DE60105615T2

DE60105615T2 - Verfahren zur herstellung eines strukturbauteils mit einer rohrförmigen metallwand und strukturbauteil

Info

Publication number: DE60105615T2
Application number: DE60105615T
Authority: DE
Inventors: Jean Pierre Reyal
Original assignee: Imphy Alloys SA
Current assignee: Aperam Alloys Imphy SAS
Priority date: 2000-07-17
Filing date: 2001-07-12
Publication date: 2005-02-03
Anticipated expiration: 2021-07-13
Also published as: EP1301292A1; KR100698562B1; CN1246097C; DE60105615D1; AU2001277587A1; FR2811741B1; WO2002005979B1; ATE276057T1; WO2002005979A1; JP4617055B2; EP1301292B1; US20030150114A1; US20050127142A1; US6814275B2; FR2811741A1; JP2004504148A; CN1443098A; TW500890B; KR20030045776A; US7381476B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils mit einer allgemein rohrförmigen Metallwand, welches zumindest zwei axial nicht miteinander ausgerichtete Teilstücke aufweist, und ein Strukturbauteil mit rohrförmiger Metallwand, das in sehr verschiedenen Formen und für sehr verschiedene Anwendungen hergestellt werden kann. Ein Strukturbauteil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5 ist beispielsweise aus der Schrift US-A-5018263 bekannt.
In zahlreichen Industriebereichen sind Strukturbauteile erforderlich, welche eine allgemein rohrförmige Form aufweisen mit axial nicht miteinander ausgerichteten, aufeinander folgenden Teilstücken und einem mehr oder weniger komplexen, insbesondere polygonalen Querschnitt.
Solche Strukturbauteile können gebogen ausgebildet sein oder gerade, aufeinander folgende Teilstücke in Winkelanordnungen aufweisen, die beispielsweise miteinander gerade Winkel bilden, wie im Fall von Strukturbauteilen in Form von viereckigen oder rechteckigen Rahmen.
In bestimmten Anwendungsfällen sind Rahmen erforderlich, die eine starke Steifheit und dabei eine so geringe Masse wie möglich aufweisen, wobei diese beiden Bedingungen im Fall von Rahmen, die durch den Zusammenbau rohrförmiger Profile mit polygonalem Querschnitt hergestellt werden, allgemein schwierig miteinander vereinbar sind. In der Tat ist es zur Durchführung des Zusammenbaus und der Befestigung der Seiten des Rahmens auf der Höhe seiner Winkel durch Verschweißen erforderlich, Rohre zu verwenden, die eine ausreichende Dicke aufweisen. Allgemein ist es schwierig, Rahmen durch Zusammenbau von Rohren mit beispielsweise viereckigem Querschnitt herzustellen, deren Wanddicke geringer als 1 mm ist.
In bestimmten Anwendungsfällen, beispielsweise im Falle der Herstellung von Rahmen für Metalltüren, wird man möglicherweise neben einer guten Festigkeit und einer so geringen Masse wie möglich auch auf ästhetische Qualitäten des Türrahmens Wert legen, beispielsweise wenn diese Tür in einem Gebäude eingesetzt wird, in welchem ein bestimmter Dekorationsstil verfolgt wird. In diesem Fall können Rahmen erforderlich sein, deren verschiedene Seiten Querschnitte mit unterschiedlicher Form aufweisen. Es ist somit erforderlich, Rohre mit Querschnitten mit unterschiedlichen Formen und eventuell sehr ungewöhnlichen Formen zur Verfügung zu haben. In diesem Fall ist die Herstellung von Türrahmen sehr kostspielig.
In bestimmten Industrien, beispielsweise der Automobilindustrie, der Luftfahrtindustrie oder im Schiffsbau werden leichter gemachte Strukturbauteile oder Spantenwerk mit rohrförmigen Metallwänden von komplexer Form verwendet, welche gebogen oder sogar eventuell komplett geschlossen ausgebildet sein können, um ein ringförmiges Teil zu bilden. Die Bauweise solcher Strukturbauteile, deren rohrförmige Ausführung ermöglicht, eine Gewichtszunahme zu erzielen, muss extrem fest und extrem widerstandsfähig sein.
Zur Herstellung solcher komplexen Strukturen ist es allgemein erforderlich, eine große Anzahl zuvor durch ein Form- und/oder Schneidverfahren in Form gebrachter Teile zusammenzubauen. Der Zusammenbau der Teile zur Herstellung einer Struktur von komplexer Form mit einer hohen Form- und Abmessungsgenauigkeit ist ein kostspieliger Vorgang und die verschiedenen für den Zusammenbau hergestellten Schweißnähte müssen sorgfältig kontrolliert werden.
Außerdem ist im Falle eines schwierig zu verschweißenden Metallmaterials, wie Aluminium und seine Legierungen, die Herstellung von komplexen Strukturen noch schwieriger und kostspieliger und kann den Einsatz sehr komplizierter Zusammenbauverfahren erfordern, um das Vorhandensein von Schweißnähten zu vermeiden.
In dem Fall der Herstellung von Strukturbauteilen aus flachen Produkten, wie Metallblechen, wird allgemein der Zusammenbau von ausgeschnittenen Platten durch Verschweißen entlang ihrer Kanten durchgeführt, was allgemein den Einsatz von Schablonen und Halteträgern für die Platten in ihrer Zusammenbauposition erfordert. Die Herstellung solcher Strukturen ist somit kompliziert und erfordert den Einsatz von teuerer Werkzeugausrüstung. Außerdem ist es in bestimmten Fällen sogar nicht möglich, eine in dem hohlen Bereich der rohrförmigen Struktur angeordnete Schablone zu verwenden, aufgrund dessen, dass die Form der Struktur es nicht zulässt, die Schablone nach dem Zusammenbau und dem Verschweißen der Struktur zu entfernen.
Es ist somit das Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils mit einer allgemein rohrförmigen Metallwand vorzuschlagen, welches zumindest zwei axial nicht miteinander ausgerichtete Teilstücke aufweist, welches einfach und mit begrenzten Kosten einzusetzen ist, und welches die Herstellung von festen und leichten Strukturen mit komplexer Form aus jedweden Metallmaterialien zulässt.
Für dieses Ziel:

– wird aus einem Bogen aus Metallmaterial zumindest eine ebene Platte ausgeschnitten mit einem Hauptbereich mit der ausgebreiteten Form der Teilstücke der Wand des Strukturbauteils, und mit für jedes der Teilstücke zumindest einem komplementären Überlappungs- und Befestigungsbereich, sowie mit zumindest einem komplementären Bereich zur Befestigung der Teilstücke aneinander;
– wird die ausgeschnittene Platte entlang einer Vielzahl von Linien derart gefalzt, dass aus den gefalzten Bereichen des Hauptbereichs der ausgeschnittenen Platte die Wand des Strukturbauteils ausgebildet wird; und
– wird zumindest ein komplementärer Überlappungs- und Befestigungsbereich für jedes der Teilstücke und zumindest ein komplementärer Bereich zur Befestigung der Teilstücke aneinander an zumindest einem Bereich aus der Gruppe eines gefalzten Bereiches des Teilstücks der Wand des Strukturbauteils und eines zweiten Überlappungsbereiches durch Verschweißen befestigt, wobei zumindest ein komplementärer Überlappungs- und Befestigungsbereich für jedes Teilstück und zumindest ein Bereich zur Befestigung der Teilstücke aneinander und der gefalzte Bereich der Wand oder der zweite Überlappungsbereich in elastischem Anschlag gegeneinander gehalten werden.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nunmehr beispielhaft mehrere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Strukturbauteile mit den gänzlich neuen Eigenschaften, welche durch dieses Verfahren erhalten werden können, beschrieben.
1 ist eine Draufsicht auf einen Bereich einer ausgeschnittenen Platte, der zur Herstellung eines Pfostens mit polygonalem Querschnitt eines erfindungsgemäßen Strukturbauteils in Form eines Rahmens eingesetzt werden kann.
2 ist eine schematische Querschnittsansicht des Pfostens mit polygonalem Querschnitt, der durch Falzen der in 1 dargestellten Platte hergestellt wurde, in einer Phase vor dem Verschweißen eines Verbindungs- und Befestigungsbereiches.
3 ist eine Perspektivansicht einer Tür mit einer gerundeten Oberfläche, die mit dem Verfahren der Erfindung hergestellt wurde.
4 ist eine Draufsicht auf einer ausgeschnittenen Blechplatte zur Herstellung des Rahmens der in 3 dargestellten Tür.
5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der in 4 dargestellten Platte.
Die 6 und 7 sind Teilperspektivansichten des durch Falzen und Verschweißen der in 4 dargestellten Metallplatte hergestellten Türrahmens.
8 ist eine Perspektivansicht eines Strukturbauteils mit ringförmiger Form, das mit dem Verfahren der Erfindung hergestellt werden kann.
9 ist eine Draufsicht auf einen Teil einer Metallplatte zur Herstellung des in 8 dargestellten Strukturbauteils.
10 ist eine Perspektivansicht eines Teils der einen der Flächen der in 9 dargestellten Platte.
Die 11 und 12 sind Perspektivansichten eines Teils des in 8 dargestellten Strukturbauteils, im Verlauf einer Faltphase und einer Zusammenbauphase des Herstellungsverfahrens.
In 1 ist ein Bereich einer allgemein mit der Bezugszahl 1 bezeichneten Metallplatte dargestellt, wobei dieser Bereich der Platte 1 dafür bestimmt ist, einen Teil eines Teilstücks zu bilden, welches die Seite eines Rahmens mit polygonaler Form bildet, der ein erfindungsgemäßes Strukturbauteil ist.
In ihrer Gesamtheit weist die Metallplatte 1 in der Längsrichtung 2 Verlängerungen des in 1 dargestellten Bereiches sowie weitere Bereiche auf, die dafür bestimmt sind, durch Falzen weitere Seiten des Rahmens zu bilden, welche eventuell Querschnitte mit polygonaler Form aufweisen, die sich von der Form des Querschnitts des in 2 dargestellten Teilstücks unterscheidet.
Die 1 und 2 sind einfach dafür bestimmt, das Prinzip des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens zu erläutern, ohne die vollständige Herstellung eines Strukturbauteils zu beschreiben.
Das in 1 dargestellte Teilstück der Metallplatte 1 weist die Form eines rechteckigen Bandes auf, das sich in der Längsrichtung 2 erstreckt, und das eine ausreichende Breite aufweist, um den Querschnitt einer in 2 dargestellten Rahmenseite mit rechteckiger Form herzustellen.
Ein erster Schritt zur Herstellung des Rahmens besteht darin, die Platte 1 aus einem Blech aus Metallmaterial von gewünschter Beschaffenheit und Dicke auszuschneiden.
Allgemein, und wie weiter unten erläutert werden wird, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren, allgemein rohrförmige Strukturbauteile herzustellen, deren Wanddicke gering und beispielsweise zwischen 50 μm und 1 mm liegen kann, wobei solche Strukturbauteile mit dünner Wand nicht mit den bekannten Verfahren, wie dem Winkelzusammenbau von Rohren, hergestellt werden können.
In dem Bereich der Metallplatte 1, der dafür bestimmt ist, den Pfosten 3 des Rahmens zu bilden, dessen Querschnitt in der 2 dargestellt ist, wird die Spur der Falzlinien eingezeichnet, die alle parallel zu der Längsrichtung 2 liegen, und die fünf Abschnitte der Metallplatte begrenzen, welche mit den Bezugszahlen 4, 5, 6, 7 und 8 bezeichnet sind, und welche die Form rechteckiger Bänder aufweisen. Der in 1 dargestellte Bereich der Platte 1, auf welchem die Falzlinien eingezeichnet sind, welche die verschiedenen Abschnitte der Platte trennen, bildet die ausgebreitete Form des in 2 dargestellten Querschnitts der Rahmenseite 3. Das Falzen wird, wie in 2 dargestellt, derart durchgeführt, dass die um 90° nach oben bezüglich des Plattenabschnitts 4 gebogenen Plattenabschnitte 5 und 6 zwei Seitenflächen der Rahmenseite bilden und die nach innen des Querschnitts der Seite 3 des Rahmens umgeklappten Plattenabschnitte 7 und 8 zwei Klappen, die dafür bestimmt sind, in den Positionen 7' und 8' übereinander gelegt zu werden, um die obere Wand der Seite 3 des Rahmens zu bilden.
Wie in 2 dargestellt, wird das Falzen nach innen der Abschnitte 7 und 8 der Metallplatte derart durchgeführt, dass die Klappe 8 unterhalb der Klappe 7 angeordnet wird, und dass die Klappen 7 und 8 einen Restöffnungswinkel bezüglich ihrer Schließposition 7' und 8' aufweisen.
Der Zusammenbau durch Überlappung und Befestigung der Abschnitte 7 und 8 wird durchgeführt, indem eine Kraft 9 auf die Klappe 7 in der vertikalen Richtung in Richtung der Klappe 8 und von außen nach innen des Querschnitts der Rahmenseite 3 ausgeübt wird.
Unter der Wirkung der Kraft 9 schwenkt die Klappe 7 um ihre Faltachse und legt sich auf die Klappe 8 auf, die selbst um ihre Faltachse schwenkt. Die Bewegung der Klappen 7 und 8 wird derart bestimmt, dass die obere Wand der Seite 3 des Rahmens durch Übereinanderlegen der Klappen in den koplanaren Positionen 7' und 8' gebildet wird.
Die Klappe 7' wird durch das die Kraft 9 ausübende Druckelement an Ort und Stelle gehalten und das Element 8 übt in seiner Position 8' durch elastisches Rückfederung eine Druckkraft auf die Unterseite der Klappe 7' aus, so dass die Klappen 7 und 8 in ihrer Position 7' und 8' perfekt plattiert sind und in elastischem Anschlag gegeneinander liegen.
Der Bereich der oberen Klappe 7, der zwischen der freien Kante der Klappe 7 und der Linie 7a liegt, entlang welcher sich die freie Kante der Klappe 8 in der plattierten Position anlegt, bildet einen Überlappungs- und Befestigungsbereich der Metallplatte, der das Schließen der rohrförmigen Struktur sicherstellt. Zur Befestigung der Klappen 7, 8 aneinander kann eine Schweißvorrichtung, wie ein Laserschweißkopf 10 eingesetzt werden, mit dessen Hilfe mehrere Schweißpunkte oder -linien entlang der Längsrichtung 2 durch die übereinander gelegten Bereiche der Klappen 7 und 8 hindurch, d.h. durch den Überlappungsbereich der Klappe 7 und den von dem Überlappungsbereich abgedeckten Wandbereich der Klappe 8 hindurch, hergestellt werden können. Eine solche, in der Dicke der übereinander gelegten Bereiche der Klappen 7 und 8 mit Hilfe eines Laserstrahls hergestellte Verschweißung wird Transparenzverschweißung genannt.
Es ist ebenfalls möglich, eine Schweißnaht zwischen den Klappen 7 und 8 entlang der freien Kante der Klappe 7, die in ihrer Zusammenbauposition 7', 8' über die Klappe 8 gelegt ist, herzustellen, aber eine solche Verschweißung entlang der Kante der Klappe 7 erfordert eine genauere Kontrolle der Richtung und der Positionierung des Schweißstrahls als bei einer Transparenzverschweißung entlang der linearen Punkte und Bereiche, die in irgendeiner Weise in den Überlappungsbereichen der Klappen 7 und 8 in ihrer Zusammenbauposition angeordnet sind.
Sobald die Verschweißung des Überlappungsbereiches auf einem Wandbereich der Struktur durchgeführt ist, ist die Struktur verfestigt aufgrund dessen, dass jedes Gleiten des Überlappungsbereiches auf der Wand unmöglich geworden ist.
So geht aus dem sehr einfachen, in den 1 und 2 dargestellten Beispiel hervor, dass ein Strukturteilstück, wie eine Rahmenseite mit einem polygonalen Querschnitt von irgendeiner Form einfach durch Falzen, elastisches Auflegen eines Überlappungsbereiches auf einen Wandbereich und Verschweißung, beispielsweise unter Verwendung eines Lasers, des Überlappungsbereiches auf dem abgedeckten Wandbereich hergestellt werden kann.
Selbstverständlich kann auch ein anderes Schweißmittel als eine Laserfackel verwendet werden, um Schweißpunkte oder -linien herzustellen, wobei diese Vorrichtung allerdings die Schweißnaht von außerhalb der Struktur ohne Kontakt mit den Wänden des Strukturbauteils herstellen können muss.
In dem Fall der Verschweißung der Wände eines Strukturbauteils in Form eines Rahmens mit einer Dicke von weniger als 1 mm, und beispielsweise in der Größenordnung von 0,7 mm, ist es möglich, eine Qualitätsschweißnaht mit Laser herzustellen, und zwar unter Einsatz eines YAG-Lasers, selbst im Falle einer Dickezunahme von Blechen mit einem Wert, der bis zu 0,2 mm reichen kann. Als Dickezunahme von aufgestapelten Blechen bezeichnet man den Dickeüberschuss des Stapels bezüglich der Summe der Dicken der übereinander gelegten Bleche. Die Zunahme entspricht der mittleren Dicke der Luftschicht zwischen den übereinander gelegten Blechen, die aufgrund einer unvollständigen Ebenheit der Bleche besteht.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann somit im Falle von Industrieblechen eingesetzt werden, deren Ebenheit derart geartet ist, dass eine bestimmte Dickezunahme während der Aufstapelung von Blechteilen auftritt.
Nunmehr werden beispielhaft zwei Ausführungsformen eines allgemein rohrförmigen Strukturbauteils durch Falzen einer aus einem Bogen, wie einem Blech oder einem Stahlband, ausgeschnittenen Metallplatte beschrieben, wobei diese beiden Ausführungsformen nur illustrativ für das Verfahren der Erfindung sind, welches in sehr allgemeiner Weise unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben worden ist.
Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Verfahren auf die Herstellung von zahlreichen, allgemein rohrförmigen Strukturbauteilen angewandt werden, welche sehr unterschiedliche Eigenschaften und Verwendungen aufweisen.
Eine erste Vorrichtung, welche ein erfindungsgemäß hergestelltes Strukturbauteil umfasst, ist in 3 dargestellt.
In 3 ist eine allgemein mit der Bezugszahl 11 bezeichnete Metalltür dargestellt, welche einen Rahmen mit allgemein rechteckiger Form 12 aufweist, dessen Seiten eine rohrförmige Struktur aufweisen, und der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist.
Der Rahmen umfasst zwei horizontale Seiten, und zwar jeweils eine obere 12a und eine untere 12b und zwei vertikale Seitenflächen, und zwar 12c bzw. 12d.
Die obere und untere Seite 12a und 12b sind in einer Rohrform ausgeführt und weisen einen Querschnitt mit dreieckiger Form auf, und die Seitenflächen 12c und 12d, die ebenfalls in Rohrform ausgeführt sind, weisen einen Querschnitt mit rechteckiger Form auf. Die Endkante der oberen und unteren Seite 12a und 12b, die miteinander entlang des Bereiches der Spitze des Dreieckquerschnitts verbunden sind, bildet eine gebogene Oberfläche, auf welcher an ihrem jeweiligen oberen und unteren Ende eine Türaußenverkleidung 13 befestigt werden kann, welche somit eine gerundete Form aufweist. Die Außenverkleidung 13 kann von einem einfachen aufgesetzten oder entlang der gebogenen Kanten der beiden Seiten 12a und 12b des Türrahmens durch Verschweißen befestigten Blech gebildet sein.
Wie hiernach bezüglich der 4, 5, 6 und 7 erläutert werden wird, kann der Rahmen 12 der Tür mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden, durch einfaches Ausschneiden und Falzen einer Metallplatte zum Ausbilden der Wände des Rahmens und der Überlappungsbereiche für die Wände, welche den Zusammenbau und die Befestigung der gefalzten Bereiche des Rahmens und die Befestigung der Seiten des Rahmens untereinander ermöglichen, um die in 3 dargestellte, geschlossene Struktur herzustellen.
Das Außenverkleidungsblech 13 wird dann aufgesetzt und durch Verschweißung an den Kanten des Rahmens und insbesondere an der gebogenen oberen und unteren Kante befestigt. So wird eine gerundete Metalltür erhalten, deren Rahmen Querschnittsflächen mit unterschiedlichen Formen aufweist, was ermöglicht, die Ästhetik der Tür zu verbessern und ihr ein originelles Aussehen zu verleihen.
Eine solche Tür kann eingesetzt werden, um das Schließen von Schränken oder technischen Räumlichkeiten sicherzustellen, oder auch um das Schließen von Räumlichkeiten zu Wohnzwecken sicherzustellen.
Ein Rahmen, wie er in 3 dargestellt ist, und dessen Herstellung unter Bezugnahme auf die 4 bis 7 beschrieben werden wird, kann nicht nur derart hergestellt werden, dass er einen Türrahmen bildet, sondern auch einen Rahmen, der beispielsweise in einer Siebdruckmaschine verwendbar ist. In diesem Fall kann der Rahmen, der leicht und fest hergestellt ist, einfach die Befestigung und die Spannung eines Siebdruckbleches sicherstellen, das entlang der Kanten des Rahmens befestigt ist.
Ebenso kann die Spannung des Bleches auf dem Rahmen sichergestellt werden, indem eine Kraft zwischen der Oberseite 12a und der Unterseite 12b während der Montage des Bleches ausgeübt wird und die Kraft auf die Endseiten nach der Befestigung wieder nachgelassen wird.
In 4 ist eine allgemein mit der Bezugszahl 14 bezeichnete Metallplatte dargestellt, welche aus einem Metallbogen, wie einem Blech oder einem Stahlband, in Form eines länglichen Bandes ausgeschnitten worden ist, welches Ausschnitte zwischen jedem der Bereiche des Bandes aufweist, die dafür bestimmt sind, eine Seite des Rahmens zu bilden.
Die Wände der Endseiten 12a und 12b des Rahmens werden aus den Bereichen 15a und 15b der Platte 14 in Form des länglichen Bandes hergestellt, und die Seitenflächen mit rechteckigem Querschnitt 12c und 12d werden aus den Bereichen 15c und 15d der Platte 14 hergestellt.
In 4 sind ebenfalls mit gestrichelten Linien die Falzlinien für die Bandbereiche 15a, 15b, 15c und 15d dargestellt, um durch Falzen die entsprechende Seite des allgemein rohrförmigen Rahmens mit jeweils dreieckigem und rechteckigem Querschnitt herzustellen.
Jeder der Bereiche der Platte 15a, 15b, 15c und 15d umfasst einen Hauptbereich, der eine flache Ausbreitung der Seite des Rahmens bildet, und Überlappungs- und Befestigungsbereiche, die dafür bestimmt sind, das Schließen und die Befestigung der Seiten des Rahmens sowie die Befestigung der Seiten des Rahmens aneinander sicherzustellen.
Die Teilstücke 15a und 15b umfassen drei ebene Bereiche, die durch zueinander parallel liegende Falzlinien voneinander getrennt sind, und die dafür bestimmt sind, die drei Flächen der Seite des Rahmens mit dreieckigem Querschnitt sowie zwei Längskanten zu bilden, die dafür bestimmt sind, in Überlappung zu gelangen, um den Zusammenbau und die Befestigung der Endseiten des Rahmens sicherzustellen. Die beiden Längskanten der Bereiche 15a und 15b der Metallplatte sind von einer gebogenen Linie begrenzt und die unteren Kanten sind leicht derart ausgebuchtet, dass sie ermöglichen, die beiden aufeinander aufgesetzten Kanten ineinander zu schieben, wobei die ausgebuchteten Bereiche außerdem noch eine größere Festigkeit der Kante des Rahmens sicherstellen, die insbesondere der Befestigung einer Außenverkleidung oder eines Bleches dient.
Die Bereiche 15c und 15d der Metallplatte umfassen einen Hauptbereich, der aus vier Abschnitten in Form von sich in Längsrichtung erstreckenden Bändern besteht, welche durch Falzlinien voneinander getrennt sind, und welche dafür bestimmt sind, die vier Wandflächen der Seite des Rahmens mit rechteckigem Querschnitt zu bilden, und zwei Überlappungsbereiche, die dafür bestimmt sind, sich über zwei gefalzte Bereiche zu legen, welche zwei wesentliche Flächen der Seite des Rahmens mit allgemein quaderförmiger Form bilden.
Die Ausschnitte zwischen den aufeinander folgenden Bereichen der Metallplatte 14 sind derart ausgeführt, dass die Enden der Seitenflächen des Rahmens sich nach dem Falzen in die Endseiten mit dreieckigem Querschnitt versenken, und dass jede der Ecken des Rahmens gebrochen wird. Außerdem wird das Ausschneiden derart durchgeführt, dass Laschen und Klappen, welche die Überlappungs- und Befestigungsbereiche für die Wände des Rahmens und die Seiten des Rahmens untereinander bilden, ausgespart werden.
In den 6 und 7 sind jeweils der Außenbereich und der Innenbereich einer Endseite des Rahmens und die Endbereiche der beiden Seitenflächen, die sich in das Innere der Endseiten nach dem Falzen der Platte 14 entlang den dargestellten Falzlinien eingeschoben haben, dargestellt.
In der Anordnung des nach dem Falzen in 7 dargestellten Rahmens wird die Befestigung der rohrförmigen Wände jeder der Seiten des Rahmens mit Hilfe der Überlappungsbereiche durchgeführt, die in elastische Auflage auf Plattenbereiche, welche Wandbereiche der Seiten des Rahmens bilden, oder auf andere Überlappungsbereiche gebracht werden.
Wie weiter oben angedeutet, sind die Überlappungsbereiche von den Längsaußenkanten der Bereiche 15a und 15b gebildet, welche sich während des Falzens gegenüberliegen und in elastischer Auflage aufeinander während des Schweißens gehalten werden, das beispielsweise mit einem Laserstrahl in Transparenzverschweißung entlang der Schweißpunkte und -linien durchgeführt wird, welche entlang der Länge der in Deckungsgleichheit und in elastische Auflage aufeinander gebrachten Kanten verteilt sind.
In 7 sind die Anschlussbereiche 16 dargestellt, welche von ausgebuchteten Vertiefungen gebildet sind, welche entlang jeder der zu verbindenden Kanten der Endseiten des Rahmens ausgeführt sind und während der elastischen Auflage der beiden miteinander zusammenzubauenden Kanten ineinander eingreifen. Die Schweißlinien können in den Vertiefungen 16 in einer Richtung hergestellt werden, die parallel oder senkrecht zu den Kanten der Endseite des Rahmens liegt, mit welchen der Zusammenbau durchgeführt wird.
Während des Schließvorgangs der Seitenflächen des Rahmens gelangen die von den beiden bandförmigen Bereichen gebildeten Überlappungsbereiche in Abdeckung über zwei Bereiche, welche die Wandflächen der Seitenflächen bilden. Durch Ausüben einer Druckkraft auf diese Überlappungsbereiche können die Überlappungsbereiche in elastische Auflage auf die gefalzten Bereiche, welche die Vorderseiten der Seitenflächen bilden, gebracht werden. Dann wird die Verschweißung, beispielsweise eine Transparenzverschweißung, unter Verwendung eines Laserstrahls oder durch elektrisches Verschweißen der Überlappungsbereiche auf den gefalzten Bereichen hergestellt, welche die Vorderseiten der Wände des Rahmens bilden. Der Zusammenbau und die Befestigung der Seitenflächen des Rahmens kann durch Schweißpunkte oder -linien entlang der Länge der Seitenflächen durchgeführt werden.
Die Verschweißung der Seiten des Rahmens kann in einfacher und schneller Weise geschehen, indem eine begrenzte Anzahl von Schweißpunkten oder -linien, die entlang der Länge der Seiten des Rahmens in den Verbindungsbereichen verteilt sind, hergestellt wird. Indem die Überlappungsbereiche in elastische Auflage aufeinander oder auf einen Wandbereich gebracht werden, wird ermöglicht, während des Schweißens einen ausreichenden Kontakt herzustellen, der eine widerstandsfähige Verbindungsstelle sicherstellt.
Wie insbesondere in 7 dargestellt, wird die Befestigung der Seitenflächen bezüglich der Endseiten in den Verbindungsbereichen der Endseiten oder der Seitenflächen des Rahmens durch Überlappungsbereiche sichergestellt, die von Klappen oder Laschen 17 gebildet sind. Die Klappen 17, welche komplementäre Überlappungsbereiche für die Wände der Endseiten bilden, werden in elastische Auflage gegen die Wände der Seitenflächen gebracht, während die Transparenzverschweißung mit Laser der Klappen 17 auf den Wänden durchgeführt wird. Ebenso werden die komplementären Bereiche der Wände der Seitenflächen in Überlappung und elastische Auflage auf die Wände der Endseiten gebracht, während die Transparenzverschweißung mit Laser durchgeführt wird.
Die einstückige Ausbildung durch Verschweißung der Überlappungsbereiche mit den komplementären Überlappungsbereichen oder mit den Wänden des Rahmens ermöglicht, einen absolut festen Zusammenbau zu erhalten, selbst in dem Fall, wo eine Metallplatte mit geringer Dicke, beispielsweise eine Metallplatte mit einer Dicke in der Größenordnung von 0,7 oder sogar 0,5 mm, verwendet wird.
In bestimmten Fällen ist es sogar möglich, die Rahmenherstellung durch Ausschneiden und Falzen von Blechen mit einer Dicke zwischen 0,05 und 0,5 mm anzustreben.
Solche Rahmen können für zahlreiche Anwendungen eingesetzt werden in dem Fall, wo zugleich eine hohe Festigkeit und eine reduzierte Masse erwünscht sind, beispielsweise in dem Fall eines aus einem kostspieligen Material hergestellten Rahmens.
In anderen Fällen ist es erforderlich, eine sehr starke Festigkeit und eine sehr große mechanische Widerstandsfähigkeit von allgemein rohrförmigen Hohlstrukturen zu erzielen, die eine komplexe Konturform aufweisen können.
In dem Fall solcher Strukturen, bei denen eine sehr große Widerstandsfähigkeit gefragt ist, können relativ dicke Metallplatten eingesetzt werden, beispielsweise Metallplatten mit einer größeren Dicke als 1 mm, um die Wände der Hohlstruktur und die Überlappungsbereiche auszubilden, welche den Zusammenbau nach dem Falzen der Struktur sicherstellen.
In 8 ist ein ringförmiges und allgemein rohrförmiges Strukturteil dargestellt, das mit dem Verfahren der Erfindung aus einer einzigen gefalzten Metallplatte oder einem einzigen gefalzten Metallband hergestellt werden kann, um Wände der Struktur und Überlappungs- und Befestigungsbereiche auszubilden.
In allgemeiner Weise weist das in 8 dargestellte Teil 18 die Form eines Rings auf, der eine große Abmessung aufweisen kann, und dessen hohler Querschnitt eine praktisch rechteckige Form aufweist.
Das Teil 18 besteht aus aufeinander folgenden, ringförmigen Teilstücken 19 mit einer Winkelgröße, die dem Herstellungsverfahren angepasst ist, welches nachfolgend beschrieben werden wird, wobei die Teilstücke durch Schweißpunkte oder -linien verbunden sind, die an den Überlappungsbereichen in elastischer Auflage auf Wandbereichen des Strukturbauteils hergestellt worden sind.
Beispielsweise kann ein ringförmiges Teil 18, wie in 8 dargestellt, ausgebildet werden, welches zwölf Teilstücke 19 mit einer jeweiligen Winkelgröße von 30° aufweist.
In 9 ist ein Teil einer Metallplatte dargestellt, welche die Herstellung des in 8 dargestellten Strukturbauteils durch Falzen und durch Verschweißung zulässt.
Die Metallplatte, von welcher ein Teil in 9 dargestellt ist, ist in allgemeiner Weise mit der Bezugszahl 20 bezeichnet.
Jedes der Teilstücke 19 der Metallstruktur wird aus einem Abschnitt 21 der Metallplatte 20 hergestellt.
Jeder Abschnitt 21 umfasst einen Bereich 22, der dafür bestimmt ist, einen Bereich der äußeren, zylindrischen Oberfläche des ringförmigen Strukturbauteils 18 auf der Höhe eines Teilstücks 19 zu bilden.
In einem Streifen in Längsrichtung der Platte 20, die aus einem Metallbogen ausgeschnitten worden ist, wird eine Abfolge von ausgebuchteten Bereichen 22 in Form eines Bereiches der zylindrischen Oberfläche hergestellt, deren Längsquerschnitt die Form eines Kreisbogens mit einer Größe von 30° aufweist.
Die ausgebuchteten Bereiche 22 werden voneinander durch Falzlinien oder -bereiche 23 in Querrichtung getrennt, welche in Längsrichtung der bandförmigen Platte 20 voneinander beabstandet angeordnet ist.
Die aufeinander folgenden, ausgebuchteten Bereiche können von einer Tiefziehmaschine hergestellt werden, welche beispielsweise ein Rad oder einen Zylinder umfasst, der aufeinander folgende Tiefungsbereiche in konvexer zylindrischer Form aufweist, welche durch Quervertiefungen voneinander getrennt sind.
Beidseits eines jeweiligen Bereiches 22 eines Abschnitts 21 des Bandes 20 sind in Querrichtung zwei trapezförmige Wandbereiche 24 und 24' ausgebildet, die dafür bestimmt sind, zwei Seitenflächen der allgemein rohrförmigen Wand des ringförmigen Teils 18 auszubilden. Die Wandbereiche 24 und 24' sind von dem ausgebuchteten Bereich 22 durch Falzlinien in Längsrichtung getrennt.
Einer der Wandbereiche (24') ist von einem Wandbereich 25 verlängert, der als Länge die Länge der kleinen Basis der Wände 24 und 24' und eine Breite, die praktisch gleich der Breite des ausgebuchteten Bereiches 22 ist, aufweist. Der Wandbereich 25 ist dafür bestimmt, einen prismatischen Innenwandbereich des ringförmigen Teils 18 zu bilden. Schließlich ist der Wandbereich 25 seitlich von einem komplementären Überlappungsbereich 26 verlängert, der dafür bestimmt ist, das Schließen des rohrförmigen Abschnitts 19 während des Falzens und des Zusammenbaus des Abschnitts 21 sicherzustellen.
Außerdem umfassen die Wandbereiche 24 und 24' entlang der einen ihrer geneigten Seitenflächen einen Überlappungs- und Befestigungsbereich, der von einer Klappe 27 oder 27' gebildet ist.
Ebenso umfasst der Wandbereich 25 an der einen seiner Seitenflächen einen Überlappungsbereich bestehend aus einer Klappe 28.
Die Wandbereiche 24', 25 und 26 sind voneinander durch Falzlinien in Längsrichtung getrennt.
In 11 sind zwei aufeinander folgende Teilstücke 19 des ringförmigen Teils 18 dargestellt, die durch Falzen der Wandbereiche 24, 24' und 25 um die in Längsrichtung liegenden Falzlinien und durch Umschlagen des Überlappungsbereiches 26 über die Außenfläche des Wandbereiches 24 in Form gebracht und zusammengebaut worden sind, wobei der Wandbereich 24 um praktisch 90° bezüglich des ausgebuchteten Wandbereiches 22 gefalzt wurde. Der Zusammenbau und die Befestigung des Teilstücks 19 des ringförmigen Teils 18 können durchgeführt werden, indem der Überlappungsbereich 26 durch Drücken in einer Querrichtung in elastische Auflage gegen den Wandbereich 24 gebracht wird. Der Überlappungsbereich 26 und der Wandbereich 24, die in elastischem Kontakt stehen, werden perfekt gegeneinander plattiert, so dass der Zusammenbau des Teilstücks 19 des ringförmigen Teils 18 durch Transparenzverschweißung unter Verwendung eines Laserstrahls durchgeführt werden kann, um Schweißpunkte oder -linien in der Dicke der Wände 26 und 24 herzustellen.
Wie in 11 dargestellt, wird dann ein Falzen entlang der Falzlinie durchgeführt, welche die beiden aufeinander folgenden ausgebuchteten Bereiche 22 trennt, und zwar derart, dass die Klappen 27 und 27' der Wandbereiche 24 und 24' in das Innere der Längsendbereiche anderer Wandbereiche eingreifen. Ausgebuchtete Aufnahmebereiche für die Klappen 27 und 27' können in den Längsendbereichen der Wandbereiche 24 und 24' des Abschnitts 21 vorgesehen werden, welche angrenzend an den Abschnitt mit den Klappen 27 und 27' angeordnet sind. Die Klappen 27 und 27' sind leicht derart nach außen gebogen, dass sie innerhalb der ausgebuchteten Endbereiche der Wände 24 und 24' des Abschnitts 21, der neben dem Abschnitt mit den Klappen 27 und 27' liegt, während des Eingriffs in elastische Auflage kommen, welcher durch Schwenken der beiden Abschnitte 21 zueinander um die Falzlinie, welche die beiden Bereiche 22 trennt, erhalten wird.
Ebenso gelangt die Klappe 28 in Eingriff in einen ausgebuchteten Bereich des Wandbereiches 25 des Teilstücks, das an das Teilstück mit der Klappe 28 angrenzt. Während ihres Eingriffs ist die Klappe 28 leicht in das Innere des ringförmigen Teils 18 derart gebogen, dass sie in elastische Auflage auf den Endbereich des Wandbereiches 25 gelangt.
Die Klappen 27, 27' und 28 werden während der Montageverschweißung in elastischer Auflage auf den Eingriffsbereichen der Wände des benachbarten Teilstücks 19 gehalten.
Von außerhalb der rohrförmigen Struktur 18 werden die Verschweißungen der Klappen 27, 27' und 28 der aufeinander folgenden Teilstücke 19 der Vorrichtung durchgeführt, und zwar nach dem Falzen entlang der Falzlinie, welche zwei aufeinander folgende, ausgebuchtete Abschnitte 22 trennt.
Die Verschweißung kann mit einem Laserstrahl als Transparenzschweißung durchgeführt werden, wobei die Klappen durch elastischen Rückzug perfekt in Kontakt mit den Endbereichen der Wände eines benachbarten Teilstücks 19 gehalten werden. Der Kontakt zwischen den Endbereichen der Wände und den Klappen kann gefördert werden durch Ausüben eines Druckes oder eines Quetschens auf die Wände in der Richtung, die von außen nach innen der rohrförmigen Struktur verläuft.
In 12 sind die verschiedenen Laserschweißlinien oder -punkte 29, 30 dargestellt, die ermöglichen, zwei aufeinander folgende, rohrförmige Teilstücke zusammenzubauen, und diese beiden aufeinander folgenden Teilstücke miteinander an ihrem gemeinsamen Ende zu verbinden.
Vorzugsweise werden durch Berechnung unter Durchführung einer numerischen Simulation der Betriebsbelastung des Strukturbauteils die Bereiche des Strukturbauteils bestimmt, wo die Konzentration der Belastungen am geringsten ist. Die Schweißpunkte oder -linien werden in diesen durch die Berechnung festgelegten Bereichen hergestellt.
Diese Schweißpunkte oder -linien werden allgemein in Transparenz mit einem Laser hergestellt, aber es kann auch möglich sein, in bestimmten Fällen Verschweißungen entlang der gegeneinander angelegten Kanten eines Anschlussbereiches und eines Wandbereiches herzustellen, die in elastischer Auflage aufeinander angeordnet sind, wobei dieses Schweißverfahren als Überlappungsschweißen bezeichnet wird.
Es ist möglich, eine sehr hohe Abmessungsgenauigkeit des Strukturbauteils zu erhalten, wobei diese Abmessungsgenauigkeit insbesondere von der Genauigkeit abhängt, mit welcher das Ausschneiden und das Falzen der Metallplatte durchgeführt werden, sowie von der Halteposition des oder der Überlappungsbereiche und der Wandbereiche während der Verschweißung. Die Positionierungsgenauigkeit während des Verschweißens kann leicht aufgrund dessen erzielt werden, dass es ausreicht, die Positionierung der einen der beiden durch Verschweißung zu befestigenden Wände sicherzustellen, da die zweite Wand durch elastischen Rücklauf gegen die erste Wand plattiert ist.
Die Montage kann ohne Schablone innerhalb der rohrförmigen Struktur des Bauteils erfolgen, was ermöglicht, Bauteile herzustellen, bei welchen der Querschnitt der rohrförmigen Struktur variabel ist. Das Halten der zu verschweißenden Wandbereiche während des Schweißens kann mit Hilfe einfacher mechanischer Vorrichtungen, wie Klammern oder Klemmvorrichtungen, durchgeführt werden.
Die Herstellung von Strukturbauteilen mit sehr komplexer Form ist insbesondere möglich unter Verwendung von Konzeptionssoftware, welche ermöglicht, die Markierung der Metallplatte und ihrer Falzlinien zu optimieren.
In dem Fall von Strukturbauteilen mit sehr großen Abmessungen kann das Strukturbauteil aus mehreren Metallplatten hergestellt werden, wobei die verschiedenen durch Falzen und Zusammensetzen der verschiedenen Metallplatten erhaltenen Teile dann durch Schweißvorgänge zusammengebaut werden, wobei Überlappungsbereiche und/oder Wände in elastischer Auflage gegeneinander eingesetzt werden.
Es ist möglich, äußerst feste Strukturbauteile aus dünnen Blechen herzustellen, aufgrund der Versteifungswirkung, die durch die Verschweißung eines Überlappungsbereiches auf einem Wandelement oder einem anderen Überlappungsbereich des Strukturbauteils erhalten wird. Bestimmte Bereiche des Strukturbauteils können durch Übereinanderlegen eines Abdeckungselementes über einen Wandbereich verstärkt werden, wobei der Überlappungsbereich und der Wandbereich durch Verschweißung, beispielsweise in Transparenz, immobilisiert werden.
So können Strukturbauteile mit Wanddicken von 0,05 bis 1 mm hergestellt werden, was bei der Herstellung von allgemein rohrförmigen Strukturbauteilen mit polygonalem Querschnitt aus Profilen schwierig durchzuführen ist.
Wie weiter oben angedeutet, ist es ebenfalls möglich, äußerst feste und widerstandsfähige Strukturen herzustellen unter Verwendung von Metallplatten mit einer größeren Dicke als 1 mm, die bis zu der maximalen Dicke reichen kann, die bei den Ausschneid- und Faltvorrichtungen vorstellbar ist, welche man zur Herstellung des Strukturbauteils zur Verfügung hat.
Das Verfahren der Erfindung ermöglicht, Strukturbauteile aus beliebigen Metallen und insbesondere Strukturbauteile aus schwierig zu schweißenden Metallen, wie Aluminium und seine Legierungen, herzustellen.
Die möglichen Anwendungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und die Strukturbauteile, die erhalten werden können, sind äußerst zahlreich.
Hiernach werden einige mögliche Anwendungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und die durch Falzen hergestellten Strukturbauteile in verschiedenen Industriebereichen aufgezählt. Diese Aufzählung ist jedoch nicht begrenzend.
Die erfindungsgemäßen Strukturbauteile sind gekennzeichnet durch eine allgemein rohrförmige Form mit vorzugsweise polygonalem Querschnitt und weisen zumindest zwei nicht axial miteinander ausgerichtete rohrförmige Teilstücke auf, wobei das Strukturbauteil gebogene Bereiche aufweisen kann, welche durch Tiefziehen bestimmter Bereich der Metallplatte vor dem Faltvorgang erhalten werden können, wobei dieser Tiefziehvorgang vor oder nach dem Ausschneiden der Metallplatte durchgeführt werden kann.
Die erfindungsgemäßen, allgemein rohrförmigen Strukturbauteile mit polygonalem Querschnitt sind dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vielzahl von Teilstücken in Winkelanordnungen zueinander aufweisen, welche durch Falzlinien auf einer gleichen Metallplatte getrennt sind, und zumindest einen komplementären Überlappungs- und Befestigungsbereich sowie einen komplementären Befestigungsbereich für die aufeinander folgenden Teilstücke aneinander, die übereinander angeordnet und durch zumindest eine Schweißlinie oder einen Schweißpunkt in Überlappung an zumindest einem Bereich aus der Gruppe eines Wandbereiches und eines zweiten Überlappungsbereiches befestigt sind, wobei das gesamte Strukturbauteil einzig durch zumindest einen Schweißpunkt oder eine Schweißlinie an zumindest einem Überlappungselement in übereinander gelegter Position und in elastischer Auflage auf zumindest einem Bereich aus der Gruppe des Wandbereiches und des zweiten Überlappungs- und Befestigungsbereiches zusammengesetzt und versteift ist.
Die erfindungsgemäßen Strukturbauteile, die in der Bauindustrie eingesetzt werden, können beispielsweise aus Rahmen bestehen, welche Zargenöffnungs- oder Zargeneinfassungsbereiche und insbesondere Türen oder Fenster bilden. Diese Rahmen können rohrförmige Seiten mit unterschiedlich geformten Querschnitten aufweisen, um eine dekorative Wirkung zu erzielen. Diese Rahmen, insbesondere wenn sie Türen bilden, können eine Außenverkleidung mit gerundeter Form aufweisen und allgemein gebogene Bereiche aufweisen. Ein im Bau eingesetztes erfindungsgemäßes Strukturbauteil kann ebenfalls aus einer Einfassung für eine Doppelverglasung für Türen oder Fenster bestehen. Bei dieser Anwendung weist eine aus einer gefalzten Metallplatte hergestellte und durch Verschweißung zusammengesetzte Struktur wichtige Vorteile im Vergleich zu den Einfassungen der klassischen Art auf, die aus viereckigen Profilen gebildet sind, welche im rechten Winkel gemäß den Winkeln des Doppelverglasungsrahmens gefalzt sind. Bei solchen Rahmen gemäß dem Stand der Technik wird der Querschnitt des Profils durch das Falzen stark verändert, was sich ebenfalls durch die Anpassungsfalze auf die Oberfläche des Profils überträgt.
Erfindungsgemäße Strukturbauteile können für die Herstellung von Gehäusen elektrischer Vorrichtungen, beispielsweise als Rahmen für Schranktüren oder elektrische Gehäuse eingesetzt werden.
Im Bereich der Druckmaschinen können die erfindungsgemäßen Strukturbauteile als Siebdruckrahmen eingesetzt werden.
Die Erfindung kann ebenso zahlreiche Anwendungen in der Automobilbau-, Schiffsbau- und Flugzeugbauindustrie finden, wobei die erfindungsgemäßen Strukturbauteile zur Herstellung von Fahrzeugkarosserien oder -chassis und insbesondere von widerstandsfähigen Käfigwicklungsstrukturen eingesetzt werden können, welche Verkleidungsbleche aufweisen können.
Erfindungsgemäße Strukturbauteile können ebenfalls in der Herstellung von Flugwerken und insbesondere Flugzeugrümpfen verwendet werden. Bei diesen Anwendungen, und insbesondere im Fall der Flugzeugbauanwendungen, können leicht Strukturbauteile aus schwierig zu verschweißenden Leichtmetalllegierungen, wie Aluminium- oder Titanlegierungen, hergestellt werden.
Allgemein können erfindungsgemäße Strukturbauteile als Ersatz für Strukturen mit komplexer Form verwendet werden, die aus Profilen mit ungewöhnlicher Form hergestellt sind.
Die erfindungsgemäßen Ausführungen ermöglichen, die Herstellung solcher kostspieligen Profile zu vermeiden.
Allgemein finden die erfindungsgemäßen Strukturbauteile im Bereich des Metallbaus Anwendung als Armaturen oder Haltestrukturen, welche eine große Festigkeit und eine sehr hohe Widerstandsfähigkeit und eventuell eine verringerte Masse aufweisen müssen.
Insbesondere können die erfindungsgemäßen Strukturbauteile aus gebogenen Profilen mit eventuell variablem, polygonalem Querschnitt oder aus rahmen- oder ringförmigen Strukturen mit hohlem Querschnitt bestehen.
Die erfindungsgemäßen Strukturbauteile können ebenfalls als Wärmetauscher, beispielsweise für Radiatoren oder Heizkonvektoren eingesetzt werden.
In bestimmten Fällen muss die erfindungsgemäß hergestellte rohrförmige Struktur dicht geschlossen sein. In diesem Fall werden durchgehende Schweißlinien zwischen den Überlappungsbereichen und den Wandbereichen und eventuell zwischen bestimmten Wandbereichen hergestellt.
Allgemein ist das erfindungsgemäße Strukturbauteil derart beschaffen, dass es einen praktisch durchgehenden Hohlkörper bildet; wenn dieser Hohlkörper mit sich selbst verschlossen wird, kann er eine flache geschlossene Linie enthalten, die vollständig innerhalb des Hohlkörpers angeordnet ist und im Inneren jedes seiner Teilstücke verläuft.
Die Erfindung beschränkt sich nicht streng auf die Ausführungsformen, die in zwei besonderen Fällen beschrieben worden sind.
Die für die Herstellung des erfindungsgemäßen Strukturbauteils eingesetzte(n) Metallplatte(n) kann aus Stahl, insbesondere aus rostfreiem Stahl, oder aus irgendeiner anderen eisenhaltigen oder auch nicht eisenhaltigen Legierung, beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung, bestehen.
Die Verschweißung kann mit einem anderen Verfahren als dem Schweißverfahren mit Laserstrahl durchgeführt werden, obwohl dieses Verfahren Vorteile aufweist, die oben erwähnt wurden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Herstellung von verschiedenen Rahmenelementen oder ringförmigen Teilen mit rohrförmiger Struktur eingesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Herstellung von allgemein rohrförmigen Teilen mit polygonalem Querschnitt eingesetzt werden, die nicht ganz geschlossen sind, wie die Rahmen oder ringförmigen Teile.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils mit einer allgemein rohrförmigen Metallwand, welches zumindest zwei nicht axial miteinander ausgerichtete Teilstücke (19) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass – aus einem Bogen aus Metallmaterial zumindest eine ebene Platte (14, 20) ausgeschnitten wird mit einem Hauptbereich mit der ausgebreiteten Form der Teilstücke der Wand des Strukturbauteils (11, 18), und mit für jedes der Teilstücke (19) zumindest einem komplementären Überlappungs- und Befestigungsbereich, sowie mit zumindest einem komplementären Bereich zur Befestigung der Teilstücke aneinander; – die ausgeschnittene Platte entlang einer Vielzahl von Linien derart gefalzt wird, dass aus den gefalzten Bereichen des Hauptbereichs der ausgeschnittenen Platte (14, 20) die Wand des Strukturbauteils (11, 18) ausgebildet wird; und – zumindest ein komplementärer Überlappungs- und Befestigungsbereich für jedes der Teilstücke und zumindest ein komplementärer Bereich zur Befestigung der Teilstücke (19) aneinander an zumindest einem Bereich aus der Gruppe eines gefalzten Bereiches des Teilstücks der Wand des Strukturbauteils (11, 18) und eines zweiten Überlappungsbereiches durch Verschweißen befestigt wird, wobei zumindest ein komplementärer Überlappungs- und Befestigungsbereich für jedes Teilstück (19) und zumindest ein Bereich zur Befestigung der Teilstücke (19) aneinander und der gefalzte Bereich der Wand oder der zweite Überlappungsbereich in elastischem Anschlag gegeneinander gehalten werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Falzen der ausgeschnittenen Platte (14, 20) das Tiefziehen zumindest eines Bereiches (22) der Metallplatte (14, 20) durchgeführt wird.
Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschweißung mit Hilfe eines Laserstrahls und vorzugsweise in Transparenz durch den komplementären Überlappungs- und Befestigungsbereich jedes Teilstücks (19) und den komplementären Bereich zur Befestigung der Teilstücke (19) aneinander und zumindest einen Bereich aus der Gruppe des gefalzten Bereiches einer Wand des Strukturbauteils (11, 18) und eines zweiten Überlappungsbereiches hindurch ausgeführt wird.
Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bogen aus Metallmaterial eine Dicke zwischen 0,05 und 1 mm aufweist.
Strukturbauteil mit einer allgemein rohrförmigen Metallwand mit polygonalem Querschnitt, welches zumindest zwei nicht axial miteinander ausgerichtete Teilstücke aufweist, wobei das Bauteil eine Vielzahl von Wandbereichen (24, 24', 25, 26) in Winkelanordnungen zueinander aufweist, welche durch Falzlinien auf einer gleichen Metallplatte (20) getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass es zumindest einen komplementären Überlappungs- und Befestigungsbereich (17, 27, 27', 28) für jedes Teilstück (19) sowie einen komplementären Befestigungsbereich für die Teilstücke (19) aneinander aufweist, die übereinander angeordnet und durch zumindest eine Schweißlinie oder einen Schweißpunkt (29, 30) in Überlappung an zumindest einem Bereich aus der Gruppe eines Wandbereiches (24, 24', 25, 26) und eines zweiten Überlappungsbereiches des Bauteils befestigt sind, wobei das gesamte Strukturbauteil (11, 18) einzig durch zumindest einen Schweißpunkt oder eine Schweißlinie (29, 30) zumindest eines Überlappungsbereiches jedes Teilstücks (19) und zumindest eines Bereiches zur Befestigung (17) der Teilstücke (19) miteinander in übereinander gelegter Position und in elastischer Auflage auf zumindest einem Bereich aus der Gruppe des Wandbereiches und des zweiten Überlappungs- und Befestigungsbereiches zusammengesetzt und versteift ist.
Strukturbauteil gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es vollständig oder teilweise eines der folgenden Elemente bildet: Zargenrahmen für den Bau, Tür, Fenster, Doppelverglasungseinfassung, Rahmen oder Tür für elektrischen Schrank oder elektrisches Gehäuse, Siebdruckrahmen für Druckmaschine, Strukturteil für den Automobil-, Schiffs- oder Flugzeugbau, Karosserie, Chassis für Kraftfahrzeuge, Flugwerk, Flugzeugrümpfe, widerstandsfähige Käfigwicklungsstrukturen für Kraftfahrzeuge, Armaturen und Haltestrukturen für den Metallbau, komplexes gebogenes Profil mit polygonalem Querschnitt, ringförmiges Teil mit polygonalem Hohlquerschnitt, Wärmetauscherelement.