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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umformen einer Blechplatine mit maßgeschneiderten Eigenschaften in verschiedenen lokalen Flächenbereichen der Blechplatine, die wenigstens einen ersten Flächenabschnitt mit einer höheren Blechdicke und wenigstens einen zweiten Flächenabschnitt mit einer geringeren Blechdicke aufweist, durch Umformen der Blechplatine zwischen zwei an gegenüberliegenden Seiten der Blechplatine einwirkenden Umformwerkzeughälften. Die Erfindung betrifft außerdem eine zugehörige Dickenausgleichsauflage.
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Die
DE 10 2017 202 555 A1 beschreibt ein Verfahren zur Bildung einer maßgeschneiderten Vorstufe einer Blechplatine, umfassend ein selektives Erwärmen eines Blechs aus einer hochfesten Metalllegierung in einem ersten Bereich auf eine Temperatur unterhalb eines Schmelzpunkts der Metalllegierung mit einer Wärmequelle, wobei ein zweiter Bereich des Blechs, der benachbart ist zum ersten Bereich, unaufgewärmt bleibt, wobei das selektive Erwärmen einen ersten Bereich der Metalllegierung erzeugt, mit mindestens einer Materialeigenschaft, die sich vom zweiten Bereich unterscheidet, so dass, nachdem das Blech zugeschnitten wird, um eine Blechplatine zu formen, die Blechplatine einen Teil des ersten Bereichs und einen Teil des zweiten Bereichs umfasst.
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Eine Blechplatine mit maßgeschneiderten Eigenschaften in verschiedenen lokalen Flächenbereichen der Blechplatine kann insoweit typischerweise mindestens ein erstes Metallblech und ein damit verbundenes zweites Metallblech beinhalten, wobei das zweite Metallblech sich mindestens in einer Eigenschaft von dem ersten Metallblech unterscheidet. Beispielsweise können Aluminiumplatten, Stahlplatten oder Stahlbänder mit unterschiedlicher Festigkeit, Duktilität, Härte, Dicke, und/oder Geometrie miteinander zu einer Blechplatine mit maßgeschneiderten Eigenschaften in verschiedenen lokalen Bereichen der Blechplatine verbunden werden. Nach dem Zusammenfügen wird die gewünschte Kontur oder dreidimensionale Struktur geschaffen, beispielsweise, durch ein Kaltumformverfahren oder Warmformverfahren. Dabei können angrenzende Kanten des ersten Metallblechs und des zweiten Metallblechs mechanisch miteinander verbunden werden, beispielsweise, durch eine Schweißnaht, eine Falzung, eine Fuge oder eine andere Verbindung entlang der angrenzenden Kanten, um ineinander einzugreifen. Insbesondere ist die Blechplatine nicht beschränkt auf stets genau zwei Metallbleche, sondern es können zur Bildung der Blechplatine drei oder mehr Metallbleche zu einem Bauteil zusammengefügt werden. Ein Verfahren zum Stumpfverschweißen von Bauteilen und ein zugehöriges Rührreibschweißwerkzeug ist beispielsweise aus der
DE 10 2013 110 034 A1 bekannt. Die
US 5,941,110 A beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen von Blechplatinen mit maßgeschneiderten Eigenschaften, bei dem die Schweißnähte aufwendig geklemmt werden, um nicht zu wandern.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem Blechplatinen mit maßgeschneiderten Eigenschaften in verschiedenen lokalen Flächenbereichen der Blechplatine in höherer Qualität zu einem Formkörper umgeformt werden können. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dickenausgleichsauflage zu schaffen, mittels der ein solches Verfahren kostengünstig durchgeführt werden kann.
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Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum Umformen einer Blechplatine mit maßgeschneiderten Eigenschaften in verschiedenen lokalen Flächenbereichen der Blechplatine, die wenigstens einen ersten Flächenabschnitt mit einer höheren Blechdicke und wenigstens einen zweiten Flächenabschnitt mit einer geringeren Blechdicke aufweist, durch Umformen der Blechplatine zwischen zwei an gegenüberliegenden Seiten der Blechplatine einwirkenden Umformwerkzeughälften, aufweisend die Schritte:
- - Einlegen der umzuformenden Blechplatine zwischen die zwei Umformwerkzeughälften,
- - Auflegen einer Dickenausgleichsauflage zumindest auf den wenigstens einen zweiten Flächenabschnitt der Blechplatine, der die geringere Blechdicke aufweist, wobei die Dickenausgleichsauflage ausgebildet ist, die geringere Blechdicke des wenigstens einen zweiten Flächenabschnitts der Blechplatine aufzudicken,
- - Umformen der Blechplatine zusammen mit der auf die Blechplatine aufgelegten Dickenausgleichsauflage durch Bewegen wenigstens einer der zwei an gegenüberliegenden Seiten der Blechplatine einwirkenden Umformwerkzeughälften.
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Der Schritt des Einlegens der umzuformenden Blechplatine zwischen die zwei Umformwerkzeughälften kann erfolgen zeitlich vor einem Auflegen der Dickenausgleichsauflage zumindest auf den wenigstens einen zweiten Flächenabschnitt der Blechplatine, der die geringere Blechdicke aufweist, wobei die Dickenausgleichsauflage ausgebildet ist, die geringere Blechdicke des wenigstens einen zweiten Flächenabschnitts der Blechplatine aufzudicken. Der Schritt des Einlegens der umzuformenden Blechplatine zwischen die zwei Umformwerkzeughälften muss jedoch nicht zwingend zeitlich vor einem Auflegen der Dickenausgleichsauflage erfolgen. Vielmehr kann das Einlegen der umzuformenden Blechplatine zwischen die zwei Umformwerkzeughälften auch zeitlich nach einem Auflegen der Dickenausgleichsauflage zumindest auf den wenigstens einen zweiten Flächenabschnitt der Blechplatine, der die geringere Blechdicke aufweist, wobei die Dickenausgleichsauflage ausgebildet ist, die geringere Blechdicke des wenigstens einen zweiten Flächenabschnitts der Blechplatine aufzudicken, erfolgen. Jedenfalls kann auch ein optionaler Schritt eingeführt werden, nämlich dass die Dickenausgleichsauflage hinterher, also nach einem Umformen der Blechplatine zusammen mit der auf die Blechplatine aufgelegten Dickenausgleichsauflage, wieder von den Bauteilen entfernt wird. In Sondersituationen könnte diese Dickenausgleichsauflage gegebenenfalls aber auch auf dem Bauteil, d.h. auf der umgeformten Blechplatine verbleiben.
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Die Erfindung betreffende Blechplatinen mit maßgeschneiderten Eigenschaften in verschiedenen lokalen Flächenbereichen werden auch in den nicht-englischsprachigen Fachkreisen als „Tailored Blanks“ bezeichnet. Es handelt sich hierbei um vorgefertigte Halbzeuge, die sich im Allgemeinen dadurch auszeichnen, dass sie in verschiedenen Flächenbereichen der Blechplatine unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Typischerweise sind bei einer solchen Blechplatine wenigstens ein erstes Metallblech mit ersten Eigenschaften mit einem zweiten Metallblech mit zweiten Eigenschaften, die in ein oder mehreren physikalischen Eigenschaften von den ersten Eigenschaften des ersten Metallblechs abweichen, verbunden, beispielsweise durch Schweißen, Löten, Nieten, Kleben oder Falzen.
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Solche unterschiedlichen Eigenschaften in verschiedenen Flächenbereichen der Blechplatine können somit beispielsweise dadurch geschaffen werden, dass wenigstens zwei separate Einzelbleche die unterschiedliche Eigenschaften aufweisen zu einem einstückigen Verbund, der die Blechplatine bildet, verbunden werden. Ein Verbinden von wenigstens zwei separaten Einzelblechen, die unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, kann beispielsweise durch als solches bekanntes Schweißen, insbesondere Laserschweißen, Rührreibschweißen, Löten, Nieten, Kleben oder Falzen erfolgen. In vielen Fällen ist vorgesehen, dass eine solche Blechplatine, die überwiegend als eine flache, nahezu ebene Platte vorgefertigt wird, anschließend noch zu einem komplexen Bauteil mit spezifischer räumlicher Gestalt umgeformt wird. Ein häufiges Verwendungsgebiet für solche Blechplatinen, d.h. Tailored Blanks ist die Automobilferti gu ngsi nd ustrie.
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Die Karosserien heutiger Automobile sind im Wesentlichen aus Blechen hergestellt, die umgeformt und anschließend gefügt werden. Um das Gewicht von Fahrzeugen und somit auch den Werkstoffverbrauch zu senken, wird zunehmend die sogenannte Tailored-Blank-Technologie eingesetzt. Tailored Blanks sind Blechplatinen deren Dicke, Werkstoffgüte oder Wärmebehandlungszustand innerhalb einer Platine variiert. Hierdurch ist es möglich, die lokale Festigkeit, Umformbarkeit, Korrosionsbeständigkeit etc. auf die lokalen Beanspruchungen des Bauteils anzupassen.
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Im Folgenden wird nur auf Technologien eingegangen, die unterschiedliche Blechdicken und ggf. Werkstoffe betrifft, nicht jedoch Tailored Blanks, die lediglich aus Blechen einer konstanten Dicke z.B. durch lokal unterschiedliche Wärmebehandlungen hergestellt sind. Solche Tailored Blanks können durch spezielle Walzprozesse (Tailor Rolled Blanks), bei denen der Walzenabstand bzw. die Walzkraft während des Walzprozesses variiert wird oder durch Verschweißen verschieden dicker Bleche (Tailor Welded Blanks) hergestellt werden.
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Bei Stahlblechen kommt bei sogenannten Tailor Welded Blanks hauptsächlich das Laserschweißen, bei Aluminium Tailor Welded Blanks oder hybriden (z.B. Aluminium und Stahl) Tailor Welded Blanks kommt in der Regel das Rührreibschweißen zum Einsatz. Ein Verfahren zum Stumpfverschweißen von Bauteilen und ein zugehöriges Rührreibschweißwerkzeug ist beispielsweise aus der
DE 10 2013 110 034 A1 bekannt.
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Die Tailored Blanks werden zunächst flach hergestellt und dann als gesamte Platine umgeformt. Ein Problem bei der Umformung ist einerseits die unterschiedliche Festigkeit oder blechdickenbezogene Festigkeit (Produkt aus Festigkeit und Blechdicke) der unterschiedlichen Werkstoffabschnitte und andererseits die unterschiedliche Dicke der Werkstoffabschnitte. Dies führt dazu, dass Schweißnähte oder Dickensprünge bei der Umformung von Tailored Blanks mit konventionellen Umformwerkzeugen aufgrund der unterschiedlichen Umform- und Festigkeitseigenschaften wandern. Zum anderen kann es zur Faltenbildung dünner Bleche kommen, in Bereichen, in denen beispielsweise eine Spannungskomponente eine Druckspannung ist.
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Um beim Umformen ein Wandern beispielsweise von Schweißnähten aufgrund der unterschiedlichen blechdickenbezogenen Festigkeiten während des Umformprozesses und ein damit ggf. einhergehendes Aufreißen der Schweißnaht zu vermeiden, wird diese Schweißnaht bisher abgeklemmt bzw. festgeklemmt. Die
US 5,941,110 A beschreibt beispielsweise ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen von Blechplatinen mit maßgeschneiderten Eigenschaften, bei dem die Schweißnähte aufwendig geklemmt werden, um nicht zu wandern. Hierzu drücken ein oder mehrere Stempel auf die Schweißnaht oder links bzw. rechts neben die Schweißnaht gegen die entgegengesetzte Seite des Werkzeugs oder des Stempels. Durch einen Stempel im Bereich der Schweißnaht wird die Schweißnaht am Wandern bzw. an einem lateralen Bewegen zwischen den Werkzeughälften gehindert. Bei zwei Stempeln oder Stempelpaaren ist es darüber hinaus möglich, die Querdehnung der Schweißnaht bzw. die Querbeanspruchung zu vermeiden oder wenigstens zu reduzieren.
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Diese Technik hat mehrere maßgebliche Nachteile. Zum einen erfordern entsprechende Werkzeuge zusätzliche Stempel, Aktoren und Kinematiken zur Ansteuerung der Stempel. Dies macht derartige Werkzeuge sehr aufwändig, teuer und auch anfällig für Störungen. Ein weiterer Nachteil ist, dass diese Technik nur bei bestimmten, einfachen Geometrien eingesetzt werden kann, da es sonst schon durch das Schließen der Stempel zu einem Ausbeulen des Bleches oder zum Einprägen von Kanten kommen kann. Generell kann sich der Übergang von Stempel zum benachbarten Teil des Werkzeugs in umzuformenden Teilen abzeichnen, was im Regelfall aus optischen Gründen nicht toleriert wird. Darüber hinaus ist es ein Nachteil, dass bei Änderung des Layouts, d.h. der Lage der Schweißnähte, ein ganz neues Werkzeug hergestellt werden muss, was mit erheblichen Kosten und Zeitaufwand einhergeht.
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Um das Aufwerfen von Falten in Bereichen von Blecheinzug und/oder einer Druckspannung im Blech zu unterdrücken, ist es notwendig, dass der Abstand von oberer und unterer Werkzeughälfte auf die Blechdicke angepasst ist. Um nun Tailor Welded Blanks oder ggf. auch Tailor Rolled Blanks möglichst ohne Faltenbildung umformen zu können, werden Werkzeuge verwendet, die entweder einen Absatz im Stempel oder in der Matrize aufweisen oder aber geteilt sind. Bei einem geteilten Werkzeug ist der Stempel oder die Matrize geteilt ausgeführt und die beiden Teilstücke sind entweder fest mit einander z.B. durch Unterlegen verbunden oder jeweils durch Federpakete nachgiebig in die Presse eingebaut.
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Diese Technologie von abgesetzten oder geteilten Werkzeugen für unterschiedliche Blechdickenbereiche verhindert zwar ggf. die Faltenbildung, ein Wandern der Schweißnaht bzw. des Blechdickensprungs kann sie jedoch nicht verhindern. Wandert der Blechdickensprung über den im Werkzeug als negativ abgebildeten Blechdickensprung, kommt es meist zu einem Reißen im Bereich des Blechdickensprungs bzw. der Schweißnaht. Der weitere Nachteil dieser Technologien ist darüber hinaus, dass Verläufe des Blechdickensprungs nach der Herstellung der Werkzeuge nicht mehr sinnvoll geändert werden können.
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Um konventionelle Umformwerkzeuge für das Umformen von Tailored Blanks verwenden zu können, ohne diese vorher ändern zu müssen, wird bisher dem dünneren Teil bzw. den dünneren Teilen des Tailored Blanks jeweils ein Blech mit entsprechender Dicke beigelegt, sodass alle Blechabschnitte mit Beilegeblech näherungsweise dieselbe Dicke aufweisen. Dieses Vorgehen hat sich für kleine Stückzahlen zwar bewährt, da keine Änderungen an den Werkzeugen notwendig sind. Darüber hinaus kann die Schweißnaht prinzipiell wandern, ohne dass es dadurch zwangsläufig zur Zerstörung des Werkstücks kommt. Das Layout, also die Verläufe der Blechdickensprünge, und die Blechdicken des Tailored Blanks können somit geändert werden, ohne dass Veränderungen am Werkzeug durchgeführt werden müssen. Dies erlaubt eine große Flexibilität. So kann z.B. das Layout oder die Blechdicken kurzfristig geändert werden, wenn es zu Problemen wie Reißern in der Prototypenphase kommt.
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Als Beilegeblech wurden bisher weiche, gut umformbare, billige Stahlbleche verwendet. Nachteilig ist hier jedoch, dass die Beilegebleche dauerhaft mit umgeformt werden und anschließend als Schrott entsorgt werden müssen. Dies ist zwar bei Prototypen und Kleinstserien möglich und sinnvoll, allerdings in der Großserie aus ökologischen und ökonomischen Gründen nicht zweckmäßig. Hier setzt nun die Erfindung an.
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Indem gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren die Schritte:
- - Einlegen der umzuformenden Blechplatine zwischen die zwei Umformwerkzeughälften,
- - Auflegen einer Dickenausgleichsauflage zumindest auf den wenigstens einen zweiten Flächenabschnitt der Blechplatine, der die geringere Blechdicke aufweist, wobei die Dickenausgleichsauflage ausgebildet ist, die geringere Blechdicke des wenigstens einen zweiten Flächenabschnitts der Blechplatine aufzudicken,
- - Umformen der Blechplatine zusammen mit der auf die Blechplatine aufgelegten Dickenausgleichsauflage durch Bewegen wenigstens einer der zwei an gegenüberliegenden Seiten der Blechplatine einwirkenden Umformwerkzeughälften,
durchgeführt werden, können Blechplatinen mit maßgeschneiderten Eigenschaften in verschiedenen lokalen Flächenbereichen der Blechplatine in höherer Qualität zu einem Formkörper umgeformt werden und aufgrund der erfindungsgemäß eingesetzten Dickenausgleichsauflage kann dieses Verfahren kostengünstig beispielsweise auch in einer Großserie durchgeführt werden.
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Unter der Eigenschaft einer höheren Blechdicke des ersten Flächenabschnitts wird eine Blechdicke verstanden, die relativ zur Blechdicke des zweiten Flächenabschnitts größer ist, als die Blechdicke des zweiten Flächenabschnitts.
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Unter der Eigenschaft einer geringeren Blechdicke des zweiten Flächenabschnitts wird eine Blechdicke verstanden, die relativ zur Blechdicke des ersten Flächenabschnitts kleiner ist, als die Blechdicke des ersten Flächenabschnitts. Insoweit ist eine höhere Blechdicke des ersten Flächenabschnitts immer in Relation zur geringeren Blechdicke des zweiten Flächenabschnitts zu sehen.
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Unter einem ersten Flächenabschnitt der Blechplatine wird das Gesamtmaterial der Blechplatine in einem Flächenbereich der Blechplatine verstanden, das entweder die Blechdicke einer einzigen Blechlage umfasst, die Teil der Blechplatine ist, oder das zwei oder mehrere aufeinander liegend angeordnete Blechlagen umfasst, die Teil der Blechplatine sind. Nicht notwendiger Weise muss der erste Flächenabschnitt mit der höheren Blechdicke von einer größeren Anzahl von übereinander angeordneten Blechlagen der Blechplatine gebildet werden, als der zweite Flächenabschnitt mit der geringeren Blechdicke. Beispielsweise können auch zwei oder mehrere sehr dünne Bleche den zweiten Flächenabschnitt mit der geringeren Blechdicke bilden, wobei die Blechdicke beispielsweise eines Einzelblechs des ersten Flächenabschnitt alleine dicker, d.h. in der Blechdicke größer sein kann, als die Summe der zwei oder mehreren sehr dünnen Bleche des zweiten Flächenabschnitts. Entscheidend ist die jeweilige Gesamtblechdicke der vorgefertigten, noch weitgehend unumgeformten Blechplatine in ihren jeweiligen Flächenabschnitten. Unter einem Aufdicken wird ganz allgemein eine Vergrößerung der Gesamtblechdicke bestehend aus dem wenigstens einen zweiten Flächenabschnitt mit der geringeren Blechdicke und der Dickenausgleichsauflage verstanden, gegenüber der Blechdicke des wenigstens einen zweiten Flächenabschnitts mit der geringeren Blechdicke ohne der Dickenausgleichsauflage.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann grundsätzlich bei jeder an sich bekannten Art des Umformens eingesetzt werden. Insbesondere betrifft das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise die speziellen Unterarten des Umformens von Walzen, Tiefziehen, Streckziehen, Drücken und/oder Biegen. Es handelt sich beim Umformen also um ein gezieltes Ändern der Form der Blechplatine. Dabei wird zumeist eine zumindest im Wesentlichen oder vollständig flache Blechplatine in ein räumliches Bauteil umgeformt.
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Bei bestimmten Arten des Umformens werden wenigstens zwei Umformwerkzeughälften verwendet, beispielsweise wenigstens eine bewegliche Umformwerkzeughälfte, welche auf die Blechplatine einwirkt, um diese umzuformen, und wenigstens eine zweite Umformwerkzeughälfte, die beweglich oder feststehend ausgebildet sein kann, gegen die sich die umzuformende Blechplatine während des Umformvorgangs abstützt und insbesondere auch die zu erzielende Endgestalt der umgeformten Blechplatine gegebenenfalls vorgibt. Die Umformwerkzeughälften können demgemäß Pressenstempel, Schlaghammer, Fallhammer und/oder Biegewerkzeuge umfassen. Bei dem Umformen kann es sich um eine Kaltumformung oder um eine Warmumformung handeln. Die Umformwerkzeughälften müssen nicht notwendiger Weise aus genau zwei gegenüberliegenden Umformwerkzeughälften bestehen. Unter einer Umformwerkzeughälfte ist auch nicht zu verstehen, dass diese genau eine Volumen- oder Gewichtshälfte des gesamten Umformwerkzeugs darstellen muss. Vielmehr kann das Umformwerkzeug auch mehrteilig ausgebildet sein und demgemäß auch mehr als zwei Umformwerkzeughälften aufweisen. Der Begriff Umformwerkzeughälften ist dahingehend zu verstehen, dass zumindest zwei getrennte Umformwerkzeugteile vorhanden sein müssen, die einen Zwischenraum ausbilden können, in den die umzuformende Blechplatine zwischengefügt werden kann, wobei durch eine Relativbewegung der einen Umformwerkzeughälfte bezüglich der anderen Umformwerkzeughälfte die Blechplatine umgeformt wird.
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Der erste Schritt des Einlegens der umzuformenden Blechplatine zwischen die zwei Umformwerkzeughälften kann wahlweise erfolgen, bevor die Dickenausgleichsauflage auf die umzuformende Blechplatine aufgelegt wird oder nachdem die Dickenausgleichsauflage auf die umzuformende Blechplatine aufgelegt wird. Im Falle, dass die umzuformende Blechplatine zwischen die zwei Umformwerkzeughälften zunächst ohne die Dickenausgleichsauflage eingelegt wird, wird die Dickenausgleichsauflage danach zwischen die zwei Umformwerkzeughälften eingeführt und auf die eingelegte Blechplatine aufgelegt. Im anderen Falle, dass die umzuformende Blechplatine zusammen mit der Dickenausgleichsauflage zwischen die zwei Umformwerkzeughälften zunächst ohne die Dickenausgleichsauflage eingelegt wird, wird die Dickenausgleichsauflage außerhalb des Umformwerkzeugs auf die umzuformende Blechplatine aufgelegt und danach die Blechplatine zusammen mit der aufgelegten Dickenausgleichsauflage zwischen die zwei Umformwerkzeughälften gemeinsam eingelegt. Die Dickenausgleichsauflage kann dabei insbesondere durch ein lösbares Verbindungsmittel, wie beispielsweise eine Klebstoffschicht oder Adhäsionsschicht lösbar an der Blechplatine gehalten sein, so dass die Dickenausgleichsauflage ihre vorbestimmte Position und Lage auf der Blechplatine beibehält und beispielsweise während des Einlegevorgangs nicht verrutscht.
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Wahlweise nach dem Einlegen der umzuformenden Blechplatine oder vor dem Einlegen der umzuformenden Blechplatine erfolgt somit der zweite Schritt des Auflegens einer Dickenausgleichsauflage zumindest auf den wenigstens einen zweiten Flächenabschnitt der Blechplatine, der die geringere Blechdicke aufweist, wobei die Dickenausgleichsauflage ausgebildet ist, die geringere Blechdicke des wenigstens einen zweiten Flächenabschnitts der Blechplatine aufzudicken.
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Es kann eine Dickenausgleichsauflage auf die Blechplatine aufgelegt werden, die lediglich den wenigstens einen zweiten Flächenabschnitt mit der geringeren Blechdicke zum Aufdicken abdeckt und dabei den wenigstens einen ersten Flächenabschnitt mit der höheren Blechdicke freilässt.
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In einer ersten Variante kann somit vorgesehen sein, dass die Dickenausgleichsauflage lediglich auf den einen Flächenabschnitt oder auf die mehreren Flächenabschnitte aufgelegt wird, die die geringere Blechdicke aufweisen. Dabei können der eine Flächenabschnitt mit der höheren Blechdicke oder die mehreren Flächenabschnitte mit der höheren Blechdicke frei bleiben von einer Dickenausgleichsauflage. Die Dickenausgleichsauflage kann in solchen Varianten also ausschließlich die Flächenabschnitte geringerer Blechdicke abdecken. Dabei kann die Dickenausgleichsauflage die Flächenabschnitte mit der geringeren Blechdicke genau soweit aufdicken, dass diese Flächenabschnitte geringerer Blechdicke zusammen mit der Dickenausgleichsauflage genauso dick sind, wie der mindestens eine Flächenabschnitt höherer Blechdicke. Insoweit wird die kleinere Blechdicke der Flächenabschnitte geringerer Blechdicke mittels der Dickenausgleichsauflage soweit aufgefüllt, dass die Flächenabschnitte geringerer Blechdicke mit der Dickenausgleichsauflage dann genauso dick sind, wie der mindestens eine Flächenabschnitt höherer Blechdicke.
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Der die geringere Blechdicke aufweisende zweite Flächenabschnitt kann durch die Dickenausgleichsauflage somit insbesondere um ein solches Maß aufgedickt werden, dass die Gesamtdicke von zweitem Flächenabschnitt und Dickenausgleichsauflage gleich der Blechdicke des ersten Flächenabschnitts ist.
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In einer ersten Abwandlung kann es jedoch gegebenenfalls schon ausreichen, wenn die Flächenabschnitte geringerer Blechdicke nur teilweise in Richtung der Dicke der mindestens eine Flächenabschnitte höherer Blechdicke mittels der Dickenausgleichsauflage aufgedickt wird, ohne dass die Flächenabschnitte geringerer Blechdicke zusammen mit der Dickenausgleichsauflage die Dicke der Flächenabschnitte höherer Blechdicke erreichen. Dennoch kann sich ein positiver Effekt im Sinne der Erfindung beim darauffolgenden Umformen der Blechplatine einstellen.
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Der die geringere Blechdicke aufweisende zweite Flächenabschnitt kann somit durch die Dickenausgleichsauflage um ein solches Maß aufgedickt werden, dass die Gesamtdicke von zweitem Flächenabschnitt und Dickenausgleichsauflage kleiner ist, als die Blechdicke des ersten Flächenabschnitts.
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In einer zweiten Abwandlung kann die Dickenausgleichsauflage die Flächenabschnitte geringerer Blechdicke soweit aufdicken, dass die Gesamtdicke von Flächenabschnitte geringerer Blechdicke zusammen mit der Dickenausgleichsauflage größer ist, als die Dicke der Flächenabschnitte höherer Blechdicke. Insoweit kann durch die Dickenausgleichsauflage die fehlende Dicke der Flächenabschnitte geringerer Blechdicke überkompensiert werden. Dies kann besonders dann sinnvoll sein, wenn die Dickenausgleichsauflage aus einem elastischen Material besteht und insoweit in einem gewissen Maße kompressibel ist.
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Somit kann der die geringere Blechdicke aufweisende zweite Flächenabschnitt durch die Dickenausgleichsauflage um ein solches Maß aufgedickt werden, dass die Gesamtdicke von zweitem Flächenabschnitt und Dickenausgleichsauflage größer ist, als die Blechdicke des ersten Flächenabschnitts.
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Unter einem Aufdicken wird also die Vergrößerung der Dicke von Flächenabschnitten geringerer Blechdicke verstanden, indem wenigstens eine Dickenausgleichsauflage auf diese Flächenabschnitte aufgelegt wird.
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In einer zweiten Variante kann vorgesehen sein, dass die Dickenausgleichsauflage nicht nur auf den einen Flächenabschnitt oder auf die mehreren Flächenabschnitte aufgelegt wird, die die geringere Blechdicke aufweisen, sondern die Dickenausgleichsauflage auch auf den Flächenabschnitt mit der höheren Blechdicke oder auch auf die mehreren Flächenabschnitte mit der höheren Blechdicke aufgelegt wird. Die Dickenausgleichsauflage überdeckt demgemäß dann die Flächenabschnitte mit der geringeren Blechdicke und die Flächenabschnitte mit der höheren Blechdicke. Dabei kann die Dickenausgleichsauflage eine an die Flächenabschnitte angepasste Topografie aufweisen. Dies bedeutet, dass die Dickenausgleichsauflage selbst Flächenbereiche mit einer geringeren Dicke und Flächenbereiche mit einer höheren Dicke aufweisen kann. Die Flächenbereiche der Dickenausgleichsauflage mit einer höheren Dicke können mit den Flächenabschnitten geringere Blechdicke der Blechplatine korrelieren. Die Flächenbereiche der Dickenausgleichsauflage mit einer geringeren Dicke können mit den Flächenabschnitten höheren Blechdicke der Blechplatine korrelieren. Gegebenenfalls kann die Dickenausgleichsauflage aber auch eine gleichbleibende oder geringer unterscheidende Ausgangsdicke aufweisen, beispielsweise dann, wenn die Dickenausgleichsauflage aus einem elastischen Material besteht und insoweit in einem gewissen Maße kompressibel ist.
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Es kann also eine Dickenausgleichsauflage auf die Blechplatine aufgelegt werden, die sowohl den wenigstens einen zweiten Flächenabschnitt mit der geringeren Blechdicke zum Aufdicken abdeckt als auch den wenigstens einen ersten Flächenabschnitt mit der höheren Blechdicke zum Aufdicken abdeckt.
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Im dritten Schritt erfolgt ein Umformen der Blechplatine zusammen mit der auf die Blechplatine aufgelegten Dickenausgleichsauflage durch Bewegen wenigstens einer der zwei an gegenüberliegenden Seiten der Blechplatine einwirkenden Umformwerkzeughälften.
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Wie bereits erwähnt können prinzipiell unterschiedliche Umformarten zur Anwendung kommen. Insbesondere betrifft das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise die speziellen Unterarten es Umformens von Walzen, Tiefziehen, Streckziehen, Drücken und/oder Biegen. Es handelt sich beim Umformen also um ein gezieltes Ändern der Form der Blechplatine. Dabei wird zumeist eine zumindest im Wesentlichen oder vollständig flache Blechplatine in ein räumliches Bauteil umgeformt.
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Bei den meisten Arten des Umformens, wie beispielsweise dem Tiefziehen, werden grundsätzlich wenigstens zwei Umformwerkzeughälften benötigt, wenigstens eine bewegliche Umformwerkzeughälfte, welche auf die Blechplatine einwirkt, um diese umzuformen, und wenigstens eine zweite Umformwerkzeughälfte, die beweglich oder feststehend ausgebildet sein kann, gegen die sich die umzuformende Blechplatine während des Umformvorgangs abstützt und insbesondere auch die zu erzielende Endgestalt der umgeformten Blechplatine gegebenenfalls vorgibt. Das Bewegen wenigstens einer der zwei an gegenüberliegenden Seiten der Blechplatine einwirkenden Umformwerkzeughälften bezieht sich somit auf diesen Vorgang.
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Bei dem Umformen kann es sich um eine Kaltumformung oder um eine Warmumformung handeln. Die Umformwerkzeughälften müssen nicht notwendiger Weise aus genau zwei gegenüberliegenden Umformwerkzeughälften bestehen. Unter einer Umformwerkzeughälfte ist auch nicht zu verstehen, dass diese genau eine Volumen- oder Gewichtshälfte des gesamten Umformwerkzeugs darstellen muss. Vielmehr kann das Umformwerkzeug auch mehrteilig ausgebildet sein und demgemäß auch mehr als zwei Umformwerkzeughälften aufweisen. Der Begriff Umformwerkzeughälften ist dahingehend zu verstehen, dass zumindest zwei getrennte Umformwerkzeugteile vorhanden sein müssen, die einen Zwischenraum ausbilden können, in den die umzuformende Blechplatine zwischengefügt werden kann, wobei durch eine Relativbewegung der einen Umformwerkzeughälfte bezüglich der anderen Umformwerkzeughälfte die Blechplatine umgeformt wird.
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Die Dickenausgleichsauflage kann nach dem Umformen der Blechplatine von der Blechplatine entfernt werden. Die erfindungsgemäße entfernbare Dickenausgleichsauflage ist demgemäß also nur ein Hilfsmittel für den Umformvorgang und bildet somit weder vor dem Umformen noch nach dem Umformen einen funktionalen Teil des Halbzeuges der Blechplatine oder eines aus der Blechplatine erzeugten Bauteils. Indem die Dickenausgleichsauflage von der umgeformten Blechplatine entfernt wird, kann diese Dickenausgleichsauflage weiterverwendet werden, beispielsweise unmittelbar als Hilfsmittel für das Umformen einer weiteren umzuformenden Blechplatine. Alternativ kann die Dickenausgleichsauflage nach dem Entfernen von der umgeformten Blechplatine einer gezielten Wiederverwertung zugeführt werden.
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Die Dickenausgleichsauflage, die auf die Blechplatine aufgelegt wird, kann elastisch ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass sich das Material der Dickenausgleichsauflage bei der Umformung im Wesentlichen elastisch verhält und somit nach der Umformung weitestgehend in seine Ursprungsform zurückkehrt. Anders ausgedrückt ist die Dickenausgleichsauflage in einer solchen Ausführungsform aus einem elastischen Material hergestellt. Indem die Dickenausgleichsauflage elastisch ausgebildet ist, kann sie nach einem Umformen der Blechplatine zusammen aus dem Umformwerkzeug entnommen werden, wobei die Dickenausgleichsauflage dann wieder in Ihre Ausgangsform zurückkehren kann, insbesondere in eine ebenflächige Ausgangsform zurückkehren kann. So kann die Dickenausgleichsauflage auf einfache Weise in mehreren aufeinanderfolgenden Umformvorgängen, d.h. bei der Herstellung mehrerer umgeformter Blechplatinen ohne weiteres weiterverwendet werden.
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Die Dickenausgleichsauflage, die auf die Blechplatine aufgelegt wird, kann plastisch ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass das Material der Dickenausgleichsauflage während der Umformung im Wesentlichen plastisch verhält und somit nach der Umformung bleibend verformt ist. Anders ausgedrückt ist die Dickenausgleichsauflage in einer solchen Ausführungsform aus einem plastischen Material hergestellt. Indem die Dickenausgleichsauflage plastisch ausgebildet ist, kann sie nach einem Umformen der Blechplatine zusammen mit der Dickenausgleichsauflage aus dem Umformwerkzeug entnommen werden, wobei aufgrund ihrer Plastizität die Dickenausgleichsauflage mit geringem Aufwand, insbesondere geringem energetischen Aufwand in eine vorzugsweise ebenflächige Dickenausgleichsauflage zurückgeformt werden kann. Alternativ kann die plastische Dickenausgleichsauflage einem einfachen Recyclingvorgang zugeführt werden, bei dem beispielsweise die plastische Dickenausgleichsauflage, zerkleinert, geknetet, extrudiert und/oder ausgewalkt werden kann, um erneut eine ebenflächige Dickenausgleichsauflage zu bilden, die dann erneut für einen Umformvorgang zum Umformen der Blechplatine als Hilfsmittel verwendet werden kann.
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Vor dem Auflegen der Dickenausgleichsauflage auf die Blechplatine zwischen Dickenausgleichsauflage und Blechplatine kann ein die Anhaftung, insbesondere vorübergehende Anhaftung der Dickenausgleichsauflage an der Oberfläche der Blechplatine steigernder Haftvermittler zwischengefügt werden.
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Der Haftvermittler kann ausgebildet sein, ein unbeabsichtigtes Lösen, Verrutschen, Verdrehen und/oder Faltenlegen der Dickenausgleichsauflage auf der umzuformenden Blechplatine während der Handhabung der Blechplatine zu verhindern. Der Haftvermittler kann außerdem ausgebildet sein, ein unbeabsichtigtes Lösen, Verrutschen, Verdrehen, Kriechen und/oder Faltenlegen der Dickenausgleichsauflage auf der Blechplatine während des Umformens der Blechplatine in dem Umformwerkzeug zu verhindern.
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Die Dickenausgleichsauflage kann an einer von der Blechplatine wegweisenden Oberfläche, die einer der Umformwerkzeughälften zugewandt ist, mit einer die Reibung zwischen der Dickenausgleichsauflage und der an ihr anliegenden Umformwerkzeughälfte verringernden Gleitschicht versehen werden.
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Die Gleitschicht kann ausgebildet sein, eine relative Bewegung der Dickenausgleichsauflage bezüglich einer Oberfläche der Umformwerkzeughälfte zu fördern, zu unterstützen und/oder erst zu ermöglichen, um beispielsweise ein unerwünschtes Reißen und/oder Faltenlegens der Dickenausgleichsauflage zwischen der Blechplatine und der Oberfläche der Umformwerkzeughälfte zu verhindern.
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Die Dickenausgleichsauflage kann in einem insbesondere automatisch verstellbaren Spannrahmen gehalten sein und der Spannrahmen dabei insbesondere automatisch angesteuert zwischen einer Vorhalteposition und einer Auflegeposition zwischen den Umformwerkzeughälften und auf der Blechplatine verstellbar gelagert sein, so dass die Dickenausgleichsauflage mittels des Spannrahmens vor einem Umformen auf die Blechplatine aufzulegen ist und nach einem Umformen von der Blechplatine abzunehmen ist. Der Spannrahmen kann beispielsweise während der Umformung inaktiv sein, d.h. der Spannrahmen lässt die Dickenausgleichsauflage los und erst nach der Umformung beim Auseinanderfahren der Werkzeughälften spannt der Spannrahmen wieder die Dickenausgleichsauflage, um diese auf der nächsten Blechplatine aufzulegen.
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Mittels eines Spannrahmens kann einerseits die Dickenausgleichsauflage nach einem ersten Umformvorgang einer ersten Blechplatine aus dem Umformwerkzeug automatisch entnommen werden und für einen folgenden zweiten Umformvorgang verwendet werden, indem die Dickenausgleichsauflage automatisch auf eine zweite Blechplatine aufgelegt wird, die im folgenden zweiten Umformvorgang umgeformt wird. Darüber hinaus kann der Spannrahmen ausgebildet sein, die Dickenausgleichsauflage nach einem erfolgten Umformvorgang automatisch zu strecken, so dass sie wieder eine zumindest im Wesentlichen oder vollständig ebenflächige Gestalt annimmt.
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Die Dickenausgleichsauflage kann nach ein oder mehreren Umformzyklen gemäß einem der beschriebenen Verfahrensvarianten zerkleinert, geschmolzen, umgeformt und/oder homogenisiert werden und unmittelbar anschließend in eine neue Ausgangsform der Dickenausgleichsauflage gebracht werden, um ein Umformen gemäß einem der beschriebenen Verfahrensvarianten erneut durchzuführen.
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Die Dickenausgleichsauflage kann nach ein oder mehreren Umformzyklen gemäß einem der beschriebenen Verfahrensvarianten in einer veränderten Orientierung und/oder in einer veränderten Position relativ zur umzuformenden Blechplatine auf die umzuformende Blechplatine aufgelegt werden, bevor ein weiterer Umformzyklus gemäß einem der beschriebenen Verfahrensvarianten durchgeführt wird.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine Dickenausgleichsauflage zur Durchführung eines Verfahrens wie beschrieben, wobei die Dickenausgleichsauflage aus wenigstens einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, wenigstens einem elastomeren Kunststoffmaterial und/oder aus Knetmasse hergestellt ist.
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Um die Umformbarkeit von Blechplatinen mit Blechdickensprüngen in Umformwerkzeugen ohne Absätze, Schieber zum Fixieren des Blechdickensprungs, Teilungen im Bereich des Blechdickensprungs oder ähnlichem zu verbessern und insbesondere Faltenbildung zu vermeiden, wird demgemäß mindestens in den dünneren Blechbereichen beispielsweise ein elastischer oder leicht recycelbarer Werkstoff in Form einer erfindungsgemäßen Dickenausgleichsauflage auf die umzuformende Blechplatine aufgebracht, wobei die Dickenausgleichsauflage die niedrige Blechdicke der Bereiche der umzuformenden Blechplatine zumindest näherungsweise auf die Blechdicke des dicksten Blechabschnitts der Blechplatine ergänzt.
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Hierdurch kann die Faltenbildung ohne Anpassung des Umformwerkzeugs stark verringert oder unterdrückt werden. Eine Anpassung der Form der Werkzeuge ist im Allgemeinen dann nicht mehr notwendig, so dass ein für normale Bleche einfach ausgeführtes Umformwerkzeug eingesetzt werden kann, ohne dass aufwändige geometrische Veränderungen beispielsweise von Stempel und Matrize am Umformwerkzeug vorgenommen werden müssen.
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Eine Verschrottung der Dickenausgleichsauflage ist nicht notwendig. Die Dickenausgleichsauflage kann entweder direkt weiterverwendet werden, beispielsweise, wenn es sich um eine elastomere Dickenausgleichsauflage handelt, oder die Dickenausgleichsauflage kann nach einer Aufarbeitung weiterverwendet werden, wenn es sich beispielsweise um eine plastische oder viskose Dickenausgleichsauflage handelt.
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Im Falle eines elastischen Werkstoffs für die aufzubringende Dickenausgleichsauflage kann es sich insbesondere um ein Elastomer bzw. um Gummi handeln. Die Bruchdehnung des Elastomers ist dabei höher als die bei der Umformung der Blechplatine auftretenden Dehnungen, so dass es zu keiner Zerstörung des Elastomers während der Umformung kommt. Das Elastomer geht sofort oder ggf. zeitverzögert oder nach Anwenden einer Temperaturerhöhung zumindest näherungsweise oder vollständig in seinen Ausgangszustand zurück und kann somit erneut verwendet werden.
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Im Speziellen kann die Summe aus Dickenausgleichsauflage und lokaler Blechdicke der Blechplatine näherungsweise bzw. weitestgehend über das gesamte Tailored Blank konstant sein. Hierbei können entweder nur die dünnsten Bereiche aufgedickt werden, oder mehrere verschieden dicke Bereiche insbesondere mit unterschiedlichen Schichtstärken abhängig von der Dicke des zugrundeliegenden Blechbereiches aufgedickt werden.
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Wird das gesamte Blech mit einer einzigen Dickenausgleichsauflage, die beispielsweise eine Gummimatte mit der negativen Topografie der noch nicht umgeformten Blechplatine sein kann, nur als Negativform bezüglich der Blechdicke belegt, so hat dies ggf. den Vorteil, dass die Beilage insbesondere im Fall einer wiederverwendbaren Elastomermatte sehr geschickt durch einen Spannrahmen gehandhabt werden kann. Um die Dickenausgleichsauflage einfach Handhaben zu können und diese nach einem Umformvorgang wieder flach ziehen zu können, kann die Dickenausgleichsauflage an einem Spannrahmen, Spannleisten oder Spannfäden fixiert sein. Zur Handhabung der Dickenausgleichsauflage, insbesondere im Fall einer wiederzuverwendenden Elastomermatte, können die Teile durch Fäden, Schnüre etc. am Spannrahmen befestigt sein. Der Spannrahmen kann Spannleisten aufweisen, die einen definierten Abstand voneinander aufweisen können und/oder nach jeder Umformung wieder auseinandergezogen werden können. Hierzu können Aktuatoren, wie beispielsweise Pneumatikzylinder eingesetzt werden. Alternativ kann das Dickenausgleichsmaterial beispielsweise über eine Klemmsicke in Blechhalter und Matrize fixiert werden. Bei beiden Varianten kann das Dickenausgleichsmaterial sowohl stempelseitig als auch matrizenseitig angeordnet sein.
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Generell können der Blechdickensprung und die Dickenausgleichsauflage dem Umformwerkzeug stempelseitig zugewandt sein. Alternativ können der Blechdickensprung und die Dickenausgleichsauflage dem Umformwerkzeug matrizenseitig zugewandt sein.
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In einer speziellen Weiterbildung des Verfahrens kann die Dickenausgleichsauflage, insbesondere nach einer ersten Umformung der Dickenausgleichsauflage von der ersten, umgeformten Blechplatine entfernt und vor einem folgenden zweiten Umformungsvorgang stempelseitig oder matrizenseitig an einer der Umformwerkzeughälften befestigt werden.
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In dieser speziellen Weiterbildung des Verfahrens wird die Dickenausgleichsauflage also nicht auf die folgende Blechplatine aufgelegt, sondern auf das Werkzeug aufgelegt bzw. daran befestigt. Die Dickenausgleichsauflage kann dann ggf. an einer Werkzeughälfte für mehrere Umformoperationen verbleiben. Das Verfahren kann beispielsweise derart durchgeführt werden, dass die Dickenausgleichsauflage in einem flachen Zustand erstmals auf eine umzuformende Blechplatine aufgelegt und bei einem ersten Umformvorgang umgeformt wird. Danach wird die umgeformte Dickenausgleichsauflage gemeinsam mit der ersten umgeformten Blechplatine aus dem Umformwerkzeug entnommen. Anschließend wird die Dickenausgleichsauflage, beispielsweise mit einem Befestigungsmittel, wie z.B. ein doppelseitiges Klebeband an einer der Werkzeughälften befestigt, insbesondere eingeklebt. Sinnvollerweise verwendet man in diesem Fall als Dickenausgleichsauflage bevorzugt ein Metallblech.
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In Bereichen von Schweißnähten kann die Dickenausgleichsauflage ggf. ausgesetzt oder von der Dicke herabgesetzt werden. Darüber hinaus sind kontinuierliche Übergänge zwischen den Bereichen unterschiedlicher Dicken z.B. durch Schrägen oder Phasen besonders günstig. Die Beilage muss nicht aus einem Werkstoff bestehen. Es können vielmehr Elastomere oder Werkstoffe mit unterschiedlicher Härte bzw. E-Modul eingesetzt werden. Eine Verdrängung oder Kompression der Beilage durch die im Umformprozess auftretenden Kräfte kann durch Überkompensation der Dicke im unbelasteten Zustand (Beilage ist am Anfang zu hoch) erfolgen.
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Bei der Dickenausgleichsauflage kann dem thermoplastischen Kunststoffmaterial, dem elastomeren Kunststoffmaterial und/oder der Knetmasse wenigstens ein Füllstoff aus der Gruppe von Füllstoffen, umfassend Fasern, insbesondere Glasfasern, Kohlefasern oder Aramidfasern, Metallpartikel, insbesondere ferromagnetische Partikel, insbesondere Magnetpartikel, mineralische Partikel und/oder Kunststoffpartikel beigefügt sein.
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Alternativ kann anstelle eines Elastomers ein hochviskoser Werkstoff für die Dickenausgleichsauflage eingesetzt werden. So kann beispielsweise nicht vulkanisiertes Gummi, Knete, Thermoplast verwendet werden. Nach erfolgter Umformung wird der Stoff von der Blechplatine abgelöst und erneut insbesondere unter erhöhter Temperatur z.B. durch Aufbereiten und Extrudieren erneut in einen auftragbaren Zustand gebracht und erneut verwendet.
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Um die Eigenschaften der Dickenausgleichsauflage (Elastomer oder der hochviskosen Masse) in einen gewünschten Zustand zu bekommen, können makroskopische, mikroskopische oder mesoskopische Füllstoffe oder Additive eingesetzt werden. Hierzu zählen z.B. Kunststoffpartikel, Metallpartikel, Fasern wie Kohlefaser, Glasfasern, Aramidfasern. Ziel kann es mit solchen Zusätzen sein, dass die Beilage auch in Bereichen hoher Beanspruchung nicht übermäßig verdrängt wird.
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Um ein Abfallen der Dickenausgleichsauflage zu verhindern und die Haftung auf dem dünneren Blechabschnitt der Blechplatine zu verbessern, können magnetische Füllstoffe in der Beilage verwendet werden.
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Um ein Abgleiten der Dickenausgleichsauflage von der Blechplatine zu verhindern, wodurch ggf. eine Reduktion der wirksamen Blechdicke einherginge, kann der Reibwert zwischen Dickenausgleichsauflage und Blechplatine höher eingestellt werden, als zwischen Dickenausgleichsauflage und Umformwerkzeug. Die Reibung zwischen Dickenausgleichsauflage und Umformwerkzeug kann insbesondere verringert werden. Dies kann durch Beschichtungen, Aufbringen von Haftmitteln und Schmiermitteln, Oberflächentexturieren der Dickenausgleichsauflage erfolgen.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine Dickenausgleichsauflage zur Durchführung eines Verfahrens wie beschrieben, wobei die Dickenausgleichsauflage aus wenigstens einem metallischen Werkstoff hergestellt ist.
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Bei der aus wenigstens einem metallischen Werkstoff hergestellten Dickenausgleichsauflage kann der metallische Werkstoff Aluminium, eine Aluminium enthaltene Legierung, Zinn, eine Zinn enthaltene Legierung oder eine Formgedächtnislegierung sein.
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Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Konkrete Merkmale dieser exemplarischen Ausführungsbeispiele können unabhängig davon, in welchem konkreten Zusammenhang sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder in weiteren Kombinationen betrachtet, allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen.
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Es zeigen:
- 1 eine beispielhafte Teilschnittdarstellung durch eine umzuformende Blechplatine, die lediglich in ihrem Flächenabschnitt geringerer Blechdicke mit einer erfindungsgemäßen Dickenausgleichsauflage versehen ist,
- 2 eine beispielhafte Teilschnittdarstellung durch eine umzuformende Blechplatine, die sowohl in ihrem Flächenabschnitt geringerer Blechdicke als auch in ihrem Flächenabschnitt höherer Blechdicke mit einer erfindungsgemäßen Dickenausgleichsauflage versehen ist, wobei in einem Schweißnahtbereich der Blechplatine die Dickenausgleichsauflage einen allmählichen Übergangsdickenabschnitt aufweist,
- 3 eine beispielhafte Teilschnittdarstellung durch eine umzuformende Blechplatine, die sowohl in ihrem Flächenabschnitt geringerer Blechdicke als auch in ihrem Flächenabschnitt höherer Blechdicke mit einer erfindungsgemäßen Dickenausgleichsauflage versehen ist, wobei in einem Schweißnahtbereich der Blechplatine die Dickenausgleichsauflage einen sprungartigen Übergangsdickenabschnitt aufweist,
- 4 eine beispielhafte Teilschnittdarstellung durch eine umzuformende Blechplatine, die sowohl in ihrem Flächenabschnitt geringerer Blechdicke als auch in ihrem Flächenabschnitt höherer Blechdicke mit einer erfindungsgemäßen Dickenausgleichsauflage versehen ist, wobei in einem Schweißnahtbereich der Blechplatine die Dickenausgleichsauflage ausgespart ist,
- 5 eine beispielhafte Teilschnittdarstellung durch eine umzuformende Blechplatine, die sowohl in ihrem Flächenabschnitt geringerer Blechdicke als auch in ihrem Flächenabschnitt höherer Blechdicke mit einer erfindungsgemäßen Dickenausgleichsauflage versehen ist, wobei in einem Schweißnahtbereich der Blechplatine die Dickenausgleichsauflage einen stetigen Übergangsdickenabschnitt aufweist,
- 6 eine beispielhafte Teilschnittdarstellung durch eine umzuformende Blechplatine, die sowohl in ihrem Flächenabschnitt geringerer Blechdicke als auch in ihrem Flächenabschnitt höherer Blechdicke mit einer erfindungsgemäßen Dickenausgleichsauflage versehen ist, wobei in einem Schweißnahtbereich der Blechplatine die Dickenausgleichsauflage einen teilweise stetigen Übergangsdickenabschnitt aufweist, der mit einem ausgesparten Teilabschnitt kombiniert ist,
- 7 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Umformwerkzeugs, in das eine Blechplatine mit einer Dickenausgleichsauflage beispielsweise gemäß 3 eingelegt ist, vor einem Umformen der Blechplatine,
- 8 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Umformwerkzeugs, in das eine Blechplatine mit einer Dickenausgleichsauflage beispielsweise gemäß 3 eingelegt ist, unmittelbar nach einem Umformen der Blechplatine,
- 9 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Umformwerkzeugs, in einem geöffneten Zustand nach einem Umformen der Blechplatine, wobei die umgeformte Blechplatine ihre gewünschte Gestalt aufweist und die während des Umformens verformte Dickenausgleichsauflage wieder in ihre Ursprungsgestalt zurückgeführt ist,
- 10 eine schematische Darstellung einer Variante eines beispielhaften Umformwerkzeugs, in das eine Blechplatine mit einer Dickenausgleichsauflage beispielsweise gemäß 3 eingelegt ist, vor einem Umformen der Blechplatine, wobei die Dickenausgleichsauflage in dem Umformwerkzeug mittels Klemmsicken gehalten wird, und
- 11 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Umformwerkzeugs, in das eine Blechplatine mit einer Dickenausgleichsauflage beispielsweise gemäß 3 eingelegt ist, vor einem Umformen der Blechplatine, wobei die Blechplatine und die Dickenausgleichsauflage gegenüber der Anordnung gemäß 7 gewendet angeordnet sind.
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Die 1 zeigt in der einfachsten Ausführungsform eine beispielhafte Blechplatine 1 mit maßgeschneiderten Eigenschaften in verschiedenen lokalen Flächenbereichen der Blechplatine 1, wobei wenigstens ein erster Flächenabschnitt 1.1 der Blechplatine 1 eine höheren Blechdicke D aufweist und wenigstens ein zweiter Flächenabschnitt 1.2 der Blechplatine 1 eine geringere Blechdicke d aufweist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich im speziellen um ein sogenanntes „Tailored Welded Blank“, also eine Blechplatine 1, bei welcher der wenigstens eine erste Flächenabschnitt 1.1 mit dem wenigstens einen zweiten Flächenabschnitt 1.2 durch eine Schweißnaht 2 stoffschlüssig verbunden ist.
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Im Falle des Ausführungsbeispiels der 1 wird eine Dickenausgleichsauflage 3 auf die Blechplatine 1 aufgelegt, die lediglich den wenigstens einen zweiten Flächenabschnitt 1.2 mit der geringeren Blechdicke d zum Aufdicken abdeckt und dabei den wenigstens einen ersten Flächenabschnitt 1.1 mit der höheren Blechdicke D wie gezeigt freilässt. Dabei wird der die geringere Blechdicke d aufweisende zweite Flächenabschnitt 1.2 durch die Dickenausgleichsauflage 3 um ein solches Maß aufgedickt, dass die Gesamtdicke von zweitem Flächenabschnitt 1.2 und Dickenausgleichsauflage 3 gleich der Blechdicke D des ersten Flächenabschnitts 1.1 ist.
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Im Falle des Ausführungsbeispiels der 2 hingegen wird eine Dickenausgleichsauflage 3 auf die Blechplatine 1 aufgelegt, die sowohl den wenigstens einen zweiten Flächenabschnitt 1.2 mit der geringeren Blechdicke d zum Aufdicken abdeckt als auch den wenigstens einen ersten Flächenabschnitt 1.1 mit der höheren Blechdicke D zum Aufdicken abdeckt. Die erfindungsgemäße Dickenausgleichsauflage 3, die auf der umzuformenden Blechplatine 1, sowohl in ihrem zweiten Flächenabschnitt 1.2 geringerer Blechdicke d als auch in ihrem ersten Flächenabschnitt 1.1 höherer Blechdicke D überdeckt, weist in einem Bereich der Schweißnaht 2 der Blechplatine 1 einen allmählichen Übergangsdickenabschnitt 3a auf.
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Im Falle des Ausführungsbeispiels der 3 überdeckt die Dickenausgleichsauflage 3 die umzuformende Blechplatine 1 sowohl in ihrem zweiten Flächenabschnitt 1.2 geringerer Blechdicke d als auch in ihrem ersten Flächenabschnitt 1.1 höherer Blechdicke D, wobei in einem Bereich der Schweißnaht 2 der Blechplatine 1 die Dickenausgleichsauflage 3 einen sprungartigen Übergangsdickenabschnitt 3b aufweist.
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Im Falle des Ausführungsbeispiels der 4 überdeckt die Dickenausgleichsauflage 3 die umzuformende Blechplatine 1 sowohl in ihrem zweiten Flächenabschnitt 1.2 geringerer Blechdicke d als auch in ihrem ersten Flächenabschnitt 1.1 höherer Blechdicke D, wobei in einem Bereich der Schweißnaht 2 der Blechplatine 1 die Dickenausgleichsauflage 3 durch eine Aussparung 3c ausgespart ist.
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Im Falle des Ausführungsbeispiels der 5 überdeckt die Dickenausgleichsauflage 3 die umzuformende Blechplatine 1 sowohl in ihrem zweiten Flächenabschnitt 1.2 geringerer Blechdicke d als auch in ihrem ersten Flächenabschnitt 1.1 höherer Blechdicke, wobei in einem Bereich der Schweißnaht 2 der Blechplatine 1 die Dickenausgleichsauflage 3 einen stetigen Übergangsdickenabschnitt 3d aufweist.
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Im Falle des Ausführungsbeispiels der 6 überdeckt die Dickenausgleichsauflage 3 die umzuformende Blechplatine 1 sowohl in ihrem zweiten Flächenabschnitt 1.2 geringerer Blechdicke d als auch in ihrem ersten Flächenabschnitt 1.1 höherer Blechdicke D, wobei in einem Bereich der Schweißnaht 2 der Blechplatine 1 die Dickenausgleichsauflage 3 einen teilweise stetigen Übergangsdickenabschnitt 3d aufweist, der mit einem durch eine Aussparung 3c ausgesparten Teilabschnitt kombiniert ist.
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In den Ausführungen gemäß 2 bis 6 wird der die geringere Blechdicke d aufweisende zweite Flächenabschnitt 1.2 durch die Dickenausgleichsauflage 3 um ein solches Maß aufgedickt, dass die Gesamtdicke von zweitem Flächenabschnitt 1.2 und Dickenausgleichsauflage 3 größer ist, als die Blechdicke D des ersten Flächenabschnitts 1.1.
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Die 7 bis 8 illustrieren ein beispielhaftes Verfahren zum Umformen einer Blechplatine 1 mit maßgeschneiderten Eigenschaften in verschiedenen lokalen Flächenbereichen der Blechplatine 1, die wenigstens einen ersten Flächenabschnitt 1.1 mit einer höheren Blechdicke D und wenigstens einen zweiten Flächenabschnitt 1.2 mit einer geringeren Blechdicke d aufweist, durch Umformen der Blechplatine 1 zwischen zwei an gegenüberliegenden Seiten der Blechplatine 1 einwirkenden Umformwerkzeughälften 4.1, 4.2, aufweisend die Schritte:
- - Einlegen der umzuformenden Blechplatine 1 zwischen die zwei Umformwerkzeughälften 4.1, 4.2,
- - Auflegen einer Dickenausgleichsauflage 3 zumindest auf den wenigstens einen zweiten Flächenabschnitt 1.2 der Blechplatine 1, der die geringere Blechdicke d aufweist, wobei die Dickenausgleichsauflage 3 ausgebildet ist, die geringere Blechdicke d des wenigstens einen zweiten Flächenabschnitts 1.2 der Blechplatine 1 aufzudicken,
- - Umformen der Blechplatine 1 zusammen mit der auf die Blechplatine 1 aufgelegten Dickenausgleichsauflage 3 durch Bewegen wenigstens einer der zwei an gegenüberliegenden Seiten der Blechplatine 1 einwirkenden Umformwerkzeughälften 4.2.
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Das Umformen der Blechplatine 1 wird insbesondere in 8 aufgezeigt, wo ein Stempel 5, der die zweite Umformwerkzeughälfte 4.2 repräsentiert, gegen die umzuformende Blechplatine 1 und die aufgelegte Dickenausgleichsauflage 3 und in eine Vertiefung 6 gedrückt wird, die von der ersten Umformwerkzeughälften 4.1 begrenzt ist, wobei die Blechplatine 1 umformend bearbeitet wird.
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Wie insbesondere in 9 aufgezeigt ist, wird die Dickenausgleichsauflage 3 nach dem Umformen der Blechplatine 1 von der Blechplatine 1 entfernt.
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In der gezeigten Ausführungsvariante ist die Dickenausgleichsauflage 3, die auf die Blechplatine 1 aufgelegt wird, elastisch ausgebildet.
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Die Dickenausgleichsauflage 3 wird in einem insbesondere automatisch verstellbaren Spannrahmen 7 gehalten, wobei der Spannrahmen 7 insbesondere automatisch angesteuert zwischen einer Vorhalteposition (9) und einer Auflegeposition (7, 8) zwischen den Umformwerkzeughälften 4.1, 4.2 und auf der Blechplatine 1 verstellbar gelagert ist, so dass die Dickenausgleichsauflage 3 mittels des Spannrahmens 7 vor einem Umformen auf die Blechplatine 1 aufzulegen ist und nach einem Umformen von der Blechplatine 1 abzunehmen ist.
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Wie in 10 aufgezeigt ist, kann die Dickenausgleichsauflage 3, insbesondere statt mittels eines Spannrahmens 7 beispielsweise auch mittels Klemmsicken 8 an den Umformwerkzeughälften 4.1, 4.2 fixiert werden.
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Wie in 11 dargestellt ist, kann das Umformwerkzeug, in das die Blechplatine 1 mit der Dickenausgleichsauflage 3 eingelegt ist, vor einem Umformen der Blechplatine 1, auch anders bestückt werden, und zwar indem die Blechplatine 1 und die Dickenausgleichsauflage 3 gegenüber der Anordnung gemäß 7 gewendet angeordnet sind. Dies bedeutet, dass in einer solchen Anordnung gemäß 11 die Dickenausgleichsauflage 3 der beweglichen Umformwerkzeughälfte 4.2, d.h. dem Stempel 5 zugewandt angeordnet ist, also stempelseitig angeordnet ist und die Blechplatine 1 der feststehenden Umformwerkzeughälfte 4.1, d.h. der Matrize zugewandt angeordnet ist, also matrizenseitig angeordnet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Blechplatine
- 1.1
- erster Flächenabschnitt
- 1.2
- zweiter Flächenabschnitt
- 2
- Schweißnaht
- 3
- Dickenausgleichsauflage
- 3a
- allmählicher Übergangsdickenabschnitt
- 3b
- sprungartiger Übergangsdickenabschnitt
- 3c
- Aussparung
- 3d
- stetiger Übergangsdickenabschnitt
- 4.1, 4.2
- Umformwerkzeughälften
- 5
- Stempel
- 6
- Vertiefung
- 7
- Spannrahmen
- 8
- Klemmsicken
- d
- geringere Blechdicke
- D
- höhere Blechdicke
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017202555 A1 [0002]
- DE 102013110034 A1 [0003, 0011]
- US 5941110 A [0003, 0013]
