DE102012107842B4 - Device for producing a 3D structuring component having an edge region - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur Herstellung eines eine 3D-Strukturierung aufweisenden Bauteils mit einem Randbereich, aus einem Halbzeug (12), wobei der Randbereich des Bauteils keine Strukturierung aufweist und im Wesentlichen gerade oder eben ausgebildet ist,
- mit zumindest einem ersten Werkzeugelement (1) mit einer Gravur (2) zur Ausbildung einer 3D-Strukturierung in dem Halbzeug (12), wobei sich an die Gravur (2) des ersten Werkzeugelementes (1) eine dem Randbereich des herzustellenden Bauteils im Wesentlichen entsprechende Randfläche (5) anschließt und
- dem ersten Werkzeugelement (1) gegenüberliegend ein zweites Werkzeugelement angeordnet ist, mit dem durch einen Energieeintrag das Material des Halbzeuges (12) in die Gravur (2) des ersten Werkzeugelementes (1) einformbar ist und
- sich an das zweite Werkzeugelement umfangsseitig zumindest bereichsweise ein drittes Werkzeugelement anschließt und
- das Halbzeug (12) in Form einer ebenen Blechronde ausgebildet ist und in die Vorrichtung derart einlegbar ist, dass es auf dem ersten Werkzeugelement (1) aufliegt (Seite 17, Zeile 19) oder dass das Halbzeug (12) in Form eines gekrümmten Halbzeuges (12) ausgebildet ist, wobei die Krümmung der Kontur des ersten Werkzeugelements (1) der Krümmung des Halbzeuges (12) entspricht und das Halbzeug (12) am ersten Werkzeugelement (1) anliegt (Seite 20, Zeile 18) derart, dass die Anlageflächen von dem Halbzeug (12) und dem erstem Werkzeugelement (1) eine gleiche zueinander korrespondierende Kontur mit einem Radius R1 aufweisen und das zweite Werkzeugelement in Richtung zum Halbzeug (12) mit einem Radius R2 gekrümmt ist, der geringer als der Radius R1 ist wodurch sich zuerst der mittlere Bereich des zweiten Werkzeugelementes an das Halbzeug (12) anlegt, so dass im mittleren Bereich des Halbzeuges (12) der Strukturierungsprozess einleitbar und bei einer weiteren Hubbewegung des zweiten Werkzeugelementes in Richtung zum ersten Werkzeugelement (1) nach außen in Richtung zum Randbereich (5) des ersten Werkzeuges (1) fortführbar ist (Seite 21 Zeile 1 bis 22) und
- das dritte Werkzeugelement relativ zum ersten und zum zweiten Werkzeugelement bewegbar ist und dadurch das Halbzeug (12) mit seinem Randbereich gegen die Randfläche (5) des ersten Werkzeugelementes (1) mit einer Haltekraft fixierbar und/oder pressbar ist und
- dabei ein Nachfließen des Materials aus dem Randbereich bei der Umformung realisiert oder den Randbereich klemmt derart, dass kein Material nachfließt oder erst ab einer bestimmten Umformung das Nachfließen des Materials freigebbar ist und dass
- durch die randseitige Fixierung oder Klemmung des Bauteils das Nachfließen des Werkstoffs steuerbar ist und trotz einer randseitigen Fixierung oder Klemmung eine Umformkraft erhöhbar ist.

Device for producing a component having a 3D structuring with an edge region, of a semifinished product (12), wherein the edge region of the component has no structuring and is substantially straight or planar,
- With at least a first tool element (1) with an engraving (2) for forming a 3D structuring in the semifinished product (12), wherein the engraving (2) of the first tool element (1) a the edge region of the component to be produced substantially corresponding edge surface (5) connects and
- The first tool element (1) opposite a second tool element is arranged with which by an energy input, the material of the semifinished product (12) in the engraving (2) of the first tool element (1) can be formed and
- At the periphery of the second tool element at least partially a third tool element connects and
- The semi-finished product (12) is designed in the form of a flat sheet metal sheet and in the device is inserted so that it rests on the first tool element (1) (page 17, line 19) or that the semifinished product (12) in the form of a curved semifinished product (12) is formed, wherein the curvature of the contour of the first tool element (1) corresponds to the curvature of the semi-finished product (12) and the semi-finished product (12) on the first tool element (1) is applied (page 20, line 18) such that the contact surfaces of the semifinished product (12) and the first tool element (1) have a corresponding mutually corresponding contour with a radius R1 and the second tool element is curved in the direction of the semifinished product (12) with a radius R2 which is less than the radius R1 whereby first the middle region of the second tool element to the semi-finished product (12) applies, so that in the central region of the semifinished product (12) the structuring process can be introduced and in a further stroke movement of the second Werkz eugelementes in the direction of the first tool element (1) outward in the direction of the edge region (5) of the first tool (1) can be continued (page 21 line 1 to 22) and
- The third tool element is movable relative to the first and the second tool element and thereby the semi-finished product (12) with his Edge region against the edge surface (5) of the first tool element (1) can be fixed and / or pressed with a holding force and
- It realizes a Nachfließen the material from the edge region during the forming or clamps the edge region such that no material flows or only after a certain transformation, the Nachfließen the material is releasable and that
- By the edge-side fixation or clamping of the component, the Nachfließen the material is controllable and despite a marginal fixation or clamping a forming force can be increased.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines eine 3D-Strukturierung, insbesondere eine Wölbstrukturierung, aufweisenden Bauteils mit einem Randbereich, der keine Strukturierung aufweist und im Wesentlichen gerade bzw. eben ausgebildet ist.The invention relates to a device for producing a 3D structuring, in particular a Völbstrukturierung having component with an edge region having no structuring and is substantially straight or flat.

Es sind zahlreiche Lösungen bekannt, bei welchen so genannte Wölbstrukturen, zum Beispiel im Fahrzeugbereich eingesetzt werden. Diese werden bisher meist als energieabsorbierende Elemente im Bereich der Karosserie bzw. der Bodengruppe verwendet.Numerous solutions are known in which so-called arch structures, for example in the vehicle sector, are used. These have hitherto mostly been used as energy-absorbing elements in the area of the body or the floor assembly.

Eine Motorhaube, deren Innenschale mit einer Wölbstruktur als Versteifungsbereich versehen ist, wird in DE10259591A1 beschrieben. Der Versteifungsbereich der Innenschale der Motorhaube wird durch ein näherungsweise ebenes wölbstrukturiertes Einsatzteil gebildet, das separat aus einem wölbstrukturierten Halbzeug gefertigt wird und im Zuge des Rohbaus in eine Aussparung in der (beispielsweise durch Tiefziehen gefertigten) Innenschale eingesetzt und mit dieser fest verbunden wird. Dabei sind nur geringe Glättungen bzw. Umformungen der Wölbstruktur vorhanden. Um prozesssicher eine hochfeste Verbindung sicherzustellen, wird die Wölbstruktur im Randbereich des Einsatzteils geglättet. Auf diese Weise wird auf dem Einsatzteil ein randseitiger geglätteter Flansch erzeugt, der in Zusammenbaulage des Einsatzteils mit der Innenschale auf einem entsprechend geformten Flansch der Innenschale zu liegen kommt und mit diesem durch ein Fügeverfahren - vorzugsweise durch Kleben - verbunden wird. Das Glätten der Randbereiche des Einsatzteils erfolgt mit Hilfe eines Prägeverfahrens.A bonnet, whose inner shell is provided with a vault structure as a stiffening area, is in DE10259591A1 described. The stiffening region of the inner shell of the hood is formed by an approximately flat vault-structured insert, which is made separately from a vault-structured semi-finished and used in the course of the shell in a recess in the (for example, by deep-drawing) inner shell and is firmly connected to this. There are only slight smoothing or reshaping of the arch structure. In order to ensure a high-strength connection, the arch structure in the edge area of the insert is smoothed. In this way, an edge-side smoothed flange is produced on the insert part, which comes to lie in the assembly position of the insert part with the inner shell on a correspondingly shaped flange of the inner shell and with this by a joining method - preferably by gluing - is connected. The smoothing of the edge regions of the insert takes place by means of an embossing process.

Eine Formschale mit hoher Biegesteifigkeit als Teil der Karosserie ist aus DE10321032B4 bekannt. Diese weist einen im Wesentlichen geraden Randabschnitt auf und das Biegefeld ist zur Erhöhung seiner Biegesteifigkeit mit mehreren eingeformten Versteifungsmulden versehen, die insgesamt ein unregelmäßiges Muster bilden. Die Formschale soll durch Tiefziehen hergestellt werden. Ein Verfahren zu makrostrukturierten Materialbahnen mit feinstrukturierten oder glatten Teilflächen wird in DE 10 2005 025 620 A1 und ein Verfahren zum Herstellen einer grobstrukturierten Materialbahn mit feinstrukturierten Teilflächen und durchgängigen, ebenen oder nahezu ebenen Rändern wird in DE 10 2008 056 521 B3 beschrieben. Dabei wird jeweils eine Materialbahn im Durchlaufverfahren mittels Walzen mit einer Makrostruktur, insbesondere Beulstruktur aus Falten und Mulden, versehen.A shell mold with high flexural rigidity as part of the body is made DE10321032B4 known. This has a substantially straight edge portion and the bending field is provided to increase its flexural rigidity with a plurality of molded stiffening troughs, which form an overall irregular pattern. The shell mold should be made by deep drawing. A method of macrostructured webs with finely textured or smooth faces is in DE 10 2005 025 620 A1 and a method for producing a coarse structured material web with finely structured partial surfaces and continuous, flat or almost flat edges DE 10 2008 056 521 B3 described. In each case, a material web is provided in a continuous process by means of rolling with a macrostructure, in particular buckling structure of folds and hollows.

Die Ränder der Materialbahn enthalten gem. DE 10 2005 025 620 A1 eine Feinstrukturierung aus Wellen, auslaufenden Falten, kleineren Übergangsstrukturen und/oder eine Sicke und/oder eine glatte Gestalt und die Längeneinkürzung der Feinstrukturierung wird auf die Makrostrukturierung der Materialbahn angepasst. Dabei kann eine Sicke zwischen der makrostrukturierten, insbesondere beulstrukturierten Materialbahn und ihrer feinstrukturierten Teilfläche angeordnet sein. Ein glatter Rand quer zur Laufrichtung der Materialbahn wird dadurch erreicht, dass die Druckbeaufschlagung in vorgegebenen Längenabschnitten der Materialbahn unterbrochen wird. Das erreicht man entweder durch eine angepasste Aussparung des Elastomers auf der Druckwalze und/oder durch eine angepasste, schrittweise Zustellung der Stützelementwalze. Im zweiten Arbeitsschritt werden die Feinstrukturen mit Hilfe von Formwerkzeugen durch Rollformen am Rand der Materialbahn erzeugt. Dabei kann auch gleichzeitig die Längssicke erzeugt werden. Die Druckwalze besitzt in ihrer Mitte ein Elastomer für die Druckbeaufschlagung (für das Beulstrukturieren) und an ihren beiden Enden die eingearbeiteten Formkonturen für die Erzeugung der Feinstrukturen. Diese Formkonturen können aus starren oder elastischen Werkstoffen bestehen. Bei DE 10 2008 056 521 B3 werden die Ränder in grobstrukturierten, insbesondere beul- bzw. wölbstrukturierten Materialbahnen oder Blechteilen dadurch erzeugt, dass zum Rand „abgeschlossene“ (d. h. nicht frei auslaufende), wellenförmige Feinstrukturen senkrecht zum Rand der Materialbahn oder des Blechteils eingebracht werden. Es können aber auch schräg zum Rand angeordnete Feinstrukturen zur Anwendung kommen.The edges of the material web gem. DE 10 2005 025 620 A1 a fine structuring of waves, outgoing folds, smaller transition structures and / or a bead and / or a smooth shape and the length shortening of the fine structuring is adapted to the macrostructuring of the material web. In this case, a bead can be arranged between the macrostructured, in particular beulstrukturierten material web and its finely structured partial surface. A smooth edge transversely to the running direction of the material web is achieved in that the pressurization in predetermined lengths of the material web is interrupted. This can be achieved either by an adapted recess of the elastomer on the pressure roller and / or by an adapted, stepwise delivery of the support element roller. In the second step, the fine structures are produced by means of forming tools by roll forming on the edge of the material web. At the same time, the longitudinal bead can be produced at the same time. The pressure roller has in its center an elastomer for the pressurization (for Beulstrukturieren) and at both ends of the incorporated shape contours for the production of fine structures. These shape contours can consist of rigid or elastic materials. at DE 10 2008 056 521 B3 the edges are produced in coarse-structured, in particular bulge-shaped or vault-structured material webs or sheet-metal parts in that the edge "closed" (ie not free expiring), wavy fine structures are introduced perpendicular to the edge of the web or sheet metal part. However, it is also possible to use fine structures arranged obliquely to the edge.

Auch in der Druckschrift DE 10 2006 055 657 A1 wird beschrieben, dass ein Bauteil (hier aus Flachmaterial) mit einer Wölbstrukturierung durch Druckaufbringung über elastomere Wirkmedien herstellbar ist. Dabei besteht die hergestellte Verformungsstruktur (Wölbstruktur) aus Zellen, die ausgehend von der Mittelfläche des Bleches in eine Richtung gewölbt sind und sich dazwischen erstreckenden Zellbiegerändern, die in die Gegenrichtung gewölbt sind. Für zahlreiche Anwendungsfälle ist es jedoch gewünscht, die Wölbung nur in eine Richtung auszuführen, um beispielsweise eine definierte Anlagefläche zu gewährleisten. Weiterhin ist nachteilig, dass das elastomere Wirkmedium in einem umfangsseitig und von oben geschlossenen Werkzeugträger angeordnet ist.Also in the publication DE 10 2006 055 657 A1 describes that a component (here flat material) with a vault structure by pressure application over elastomeric active media can be produced. In this case, the deformation structure produced (vault structure) consists of cells which are curved in one direction starting from the central surface of the sheet metal and extending between them Zellbiegeränder, which are curved in the opposite direction. For many applications, however, it is desirable to perform the curvature only in one direction, for example, to ensure a defined contact surface. A further disadvantage is that the elastomeric active medium is arranged in a circumferentially and from above closed tool carrier.

Auch in der Druckschrift DE 102011 109 123 B3 wird ein Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Schale oder Platte und deren Verwendung beschrieben. Ein erheblicher Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass mehrere Prozessschritte durchgeführt werden müssen. In einem ersten Prozessschritt wird aus einer ebenen Materialbahn eine glatte Schale hergestellt. Im zweiten Prozessschritt drückt ein Druckelement gegen die konvexe Seite der glatten Schale und dann gegen polygonförmig angeordnete Stützelemente, deren lichte konvexe Kontur der konkaven Seite der Schale so angepasst wird, dass die Krümmung der glatten Schale etwas größer oder etwas kleiner ist als die Krümmung der lichten Kontur der Stützelemente, wodurch zunächst ein Bereich der Schale die Stützelemente berührt und somit ein schmaler freier Raum zwischen der Schale und den Stützelementen gebildet wird, dann durch Beaufschlagung des Druckelementes Druckmembranspannungen gebildet werden und die konvex gekrümmte Schalenform in konkav gekrümmte Schalenbereiche umgebildet werden, wobei die konkav gekrümmten Schalenbereiche gegen das Stützelementwerkzeug bewegt werden, sich anlegen und dort Druckmembranspannungen gebildet werden und durch weiter erhöhte Beaufschlagung des Druckelementes die polygonen Strukturen in der Schale tiefer ausgebildet werden. Es wird sozusagen eine Art Stülpziehen realisiert, durch welche in eine Richtung vorgeformte Materialbereiche in die Gegenrichtung umgeformt werden.Also in the publication DE 102011 109 123 B3 For example, a method of making a structured shell or plate and its use will be described. A significant disadvantage of this solution is that several process steps must be performed. In a first process step, a smooth shell is produced from a flat material web. In the second process step, a pressure element presses against the convex side of the smooth shell and then against polygonal support elements, the clear convex contour of the concave side of the shell is adjusted so that the curvature of the smooth shell is slightly larger or slightly smaller than the curvature of the clear contour of the support elements, thereby initially an area contacting the shell with the support elements and thus forming a narrow free space between the shell and the support elements, then pressurizing diaphragm stresses are formed by urging the pressure element and the convexly curved shell shape is transformed into concavely curved shell areas, the concave curved shell areas being moved against the support element tool , create and there pressure membrane stresses are formed and formed by further increased loading of the pressure element, the polygonal structures in the shell deeper. It is realized, so to speak, a kind Stülpziehen, by which in one direction preformed material areas are formed in the opposite direction.

Dabei sollen die Wanddicken der Materialbahn im Bereich der entstehenden Falten und Wülste erhalten bleiben und keine Zugspannungen und Ausdünnungen in der Wand auftreten. Gerade im Zuge der Gewichtseinsparung ist es jedoch häufig gewünscht, dass sich bei dem Umformvorgang die Wanddicke verringert und dadurch das Material verfestigt wird. Nachteilig ist auch, dass aufgrund der nicht wirkenden Zugspannungen lediglich kleine Umformgrade realisierbar sind, wodurch wiederum nur kleine Geometrien hergestellt werden können.The wall thicknesses of the material web should be preserved in the region of the resulting folds and beads and no tensile stresses and thinning in the wall should occur. Especially in the course of weight saving, however, it is often desired that the wall thickness is reduced in the forming process and thereby the material is solidified. Another disadvantage is that due to the non-acting tensile stresses only small degrees of deformation can be realized, which in turn only small geometries can be produced.

Dabei ist ein elastomeres Wirkmedium wie in der vorgenannten Druckschrift von einem Druckkasten umgeben. Auch hier ist der Druckkasten umfangsseitig und oben geschlossen. Zum Herstellen einer strukturierten Schale, als konvex gekrümmter Boden einer tiefgezogenen Wanne, wird zunächst ein elastomeres Wirkmedium, das von dem Druckkasten umgeben wird, etwas gegen die glatte Schale bewegt, so dass sich zuerst der mittlere Bereich der glatten Schale an die Stützelemente anlegen kann. Nun bewirkt eine über den Druckkasten auf das elastische Wirkmedium wirkende Druckkraft, dass die konvex gekrümmte glatte Schale vorzugsweise in ihrem mittleren Bereich zu einer schwach eingebeulten Schale umgebildet wird und sich dabei an die Stützelemente des Werkzeuges anlegt.In this case, an elastomeric active medium as in the aforementioned document is surrounded by a pressure box. Again, the pressure box is circumferentially and closed at the top. For producing a structured shell, as a convexly curved bottom of a deep-drawn tub, an elastomeric active medium, which is surrounded by the pressure box, first moves slightly against the smooth shell, so that first the middle region of the smooth shell can rest against the support elements. Now causes acting on the elastic active medium via the pressure box compressive force that the convex curved smooth shell is preferably transformed in its central region to a weakly dented shell and thereby applies to the support elements of the tool.

Um einen Beulvorgang zu unterstützen, wird die konvex gekrümmten Schale an ihrem Rand fixiert. Das geschieht durch Formschluss zwischen der Zarge und dem Druckkasten sowie zwischen dem Flansch und der starren Aufnahme. Für das Bilden weiterer Strukturen wird der Wirkdruck weiter erhöht, wodurch die konvex gekrümmte, glatte Schale in ihrem seitlichen Bereich teilweise eingebeult wird wodurch sie sich vorzugsweise örtlich an die Stützelemente anlegt, und ferner wird die Schale in ihrer Mitte durch ihre Auflage an den Stützelementen bereits etwas eingeformt. Ferner können die Radbereiche der glatten Schale weiter konvex gekrümmt bleiben. Dann wird der Wirkdruck noch weiter gesteigert, damit sich die Strukturen in der vorgeformten Schale tiefer ausbilden können. Dabei soll bei dem gesamten Umformvorgang der Werkstoff der Schale von ihren Rändern in den mittleren Bereich der Schale quasi hineingeschoben werden, wodurch Druck-Membran-Kräfte in der Schale aufgebaut werden können. Mit Hilfe dieser sich angeblich aufbauenden Druck-Membran-Kräfte in der Schale soll erreicht werden, dass im Bereich der Falten bzw. Wülste im Wesentlichen Druck- und Biegespannungen aufrechterhalten werden.In order to support a buckling process, the convexly curved shell is fixed at its edge. This is done by a positive connection between the frame and the pressure box and between the flange and the rigid receptacle. For the formation of further structures, the effective pressure is further increased, whereby the convexly curved, smooth shell is partially dented in its lateral area, whereby it preferably locates locally on the support elements, and further the shell is already in its center by its support on the support elements something molded. Furthermore, the wheel portions of the smooth shell may continue to remain convexly curved. Then the working pressure is further increased so that the structures in the preformed shell can form deeper. In this case, in the entire forming process, the material of the shell is quasi pushed from its edges in the central region of the shell, whereby pressure-membrane forces can be built up in the shell. With the help of these allegedly building pressure-membrane forces in the shell to be achieved that in the area of the folds or beads substantially compressive and bending stresses are maintained.

Dabei ist jedoch unklar, um wie viel größer oder kleiner die Krümmung der glatten Schale in Bezug auf die Krümmung der lichten Kontur der Stützelemente, sein soll. Ist die Krümmung der glatten Schale beispielsweise größer und übergreift der umfangsseitige abgewinkelte Randbereich der Schale nicht zentrierend über einen Randbereich des Werkzeuges, kann die glatte Schale, die dann lediglich auf einem geringen Bereich aufliegt, unkontrolliert seitlich kippen bzw. abrollen, wodurch sich dann wiederum ein unkontrolliertes Umformergebnis einstellt. Auch wenn die Krümmung der Schale kleiner ist, wird ein zentrierender mehrfach gebogener Randbereich benötigt. Oftmals ist es jedoch erforderlich, einen im Wesentlichen glatten Randbereich zu erzeugen, der sich im Wesentlichen im Bereich der ursprünglichen Blechdicke des Ausgangsbleches befindet. Dies ist mit dem vorgenannten Stand der Technik nicht möglich.However, it is unclear how much larger or smaller the curvature of the smooth shell should be in relation to the curvature of the clear contour of the support elements. If, for example, the curvature of the smooth shell is greater and the peripheral angled edge region of the shell does not center over an edge region of the tool, the smooth shell, which then rests only on a small area, can tilt or roll uncontrollably laterally, as a result of which, in turn sets uncontrolled forming result. Even if the curvature of the shell is smaller, a centering multi-curved edge area is needed. Often, however, it is necessary to produce a substantially smooth edge region, which is substantially in the region of the original sheet thickness of the starting sheet. This is not possible with the aforementioned prior art.

Ein weiterer entscheidender Nachteil der beiden vorgenannten Lösungen besteht darin, dass bei Anlage der Unterseite des umlaufenden Randes des Formkastens an der Auflagefläche des Werkzeuges keine weitere Umformung des Bauteils mehr möglich ist. Neben der Verwendung eines Werkzeugelementes mit einem Elastomer zur Erzeugung der Wölbstruktur ist es bekannt, diese mittels magnetischer Kräfte zu erzeugen.Another significant disadvantage of the two solutions mentioned above is that when the underside of the peripheral edge of the molding box bears against the bearing surface of the tool, no further deformation of the component is possible. In addition to the use of a tool element with an elastomer for producing the arch structure, it is known to produce these by means of magnetic forces.

Dazu zeigt die Druckschrift DE 197 11 103 B4 ein Verfahren zum Verformen von Bauelementen durch berührungsloses Einwirken magnetischer Kräfte auf. Die Oberfläche des Bauteils wird in einem ausgewählten Abschnitt sowie in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet, von den Erregern überdeckt und mit partiellen Verformungen versehen. Dies wird sooft in einem horizontalen Wechsel über der Fläche des Elementes wiederholt, bis seine Oberfläche mit einem strukturierten Verformungsmuster ausgestattet ist. Dabei kann die Strukturierung eines normalen Bleches in Form einer Materialbahn dadurch erfolgen, dass dieses über ein Auflagesegment laufend angeordnet ist. Die Oberfläche des Auflagesegmentes ist mit Auflagerollen versehen, über die die Materialbahn aufliegend gestützt abrollen kann. Über der Materialbahn in Reihe quer zum Auflagesegment angeordnet, sind die Spulen von Erregern vorgesehen. Die Erreger richten die Kraftwirkung ihres impulsartigen Magnetfeldes gegen die Oberfläche der Materialbahn. Durch die Kraft des Magnetfeldes wird im Wirkbereich eines jeden Erregers eine Reihe von konkaven Einbeulungen erreicht. Durch eine Weiterbewegung der Materialbahn unter den Erregern hindurch, ist es möglich, die Materialbahn gleichmäßig mit selbstorganisierenden Einbeulungen zu versehen. Zur Ausbildung glatter Bereiche sind Reihen von Einbeulungen voneinander beabstandet. Dieses Verfahren gestaltet sich relativ aufwendig.The document shows DE 197 11 103 B4 a method for deforming components by non-contact action of magnetic forces. The surface of the component is arranged in a selected section and at a certain distance from each other, covered by the pathogens and provided with partial deformations. This is repeated so often in a horizontal change over the surface of the element until its surface is provided with a textured deformation pattern. In this case, the structuring of a normal sheet in the form of a material web take place in that this is arranged continuously over a support segment. The surface of the support segment is provided with support rollers, over which the material web can roll supported resting. Arranged over the web in series across the support segment, the coils of pathogens are provided. The pathogens direct the force effect of their pulsed magnetic field against the surface of the material web. Due to the force of the magnetic field, a series of concave indentations is achieved in the effective range of each pathogen. By further movement of the material web under the pathogens, it is possible to provide the material web evenly with self-organizing dentures. To form smooth areas, rows of indentations are spaced from each other. This process is relatively expensive.

In der Druckschrift DE 10 2005 013 539 B4 wird eine Vorrichtung zur Umformung einer Tafel oder eines Blechs offenbart, wobei die Vorrichtung einen Gesenkabschnitt, einen elektromagnetischen Aktuator und einen leitfähigen Rahmen umfasst. Der Gesenkabschnitt definiert eine profilierte Oberfläche, der elektromagnetische Aktuator ist gegenüber der profilierten Oberfläche des Gesenkabschnitts angeordnet. Der leitfähige Rahmen wird so gestaltet, dass er die Tafel oder das Blech in elektrischem Kontakt mit dem leitfähigen Rahmen in einer Position zwischen dem elektromagnetischen Aktuator und der profilierten Gesenkoberfläche festhält, bei Aktivierung des elektromagnetischen Aktuators eine Verformung der Tafel oder des Blechs gegen die profilierte Gesenkoberfläche gestattet und einen Rückflussweg für bei Aktivierung des elektromagnetischen Aktuators in der Tafel oder dem Blech induzierte Wirbelströme definiert. Um eine ausreichende Klemmung des Blechs zu bewirken, ist eine Pressvorrichtung vorgesehen, die eine Druckkraft auf das zwischen dem leitfähigen Rahmen und dem gesenkartigen Abschnitt festgehaltene Blech ausübt. Diese Vorrichtung dient zum Herstellen von Strömungsfeldplatten von Brennstoffzellen, weil sie in der Lage ist, Strömungskanäle zu bilden, deren Strömungskanaltiefe deutlich größer ist als die Dicke des Blechs. Diese Vorrichtung besitzt einen komplizierten konstruktiven Aufbau und ist zur Herstellung von wölbstrukturierten Blechen nicht geeignet.In the publication DE 10 2005 013 539 B4 discloses an apparatus for forming a panel or sheet, the apparatus comprising a die portion, an electromagnetic actuator, and a conductive frame. The die portion defines a profiled surface, the electromagnetic actuator is disposed opposite the profiled surface of the die portion. The conductive frame is configured to retain the panel or sheet in electrical contact with the conductive frame in a position between the electromagnetic actuator and the profiled die surface, upon actuation of the electromagnetic actuator deforming the panel or sheet against the profiled die surface and defines a return path for eddy currents induced upon activation of the electromagnetic actuator in the panel or sheet. In order to effect a sufficient clamping of the sheet, a pressing device is provided, which exerts a compressive force on the held between the conductive frame and the die-like portion sheet. This device is used to produce flow field plates of fuel cells, because it is able to form flow channels whose flow channel depth is significantly greater than the thickness of the sheet. This device has a complicated structural design and is not suitable for the production of vault structured sheets.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektromagnetischen Umformen von Werkstücken, bei dem eine das Werkstück verformende Umformkraft ausschließlich auf eine Hauptumformzone des Werkstückes aufgebracht wird, ist aus DE 10 2007 053 361 A1 bekannt. Es ist vorgesehen, dass die Umformkraft durch wenigstens eine Flachspule erzeugt wird, die im Wesentlichen parallel zu einer Oberfläche eines Umformbereiches des in eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens eingelegten unverformten Werkstückes angeordnet ist. Das Verfahren ist insbesondere dafür ausgebildet, Blechtafeln bestimmte Ausprägungen zu geben, so dass diese zum Beispiel als Karosseriebauteile Anwendung finden können. Es ist vorgesehen, dass in unterschiedlichen Umformbereichen die Umformkräfte beziehungsweise die Umformkraftfelder mit unterschiedlichen Beträgen aufgebracht werden. Das heißt, dass die Umformkräfte lokal und/oder temporär und auch hinsichtlich ihrer Größe unterschiedlich aufgebracht werden können. Dabei kann ein Umformbereich eine gesamte Hauptumformzone oder auch nur einen Teil dieser Hauptumformzone oder auch mehrere Hauptumformzonen betreffen. Die Vorrichtung umfasst wenigstens eine die Negativform des herzustellenden Werkstücks aufweisende Matrize sowie mindestens einen Niederhalter und wenigstens eine im Wesentlichen parallel zu einer Oberfläche eines Umformbereiches des in die Vorrichtung eingelegten unverformten Werkstückes angeordnete Flachspule zum Aufbringen eines magnetischen Kraftfeldes auf das Werkstück. Die Negativform ist dabei die Ausprägung der Form des Werkstücks in der Matrize als Negativ, wie es zum Beispiel als Kavität im Gussverfahren oder in anderen herkömmlichen Magnetumformungsverfahren bekannt ist.A method and a device for the electromagnetic forming of workpieces, in which a forming force deforming the workpiece is applied exclusively to a main forming zone of the workpiece, is made of DE 10 2007 053 361 A1 known. It is provided that the forming force is generated by at least one flat coil which is arranged substantially parallel to a surface of a forming region of the undeformed workpiece inserted in a device for carrying out the method. The method is in particular designed to give metal sheets certain characteristics, so that they can be used, for example, as body components. It is provided that the forming forces or the Umformkraftfelder are applied with different amounts in different forming areas. This means that the forming forces can be applied differently locally and / or temporarily and also with respect to their size. In this case, a forming area can relate to an entire main forming zone or only a part of this main forming zone or even to a plurality of main forming zones. The device comprises at least one die having the negative mold of the workpiece to be produced and at least one hold-down device and at least one flat coil arranged parallel to a surface of a forming region of the undeformed workpiece inserted into the device for applying a magnetic force field to the workpiece. The negative form is the expression of the shape of the workpiece in the die as a negative, as it is known for example as a cavity in the casting process or in other conventional Magnetumformungsverfahren.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Herstellung eines 3D-strukturierten Bauteils mit einem Randbereich, der keine Strukturierung aufweist, zu entwickeln, mit welcher eine geringe Anzahl von Prozessschritten erforderlich sind, eine große Formenvielfalt an Bauteilen realisierbar ist und wobei die Vorrichtung einen einfachen konstruktiven Aufbau aufweist.The object of the invention is to develop a device for producing a 3D-structured component with an edge region, which has no structuring, with which a small number of process steps are required, a large variety of shapes of components can be realized, and wherein the device is a simple has constructive structure.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved with the features of the first claim. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.

Verfahrensgemäß erfolgt die Herstellung eines eine 3D-Strukturierung aufweisenden Bauteils mit einem Randbereich aus einem Halbzeug in Form eines im Wesentlichen ebenen oder zumindest bereichsweise vorgeformten Bleches

• - unter Verwendung eines ersten Werkzeugelementes mit einer Gravur zur Ausbildung einer 3D-Strukturierung in dem Bauteil, wobei sich an die Gravur des ersten Werkzeugelementes eine dem Randbereich des herzustellenden Bauteils im Wesentlichen entsprechende Randfläche anschließt und
• - dem ersten Werkzeugelement gegenüberliegend ein zweites Werkzeugelement angeordnet ist, mit dem durch einen Energieeintrag das Material des Bleches in die Gravur des Formstempels einformbar ist und
• - sich an das zweite Werkzeugelement umfangsseitig zumindest bereichsweise ein drittes Werkzeugelement anschließt
• - und das dritte Werkzeugelement relativ zum ersten und zum zweiten Werkzeugelement bewegbar ist und vor und/oder während der Betätigung des zweiten Werkzeugelementes das Bauteil/Blech in dessen Randbereich gegen die Randfläche des ersten Werkzeugelementes mit einer sich ändernden oder gleichbleibenden Kraft fixiert bzw. presst.

According to the method, the production of a 3D structuring component having an edge region of a semifinished product in the form of a substantially flat or at least partially preformed sheet takes place

• - Using a first tool element with an engraving for forming a 3D structuring in the component, wherein adjoins the engraving of the first tool element a the edge region of the component to be produced substantially corresponding edge surface and
• - The first tool element opposite a second tool element is arranged, with which by an energy input, the material of the sheet is formed in the engraving of the forming die and
• - At the periphery of the second tool element at least partially a third tool element connects
• - and the third tool element is movable relative to the first and the second tool element and before and / or during the actuation of the second tool element, the component / sheet is fixed or pressed in the edge region against the edge surface of the first tool element with a changing or constant force.

Dadurch ist es möglich, den Randbereich lediglich zu fixieren und dabei ein Nachfließen des Material aus dem Randbereich bei der Umformung zu realisieren oder den Randbereich zu Klemmen, so dass kein Material nachfließen kann oder erst ab einer bestimmtem Umformung das Nachfließen des Materials freigegeben wird.This makes it possible to fix the edge area only and thereby realize a flow of the material from the edge area during the forming or clamp the edge area, so that no material can flow or only after a certain deformation, the subsequent flow of the material is released.

Dabei wird bevorzugt zuerst durch das dritte Werkzeugelement das Bauteil gegen die Randfläche des ersten Bauteils angelegt und somit randseitig fixiert und anschließend durch den Energieeintrag des zweiten Werkzeugelementes das Material des Bauteil in die Gravur eingeformt, wobei ein Nachfließen des Bauteilwerkstoffes aus dem Randbereich gewährleistet wird oder unterbunden wird, jenachdem, wie das dritte Werkzeugelement den Randbereich des Bauteiles fixiert bzw. klemmt.In this case, the component is preferably applied by the third tool element against the edge surface of the first component and thus fixed edge and then formed by the energy input of the second tool element, the material of the component in the engraving, wherein a Nachfließen the component material is ensured or prevented from the edge region is, depending on how the third tool element fixed or clamped the edge region of the component.

Das zweite Werkzeugelement besteht vorteilhafter Weise zumindest bereichsweise aus einem elastomeren Material, dessen Wirkfläche in Richtung zum Blech/Bauteil weist, wobei das elastomere Material zum Energieeintrag relativ zum dritten Werkzeugelement in Richtung zum ersten Werkzeugelement bewegt wird.The second tool element is advantageously at least partially made of an elastomeric material, the active surface in the direction of the sheet / component, wherein the elastomeric material for energy input is moved relative to the third tool element in the direction of the first tool element.

Zur Steuerung des Umformgrades kann das elastomere Material bedarfsweise

• - in Richtung zum ersten Werkzeugelement mit bereichsweise unterschiedlichen Kräften beaufschlagt werden wobei bei geringer wirkenden Kräften geringere Unformgrade erzeugt werden und/oder
• - mit bereichsweise unterschiedlichen Elastizitäten auf das Bauteil wirken, wobei höhere Umformgrade durch Bereiche mit höherer Elastizität erzeugt werden, und/oder
• - bereichsweise unterschiedliche Höhen aufweisen, wobei durch unterschiedliche Höhen ebenfalls unterschiedliche Umformgrade erzielbar sind (eine größere Höhe realisiert einen größeren Umformgrad) und/oder
• - an seiner in Richtung zum ersten Werkzeugelement weisenden Wirkfläche mit einer Strukturierung versehen ist, wobei durch die Strukturierung ebenfalls beeinflusst werden kann, wieweit das Material des Bauteils in die Gravur des ersten Werkzeugelementes eingeformt wird.

To control the degree of deformation, the elastomeric material, if necessary

• - Be acted upon in the direction of the first tool element with partially different forces with lower forces lower degrees of deformation are generated and / or
• act with partially different elasticities on the component, with higher degrees of deformation are generated by areas with higher elasticity, and / or
• - In some areas have different heights, with different degrees also different degrees of deformation can be achieved (a larger height realized a larger degree of deformation) and / or
• - Is provided at its pointing in the direction of the first tool element active surface with a structuring, which can also be influenced by the structuring, how far the material of the component is formed in the engraving of the first tool element.

Alternativ ist es möglich, dass das zweite Werkzeugelement in Form wenigstens eines ersten elektromagnetischen Aktuators ausgebildet ist, der den Energieeintrag zur Umformung des Bauteils erzeugt und dass bedarfsweise durch den ersten elektromagnetischen Aktuator und/oder einen weiteren elektromagnetischen Aktuators das Blech/Bauteil zur Erhöhung des Umformvermögens vor und/oder während der Umformung erwärmt wird. Dadurch können auch schwer umformbare Werkstoffe mit einer 3D-Strukturierung versehen werden.Alternatively, it is possible that the second tool element is designed in the form of at least one first electromagnetic actuator which generates the energy input for forming the component and if necessary by the first electromagnetic actuator and / or another electromagnetic actuator, the sheet / component to increase the Umformvermögens is heated before and / or during the forming. As a result, even materials that are difficult to form can be provided with 3D structuring.

Der Randbereich des ersten Werkzeugelement und der Randbereich des dritten Werkzeugelementes können weiterhin Formelemente aufweisen, durch welche der Randbereich des Bleches/Bauteils, zumindest bereichsweise mit Formelementen versehen werden und/oder auch zumindest bereichsweise getrennt werden kann.The edge region of the first tool element and the edge region of the third tool element may further comprise mold elements, by which the edge region of the sheet / component, at least partially provided with mold elements and / or at least partially separated.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es erstmalig möglich, ebene oder dreidimensional geformte Bauteile, die zumindest bereichsweise mit einer 3D-Strukturierung versehen sind, effektiv und in hoher Qualität herzustellen, wodurch es einfach möglich ist die Geometrie der Strukturierung im Bauteil durch Veränderung des Energieeintrages zu verändern und durch die randseitige Fixierung bzw. Spannung des Bauteils das Nachfließen des Werkstoffs zu steuern und trotz einer randseitigen Fixierung bzw. Klemmung die Umformkraft weiter zu erhöhen.With the solution according to the invention, it is possible for the first time to produce flat or three-dimensionally shaped components which are provided at least in regions with 3D structuring, effectively and in high quality, whereby it is easily possible to change the geometry of the structuring in the component by changing the energy input and to control by the marginal fixation or tension of the component, the Nachfließen the material and despite a marginal fixation or clamping to increase the forming force on.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung eines eine 3D-Strukturierung aufweisenden Bauteils mit einem Randbereich aus einem Halbzeug in Form eines im Wesentlichen ebenen oder zumindest bereichsweise dreidimensional vorgeformten Blechs weist zumindest ein ersten Werkzeugelement mit einer Gravur zur Ausbildung einer 3D-Strukturierung in dem Bauteil auf, wobei sich an die Gravur des ersten Werkzeugelementes eine dem Randbereich des herzustellenden Bauteils im Wesentlichen entsprechende Randfläche anschließt und dem ersten Werkzeugelement gegenüberliegend ein zweites Werkzeugelement angeordnet ist, mit dem durch einen Energieeintrag das Material des Bleches in die Gravur des Formstempels einformbar ist und sich an das zweite Werkzeugelement umfangsseitig zumindest bereichsweise ein drittes Werkzeugelement anschließt und das dritte Werkzeugelement relativ zum ersten und zum zweiten Werkzeugelement bewegbar ist und dadurch das Bauteil/Blech mit seinem Randbereich gegen die Randfläche des ersten Bauteils mit einer Haltekraft fixierbar/pressbar ist.The device according to the invention for producing a component having a 3D structuring with an edge region made from a semifinished product in the form of a substantially flat or at least partially three-dimensionally preformed sheet metal has at least one first tool element with an engraving for forming a 3D structuring in the component a second tool element is arranged opposite the first tool element, with which the material of the metal sheet can be shaped into the engraving of the molding die by an energy input, and adjoins the second tool element Tool element circumferentially at least partially connects a third tool element and the third tool element is movable relative to the first and the second tool element and thereby the component / sheet with its edge region against the edge surface of the first component with a holding force can be fixed / pressed.

Der Randbereich weist dabei bevorzugt keine Strukturierung auf und ist im Wesentlichen gerade bzw. eben ausgebildet. Der Rand kann nach der Umformung in etwa in der Ebene der ursprünglichen Erstreckung des Bleches liegen oder auch abgekantet sein. Das erste Werkzeugelement ist insbesondere in der Art eines Formstempels ausgebildet, der mit einer Gravur versehen ist, die zur Ausbildung einer 3D-Strukturierung in einem Bereich eines Halbzeuges in Form eines Bleches dient, welches auf den Formstempel auflegbar ist, wobei sich an die Gravur des Formstempels eine dem Randbereich des herzustellenden Bauteils im Wesentlichen entsprechende Randfläche anschließt und bedarfsweise zwischen der Gravur und der Randfläche eine umlaufende Sicke und/oder ein umlaufender Freiwinkel angeordnet ist und wobei dem ersten Werkzeugelement gegenüberliegend (auf der anderen Seite des Bleches) ein zweites Werkzeugelement angeordnet ist, mit dem durch einen Energieeintrag das Material des Bleches in die Gravur des Formstempels einformbar ist.The edge region preferably has no structuring and is substantially straight or flat. The edge may lie after the forming approximately in the plane of the original extent of the sheet or else be folded. The first tool element is formed in particular in the manner of a forming die, which is provided with an engraving which serves to form a 3D structuring in a region of a semifinished product in the form of a sheet, which can be placed on the forming die, wherein the engraving of the Form stamp a the edge region of the component to be produced substantially corresponding edge surface connects and, if necessary, between the engraving and the edge surface a circumferential bead and / or a circumferential clearance angle is arranged and wherein the first tool element opposite (on the other side of the sheet), a second tool element is arranged , with which by an energy input, the material of the sheet in the engraving of the forming die is einformbar.

Durch dieses Werkzeug ist es möglich, aus einem Halbzeug in Form eines Bleches (z.B. einer Blechronde), welches auch bereichsweise vorgeformt sein kann, ein Bauteil zu fertigen, welches partiell mit einer 3D-Struktur versehen ist und einen im Wesentlichen ebenen Randbereich aufweist, der es ermöglicht, an dem Bauteil mittels herkömmlicher Verbindungsverfahren andere Bauteile zu befestigen. Die 3D-Strukturierung ist dabei bevorzugt als Wölbstrukturierung ausgebildet und gewährleistet unter anderem eine höhere Steifigkeit des Bauteils.By this tool, it is possible to produce from a semi-finished product in the form of a sheet (eg a sheet metal blank), which may also be partially preformed, a component which is partially provided with a 3D structure and has a substantially planar edge region, the it makes it possible to attach other components to the component by means of conventional connection methods. The 3D structuring is preferably designed as Völbstrukturierung and ensures, inter alia, a higher rigidity of the component.

Das dritte Werkzeugelement, welches auf der Seite des zweiten Werkzeugelementes angeordnet ist und mit welchem der Randbereich des Halbzeuges in Richtung zur Randfläche des ersten Werkzeugelementes fixierbar und ggf. mit einer Haltekraft beaufschlagbar ist, wird bevorzugt umlaufend um das zweite Werkzeugelement angeordnet.The third tool element, which is arranged on the side of the second tool element and with which the edge region of the semifinished product in the direction of the edge surface of the first tool element can be fixed and optionally acted upon by a holding force, is preferably arranged circumferentially around the second tool element.

Das Halbzeug kann ein bereits über einen größeren Flächenbereich dreidimensional vorgeformtes Blech sein, wobei dann das zweite Werkzeugelement eine entsprechende dreidimensional gewölbte Kontur aufweist, in welche die Gravur eingebracht ist. Die Krümmungen des Bleches und des zweiten Werkzeugelementes sind dabei im Wesentlichen gleich ausgebildet.The semifinished product can be a metal sheet already preformed over a larger surface area in three dimensions, in which case the second tool element has a corresponding three-dimensional arched contour into which the engraving is introduced. The curvatures of the sheet and the second tool element are formed substantially the same.

Die Gravur des ersten Werkzeugelementes kann unterschiedlich ausgebildet sein. Zum einen ist es möglich, diese mit 3D-Strukturelementen als Negativ der im Halbzeug abzubildenden Struktur zu versehen. Das Halbzeug/Blech legt sich dabei im Bereich der Gravur durch den Energieeintrag des zweiten Werkzeugelementes komplett an die 3D-Strukturelemente an.The engraving of the first tool element can be designed differently. On the one hand, it is possible to provide these with 3D structural elements as a negative of the structure to be imaged in the semifinished product. The semifinished / sheet lays in the field of engraving by the energy input of the second tool element completely to the 3D structural elements.

Andererseits kann die Gravur Stützwände mit annähernd senkrechten Wänden und zwischen den Stützwänden gebildeten Ausnehmungen aufweisen, so dass sich das Halbzeug/Blech durch den Energieeintrag des zweiten Werkzeugelementes auf den Stützwänden abstützt und sich im Wesentlichen frei in die Ausnehmungen unter Bildung einer 3D-Strukturierung /Wölbstrukturierung einformt. In diesem Fall kann die Höhe der sich in den Ausnehmungen einstellenden 3D-Strukturierung des Bleches kleiner oder gleich der Tiefe der Ausnehmungen in der Gravur sein und durch den Energieeintrag des zweiten Werkzeugelementes eingestellt werden.On the other hand, the engraving may have support walls with approximately vertical walls and recesses formed between the support walls, so that the semifinished / sheet is supported by the energy input of the second tool element on the support walls and substantially free in the recesses to form a 3D structuring / Völbstrukturierung einformt. In this case, the height of the 3D structuring of the sheet which is established in the recesses can be less than or equal to the depth of the recesses in the engraving and can be adjusted by the energy input of the second tool element.

Das erste Werkzeugelement kann auch nach der Gravur vor oder in seinem Randbereich abgewinkelt sein, so dass unterschiedliche Randgeometrien im Bauteil erzeugbar sind.The first tool element can also be angled after the engraving in front of or in its edge region, so that different edge geometries can be produced in the component.

Weiterhin ist es möglich, im ersten Werkzeugelement Bereiche mit unterschiedlich ausgestalteten 3D-Strukturen vorzusehen.Furthermore, it is possible to provide areas with differently configured 3D structures in the first tool element.

Das zweite Werkzeugelement kann in einer ersten Variante in Richtung zur Gravur eine der Größe der Gravur im Wesentlichen entsprechende Elastomerplatte aufweisen und zum Energieeintrag in Richtung zum ersten Werkzeugelement bewegbar sein. Nachdem das Halbzeug auf dem ersten Werkzeugelement positioniert wurde, bewegt sich dann das zweite Werkzeugelement in Richtung zum ersten Werkzeugelement und wirkt auf das Blech mit einer Umformkraft, so dass sich das Material des Bleches durch die elastische Platte in die Gravur formt. Der am Halbzeug vorhandene Randbereich kann dabei fixiert werden. Dazu ist das dritte Werkzeugelementrelativ zum ersten Werkzeugelement in der Art eines Niederhalters bewegbar und fixiert den Randbereich bzw. wirkt auf diesen mit einer Haltekraft bzw. Niederhalterkraft.In a first variant, in the direction of the engraving, the second tool element can have an elastomer plate substantially corresponding to the size of the engraving and can be moved toward the energy input in the direction of the first tool element. After the semifinished product has been positioned on the first tool element, then the second tool element moves in the direction of the first tool element and acts on the sheet with a forming force, so that the material of the sheet formed by the elastic plate in the engraving. The edge region present on the semi-finished product can be fixed. For this purpose, the third tool element is movable relative to the first tool element in the manner of a hold-down and fixes the edge region or acts thereon with a holding force or hold-down force.

Wird ein Halbzeug mit einer dreidimensional vorgeformten Kontur verwendet, weist das erste Werkzeugelement eine korrespondierende dreidimensional geformte Gravurfläche auf und auch die Elastomerplatte des zweiten Werkzeugelementes ist in Richtung zum Blech mit einer korrespondierenden dreidimensional gewölbten Kontur versehen.If a semi-finished product with a three-dimensionally preformed contour is used, the first tool element has a corresponding three-dimensionally shaped engraved surface and the elastomer plate of the second tool element is provided with a corresponding three-dimensional curved contour in the direction of the metal sheet.

Besitzt die Gravur Stützwände und zwischen den Stützwänden gebildete Ausnehmungen, so ist es möglich, die Höhe der sich im Blech einstellenden 3D-Strukturen durch die Höhe und Härte/Elastizität der Elastomerplatte und die in Richtung zum ersten Werkzeugelement wirkende Umformkraft zu definieren. Durch eine Veränderung der Härte/Elastizität der Elastomerplatte und/oder eine Änderung der Umformkraft ist es auch möglich, die Höhe der 3D-Strukturen im Blech entsprechend zu verändern.If the engraving has supporting walls and recesses formed between the supporting walls, then it is possible to define the height of the 3D structures in the sheet metal by the height and hardness / elasticity of the elastomer plate and the forming force acting in the direction of the first tool element. By changing the hardness / elasticity of the elastomer plate and / or a change in the forming force, it is also possible to change the height of the 3D structures in the sheet accordingly.

Dabei ist es auch möglich, die Elastomerplatte aus Elastomerplattenelementen mit unterschiedlichen Elastizitäten zusammenzusetzen. Dadurch können ebenfalls unterschiedliche Strukturbereiche in der 3D-Struktur (Wölbstruktur) erzeugt werden. Damit können bei Verwendung einer Gravur, die über ihre gesamte Fläche eine gleiche Stützstruktur mit Ausnehmungen aufweist, durch unterschiedliche Elastomere, die im zweiten Werkzeugelement angeordnet sind, unterschiedlich tiefe Wölbstrukturen hergestellt werden. Selbstverständlich können zusätzlich die in der Gravur eingebrachten Strukturen unterschiedlich sein.It is also possible to assemble the elastomer plate of elastomeric plate elements with different elasticities. As a result, different structural areas in the 3D structure (arch structure) can also be generated. Thus, when using an engraving, which has a same support structure with recesses over its entire surface, by different elastomers, which are arranged in the second tool element, different deep Völbstrukturen be prepared. Of course, additionally introduced in the engraving structures may be different.

Nach einer zweiten Variante der Erfindung ist das zweite Werkzeugelement in Form eines elektromagnetischen Aktuators ausgebildet, der den Energieeintrag durch ein magnetisches Feld zur Umformung des Bleches erzeugt.According to a second variant of the invention, the second tool element is designed in the form of an electromagnetic actuator which generates the energy input through a magnetic field for forming the metal sheet.

Wird ein drittes Werkzeugelement zum Fixieren oder Klemmen des Blechrandes verwendet, können der elektromagnetische Aktuator und das dritte Werkzeugelement zueinander gestellfest angeordnet sein oder das dritte Werkzeugelement relativ zum ersten Werkzeugelement in der Art eines Niederhalters bewegbar und geeignet, den Blechrand mit einer Niederhalterkraft zu beaufschlagen oder zumindest zu fixieren.If a third tool element is used for fixing or clamping the sheet edge, the electromagnetic actuator and the third tool element can be arranged fixed to the frame or the third tool element relative to the first tool element in the manner of a hold down movable and suitable to pressurize the sheet edge with a hold-down force or at least to fix.

Wird eine Gravur mit Stützwänden und zwischen den Stützwänden gebildeten Ausnehmungen verwendet, so wird die Höhe der sich im Blech einstellenden 3D-Strukturen durch die mit dem elektromagnetischen Aktuator erzeugte und in Richtung zum ersten Werkzeugelement wirkende Umformkraft induziert durch die magnetische Feldstärke. Durch eine Änderung der magnetischen Feldstärke des ektromagnetischen Aktuators kann die Tiefe und die Ausformung der sich im Blech einstellenden 3D-Strukturen eingestellt bzw. verändert werden.If an engraving with support walls and recesses formed between the support walls is used, the height of the 3D structures in the sheet is induced by the magnetic force generated by the electromagnetic actuator and acting in the direction of the first tool element forming force. By changing the magnetic field strength of the electromagnetic actuator, the depth and the shape of the 3D structures that adjust in the sheet metal can be adjusted or changed.

Zur Ausbildung unterschiedlicher 3D-Strukturen im Bauteil kann die Gravur unterschiedliche 3D-Strukturelemente als Negativ der im Halbzeug abzubildenden Struktur aufweisen bzw. unterschiedliche Stützwände bzw. Rasterungen und Größen und Rasterungen von Stützwänden und entsprechenden Ausnehmungen aufweisen. Die Stützwände weisen bevorzugt annähernd senkrechte Wände auf.To form different 3D structures in the component, the engraving may have different 3D structural elements as a negative of the structure to be imaged in the semifinished product or have different support walls or rasters and sizes and rasters of support walls and corresponding recesses. The support walls preferably have approximately vertical walls.

Weiterhin ist es möglich, dass das Werkzeug zumindest einen in etwa einheitlichen Strukturbereich aufweist und durch unterschiedlichen Energieeintrag im Bauteil unterschiedlich tiefe Strukturen erzeugbar sind.Furthermore, it is possible for the tool to have at least one approximately uniform structural region and to be able to produce structures of different depths by different energy input in the component.

Durch die Integration der Vorrichtung in ein Folgeverbundwerkzeug oder eine Transfereinrichtung kann die Herstellung der Wölbstrukturierung einfach in den Fertigungsprozess und in vor- oder nachgelagerte Fertigungsstufen integriert werden. Durch ein dreidimensional strukturiertes Flächenelement, insbesondere in Form eines Bleches mit Wölbstruktur, beispielsweise in einem Innenausstattungsteil eines Fahrzeuges oder in einem anderen Produkt, ergeben sich neben einem verringertem Gewicht auch verbesserte Gebrauchseigenschaften. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann dabei eine materialschonende Umformung des Halbzeuges realisiert werden.By integrating the device in a follow-on composite tool or a transfer device, the production of the vault structure can be easily integrated into the manufacturing process and in upstream or downstream production stages. By a three-dimensionally structured surface element, in particular in the form of a sheet with arch structure, for example in an interior trim part of a vehicle or in another product, resulting in addition to a reduced weight and improved performance properties. With the device according to the invention, a material-saving deformation of the semifinished product can be realized.

Es ist mit der Vorrichtung auch möglich, Werkstoffe mit hohen Festigkeiten mit einer Wölbstrukturierung zu versehen.It is also possible with the device to provide materials with high strengths with a Völbstrukturierung.

Beispielsweise können Materialien (Blech) aus Stahl, Aluminium, Magnesium usw. mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bearbeitet werdenFor example, materials (sheet metal) made of steel, aluminum, magnesium, etc. can be processed with the device according to the invention

Weiterhin kann der neuartige Aufbau klimatisierend wirken und die akustischen Eigenschaften verbessern, wodurch insgesamt ein verbesserter Komfort erzielt wird.Furthermore, the novel structure can act conditioning and improve the acoustic properties, whereby an overall improved comfort is achieved.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to embodiments and accompanying drawings.

Es zeigen:

• 1 ein erstes Werkzeugelement in der Draufsicht, dass 3D-Strukturelemente als Negativ aufweist,
• 2 ein erstes Werkzeugelement gem. 1 in dreidimensionaler Ansicht,
• 3 ein erstes Werkzeugelement in der Draufsicht, wobei die Gravur Stützwände aufweist und zwischen den Stützwänden gebildete Ausnehmungen vorhanden sind,
• 4 erstes Werkzeugelement gem. 3 in dreidimensionale Ansicht,
• 5 eine Teildarstellung eines ersten Werkzeugelementes mit einer dreidimensional gekrümmten Anlagefläche und einer Gravur mit Stützwänden,
• 6 eine Teildarstellung eines mit einer Wölbstruktur versehenen Werkstücks,
• 7 einen Schnitt durch ein erstes Werkzeugelement mit Stützwänden und einem eingeformten Blech,
• 8 die Prinzipdarstellung eines ersten Werkzeugelementes, eines damit umzuformenden Halbzeuges, welches durch Tiefziehen vorgeformt wurde, und eines darüber angeordneten zweiten Werkzeugelementes mit einer Elastomerplatte,
• 9 die Prinzipdarstellung gem. 8, wobei das Halbzeug in das erste Werkzeugelement eingelegt wurde,
• 10 die Prinzipdarstellung einer Vorrichtung mit einem zweiten Werkzeugelement in Form eines elektromechanischen Aktuators,
• 11 die Prinzipdarstellung eines Werkzeuges zur Herstellung einer 3D-Struktur in einem im Wesentlichen ebenen Bauteil mit einem elastomeren Material,
• 12 die Prinzipdarstellung eines Werkzeuges zur Herstellung einer 3D-Struktur in einem im Wesentlichen ebenen Bauteil mit drei Bereichen im elastomeren Material, die jeweils separat über Zylinder mit der Umformkraft beaufschlagbar sind,
• 13 die Prinzipdarstellung eines Werkzeuges zur Herstellung einer 3D-Struktur in einem im Wesentlichen ebenen Bauteil mit einem elastomeren Material, welches unterschiedliche Höhen aufweist,
• 14 die Prinzipdarstellung eines Werkzeuges zur Herstellung einer 3D-Struktur in einem im Wesentlichen ebenen Bauteil mit einem elastomeren Material, welches in Richtung zum Bauteil an seiner Wirkfläche zweite Hauptformelemente aufweist, die mit ersten Hauptformelementen im ersten Werkzeugelement korrespondieren, wobei die Hauptformelemente zusätzlich eine Feinstruktur mit Nebenformelementen zur Ausbildung einer 3D-Struktur aufweisen,
• 15 eine Darstellung eines Werkzeuges, wobei das zweite Werkzeugelement in Richtung zum Bauteil gewölbt ist vor dem Umformvorgang und
• 16 nach Beendigung des Umformvorgangs,
• 17 eine weitere Gestaltungsvariante des zweiten Werkzeugelementes und des damit umgeformten im Wesentlichen ebenen Halbzeuges,
• 18 die Prinzipdarstellungen zur Erzeugung einer 3D-Struktur in einem schalenförmig vorgeformten Halbzeug, welches in Darstellung a in eine konkav gekrümmten Form des ersten Werkzeuges eingelegt ist und in Darstellung b , welches auf einer konvex gekrümmten Form des ersten Werkzeuges aufliegt;
• die 19 bis 25 eine Variante der Gestaltung der Stationen eines Folgeverbundwerkzeuges und dabei
• 19 eine erste Station, bei welcher in ein im Wesentlichen ebenes Blech (Ronde) ein Formelement mit einem Stempel eingebracht wird,
• 20 die Einzelheit A Gemäß 19,
• 21 eine weitere zweite Station, bei welcher unter Anwendung eines elastischen Mediums eine 3D-Strukrut ausgeformt wird, wobei das bereits eingebrachte Formelement abgestützt wird,
• 22 die Einzelheit B gemäß 21,
• 23 die Einbringung einer Randkontur und optional die Realisierung des Bauteilbeschnitts,
• 24 die Einzelheit C gemäß 23,
• 25 die Einzelheit D gemäß 23,
• 26 die Draufsicht eines in den Stationen St1 bis St3 hergestellten Halbzeuges.

Show it:

• 1 a first tool element in plan view that has 3D structural elements as a negative,
• 2 a first tool element acc. 1 in three-dimensional view,
• 3 a first tool element in plan view, the engraving having support walls and recesses formed between the support walls,
• 4 first tool element acc. 3 in three-dimensional view,
• 5 a partial view of a first tool element with a three-dimensionally curved contact surface and an engraving with support walls,
• 6 a partial view of a provided with a vault structure workpiece,
• 7 a section through a first tool element with support walls and a molded sheet,
• 8th the schematic diagram of a first tool element, a semi-finished product to be formed therewith, which was preformed by deep drawing, and a second tool element arranged above it with an elastomer plate,
• 9 the schematic representation acc. 8th wherein the semifinished product has been inserted into the first tool element,
• 10 the schematic representation of a device with a second tool element in the form of an electromechanical actuator,
• 11 the schematic representation of a tool for producing a 3D structure in a substantially planar component with an elastomeric material,
• 12 the schematic representation of a tool for producing a 3D structure in a substantially planar component with three regions in the elastomeric material, which are each acted upon separately via cylinders with the forming force,
• 13 the schematic representation of a tool for producing a 3D structure in a substantially planar member having an elastomeric material having different heights,
• 14 the schematic diagram of a tool for producing a 3D structure in a substantially planar member having an elastomeric material having in the direction of the component on its active surface second main form elements corresponding to first main form elements in the first tool element, wherein the main form elements additionally a fine structure with side elements to form a 3D structure,
• 15 an illustration of a tool, wherein the second tool element is curved in the direction of the component before the forming process and
• 16 after completion of the forming process,
• 17 a further design variant of the second tool element and of the substantially flat semi-finished product formed therewith,
• 18 the schematic diagrams for generating a 3D structure in a shell-shaped preformed semi-finished product, which is inserted in representation a in a concave curved shape of the first tool and in representation b, which rests on a convexly curved shape of the first tool;
• the 19 to 25 a variant of the design of the stations of a progressive tool and thereby
• 19 a first station, in which in a substantially planar sheet (Ronde) a molding element is introduced with a punch,
• 20 the detail A According to 19 .
• 21 another second station in which a 3D-Strukrut is formed using an elastic medium, wherein the already introduced molding element is supported,
• 22 the detail B according to 21 .
• 23 the introduction of a border contour and optionally the realization of the component truncation,
• 24 the detail C according to 23 .
• 25 the detail D according to 23 .
• 26 the top view of a semi-finished product produced in the stations St1 to St3.

In 1 ist ein erstes Werkzeugelement 1 in der Art eines Formstempels mit im Wesentlichen flacher Ersteckung in der Draufsicht und in 2 in dreidimensionaler Darstellung angebildet, welches eine Gravur 2 mit 3D-Strukturelementen 3 als Negativ aufweist für die 3D-Struktur des herzustellenden Bauteils aufweist. Die 3D-Strukturelemente 3 sind in Form von flachen Mulden und in der Draufsicht sechseckig ausgebildet. An die Gravur 2 schließt sich eine umlaufende schmale Fläche 4 an, die in einem Freiwinkel α geneigt ist an diese grenzt eine ebenfalls umlaufende Randfläche 5 zur Erzeugung eines flachen Randes eines hier nicht dargestellten Bauteiles.In 1 is a first tool element 1 in the manner of a forming punch with substantially flat engagement in the top view and in 2 formed in three-dimensional representation, which is an engraving 2 having 3D structural elements 3 as a negative has for the 3D structure of the component to be produced. The 3D -Strukturelemente 3 are formed in the form of shallow wells and in plan view hexagonal. To the engraving 2 closes a circumferential narrow area 4 at, which is inclined at a clearance angle α to this borders a likewise peripheral edge surface 5 for producing a flat edge of a component, not shown here.

In 3 wird ein erstes Werkzeugelement 1 mit einer Gravur 2 in der Draufsicht und in 4 in dreidimensionaler Darstellung gezeigt, wobei die Gravur 2 Stützwände 6 aufweist und zwischen den Stützwänden 6 Ausnehmungen 7 vorhanden sind. Die Stützwände sind wabenförmig (sechseckig) zueinander angeordnet und stehen miteinander in Verbindung. Auch hier schließt sich an die Gravur 2 eine umlaufende schmale Fläche 4 an, die in einem Freiwinkel α geneigt ist und an welche ebenfalls eine umlaufende Randfläche 5 zur Erzeugung eines flachen Randes eines hier nicht dargestellten Bauteiles abgrenzt.In 3 becomes a first tool element 1 with an engraving 2 in plan view and in 4 shown in three-dimensional representation, with the engraving 2 Retaining walls 6 and between the retaining walls 6 recesses 7 available. The support walls are honeycomb (hexagonal) arranged to each other and communicate with each other. Here, too, follows the engraving 2 a circumferential narrow area 4 at, which is inclined at a clearance angle α and to which also a peripheral edge surface 5 delimits to produce a flat edge of a component, not shown here.

Eine Teildarstellung eines ersten Werkzeugelementes 1 mit einer dreidimensional gekrümmten nicht bezeichneten Anlagefläche für ein Halbzeug und einer darin eingebrachten Gravur 2 mit Stützwänden 6 und Ausnehmungen 7 ist in 5 dargestellt. Es ist ersichtlich, dass sich an die Gravur 2 eine Randfläche 5 anschließt, die erst in der Erstreckung der Gravur verläuft und dann in einem Bereich 5.1 nach unten abgewinkelt ist.A partial view of a first tool element 1 with a three-dimensional curved not designated contact surface for a semi-finished product and an engraving introduced therein 2 with supporting walls 6 and recesses 7 is in 5 shown. It can be seen that attached to the engraving 2 a border area 5 connects, which runs only in the extension of the engraving and then in an area 5.1 angled downwards.

6 zeigt eine Teildarstellung eines mit einer Wölbstruktur W versehenen Bauteil 8. Die Wölbstruktur W wurde mit dem in 5 dargestellten ersten Werkzeugelement 1 hergestellt. An diese schließt sich im Bauteil 8 ein umlaufender Randbereich 9 an, der gemäß der Randfläche 5 ausgebildet ist. An den Randbereich 9 schließt sich ein im Winkel gebogener Bereich 9.1 an, der mit dem Bereich 5.1 (5) korrespondiert. An diesen schließt ein Flansch 10 an. 6 shows a partial view of a provided with a buckling structure W component 8th , The vault structure W was with the in 5 shown first tool element 1 produced. These are closed in the component 8th a peripheral edge area 9 at, according to the edge surface 5 is trained. To the edge area 9 closes at an angle curved area 9.1 on that with the area 5.1 ( 5 ) corresponds. At this closes a flange 10 at.

Je nach dem, wie das Bauteil 8 weiter verarbeitet werden soll, wird es nachfolgend im Randbereich 9, im Bereich 9,1 oder im Flansch 10 beschnitten. Depending on how the component 8th is to be processed further, it is subsequently in the border area 9 , in the range 9.1 or in the flange 10 circumcised.

In 7 ist ein Schnitt durch ein erstes Werkzeugelement 1 mit Stützwänden 6 Ausnehmungen 7 und einem eingeformten Bauteil 8 dargestellt. Daraus ist ersichtlich, dass die Höhe h der sich in den Ausnehmungen 7 einstellenden 3D-Strukturierung/ Wölbstrukturierung W des Bauteils 8 kleiner ist als die Tiefe t der Ausnehmungen 7. Die Höhe h lässt sich durch den Energieeintrag des hier nicht dargestellten zweiten Werkzeugelementes einstellen.In 7 is a section through a first tool element 1 with supporting walls 6 recesses 7 and a molded-in component 8th shown. It can be seen that the height h in the recesses 7 adjusting 3D structuring / vaulting W of the component 8th smaller than the depth t of the recesses 7 , The height h can be adjusted by the energy input of the second tool element, not shown here.

Die Prinzipdarstellung einer Vorrichtung mit einem ersten Werkzeugelement 1, welches in einem Unterwerkzeug 11 (z.B. auswechselbar und gestellfest) angeordnet ist, eines damit umzuformenden Halbzeuges 12, welches durch Tiefziehen vorgeformt wurde, und eines darüber angeordneten zweiten Werkzeugelementes 13 in Form eines Stempels mit einer Elastomerplatte 14 in Richtung zum Unterwerkzeug 1 ist in 8 dargestellt.The schematic diagram of a device with a first tool element 1 which is in a lower tool 11 (For example, interchangeable and fixed to the frame) is arranged, a semifinished product to be reshaped 12 , which was preformed by deep drawing, and a second tool element arranged above it 13 in the form of a stamp with an elastomeric plate 14 towards the lower tool 1 is in 8th shown.

Das Halbzeug 12 wurde aus einer Blechronde durch Tiefziehen vorgeformt und weist eine napfförmige Gestalt mit einem Boden 12.1, einen Wandbereich 12.2 und einen nach außen weisenden Flansch 12.3 auf. Der Boden 12.1 ist entgegen dem Flansch 12.3 konvex nach außen mit einer dreidimensionalen Kontur vorgeformt.The semi-finished product 12 was preformed from a sheet metal blank by deep drawing and has a cup-shaped shape with a bottom 12.1 , a wall area 12.2 and an outwardly facing flange 12.3 on. The floor 12.1 is against the flange 12.3 Convex outward preformed with a three-dimensional contour.

Die Gravur 2 im ersten Werkzeugelement 1 weist eine dem Boden 12.1 angepasste konvexe Kontur auf und die sich anschließende Randfläche 5 entspricht ebenfalls dem Verlauf des Bodens 12.1 des Halbzeuges 12. Der in Richtung zum Unterwerkzeug 11 abgewinkelte Bereich 5.1 entspricht im Wesentlichen der Höhe des Wandbereiches 12.2. Das zweite Werkzeugelement 13 ist korrespondierend mit dem Boden 12.1 in dessen Richtung konkav gekrümmt und auch die daran befestigte Elastomerplatte 14 weist eine konkave Krümmung auf.The engraving 2 in the first tool element 1 points one to the ground 12.1 adapted convex contour on and the adjoining edge surface 5 also corresponds to the course of the soil 12.1 of the semifinished product 12 , The towards the lower tool 11 angled area 5.1 corresponds essentially to the height of the wall area 12.2 , The second tool element 13 is corresponding to the ground 12.1 concavely curved in its direction and also the elastomer plate attached thereto 14 has a concave curvature.

9 zeigt die Prinzipdarstellung gem. 8, wobei das Halbzeug 12 in das erste Werkzeugelement 1 eingelegt wurde. Das Halbzeug 12 liegt mit seinem Boden 12.1 auf der hier nicht sichtbaren Gravur und dem nicht sichtbaren Rand 5 auf und umringt mit seinem sich im Wesentlichen senkrecht zur Achse A erstreckenden Wandbereich 12.2 den hier ebenfalls nicht sichtbaren Bereich 5.1 des ersten Werkzeugelementes und liegt mit seinem Flansch 12.3 auf der Oberseite des Unterwerkzeuges 11 auf. Nun wird das stempelartige zweite Werkzeugelement 13 in Pfeilrichtung auf den Boden12.1 und gegen die Gravur des ersten Werkzeugelementes 1 mit einer Kraft Fu gepresst, wodurch sich das Material des Bodens des Halbzeuges 12 in die Gravur 2 des ersten Werkzeugelementes 1 einformt und dadurch eine 3D-Strukturierung in der Art einer Wölbstruktur im Boden 12.1 erzeugt wird. Es ist möglich, den Flansch 12.3 dabei mit einem dritten Werkzeugelement in der Art eines ringförmigen bzw. umlaufenden Stempels 16 zu fixieren oder mit einer Haltekraft zu beaufschlagen. 9 shows the schematic representation gem. 8th , where the semifinished product 12 in the first tool element 1 was inserted. The semi-finished product 12 lies with his bottom 12.1 on the not visible engraving and the invisible edge 5 on and surrounds with its substantially perpendicular to the axis A extending wall area 12.2 the area also not visible here 5.1 of the first tool element and lies with its flange 12.3 on top of the lower tool 11 on. Now the stamp-like second tool element 13 in the direction of the arrow on the floor 12.1 and against the engraving of the first tool element 1 pressed with a force Fu, causing the material of the bottom of the semifinished product 12 in the engraving 2 of the first tool element 1 einformt and thereby a 3D structuring in the manner of a vault structure in the ground 12.1 is produced. It is possible the flange 12.3 with a third tool element in the manner of an annular or circumferential punch 16 to fix or to apply a holding force.

Eine weitere Variante zur Herstellung der 3D-Struktur wird in 10 als Prinzipdarstellung gezeigt. Die Vorrichtung weist ein zweites Werkzeugelement in Form eines elektromechanischen Aktuators 15 auf, der nach dem Positionieren des Halbzeuges 12 auf dem ersten Werkzeugelement 1 darüber positioniert wird und durch die Feldstärke eines Magnetfeldes den Boden 12.2 in die Gravur 2 des ersten Werkzeugelementes 1 einformt und dadurch die 3D-Sruktur erzeugt.Another variant for the production of the 3D structure is in 10 shown as a schematic diagram. The device has a second tool element in the form of an electromechanical actuator 15 on, after positioning the semifinished product 12 on the first tool element 1 is positioned over it and by the field strength of a magnetic field the ground 12.2 in the engraving 2 of the first tool element 1 molds and thereby creates the 3D structure.

Auch hier ist es vorteilhaft, wenn der Flansch 12.3, der auf dem Unterwerkzeug 11 aufliegt durch einen Stempel 16 in der Art eines Niederhalters fixiert oder mit einer Haltekraft beaufschlagt wird.Again, it is advantageous if the flange 12.3 on the lower tool 11 rests on a stamp 16 fixed in the manner of a hold-down or subjected to a holding force.

Gemäß der 11 bis 16 wird ein Werkzeug zur Herstellung einer 3D-Struktur / Wölbstruktur in einem im Wesentlichen ebenen Bauteil mit einem Stempel/zweiten Werkzeugelement 13 aus einem elastomeren Material vorgesehen. Das erste Werkzeugelement 1 liegt beispielsweise auf einem nicht dargestellten Pressentisch auf und weist einen im Wesentlichen ebenen Randbereich 5 auf, so dass der Randbereich des Halbzeuges 12 nicht oder nur unwesentlich umgeformt wird. Auf dem ersten Werkzeugelement 1 liegt das Halbzeug 12 in Form einer im Wesentlich ebenen Blechronde auf. Innerhalb des Randbereiches 5 ist das erste Werkzeugelement 1 mit einer Gravur 2 versehen, die im Wesentlichen das Negativ einer im Halbzeug 12 abzubildenden 3D-Struktur bildet und Stützwände 6 mit dazwischen gebildeten Ausnehmungen 7 aufweist. An der vom ersten Werkzeugelement 1 abweisenden Seite des Halbzeuges 12 liegt im Randbereich ein drittes Werkzeugelement in der Art eines (Ring-) Stempels 16 an, der sich über Federelemente 17 an einer durch den Pressenstößel (nicht dargestellt) betätigbaren Platte 18 abstützt.According to the 11 to 16 becomes a tool for producing a 3D structure / vault structure in a substantially planar component with a punch / second tool element 13 provided of an elastomeric material. The first tool element 1 is for example on a press table, not shown, and has a substantially flat edge region 5 on, so that the edge region of the semifinished product 12 is not or only slightly reshaped. On the first tool element 1 is the semi-finished product 12 in the form of a substantially flat sheet metal blank. Within the border area 5 is the first tool element 1 with an engraving 2 provided, which is essentially the negative one in the semifinished product 12 3D structure to be formed and supporting walls 6 with recesses formed between them 7 having. At the first tool element 1 repellent side of the semifinished product 12 is located in the edge region of a third tool element in the manner of a (ring) punch 16 on, which is about spring elements 17 on a by the press ram (not shown) operable plate 18 supported.

Innerhalb des Stempels/des dritten Werkzeugelementes 16 ist das zweite Werkzeugelement 13 in Form eines elastomeren Materials angeordnet, welches hier dem Umformstempel bildet.Inside the stamp / third tool element 16 is the second tool element 13 arranged in the form of an elastomeric material which forms the forming die here.

Das zweite Werkzeugelement 13 wird hier in dem dritten Werkzeugelement 16 geführt. Das dritte Werkzeugelement 16 und das zweite Werkzeugelement 13 sind relativ zueinander und zum ersten Werkzeugelement 1 entlang der Achse A bewegbar. Nachdem gemäß der 11 bis 16 das dritte Werkzeugelement (Stempel 16) auf den Randbereich des Halbzeuges 12 wirkt und sich dabei über die Federelemente 17 an der Platte 18 abstützt, wird das elastische zweite Werkzeugelement 13 in Richtung zum ersten Werkzeugelement 1 bewegt und drückt das Halbzeug 12 in die Gravur 2.The second tool element 13 is here in the third tool element 16 guided. The third tool element 16 and the second tool element 13 are relative to each other and to the first tool element 1 along the axis A movable. After according to the 11 to 16 the third tool element (stamp 16 ) on the edge area of the semifinished product 12 acts and thereby on the spring elements 17 at the plate 18 supported, the elastic second tool element 13 towards the first tool element 1 moves and pushes the semi-finished product 12 in the engraving 2 ,

Folgende Unterschiede sind bei den Varianten nach den 11 bis 16 vorhanden:The following differences are in the variants after the 11 to 16 available:

Gemäß 11 ist das zweite Werkzeugelement 13 (bildet den Umformstempel) in Form einer durchgängigen elastomeren Platte mit einheitlicher Höhe ausgebildet. Zwischen dem zweiten Werkzeugelement 13 und der Platte 18 ist eine zusätzliche Druckplatte 19 angeordnet.According to 11 is the second tool element 13 (forms the forming die) formed in the form of a continuous elastomeric plate with a uniform height. Between the second tool element 13 and the plate 18 is an additional pressure plate 19 arranged.

Das dritte Werkzeugelement (Stempel 16) beaufschlagt hier bereits das Blech/Halbzeug 12 mit einer Haltekraft F1 gegen den Randbereich 5 des ersten Werkzeugelementes 1. Die Gravur 2 weist eine einheitliche Höhe auf.The third tool element (stamp 16 ) applied here already the sheet / semi-finished product 12 with a holding force F1 against the edge area 5 of the first tool element 1 , The engraving 2 has a uniform height.

Bei Betätigung der Platte 18 wird über die Druckplatte 19 das zweite Werkzeugelement 13 gegen das Halbzeug 12 bewegt und das Halbzeug 12 durch die wirkende Umformkraft Fu in die Gravur 2 des ersten Werkzeugelementes 1 gepresst, wodurch sich im Halbzeug 12 eine Wölbstruktur ausbildet (nicht dargestellt).When pressing the plate 18 gets over the pressure plate 19 the second tool element 13 against the semi-finished product 12 moved and the semi-finished product 12 by the acting forming force Fu in the engraving 2 of the first tool element 1 pressed, resulting in semi-finished 12 forms a vault structure (not shown).

Gemäß 12 ist das zweite Werkzeugelement 13 in drei Bereiche 13.1, 13.2, 13.3 unterteilt, die jeweils separat über mindestens einen Zylinder Z1 bis Z3 mit der erforderlichen Umformkraft beaufschlagbar sind, wobei über den ersten Zylinder Z1 eine Umformkraft Fu1 auf den ersten Bereich 13.1, über den zweiten Zylinder Z2 eine Umformkraft Fu2 auf den zweiten Bereich 13.2 und über den dritten Zylinder Z3 eine Umformkraft Fu3 auf den dritten Bereich 13.3 erzeugt wird und die Umformkräfte Fu1, Fu2, Fu3 gleich oder unterschiedlich sein können. Zusätzlich können die Bereiche 13.1, 13.2, 13.3 aus unterschiedlichen elastomeren Materialien mit unterschiedlichen Shorehärten gefertigt sein.According to 12 is the second tool element 13 in three areas 13.1 . 13.2 . 13.3 divided, each separately via at least one cylinder Z1 to Z3 can be acted upon with the required forming force, wherein over the first cylinder Z1 a forming force Fu1 on the first area 13.1 , over the second cylinder Z2 a forming force fu2 on the second area 13.2 and about the third cylinder Z3 a forming force Fu3 on the third area 13.3 is generated and the forming forces Fu1 . fu2 . Fu3 may be the same or different. In addition, the areas can 13.1 . 13.2 . 13.3 be made of different elastomeric materials with different Shore hardnesses.

Die Gravur 2 ist hier unterhalb des mittleren Bereichs 13.2 tiefer ausgebildet. Zur Herstellung der 3D-Struktur wird das zweite Werkzeugelement 13 an das Blech/Halbzeug 12 bewegt und nun bevorzugt zuerst der mittlere zweite Bereich 13.2 durch Betätigung des zweiten Zylinders Z2 in Richtung zum ersten Werkzeug 1 bewegt mit einer ersten Kraft Fu2. Nun werden über den ersten Zylinder Z1 und den zweiten Zylinder Z2 die beiden anderen Bereiche 13.1 und 13.3 des zweiten Werkzeugelementes 13 gegen das Halbzeug 12 mit den Kräften Fu1 und Fu3 gepresst, die hier gleich sind aber geringer sein können als Fu2, da die darunter liegende Gravur nicht so tief ausgebildet ist.The engraving 2 is here below the middle range 13.2 formed deeper. The second tool element is used to produce the 3D structure 13 to the sheet / semi-finished product 12 moved and now preferred first the middle second area 13.2 by actuating the second cylinder Z2 towards the first tool 1 moved with a first force fu2 , Now be over the first cylinder Z1 and the second cylinder Z2 the other two areas 13.1 and 13.3 of the second tool element 13 against the semi-finished product 12 with the powers Fu1 and Fu3 pressed, which are the same here but can be less than fu2 because the underlying engraving is not so deep.

Dadurch formt sich zuerst in der Mitte und dann in Richtung zu den Randbereichen die 3D-Stuktur im Halbzeug 12 aus.As a result, the 3D structure in the semifinished product first forms in the middle and then in the direction of the edge regions 12 out.

Selbstverständlich kann auch eine nicht dargestellte Anordnung mit einem nicht symmetrischen Aufbau und mit weniger oder mehr unterschiedlichen Bereichen des zweiten Werkzeugelementes gewählt werden.Of course, a non-illustrated arrangement with a non-symmetrical structure and with fewer or more different regions of the second tool element can be selected.

13 zeigt die Prinzipdarstellung eines Werkzeuges zur Herstellung einer 3D-Struktur in einem im Wesentlichen ebenen Bauteil/Halbzeug 12 mit einem elastomeren Material, welches unterschiedliche Höhen H1 und H2 in asymmetrischer Anordnung aufweist. Ansonsten ist der Aufbau analog zu 11. Durch die unterschiedlichen Dicken H1, H2 formt das elastomere Material des zweiten Werkzeugelements 13 das Halbzeug 12 unterschiedlich um. In dem höheren Bereich H2 sind die erzielbaren Umformwege größer als in dem Bereich mit der geringeren Höhe H2. Daher kann hier unterhalb des Bereiches mit der Höhe H1 eine tiefere Gravur 2 vorgesehen werden als unter den Bereichen mit der Höhe H2. 13 shows the schematic diagram of a tool for producing a 3D structure in a substantially planar component / semi-finished product 12 with an elastomeric material, which has different heights H1 and H2 in asymmetric arrangement. Otherwise, the structure is analogous to 11 , Due to the different thicknesses H1 . H2 forms the elastomeric material of the second tool element 13 the semi-finished product 12 different around. In the higher area H2 The achievable forming paths are greater than in the area with the lower height H2 , Therefore, here below the range with the height H1 a deeper engraving 2 be provided as below the areas with the height H2 ,

Die Prinzipdarstellung eines Werkzeuges zur Herstellung einer 3D-Struktur in einem im Wesentlichen ebenen Halbzeug 12 mit einem elastomeren Material, welches in Richtung zum Bauteil/Halbzeug 12 an der Wirkfläche des zweiten Werkzeugelementes 13 zweite Hauptformelemente 20.2 aufweist, die mit ersten Hauptformelementen 20.1 im ersten Werkzeugelement 1 korrespondieren, zeigt 14.The schematic representation of a tool for producing a 3D structure in a substantially flat semi-finished product 12 with an elastomeric material, which in the direction of the component / semi-finished 12 on the active surface of the second tool element 13 second main form elements 20.2 having, with first main features 20.1 in the first tool element 1 correspond, shows 14 ,

Dabei weisen die Hauptformelemente 20.1 des ersten Werkzeugelementes 1 zusätzlich eine Feinstruktur mit Nebenformelementen in der Art einer Gravur 2 mit Stützwänden 6 und dazwischen gebildeten Ausnehmungen 7 zur Ausbildung einer 3D-Struktur auf.Here are the main features 20.1 of the first tool element 1 In addition, a fine structure with side elements in the manner of an engraving 2 with supporting walls 6 and recesses formed therebetween 7 to form a 3D structure.

15 zeigt die Prinzipdarstellung einer weiteren Variante des Werkzeuges, vor und 16 nach dem Umformvorgang, wobei das erste Werkzeugelement eine Gravur 2 mit Stützwänden 6 und dazwischen gebildeten Ausnehmungen 7 aufweist, die über ihren gesamten Bereich im Wesentlichen mit der gleichen Struktur und Tiefe versehen ist. Das zweite Werkzeugelement 13 ist an seiner in Richtung zum Halbzeug 12 weisenden Wirkfläche 13W gewölbt ausgeführt. Dadurch greift zuerst der hier mittige Bereich des zweiten Werkzeugelementes 13 am Halbzeug 12 an und drückt dieses in die Gravur 2. Bei einer weiteren Hubbewegung des zweiten Werkzeugelementes 13 in Richtung zum ersten Werkzeugelement 1 wird das Halbzeug 12 durch das sich ändernde Höhenniveau der Wirkfläche 13W im Vergleich zur Gravur 2 unterschiedlich Tief in die Gravur 2 geformt - hier im mittleren Bereich am meisten und in Richtung zum Randbereich weniger, wie aus 16 ersichtlich ist. Die im Halbzeug 12 erzeugte Wölbstruktur W ist somit hier im mittleren Bereich am tiefsten ausgebildet und läuft in Richtung zu den Randbereichen aus. In dem vorgenannt beschriebenen Beispiel läuft der Umformprozess, wie meist gewünscht von innen nach außen ab. 15 shows the schematic diagram of another variant of the tool, before and 16 after the forming process, wherein the first tool element engraved 2 with supporting walls 6 and recesses formed therebetween 7 which is provided with substantially the same structure and depth over its entire area. The second tool element 13 is at its semi-finished 12 pointing effective surface 13W arched executed. As a result, first engages the here central region of the second tool element 13 on the semi-finished product 12 and press this into the engraving 2 , In a further stroke movement of the second tool element 13 towards the first tool element 1 becomes the semi-finished product 12 by the changing height level of the effective area 13W in comparison to the engraving 2 different deep into the engraving 2 shaped - here in the middle range the most and in Direction to the edge area less as out 16 is apparent. The semi-finished 12 generated arch structure W is thus formed here in the middle region at the lowest and runs in the direction of the edge regions. In the example described above, the forming process, as usually desired from the inside out.

Selbstverständlich kann auch ein asymmetrischer Verlauf der Wölbstruktur bei einer entsprechenden Gestaltung de zweiten Werkzeugelementes erzeugt werden. In 17 ist schematisch ein zweites Werkzeugelement 13 mit einer abgeschrägten Wirkfläche 13W und der Schnitt durch das Halbzeug 12 mit der dadurch erzeugten Wölbstruktur W dargestellt, die auf einer Seite am tiefsten ist und zur gegenüberliegenden Seite immer flacher wird.Of course, an asymmetric course of the arch structure can be generated with a corresponding design de second tool element. In 17 is schematically a second tool element 13 with a beveled effective surface 13W and the section through the semi-finished product 12 represented with the vault structure W produced thereby, which is at a lowest on one side and to the opposite side is always flatter.

Durch diese im Vergleich zu der lichten Kontur der Stützelemente 6 unterschiedliche Kontur des zweiten Werkzeugelementes 13 kann der Umformprozess gezielt beeinflusst werden.By this compared to the clear contour of the support elements 6 different contour of the second tool element 13 The forming process can be specifically influenced.

Zum dreidimensionalen Strukturieren eines vorgeformten schalen- oder napfartigen Halbzeuges 12 weist das erste Werkzeugelement 1 Stützelemente 6 auf, deren lichte konvexe Kontur der konkaven Seite des Halbzeuges 12 so angepasst wird, dass die Krümmung des Halbzeuges 12 im Wesentlichen der Krümmung der lichten Kontur der Stützelemente 6 entspricht (s. 8 und 9) und das Halbzeug somit zuverlässig und sicher am ersten Werkzeugelement 1 anliegt.For the three-dimensional structuring of a preformed bowl or cup-shaped semi-finished product 12 has the first tool element 1 support elements 6 on, whose clear convex contour of the concave side of the semifinished product 12 is adjusted so that the curvature of the semifinished product 12 essentially the curvature of the clear contour of the support elements 6 corresponds (s. 8th and 9 ) And the semi-finished so reliable and safe on the first tool element 1 is applied.

Das zweite Werkzeugelement 13 kann auch gemäß 18 in Richtung zum Halbzeug 12 eine Krümmung aufweisen, die gewährleistet, dass bei Druckbeaufschlagung in Richtung zum ersten Werkzeugelement 1 zuerst nur ein Bereich der Wirkfläche 13W des zweiten Werkzeugelementes 13 das Halbzeug 12 berührt und in diesem Bereich die Umformung des Halbzeuges 12 in die Stützelemente der Struktur - hier nicht dargestellt - beginnt. Bei weiterer Druckbeaufschlagung werden fortschreitend die anderen Bereiche des Halbzeuges 12 in die Gravur des ersten Werkzeugelementes 1 eingeformt.The second tool element 13 can also according to 18 towards the semi-finished product 12 have a curvature, which ensures that when pressure is applied in the direction of the first tool element 1 at first only one area of the effective area 13W of the second tool element 13 the semi-finished product 12 touched and in this area the deformation of the semi-finished product 12 into the supporting elements of the structure - not shown here - begins. Upon further pressurization, the other areas of the semifinished product will progressively increase 12 in the engraving of the first tool element 1 formed.

In 18a liegt ein Halbzeug 12 in Form einer vorgeformten Schale mit seiner konvex gekrümmten Seite in einer konkav gekrümmten Ausnehmung des ersten Werkzeugelementes 1. Im Bereich der konkav gekrümmten Ausnehmung befindet sich eine hier nicht dargestellte Gravur mit Stützelementen. Die Anlageflächen von Halbzeug und erstem Werkzeugelement 1 (Gravur) weisen im Wesentlichen eine gleiche zueinander korrespondierende Kontur auf, hier einen Radius R1, der nach unten gewölbt ist. Das zweite Werkzeugelement 13 ist in Richtung zum Halbzeug 12 konvex mit einem Radius R2 gekrümmt, der geringer ist als der Radius R1.In 18a is a semi-finished product 12 in the form of a preformed shell with its convexly curved side in a concavely curved recess of the first tool element 1 , In the region of the concavely curved recess is an engraving, not shown here, with support elements. The contact surfaces of semifinished product and first tool element 1 (Engraving) have substantially the same contour to each other, here a radius R1 which is arched downwards. The second tool element 13 is in the direction of the semi-finished product 12 convex with a radius R2 curved, which is less than the radius R1 ,

In der Variante nach Bild b in 18 liegt das Halbzeug 12 mit seinem konkav gekrümmten Bereich auf einer konvexen Krümmung (mit einer nicht dargestellten Gravur mit Stützelementen) des ersten Werkzeugelementes 1 auf, wobei auch hier die aneinanderliegenden Konturen einen im Wesentlichen gleichen Krümmungsradius R1 aufweisen, der hier nach oben gewölbt ist. Das zweite Werkzeugelement 13 ist in Richtung zum Halbzeug 12 konkav mit einem Radius R2 gekrümmt, der größer ist als der Radius R1.In the variant according to picture b in 18 is the semi-finished product 12 with its concavely curved portion on a convex curvature (with an engraving, not shown, with supporting elements) of the first tool element 1 on, wherein here also the contours contiguous a substantially same radius of curvature R1 have, which is arched up here. The second tool element 13 is in the direction of the semi-finished product 12 concave with a radius R2 curved, which is larger than the radius R1 ,

Wird in den beiden Varianten a und b der 18 das zweite Werkzeugelement 13 in Richtung zum ersten Werkzeugelement 1 bewegt, legt sich zuerst der mittlere Bereich des zweiten Werkzeugelementes 13 an das Halbzeug 12 an, welches zwischen dem ersten und dem zweiten Werkzeugelement 1, 13 angeordnet ist, so dass im hier mittleren Bereich des Halbzeuges 12 der Strukturierungsprozess eingeleitet wird und bei einer weiteren Hubbewegung des zweiten Werkzeugelementes 13 in Richtung zum ersten Werkzeugelement 1 nach außen in Richtung zum Randbereich 5 des ersten Werkzeuges 1 fortschreitet.Is in the two variants a and b the 18 the second tool element 13 towards the first tool element 1 moves, first places the central region of the second tool element 13 to the semi-finished product 12 at which between the first and the second tool element 1 . 13 is arranged so that in the middle region of the semifinished product 12 the structuring process is initiated and in a further stroke movement of the second tool element 13 towards the first tool element 1 outwards towards the edge area 5 of the first tool 1 progresses.

Die 19 bis 25 zeigen eine Variante der Gestaltung der Stationen eines F olgeverbu ndwerkzeuges.The 19 to 25 show a variant of the design of the stations of a fiber composite tool.

Gemäß 19 erfolgt in einer ersten Station St1 das Einbringen eines Hauptformelementes H in ein Blech /Halbzeug 12 durch einen herkömmlichen Stempel 22, mit dem das Halbzeug 12 bereichsweise in eine Ausnehmung 23 eines Unterwerkzeuges 24 geformt wurde. Die in 18 dargestellte Einzelheit A zeigt, dass mit dem Hauptformelement H eine flache Ausformung erzeugt wurde, die jedoch im Übergangsbereich versteifende Strukturelemente S aufweistAccording to 19 takes place in a first station St1 the introduction of a main form element H in a sheet / semi-finished product 12 by a conventional stamp 22 with which the semi-finished product 12 partially into a recess 23 a lower tool 24 was formed. In the 18 shown detail A shows that with the main form element H a flat shape was generated, but the stiffening structural elements in the transition region S having

21 zeigt die zweite Station St2, bei welcher unter Anwendung eines elastischen Mediums (zweites Werkzeugelement 13) eine 3D-Struktur im Halbzeug 12 ausgeformt wird, die das Hauptformelement H umringt. Das erste Werkzeugelement 1 weist einen im Wesentlichen ebenen Randbereich 5 auf, auf dem das Halbzeug 12 randseitig aufliegt. Im ersten Werkzeugelement 1, welches hier unterhalb des Halbzeuges 12 angeordnet ist, befindet sich die Gravur 2 mit Stützelementen 6 und dazwischen gebildeten Ausnehmungen 7 umfangsseitig zu einem ersten Abstützelement 25.1. Das erste Abstützelement 25.1 ist entgegen der Federkraft eines Federelementes 26 in dem ersten Werkzeugelement 1 nach unten drückbar und stützt das Hauptformelement H hier von unten ab. Das zweite Werkzeugelement 13 ist gemäß 17 oberhalb des Halbzeuges 12 angeordnet und weist ein zweites Abstützelement 25.2 auf, welches das Hauptformelement von oben abstützt. Umfangsseitig zum zweiten Abstützelement 25.2 ist in einer nach unten offenen Umhausung 27 das zweite Werkzeugelement 13 angeordnet. Die Umhausung 27 und damit das zweite Werkzeugelement 13 wird von dem dritten Werkzeugelement 16 umringt, welches den Randbereich des Halbzeuges 12 gegen den Randbereich 5 des ersten Werkzeugelementes 1 fixiert. Wird das zweite Werkzeugelement 13 über die Oberseite der Umhausung 27 durch eine in Richtung der Längsachse A wirkende Kraft des nicht dargestellten Pressenstempels in Richtung zum ersten Werkzeugelement 1 bewegt, wird das Hauptformelement H zwischen dem ersten Abstützelement 25.1 und dem zweiten Abstützelement 25.2 geklemmt und das erste Abstützelement 25.1 entgegen der Federkraft des Federelementes 27 bewegt. Das Elastomer des zweiten Werkzeugelementes 13 presst das Halbzeug 12 in die Gravur 2, wodurch eine dreidimensionale Struktur/Wölbstruktur W (s. Einzelheit B gem. 20) in der Art eines Nebenformelementes N im Halbzeug 12 erzeugt wird. 21 shows the second station St 2 in which using an elastic medium (second tool element 13 ) a 3D structure in the semi-finished product 12 is formed, which is the main feature H surrounded. The first tool element 1 has a substantially flat edge area 5 on, on which the semi-finished product 12 rests on the edge. In the first tool element 1 , which is here below the semifinished product 12 is arranged, there is the engraving 2 with support elements 6 and recesses formed therebetween 7 circumferentially to a first support element 25.1 , The first support element 25.1 is against the spring force of a spring element 26 in the first tool element 1 pressed down and supports the main form element H here from below. The second tool element 13 is according to 17 above the semifinished product 12 arranged and has a second support element 25.2 on, which supports the main form element from above. Circumference to the second support element 25.2 is in an open-plan housing 27 the second tool element 13 arranged. The housing 27 and thus the second tool element 13 is from the third tool element 16 which surrounds the edge region of the semifinished product 12 against the edge area 5 of the first tool element 1 fixed. Will be the second tool element 13 over the top of the housing 27 by a force acting in the direction of the longitudinal axis A of the press ram, not shown, in the direction of the first tool element 1 moves, the main mold element H between the first support element 25.1 and the second support element 25.2 clamped and the first support element 25.1 against the spring force of the spring element 27 emotional. The elastomer of the second tool element 13 squeezes the semifinished product 12 in the engraving 2 , creating a three-dimensional structure / vault structure W (see detail B acc. 20 ) in the manner of a secondary feature N in the semi-finished product 12 is produced.

In einer dritten Station St3 erfolgt anschließend gemäß 23 die Einbringung einer Randkontur R (s. Einzelheit C in 22) und optional die Realisierung des Bauteilbeschnitts bzw. eines Ausschnitts AS (s. Einzelheit D gemäß 19)In a third station St3 then takes place according to 23 the introduction of a border contour R (see detail C in 22 ) and optionally the realization of the component trimming or a detail AS (see detail D according to 19 )

26 zeugt das in den Stationen St1 bis St3 umgeformte Halbzeug 12 in der Draufsicht mit dem hier asymmetrisch angeordneten Hauptformelement H, welches von versteifenden Strukturelementen S umgeben ist. An die Strukturelemente schließt sich bis zum nicht bezeichneten Randbereich eine Wölbstruktur W an, die in der Art eines Nebenformelementes N in das Halbzeug 12 eingebracht wurde. Im Randbereich ist eine Randkontur R und ein Ausschnitt AS eingebracht. 26 testifies in the stations St1 to St3 formed semi-finished product 12 in plan view with the here asymmetrically arranged main form element H , which of stiffening structural elements S is surrounded. At the structural elements closes up to the non-designated edge region a vault structure W on, which is in the form of a secondary feature N into the semi-finished product 12 was introduced. In the edge area is a border contour R and a section AS brought in.

Auch bei dem vorgenannten Ausführungsbeispiel erfolgen die Umformprozesse im Halbzeug von innen nach außen.Also in the aforementioned embodiment, the forming processes in the semi-finished from inside to outside.

Selbstverständlich können auch je nach der Geometrie des herzustellenden Bauteils andere Vorformen in Halbzeug realisiert werden. Das vorgeformte Halbzeug 12 wird dann zumindest mit dem Bereich der mit einer 3D-Struktur versehen werden soll, an die Gravur des ersten Werkzeugelementes 1 angelegt und dann durch das zweite Werkzeugelement 13 umgeformt.Of course, depending on the geometry of the component to be manufactured other preforms can be realized in semi-finished. The preformed semi-finished product 12 is then at least to be provided with the area of a 3D structure, to the engraving of the first tool element 1 created and then through the second tool element 13 reshaped.

Es können 3D-Strukturierungen in den unterschiedlichsten Varianten in regelmäßigen oder unregelmäßigen Anordnungen in gleichen oder unterschiedlichen Größen in das Bauteil eingebracht werden. Die Grundform der 3D-Strukturierung kann (in der Draufsicht) in Form eines Vielecks (sechseckig, dreieckig usw.), rund oder oval ausgebildet sein.It can 3D structuring in a variety of variants in regular or irregular arrangements in the same or different sizes are introduced into the component. The basic shape of the 3D structuring may be (in plan view) in the form of a polygon (hexagonal, triangular, etc.), round or oval.

Die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wölbstrukturierten Bleche sind für alle Bereiche prädestiniert, in welche erhöhte Festigkeits- bzw. Steifigkeitsanforderungen von Wichtigkeit sind. Vorteilhaft sind auch die schalldämmenden Eigenschaften der wölbstrukturierten Bauteile.The vaulted with the inventive device sheets are predestined for all areas in which increased strength or stiffness requirements are of importance. Also advantageous are the sound-absorbing properties of the vault-structured components.

Claims (8)

Vorrichtung zur Herstellung eines eine 3D-Strukturierung aufweisenden Bauteils mit einem Randbereich, aus einem Halbzeug (12), wobei der Randbereich des Bauteils keine Strukturierung aufweist und im Wesentlichen gerade oder eben ausgebildet ist, - mit zumindest einem ersten Werkzeugelement (1) mit einer Gravur (2) zur Ausbildung einer 3D-Strukturierung in dem Halbzeug (12), wobei sich an die Gravur (2) des ersten Werkzeugelementes (1) eine dem Randbereich des herzustellenden Bauteils im Wesentlichen entsprechende Randfläche (5) anschließt und - dem ersten Werkzeugelement (1) gegenüberliegend ein zweites Werkzeugelement angeordnet ist, mit dem durch einen Energieeintrag das Material des Halbzeuges (12) in die Gravur (2) des ersten Werkzeugelementes (1) einformbar ist und - sich an das zweite Werkzeugelement umfangsseitig zumindest bereichsweise ein drittes Werkzeugelement anschließt und - das Halbzeug (12) in Form einer ebenen Blechronde ausgebildet ist und in die Vorrichtung derart einlegbar ist, dass es auf dem ersten Werkzeugelement (1) aufliegt (Seite 17, Zeile 19) oder dass das Halbzeug (12) in Form eines gekrümmten Halbzeuges (12) ausgebildet ist, wobei die Krümmung der Kontur des ersten Werkzeugelements (1) der Krümmung des Halbzeuges (12) entspricht und das Halbzeug (12) am ersten Werkzeugelement (1) anliegt (Seite 20, Zeile 18) derart, dass die Anlageflächen von dem Halbzeug (12) und dem erstem Werkzeugelement (1) eine gleiche zueinander korrespondierende Kontur mit einem Radius R1 aufweisen und das zweite Werkzeugelement in Richtung zum Halbzeug (12) mit einem Radius R2 gekrümmt ist, der geringer als der Radius R1 ist wodurch sich zuerst der mittlere Bereich des zweiten Werkzeugelementes an das Halbzeug (12) anlegt, so dass im mittleren Bereich des Halbzeuges (12) der Strukturierungsprozess einleitbar und bei einer weiteren Hubbewegung des zweiten Werkzeugelementes in Richtung zum ersten Werkzeugelement (1) nach außen in Richtung zum Randbereich (5) des ersten Werkzeuges (1) fortführbar ist (Seite 21 Zeile 1 bis 22) und - das dritte Werkzeugelement relativ zum ersten und zum zweiten Werkzeugelement bewegbar ist und dadurch das Halbzeug (12) mit seinem Randbereich gegen die Randfläche (5) des ersten Werkzeugelementes (1) mit einer Haltekraft fixierbar und/oder pressbar ist und - dabei ein Nachfließen des Materials aus dem Randbereich bei der Umformung realisiert oder den Randbereich klemmt derart, dass kein Material nachfließt oder erst ab einer bestimmten Umformung das Nachfließen des Materials freigebbar ist und dass - durch die randseitige Fixierung oder Klemmung des Bauteils das Nachfließen des Werkstoffs steuerbar ist und trotz einer randseitigen Fixierung oder Klemmung eine Umformkraft erhöhbar ist.Device for producing a component having a 3D structuring with an edge region, of a semifinished product (12), wherein the edge region of the component has no structuring and is substantially straight or flat, with at least one first tool element (1) with an engraving (2) for forming a 3D structuring in the semifinished product (12), wherein the engraving (2) of the first tool element (1) adjoins an edge area (5) substantially corresponding to the edge region of the component to be produced, and - the first tool element (FIG. 1) is arranged opposite a second tool element, by means of an energy input, the material of the semifinished product (12) in the engraving (2) of the first tool element (1) can be formed and - at the periphery of the second tool element at least partially connects a third tool element and - The semi-finished product (12) is designed in the form of a flat sheet metal sheet and in the device such can be inserted, that it rests on the first tool element (1) (page 17, line 19) or that the semifinished product (12) in the form of a curved semi-finished product (12) is formed, wherein the curvature of the contour of the first tool element (1) of Curvature of the semifinished product (12) and the semi-finished product (12) on the first tool element (1) is applied (page 20, line 18) such that the contact surfaces of the semi-finished product (12) and the first tool element (1) has a same corresponding contour with a radius R1 and the second tool element is curved in the direction of the semifinished product (12) with a radius R2 which is less than the radius R1, whereby first the middle region of the second tool element is applied to the semifinished product (12), so that in middle region of the semifinished product (12) of the structuring process introduced and in a further lifting movement of the second tool element in the direction of the first tool element (1) outward toward the edge region ( 5) of the first tool (1) can be continued (page 21 lines 1 to 22) and - the third tool element is movable relative to the first and the second tool element and thereby the semi-finished product (12) with its edge region against the edge surface (5) of the first Tool element (1) can be fixed and / or pressed with a holding force and while a subsequent flow of the material from the edge region realized during the forming or clamps the edge region such that no material flows or only after a certain deformation, the Nachfließen the material is releasable and that - controlled by the marginal fixation or clamping of the component, the subsequent flow of the material is and despite a marginal fixation or clamping a forming force can be increased. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gravur (2) Stützwände (6) und zwischen den Stützwänden gebildete Ausnehmungen (7) aufweist und dass sich das Halbzeug (12) durch den Energieeintrag des zweiten Werkzeugelementes auf den Stützwänden (6) abstützt und sich im Wesentlichen frei in die Ausnehmungen (7) unter Bildung einer 3D-Strukturierung einformt.Device after Claim 1 , characterized in that the engraving (2) support walls (6) and between the support walls formed recesses (7) and that the semi-finished product (12) by the energy input of the second tool element on the support walls (6) is supported and substantially free into the recesses (7) forming a 3D patterning. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der sich in den Ausnehmungen einstellenden 3D-Strukturierung des Halbzeuges (12) durch den Energieeintrag des zweiten Werkzeugelementes einstellbar ist.Device after Claim 1 or 2 , characterized in that the height of the 3D structuring of the semifinished product (12) which is established in the recesses is adjustable by the energy input of the second tool element. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Werkzeugelement zumindest bereichsweise aus einem elastomeren Material besteht und zum Energieeintrag relativ zum dritten Werkzeugelement in Richtung zum ersten Werkzeugelement (1) bewegbar ist und dass das elastomere Material bedarfsweise - in Richtung zum ersten Werkzeugelement (1) mit bereichsweise unterschiedlichen Kräften beaufschlagbar ist und/oder - bereichsweise unterschiedliche Elastizitäten aufweist und/oder - bereichsweise unterschiedliche Höhen aufweist und/oder - an seiner in Richtung zum ersten Werkzeugelement (1) weisenden Wirkfläche (13W) mit einer Strukturierung versehen ist.Device according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the second tool element at least partially consists of an elastomeric material and the energy input relative to the third tool element in the direction of the first tool element (1) is movable and that the elastomeric material as needed - in the direction of the first tool element (1) with partially different Forces can be acted upon and / or - has different elasticities in some areas and / or - has different heights and / or - is provided on its in the direction of the first tool element (1) facing effective surface (13W) with a structuring. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Gravur (2) mit Stützwänden (6) und zwischen den Stützwänden (6) gebildeten Ausnehmungen (7) die Höhe der sich im Halbzeug (12) einstellenden 3D-Strukturen/Wölbstrukturen (W) durch die Höhe (H) und/oder Härte/Elastizität der Elastomerplatte und/oder die in Richtung zum ersten Werkzeugelement (1) wirkende Umformkraft (Fu) bestimmt wird und durch Änderung der Höhe (H) und/oder Härte/Elastizität der Elastomerplatte und/oder Änderung der Umformkraft (Fu) einstellbar und/oder veränderbar ist.Device after Claim 4 , characterized in that in an engraving (2) with support walls (6) and recesses formed between the support walls (6) (7) the height of the semifinished product (12) adjusting 3D structures / Wölbstrukturen (W) by the height ( H) and / or hardness / elasticity of the elastomer plate and / or in the direction of the first tool element (1) acting forming force (Fu) is determined and by changing the height (H) and / or hardness / elasticity of the elastomer plate and / or change of Forming force (Fu) is adjustable and / or changeable. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Werkzeugelement in Form wenigstens eines elektromagnetischen ersten Aktuators (15) ausgebildet ist, der den Energieeintrag erzeugt.Device after Claim 1 , characterized in that the second tool element in the form of at least one electromagnetic first actuator (15) is formed, which generates the energy input. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass - bei einer Gravur (2) mit Stützwänden (6) und zwischen den Stützwänden (6) gebildeten Ausnehmungen (7) die Höhe der sich im Halbzeug (12) einstellenden 3D-Strukturen durch die mit dem elektromagnetischen ersten Aktuator (15) erzeugte und in Richtung zum ersten Werkzeugelement (1) wirkende Umformkraft bestimmt wird und durch Änderung der magnetischen Feldstärke des elektromagnetischen ersten Aktuators (15) einstellbar und/oder veränderbar ist und/oder - dass durch den ersten Aktuator (15) und/oder einen weiteren elektromagnetischen Aktuator das Bauteil so erwärmbar ist, dass sich dessen Formänderungsvermögen erhöht.Device after Claim 6 , characterized in that - in an engraving (2) with support walls (6) and between the support walls (6) formed recesses (7), the height of the semi-finished (12) adjusting 3D structures by the with the electromagnetic first actuator ( 15) generated and in the direction of the first tool element (1) acting forming force is determined and by changing the magnetic field strength of the electromagnetic first actuator (15) is adjustable and / or variable and / or - by the first actuator (15) and / or a further electromagnetic actuator, the component is heated so that increases its ability to change shape. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gravur (2) des ersten Werkzeugelementes (1) unterschiedliche Strukturbereiche zur Ausbildung unterschiedlicher 3D-Strukturen im Halbzeug (12) aufweist oder dass das erste Werkzeugelement (1) zumindest einen in etwa einheitlichen Strukturbereich in der Gravur (2) aufweist und durch unterschiedlichen Energieeintrag im Halbzeug (12) eine Wölbstruktur (W) mit unterschiedlich tiefen Bereichen erzeugbar ist.Device according to one of Claims 1 to 7 , characterized in that the engraving (2) of the first tool element (1) has different structural areas for forming different 3D structures in the semifinished product (12) or that the first tool element (1) has at least one roughly uniform structural area in the engraving (2). and by a different energy input in the semifinished product (12) a vault structure (W) with different depths areas can be generated.

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