DE102016000042A1

DE102016000042A1 - Verfahren und Anordnung zur Herstellung eines umgeformten Teiles

Info

Publication number: DE102016000042A1
Application number: DE102016000042.2A
Authority: DE
Inventors: Michael Volter; Danni Kießling; Bernd Sandow; Bernd Bulirsch
Original assignee: Fichthorn & Co KG GmbH
Current assignee: Fichthorn & Co KG GmbH
Priority date: 2016-01-04
Filing date: 2016-01-04
Publication date: 2017-07-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines umgeformten Teiles, welches aus mindestens zwei verschiedenen umformbaren Werkstoffen (1, 2) besteht und keinen Klebstoff enthält, umfassend die folgenden Schritte: a) ein- oder mehrmaliges Umformen eines Werkstoffes 1, um selbigen in eine Form A zu überführen, b) ein- oder mehrmaliges Umformen eines Werkstoffes 2, um selbigen in eine Form B zu überführen, wobei die beiden Formen A und B auf mindestens jeweils einer Teilfläche im Wesentlichen formschlüssig aneinander angenähert werden können, c) Zusammensetzen der Formen A und B zu einer zusammengesetzten Form AB durch im Wesentlichen formschlüssige Annäherung der beiden Formen A und B aneinander an den besagten jeweiligen Teilflächen, d) ein- oder mehrmaliges Umformen der aus den Formen A und B zusammengesetzten Form AB, so dass im Ergebnis ein aus mindestens zwei umformbaren Werkstoffen (1, 2) bestehendes, umgeformtes Teil in der Form C entsteht, welches ohne Beigabe von Klebstoff ausschließlich auf Grund der in Schritt d) durchgeführten Umformung oder Umformungen die beiden Werkstoffe (1, 2) mechanisch stabil verbindet. Es wird ferner eine das erfindungsgemäße Verfahren umsetzende Anordnung angegeben.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Anordnung zur Herstellung eines umgeformten Teiles, welches aus mindestens zwei verschiedenen umformbaren Werkstoffen besteht und keinen Klebstoff enthält.
Der Stand der Technik kennt verschiedenste Verfahren, Verbundwerkstoffe herzustellen bzw. zu bearbeiten. Die US 3,490,124 beispielsweise lehrt die Bearbeitung gleichzeitig mindestens zweier Metallschichten, die aneinander gebondet sind, und bei denen während der Bearbeitung strukturelle Vorzugsrichtungen in einem bestimmten Winkel zueinander ausgerichtet sind. Nachteilig ist hier die Notwendigkeit der vorherigen metallurgischen Verbindung der Materialien.
In der DE 4015169 wird ein Herstellverfahren für ein schalldämmendes Stahlblechformteil beschrieben, bei dem zwischen zwei Blechen ein schalldämmendes Material eingebracht und dieses durch Tiefziehen zwischen den Schichten verteilt wird. Nachteilig ist hierbei, dass die Blechlagen in der Regel durch Punktschweißen vorab verbunden werden müssen. Weiterhin ist unbedingt das schalldämmende Material zwischen den Blechlagen notwendig, um das beschriebene Verfahren ausführen zu können.
Die DE 19919783 beschreibt ein Herstellungsverfahren für ein durch Tiefziehen umgeformtes, wenigstens zweilagiges Blechverbundteil. Dabei muss zwingend Klebstoff zwischen den Blechlagen verwendet werden. Dies ist gleichsam bei der DE 10 2008 026 613 und der DE 10 2008 034 207 der Fall.
Die Verwendung von Klebstoff oder anderen nicht-metallischen Verbundmaterialien ist insofern nicht wünschenswert, weil dann der Klebstoff bzw. das sonstige Verbundmaterial besonderen Anforderungen, wie etwa vergleichbaren thermischen Ausdehnungskoeffizienten, vergleichbaren Sprödigkeiten etc. wie die verwendeten Bleche genügen muss.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Lösung zu schaffen, mit der ein aus mindestens zwei (bevorzugt verschiedenen) umformbaren Werkstoffen bestehendes, umgeformtes Teil entsteht, welches ohne Beigabe von Klebstoff oder sonstigen Zwischenlagen zwischen den Werkstoffen ausschließlich auf Grund mechanischer Umformung dauerhaft stabil ausgebildet ist. Auch soll eine vorherige Verschweißung oder sonstige Dauerverbindung vor dem Umformen nicht notwendig sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst von einem Verfahren zur Herstellung eines umgeformten Teiles, welches aus mindestens zwei verschiedenen umformbaren Werkstoffen (1, 2) besteht und keinen Klebstoff enthält, umfassend die folgenden Schritte:

a) ein- oder mehrmaliges Umformen eines Werkstoffes 1, um selbigen in eine Form A zu überführen,
b) ein- oder mehrmaliges Umformen eines Werkstoffes 2, um selbigen in eine Form B zu überführen, wobei die beiden Formen A und B auf mindestens jeweils einer Teilfläche im Wesentlichen formschlüssig aneinander angenähert werden können,
c) Zusammensetzen der Formen A und B zu einer zusammengesetzten Form AB durch im Wesentlichen formschlüssige Annäherung der beiden Formen A und B aneinander an den besagten jeweiligen Teilflächen,
d) ein- oder mehrmaliges Umformen der aus den Formen A und B zusammengesetzten Form AB, so dass im Ergebnis ein aus mindestens zwei umformbaren Werkstoffen (1, 2) bestehendes, umgeformtes Teil in der Form C entsteht, welches ohne Beigabe von Klebstoff ausschließlich auf Grund der in Schritt d) durchgeführten Umformung oder Umformungen die beiden Werkstoffe (1, 2) mechanisch stabil verbindet.

Mechanisch stabil heißt in diesem Zusammenhang insbesondere auch formschlüssig.
Vorteilhaft liegt bzw. liegen der Werkstoff 1 und/oder der Werkstoff 2 bereits in Form eines Halbzeuges oder als urgeformtes Vormaterial vor.
Beispielsweise kann der Werkstoff 1 ein Blech und der Werkstoff 2 ein thermoplastischer Kunststoff sein. Alternativ ist es denkbar, dass der Werkstoff 1 ein Blech aus einem ersten Material und der Werkstoff 2 ein Blech aus einem zweiten, anderen Material ist. Das erfindungsgemäße Verfahren würde zwar auch funktionieren, wenn beide Werkstoffe 1 und 2 exakt aus dem gleichen Material bestehen, dann treten allerdings nicht alle Vorteile zu Tage.
Weiterhin können nach den Verfahrensschritten a) und b) die Formen A und B jeweils nicht lediglich einer Ebene entsprechen, sondern selbige können jeweils mindestens eine konvexe, geknickte und/oder konkave Teilfläche aufweisen.
Jeder besagte Umformprozess ist vorteilhaft ausgebildet als Druckumformen, Zugdruckumformen, Zugumformen, Biegeumformen, Schubumformen, Pressen, Stanzen oder als ein anderes Verfahren. Selbstredend können auch mehrere verschiedene Umformprozesse nacheinander durchlaufen werden, um die Formen A bzw. B bzw. AB zu erzielen.
Überdies können die Schritte a) und b) vertauscht werden und/oder gleichzeitig an verschiedenen Orten ablaufen.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst von einer Anordnung zur Herstellung eines umgeformten Teiles, welches aus mindestens zwei verschiedenen umformbaren Werkstoffen 1, 2 besteht und keinen Klebstoff enthält, umfassend:

a) Mittel zum ein- oder mehrmaligen Umformen eines Werkstoffes 1, um selbigen in eine Form A zu überführen,
b) Mittel zum ein- oder mehrmaligen Umformen eines Werkstoffes 2, um selbigen in eine Form B zu überführen, wobei die beiden Formen A und B auf mindestens jeweils einer Teilfläche im Wesentlichen formschlüssig aneinander angenähert werden können,
c) Mittel zum Zusammensetzen der Formen A und B zu einer zusammengesetzten Form AB durch im Wesentlichen formschlüssige Annäherung der beiden Formen A und B aneinander an den besagten jeweiligen Teilflächen,
d) Mittel zum ein- oder mehrmaligen Umformen der aus den Formen A und B zusammengesetzten Form AB, so dass im Ergebnis ein aus mindestens zwei umformbaren Werkstoffen 1, 2 bestehendes, umgeformtes Teil in der Form C entsteht, welches ohne Beigabe von Klebstoff ausschließlich auf Grund der in Schritt d) durchgeführten Umformung oder Umformungen die beiden Werkstoffe 1, 2 mechanisch stabil verbindet.

Mechanisch stabil heißt in diesem Zusammenhang insbesondere auch formschlüssig.
Die Mittel zum ein- oder mehrmaligen Umformen sind beispielsweise Maschinen oder Maschinenteile, die regelhaft mindestens einen der folgenden Umformprozesse ausführen können: Druckumformen, Zugdruckumformen, Zugumformen, Biegeumformen, Schubumformen, Pressen oder Stanzen.
Die Mittel zum Zusammensetzen der Formen A und B zu einer zusammengesetzten Form AB können beispielsweise aus einem Roboter bestehen, der die Formen A und B greifen und zusammensetzen kann. Bevorzugt wird der Roboter kameragesteuert überwacht.
Weitere, vorn im Text bereits im Rahmen der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens genannte Varianten können ebenso in der erfindungsgemäßen Anordnung Verwendung finden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen 1 und 2 näher erläutert. 1 zeigt eine beispielhafte und nicht-maßstäbliche schematische Skizze zum erfindungsgemäßen Verfahren, während 2 ein Beispiel für ein erfindungsgemäß hergestelltes Teil wiedergibt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines umgeformten Teiles, welches aus mindestens zwei verschiedenen umformbaren Werkstoffen 1, 2 besteht und keinen Klebstoff enthält, und wird insbesondere in 1 näher illustriert. Es umfasst die folgenden Schritte:

a) ein- oder mehrmaliges Umformen eines Werkstoffes 1, um selbigen in eine Form A zu überführen,
b) ein- oder mehrmaliges Umformen eines Werkstoffes 2, um selbigen in eine Form B zu überführen, wobei die beiden Formen A und B auf mindestens jeweils einer Teilfläche im Wesentlichen formschlüssig aneinander angenähert werden können,
c) Zusammensetzen der Formen A und B zu einer zusammengesetzten Form AB durch im Wesentlichen formschlüssige Annäherung der beiden Formen A und B aneinander an den besagten jeweiligen Teilflächen,
d) ein- oder mehrmaliges Umformen der aus den Formen A und B zusammengesetzten Form AB, so dass im Ergebnis ein aus mindestens zwei umformbaren Werkstoffen 1, 2 bestehendes, umgeformtes Teil in der Form C entsteht, welches ohne Beigabe von Klebstoff ausschließlich auf Grund der in Schritt d) durchgeführten Umformung oder Umformungen die beiden Werkstoffe 1, 2 mechanisch stabil verbindet.

Mechanisch stabil heißt in diesem Zusammenhang insbesondere auch formschlüssig. In 1 sind die verschiedenen Umformschritte für zwei Werkstoffe 1, 2 parallel wiedergegeben. Die Vorschubrichtung ist mit dem langen schrägen Pfeil angezeigt.
Vorteilhaft liegt bzw. liegen der Werkstoff 1 und/oder der Werkstoff 2 bereits in Form eines Halbzeuges oder als urgeformtes Vormaterial vor, etwa also zwei verschiedene Arten von Stahlblech, die sich in ihrem Kohlenstoffgehalt unterscheiden. Wie in 1 zu sehen ist, werden hier beispielweise durch Stanzen und Tiefziehen aus den beiden Werkstoffen in 6 Schritten die Formen A und B erstellt. Diese enthalten u. a. geknickte (teil-konvexe) Teilflächen.
Diese Formen A und B werden dann möglichst passgenau aneinander angenähert, z. B. übereinander geschoben, zu einer zusammengesetzten Form AB zu gelangen. Dies kann durch eine im Wesentlichen formschlüssige Annäherung der beiden Formen A und B aneinander an den besagten jeweiligen Teilflächen erzielt werden. Im dargestellten Beispiel gemäß 1 wären die Teilflächen beispielsweise die inneren Flächen der U-Form der Form A und die äußeren Flächen der U-Form der Form B.
Schließlich entsteht durch ein- oder mehrmaliges Umformen der aus den Formen A und B zusammengesetzten Form AB (im Beispiel nach 1 durch fünfmaliges Umformen) im Ergebnis ein aus mindestens zwei umformbaren Werkstoffen 1, 2 bestehendes, umgeformtes Teil in der Form C, welches ohne Beigabe von Klebstoff ausschließlich auf Grund der durchgeführten Umformung oder Umformungen die beiden Werkstoffe 1, 2 mechanisch stabil miteinander verbindet.
Selbstverständlich können auch 3 oder mehr Werkstoffe 1, 2, 3 ... etc. vermittels des erfinderischen Verfahrens miteinander verbunden werden. Auch können sich weitere, andere Bearbeitungsschritte an das erfindungsgemäße Verfahren anschließen, und/oder derartige Schritte können noch vor dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgelagert sein. Auch ist es möglich, dass zusätzliche Bearbeitungsschritte mit dem Verfahren überlagert werden, wie beispielsweise eine Lackierung zusätzlich zu einem der Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist aus Redundanzgründen zeichnerisch nicht dargestellt.
Mit der beschriebenen Erfindung wird erreicht, was gewünscht war: Es werden Lösungen geschaffen, mit deren Hilfe ein aus mindestens zwei (bevorzugt verschiedenen) umformbaren Werkstoffen bestehendes, umgeformtes Teil hergestellt werden kann, welches ohne Beigabe von Klebstoff oder sonstigen Zwischenlagen zwischen den Werkstoffen ausschließlich auf Grund mechanischer Umformung dauerhaft stabil ausgebildet ist. Auch eine vorherige Verschweißung oder sonstige Dauerverbindung der Werkstoffe oder Rohbauteile vor dem Umformen ist nicht notwendig.
Bezugszeichenliste

1: Werkstoff 1
2: Werkstoff 2
A: Form A
B: Form B
AB: Form AB
C: Form C

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 3490124 [0002]
DE 4015169 [0003]
DE 19919783 [0004]
DE 102008026613 [0004]
DE 102008034207 [0004]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines umgeformten Teiles, welches aus mindestens zwei verschiedenen umformbaren Werkstoffen (1, 2) besteht und keinen Klebstoff enthält, umfassend die folgenden Schritte: a) ein- oder mehrmaliges Umformen eines Werkstoffes 1, um selbigen in eine Form A zu überführen, b) ein- oder mehrmaliges Umformen eines Werkstoffes 2, um selbigen in eine Form B zu überführen, wobei die beiden Formen A und B auf mindestens jeweils einer Teilfläche im Wesentlichen formschlüssig aneinander angenähert werden können, c) Zusammensetzen der Formen A und B zu einer zusammengesetzten Form AB durch im Wesentlichen formschlüssige Annäherung der beiden Formen A und B aneinander an den besagten jeweiligen Teilflächen, d) ein- oder mehrmaliges Umformen der aus den Formen A und B zusammengesetzten Form AB, so dass im Ergebnis ein aus mindestens zwei umformbaren Werkstoffen (1, 2) bestehendes, umgeformtes Teil in der Form C entsteht, welches ohne Beigabe von Klebstoff ausschließlich auf Grund der in Schritt d) durchgeführten Umformung oder Umformungen die beiden Werkstoffe (1, 2) mechanisch stabil verbindet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff 1 und/oder der Werkstoff 2 bereits in Form eines Halbzeuges oder als urgeformtes Vormaterial vorliegt bzw. vorliegen.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff 1 ein Blech und der Werkstoff 2 ein thermoplastischer Kunststoff ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff 1 ein Blech aus einem ersten Material und der Werkstoff 2 ein Blech aus einem zweiten, anderen Material ist.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach den Verfahrensschritten a) und b) die Formen A und B jeweils nicht lediglich einer Ebene entsprechen, sondern jeweils mindestens eine konvexe, geknickte und/oder konkave Teilfläche aufweisen.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umformprozess ausgebildet ist als Druckumformen, Zugdruckumformen, Zugumformen, Biegeumformen, Schubumformen, Pressen, Stanzen oder als anderes Verfahren.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a) und b) vertauscht werden und/oder gleichzeitig an verschiedenen Orten ablaufen.
Anordnung zur Herstellung eines umgeformten Teiles, welches aus mindestens zwei verschiedenen umformbaren Werkstoffen (1, 2) besteht und keinen Klebstoff enthält, umfassend: a) Mittel zum ein- oder mehrmaligen Umformen eines Werkstoffes 1, um selbigen in eine Form A zu überführen, b) Mittel zum ein- oder mehrmaligen Umformen eines Werkstoffes 2, um selbigen in eine Form B zu überführen, wobei die beiden Formen A und B auf mindestens jeweils einer Teilfläche im Wesentlichen formschlüssig aneinander angenähert werden können, c) Mittel zum Zusammensetzen der Formen A und B zu einer zusammengesetzten Form AB durch im Wesentlichen formschlüssige Annäherung der beiden Formen A und B aneinander an den besagten jeweiligen Teilflächen, d) Mittel zum ein- oder mehrmaligen Umformen der aus den Formen A und B zusammengesetzten Form AB, so dass im Ergebnis ein aus mindestens zwei umformbaren Werkstoffen (1, 2) bestehendes, umgeformtes Teil in der Form C entsteht, welches ohne Beigabe von Klebstoff ausschließlich auf Grund der in Schritt d) durchgeführten Umformung oder Umformungen die beiden Werkstoffe (1, 2) mechanisch stabil verbindet.
Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum ein- oder mehrmaligen Umformen mindestens einen der folgenden Umformprozesse ausführen: Druckumformen, Zugdruckumformen, Zugumformen, Biegeumformen, Schubumformen, Pressen oder Stanzen.