接下来套筒完全缩回到主体30中，并且边缘41不再具有任何切割效果。

参考图7所示的原理不依赖于连接器主体30的形状，而是等同地适用于其它形状，包括具有圆锥形主体和/或头部的形状。

图8示出了实施图7的原理的另一个实施例。在该实施例中，热塑性部件(主体)30形成外套筒，并且金属部件40形成终止于远侧边缘41的内套筒。内套筒40的多个或单个向外突出部43(例如周向向外突出部)接合到热塑性主体30的相应凹口中。如图8所示，(多个)向外的突出部43朝向近侧可呈倾斜的斜坡状，以减小在金属部件变得足够热之后缩回切割边缘的缩回运动的阻力，如参考图7所述。

外套筒和内套筒的布置在图8中可反过来；可选地，热塑性主体替代内套筒可以是内螺栓。不可液化部件为外套管的实施例尤其有利于使主体的热塑性材料变得可流动，第一结构层与热塑性材料之间的接触不是必需的且例如是不希望的，然后，吸收热和变得可流动在一方面主要发生内衬层和/或第二结构层(如果有)和在另一方面在连接器的主体之间的界面处。

图9示出了混合连接器的再一个实施例。金属部件40形成近侧头部以及接合开口36，并且具有金属部件轴部42，但是该金属部件轴部42没有到达远端。然而，为了特别是抵抗剪切力的强稳定性，金属部件朝着远端相当远地延伸，例如金属部件可以至少延伸穿过连接器的中间平面200(垂直于轴线20)。

图9的连接器示出为具有圆形的远端，但是如虚线所示，它也可以具有其它形状，包括带有类似于图1的远侧径向外部脊的形状。

在图9的实施例的变型中，金属部件可延伸穿过连接器的整个长度并在远侧以尖状或刀刃状结束，从而实现穿透/刺穿/切穿高强度的第一结构层。在该变型中，在第一结构层中由金属部件产生的孔小于连接器的直径并且主要用于在不完全将其移除的情况下弱化第一结构层，从而可进一步改善可流动的热塑性材料在第一结构层下面的流动并整合入锚固结构。

图10和图11示出两种不同形状的连接器的远端。远端表面具有粗糙部分38，由此连接器以研磨方式作用在第一结构层上。

更特别是，此粗糙部分的粗糙度(ra，算术平均粗糙度)至少为10微米或至少为20微米或乃至至少为50微米。

图12示出本发明的另一方面。即，根据该方面，在该过程中连接器不仅可经受旋转运动，而且在旋转过程中旋转轴线本身运动，尤其在保持其取向的同时绕平行自旋轴线旋转(自旋运动)。由此可增强锚固效果。

图13示出另一方面。连接器从面侧而不是穿过第一结构层锚固在作为轻质结构元件的第一物体1中。轴部32(或管部或类似部分)的直径可以选定为略大于内衬层13的厚度但小于整个轻质结构元件的厚度，从而可实现相对于第一和第二结构层11、12以及内衬层它们所有的良好锚固。

图14示出又一方面。根据该方面，连接器3具有可变的径向宽度。在所示的实施例中，连接器由通过沿周向延伸的桥连接的轴向杆的主体形成，所述桥分别在近端和远端交替布置。因此，整个连接器的半径可以通过杆/桥及其连接的弹性(和/或塑性)变形而改变。

图14示出处于压缩构型的连接器3，其中该连接器3可以插入第一物体1的预制孔中，该预制孔至少穿过第一结构层11。然后，如图15所示，一旦弹性压缩连接器的力释放和/或(同样如果最初没有这种径向压缩力的话)由于离心力，连接器的径向延伸就会变大，由此获得额外的锚固效果，尤其在如果连接器如图15所示地延伸到第一结构层11的远侧的情况下，该轻质结构元件除了通过热塑性材料内渗入第一物体的结构的锚固和/或熔接之外，还通过盲铆钉效应得以稳定。

图16示出一个带有连接器3的实施例，该连接器具有一个远侧主体部分131和多个可弹性变形的舌片132，这些舌片径向向内变形以通过预制孔引入，并在它们如图16所示地位于第一结构层的远侧之后径向向外复位。为了锚固，将旋转和拉力耦合到连接器中，从而使连接器的热塑性材料沿其面向远侧的表面在与第一结构层11接触时液化。为了将拉力耦合到连接器中，除了接合开口136之外，主体部分131还可以包括允许将拉力耦合入其中的结构，例如卡扣结构136。

图17示出用于包括施加按压力的实施例(因此，不同于图16的实施例的实施例)的过程控制的示例。设备60被构造为使旋转工具6旋转并施加按压力。该设备包括电子控制器，该电子控制器包括按压力测量装置61。

图18示出按压力控制的过程中按压力71和旋转72随时间的变化。按压力71可以被构造成在初始阶段期间升高，直到第一结构层被旋转的连接器3穿透和/或移除。然后，由于内衬层中的较低阻力，按压力下降。一旦连接器的远端到达第二结构物层或其附近的较密实的结构，同时远端处的研磨和/或切割部被消耗掉或缩回(如前所述)，向前移动连接器所需的按压力再次上升。一旦达到阈值pt，旋转就停止，此后的按压力保持一段时间，直到热塑性材料已经重新凝固。

图19组合示出了另外两个原理，它们均适用于作为轻质结构元件的第一物体如夹层板。虽然这两个原理可以独立应用，即可能采用第一原理但不采用使用第二原理来实施该方法，或者也可以采用第二原理但不采用第一原理来实施该方法，此外可以选择组合采用第一原理和第二原理。

第一原理是，连接器3用于冲压掉第一结构层11的一部分(断片16)。为此，连接器具有周向远侧边缘33，在所示的实施例中，该远侧边缘由管部37形成。能够冲掉第一结构层11的一部分的这种周向远侧边缘33也是图1和5的上述实施例的性质。

在旋转运动开始之前、开始期间或之后可以执行由远侧边缘33进行的冲压步骤。

第二原理是，连接器3具有近侧连接部分81，该近侧连接部分81具有面向远侧的连接突出部82，该连接突出部82被布置成从第一物体的近端面穿入第一物体的材料中。尤其是，连接部分可以围绕靠内部分形成凸缘，例如近侧凸缘(该靠内部分在图19中为管部，但是其靠内部分也可具有其他形状)，该凸缘具有面向远侧的、例如由热塑性材料制成的周向连接突出部。所述连接突出部可以形成在远侧终止于边缘的周向脊。连接突出部可以不间断地或例如也间断地围绕轴线20延伸。

然后，锚固过程可以包括以下步骤：使内部的材料部分变得可流动并且相对于第二结构层12流动，并且例如渗透到第二结构层的结构和/或紧邻第二结构层的结构中，例如同时使连接部分81的另一材料部分变得可流动并从近侧压入第一结构层11的结构中。更一般而言，该方法可包括在旋转的同时将连接器的内部锚固在第一结构层11的远侧并且通过将径向外部连接部分压靠在第一结构层的面向近侧的表面上来锚固径向外部的连接部分。

图20示出将连接器3锚固在为纤维结构101(如非织造织物)的第一物体1中的原理。尤其地，纤维可以具有在热塑性材料流动的温度下不能变得可流动的性质，即根据本文所使用的定义的不可液化材料。

用于相对于纤维结构锚固的连接器3与先前的实施例的不同之处在于其适形于材料。更具体地讲，如果从纤维结构的面向近侧的表面锚固，则该连接器将比例如夹层板穿入得更浅。这是因为如果将物体(连接器)压靠在纤维上，则由于通过压缩结构而局部增加的密度，将导致机械阻力增强。因此，穿入到纤维结构中的结构的宽度w通常会基本大于其深度d。

在实施例中，连接器包括绕旋转轴线20延伸的至少一个周向脊91、92，脊91、92形成连接器的锚固部分。

存在以下选项：

-在旋转开始前可通过轴向移动将连接器压入第一物体1的材料中。因此在(多个)锚固部分位置的局部，纤维结构被压缩以产生压缩部102，其在图20中被示意性示出。已经发现这可辅助锚固过程，因为第一物体1的材料与(多个)锚固部分的热塑性材料之间的摩擦被增强，从而产生增强的能量吸收，同时还增强了防止仅在旋转运动中纤维被拉动的抵抗力。

-另外或替代地，以在处理之后锚固连接器3仍然具有明显的锚固部分91、92的方式选择深度d和过程参数。即该(多个)锚固部分的材料没有被该过程完全抹去，而是通过锚固部分形成了连接器的深度锚固。

-另外或作为另一替代方案，执行该过程直到主体90的面向远侧端的表面部分94抵靠第一物体1的面向近侧的表面。

图21示出又一实施例，其中，连接器通过旋转而被锚固在第一物体中，该第一物体是由可压缩泡沫制成的物体，例如膨胀聚苯乙烯(eps)或膨胀聚丙烯(epp)。在所示的实施例中，第一物体1是具有闭合孔105的泡沫。该方法也适用于敞开的多孔可压缩泡沫。

尤其根据本发明的定义，泡沫可由不可液化材料制成，即泡沫若由热塑性材料制成，则其液化温度明显高于连接器热塑性材料的液化温度。

可替代地，泡沫材料可以是可液化的，并且例如但不是必须能够被熔接到连接器的热塑性材料上。因此，可以通过材料结合(即熔接)来补充导致锚固的形状配合的效果。

根据上述条件a，连接器3可以可选地具有远侧结构。图21示出了形成浅的周向突出部111的连接器的远端。

同样，为了锚固在泡沫材料中，可以通过旋转开始之前的轴向运动将连接器可选地压入第一物体的材料(泡沫材料)中。类似于上述示例，这种压缩的效果是增加了摩擦力以及增强了机械稳定性。

图22示出锚固过程之后的构型。流动部分8例如通过渗透到在该过程中打开的孔和/或已经打开的孔和/或其它结构而内渗入第一物体的结构。形成了流动部分和这些结构的交织构型。

图22还示出位于连接器3远侧的压缩区域106。该压缩区域可以在旋转运动开始之前通过将连接器压入第一物体的材料中而产生，和/或可以通过按压力和旋转运动的联合作用而产生。通过重新凝固的流动部分和/或通过整体上锚固的连接器，机械地稳定了压缩区域106。

图23示出连接器3的另一实施例。连接器基于参考图1、5和19描述的原理，包括能够冲压第一物体的坚硬的第一结构层或其它刚性结构的远侧边缘33。

在其近侧具有远端边缘和管部37的这种结构也适合于相对深地锚固在相对致密的材料中而不会受到过高的压缩。

图23的实施例的另一特征在于，例如与图6的实施例类似，其包括具有朝向近侧连续增大的横截面(垂直于轴线20)的区域，从而当连接器在旋转的同时被压入第一物体中时，沿其周边会产生连续的按压力和摩擦，这具有提高了整体液化效率的特点。

然而与图6的实施例相反，具有连续增大的横截面的区域具有肋121的结构，肋121与沿轴向沿着彼此延伸的凹槽122是断续的。肋限定围绕轴线20旋转对称的均匀渐缩的包络旋转表面(旋转表面)。但由于凹槽位于它们之间，因此与具有如图6所示的具有一致表面的大横截面相比，使它们可流动所需的能量输入减少了。因此，与具有大横截面的连接器相比，该过程更快。

图24的实施例基于相同的原理。然而，管部37具有延长的长度(轴向尺寸)，因此图24的实施例特别适合于被锚固在密度受限的相对较厚的物体中，例如具有相对较厚的内衬层的夹层板。

图25示出另外的可选原理，其可附加地或替代地存在于具有或不具有肋的渐缩区域中。即，连接器3可包括内部或外部弱化部如内部凹槽142，内部凹槽142例如在第一结构层的远端有助于液态化热塑性材料的塌陷和横向膨胀的效果。离心力尤其将有助于这种侧向膨胀，并且在内部凹槽142旁边的局部弱化区域或其它局部弱化部可以在其中用作塑料铰链。