DE102004016460B4

DE102004016460B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Rohbauzellanordnung

Info

Publication number: DE102004016460B4
Application number: DE102004016460A
Authority: DE
Inventors: Alexander Egidi; Karl-Heinz FÜLLER
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2024-04-01
Also published as: DE102004016460A1; US20050217099A1

Abstract

Vorrichtung zur Herstellung einer Rohbauzellanordnung (10) für ein Fahrzeug mit
– einer Vorrichtung zur Herstellung eines Walzprofils und
– einer Fertigungseinrichtung zur Weiterverarbeitung der Walzprofile zu Rohbaumodulen,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorrichtung zur Herstellung einer Rohbauzellanordnung (10) ferner umfasst:
– mindestens eine zweite parallel zu der ersten geschaltete Vorrichtung zur Herstellung eines Walzprofils,
– mindestens eine zweite parallel zu der ersten geschaltete Fertigungseinrichtung zur Weiterverarbeitung,
– mindestens eine weitere Fertigungseinrichtung zum Verbinden der Rohbaumodule zur Rohbauzellanordnung (10),
– mindestens eine Regeleinrichtung zum Regeln des Zuführens und/oder Verbindens mindestens zweier Rohbaumodule zu einer Rohbauzellanordnung (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer Rohbauzellanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer Rohbauzellanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.
Aus dem Kraftfahrzeugbau, insbesondere Nutzfahrzeugbau, ist bekannt, dass eine Rohbauzellanordnung für ein Fahrzeug vorgesehen wird, um verschiedene Fahrzeugteile zu montieren, wie beispielsweise Karosserie, Motor, Aufhängungssystem usw.. Typischerweise umfasst die Rohbauzellanordnung in Längsrichtung ein Paar paralleler Längsträger, die sich in der Regel entlang der gegenüberliegenden Seiten des Fahrzeugs erstrecken, mehrere transversale Querträger, welche die Längsträger an diesen entlang in beabstandeten Positionen miteinander verbinden und mehrere Seitenschweller, die mit den parallelen Längsträgern verbunden sind. Die Rohbauzellanordnung wirkt wie das die Hauptbelastung gegenüber Steifigkeit und Festigkeit tragende Bauteil, anstelle von Karosserieteilen, die typischerweise in herkömmlichen Personenkraftfahrzeugen verwendet werden.
Bei der Herstellung einer Rohbauzellanordnung für Fahrzeuge verwenden die Hersteller typischerweise Tiefzieh- oder Walz verfahren, in denen Stähle, wie beispielsweise Tiefziehstähle, zu den gewünschten Trägerstrukturen umgeformt werden.

Aus der Druckschrift US 6 421 818 B1 eine Rohbaurahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs und ein Verfahren zu ihrer Herstellung bekannt. Die offenbarte Rohbaustruktur weist dabei mehrere Metallbauteile auf, die mittels separaten unterschiedlichen Umformprozessen, wie z.B. Tiefziehen oder Walzprofilieren, hergestellt und anschließend miteinander zur einer Rahmenstruktur verbunden werden, beispielsweise mittels Schweißen oder Kleben.

Aus der Druckschrift DE 695 04 857 T2 ist ein Verfahren zur Herstellung von einer Rohbauzellanordnung für ein Fahrzeug mittels unterschiedlicher Umformprozesse, wie z.B. Innenhochdruckumformen (IHU), Prägen und Walzen bekannt. Die Rohbauzellanordnung besteht aus 3 Teilen: dem vorderen Rahmenmodul, hergestellt mittels Innenhochdruckumformen (IHU), dem mittleren Rahmenmodul, hergestellt mittels Walzen, dem hinteren Rahmenmodul, hergestellt mittels Prägen. Diese einzelnen Rahmenmodule werden in mehreren Umformprozessen hergestellt, da es schwierig ist unterschiedliche Rahmenmodulgeometrien und – abmessungen nur mittels Walzprofilieren in einem Arbeitsgang zu erzeugen. Die Verbindung der Rahmenmodule zu einer Rohbauzellanordnung erfolgt später und separat. Der Einsatz von mehreren Umformwerkzeugen begrenzt die Wirtschaftlichkeit des Umformprozesses, da erhöhte Investitionskosten für Werkzeug- und Maschinen, für Personal und für die Absicherung der Fertigungsqualität anfallen. Zusätzlich fallen aufgrund einer nicht aufeinander abgestimmten Fertigung der Walzprofile bei den einzelnen Umformprozessen unnötige Logistik- und Transportkosten für die einzelnen Walzprofile an. Ferner ist bei dieser Rohbauzellanordnung problematisch, dass diese aus mehreren Rahmenmodulen besteht, weswegen die Walzprofile, insbe sondere die Längsträger, Steifigkeitsreduzierungen im Fügebereich aufweisen und die Torsions- und Biegesteifigkeit negativ beeinflussen.

Der Erfindung liegt ausgehend von diesem Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine wirtschaftliche Vorrichtung zur modularen Herstellung von einer Rohbauzellanordnung bereitzustellen sowie ein wirtschaftlich optimiertes Verfahren zur Herstellung von einer Rohbauzellanordnung anzugeben.

Diese Aufgabe wird in Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst und in Bezug auf das zu schaffende Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 6 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung hervor.

Die erfindungsgemäße Lösung ist gegeben durch eine Vorrichtung zur Herstellung einer Rohbauzellanordnung für ein Fahrzeug mit:

– einer Vorrichtung zur Herstellung von Walzprofilen und
– einer Fertigungseinrichtung zur Weiterverarbeitung der Walzprofile zu Rohbaumodulen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Herstellung einer Rohbauzellanordnung ferner umfasst:
– mindestens eine zweite parallel zu der ersten geschaltete Vorrichtung zur Herstellung von Walzprofilen,
– mindestens eine zweite parallel zu der ersten geschaltete Fertigungseinrichtung zur Weiterverarbeitung,
– mindestens eine weitere Fertigungseinrichtung zum Verbinden der Rohbaumodule zur Rohbauzellanordnung,
– mindestens eine Regeleinrichtung zum Regeln des Zuführens und/oder Verbindens mindestens zweier Rohbaumodule zu einer Rohbauzellanordnung.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung einer Rohbauzellanordnung besteht darin, dass alle Verfahrensschritte auf einer einzigen Vorrichtung durchführbar sind, die mehrere Vorrichtungen zur Herstellung von Walzprofilen und Fertigungseinrichtungen umfasst, wobei die Vorrichtungen zur Herstellung von Walzprofilen und die Fertigungseinrichtungen aufeinander abgestimmt sind, wodurch es zu einer Erhöhung der Ausbringung und zu einer Zeiteinsparung kommt. Eine hohe Ausbringungsmenge pro Zeit ergibt eine hohe Wirtschaftlichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung einer Rohbauzellanordnung.

Erfindungsgemäß entfällt der Transport der Walzprofile beispielsweise zu einer separaten Fertigungseinrichtung oder einer Umformstraße. Das bekannte Logistikproblem, das mit konventionellen Vorrichtungen zur Herstellung von Walzprofilen verbunden ist, ist mit dieser Erfindung gelöst.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass dadurch eine bessere Positioniergenauigkeit der Walzprofile, der Rohbaumodule und deren Komponenten gewährleistet wird, da das Positionieren auf einer neuen, separaten Vorrichtung entfällt. Dadurch weist die Rohbauzellanordnung eine erhöhte Maßhaltigkeit und -genauigkeit auf.

Ein anderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin, dass ähnliche Walzprofile, welche sich beispielsweise nur in der Länge unterscheiden ohne Rüstvorgänge und separate Werkzeugsätze durch entsprechendes Ablängen am Ende der Vorrichtung zur Herstellung von einer Rohbauzellanordnung modular herstellbar sind. Dabei sind Längsträger, Querträger und Seitenschweller typisiert und unterscheiden sich in der Länge in Abhängigkeit von der Fahrzeugausführung, wobei die Walzprofilquerschnitte der einzelnen Träger- und Schwellerstrukturen die gleiche Form aufweisen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung zur Herstellung eines Walzprofils mindestens eine integrierte Fertigungseinrichtung zum Umformen, wobei die Fertigungseinrichtung geeignet ist, den Walzprofilquerschnitt zu verändern.

Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass Walzprofile mit stark voneinander abweichenden Walzprofilquerschnitten in einer der Vorrichtungen zur Herstellung eines Walzprofils mittels einer in dieser Vorrichtung zur Herstellung eines Walzprofils integrierten Fertigungseinrichtung zum Umformen, insbesondere eine Tiefziehfertgigungseinrichtung und/oder eine Fertigungseinrichtung zum Sicken, lokal umgeformt werden können, ohne dabei teure Umrüstvorgänge und Vorrichtungswechsel vorzunehmen.

Somit können in dieser Ausgestaltung der Erfindung in der Vorrichtung zur Herstellung einer Rohbauzellanordnung parallel Walzprofile hergestellt werden, die stark voneinander abweichende Walzprofilquerschnittsänderungen aufweisen, diese zu Rohbaumodulen weiterverarbeitet und anschließend zu einer Rohbauzellanordnung verbunden werden. Dabei entfällt der Transport der Walzprofile zu einer separaten Umformstrasse, da alle Verfahrensschritte auf einer einzigen Vorrichtung zur Herstellung einer Rohbauzellanordnung durchgeführt werden und damit eine Erhöhung der Ausbringungsmenge pro Zeiteinheit erzielt wird.

Es ist auch möglich mit diesen Vorrichtungen zur Herstellung eines Walzprofils Walzprofile mit gleichen Walzprofilquerschnitten herzustellen um diese mit anderen zu Rohbaumodulen zu verbinden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens zwei Vorrichtungen zur Herstellung eines Walzprofils synchron geschaltet.

Der Vorteil einer Synchron-Schaltung besteht darin, dass die beiden Vorrichtungen zur Herstellung eines Walzprofils, gleichzeitig Walzprofile mit gleichen oder mit stark voneinander abweichenden Walzprofilquerschnitten herstellen können. Durch die damit erzielte Zeiteinsparung wird die Ausbringungsmenge erhöht.

Alternativ dazu können die Vorrichtungen zur Herstellung eines Walzprofils asynchron und somit diskontinuierlich geschaltet werden. Dieser diskontinuierliche Betrieb ermöglicht die parallele zeitgleiche Herstellung von Walzprofilen, die mit einer geringen Anzahl und mit einer erhöhten Anzahl von Arbeitsgängen in verschiedenen Vorrichtungen herstellbar sind und zu einem bestimmten Zeitpunkt miteinander zu Rohbaumodulen verbunden werden.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens zwei Fertigungseinrichtungen synchron zueinander oder zu den Vorrichtungen zur Herstellung des Walzprofils geschaltet.

Ein Vorteil der Synchron-Schaltung von Fertigungseinrichtungen besteht darin, dass die Fertigungseinrichtungen gleichgetaktet mit den Vorrichtungen zur Herstellung eines Walzprofils in einem kontinuierlichen Betrieb regelbar sind. Somit sind die Walzprofile in einem Arbeitsgang zeitsparend ohne Zwischenlagerung und die damit verbundenen Logistik- und Transportkosten herstellbar.

Alternativ oder additiv können mindestens zwei Fertigungseinrichtungen asynchron geschaltet werden. Dieser diskontinuierliche Betrieb ermöglicht das Anbringen komplexer Walzprofilquerschnittsvariationen an dafür vorgesehenen Bereichen des Walzprofils.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung zur Herstellung eines Walzprofils zusätzlich mindestens eine verkettete Fertigungseinrichtung zum Richten und/oder eine verkettete Fertigungseinrichtung zum Markieren und/oder eine verkettete Fertigungseinrichtung zum Fügen und/oder eine verkettete Fertigungseinrichtung zum Sicken und/oder verkettete Fertigungseinrichtung zum Zug- oder Druckumformen und/oder eine verkettete Fertigungseinrichtung zum Lochen und/oder eine verkettete Fertigungseinrichtung zum Waschen auf.

Ein Vorteil dieser speziellen Vorrichtung zur Herstellung eines Walzprofils, liegt darin, dass mittels dieser verketteten Fertigungseinrichtungen der Walzprofilquerschnitt stufenweise umgeformt werden kann, damit ein umformgünstiger Gefügezustand über dem Walzprofilquerschnitt einstellbar ist. Zusätzlich ermöglicht die Synchron- und/oder Asynchron-Schaltung der Fertigungseinrichtungen eine stufenweise Umformung eines Rohlings zu einem Walzprofil oder beispielsweise eine Umformung des Rohlings zu einem Walzprofil in einem Arbeitsgang.

Alternativ oder additiv zu dieser Ausgestaltung kann die Fertigungseinrichtung zum Waschen separat nach der Fertigungseinrichtung zur Weiterverarbeitung der Walzprofile zu Rohbaumodule angeordnet sein.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Rohbauzellanordnung für ein Fahrzeug mit mindestens zwei Rohbaumodulen, mit den aufeinander abgestimmten Schritten:

– Umformen mindestens zweier Rohlinge zu Walzprofilen,
– Weiterverarbeiten der Walzprofile zu Rohbaumodulen, wobei
– das Umformen der Rohlinge zu Walzprofilen für die zu verbindenden Rohbaumodule in mindestens zwei parallel geschalteten Vorrichtungen zur Herstellung eines Walzprofils erfolgt,
– das Weiterverarbeiten der Walzprofile zu Rohbaumodulen in mindestens zwei parallel geschalteten Fertigungseinrichtungen erfolgt,
– eine mit den mindestens zwei Vorrichtungen zur Herstellung eines Walzprofils und mit den mindestens zwei Fertigungseinrichtungen und mindestens einer weiteren Fertigungseinrichtung verbundene Regeleinrichtung diese derart regelt, dass zeitlich und räumlich abgestimmt jeweils die Rohbaumodule in der weiteren Fertigungseinrichtung zu der Rohbauzellanordnung verbunden werden.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass aus Walzprofilen Rohbaumodule hergestellt werden, die zu einer Rohbauzellanordnung verbunden werden, da das Positionieren auf einer neuen, separaten Vorrichtung entfällt. Dadurch wird die Maßhaltigkeit und die Maßgenauigkeit der Rohbauzellanordnung erhöht.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die modulare Herstellung von Walzprofilen, die in der Höhe und in der Breite unterschiedliche Walzprofilquerschnitte aufweisen und mittels kontinuierlichem oder diskontinuierlichem Walzprofilieren auf einer Vorrichtung zeitersparend hergestellt werden. Dabei entfallen Logistik- und Transportkosten, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens erhöht wird.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass durch die ununterbrochenen Walzprofile, insbesondere Träger Steifigkeitsreduzierungen im Fügebereich durch die Konstruktion vermieden werden. Deswegen zeichnet sich eine erfindungsgemäß hergestellte Rohbauzellanordnung durch hohe Torsions- und Biegesteifigkeit aus.

Eine andere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Herstellung von einer Rohbauzellanordnung aus hoch- und höherfesten Stählen, vorzugsweise mit einer Zugfestigkeit bis 1700 N/mm², die den Sicherheitsanforderungen im Kraftfahrzeugbau gerecht werden. Insbesondere Walzprofile, die zu Rohbaumodulen, aus welchen die Rohbauzellanordnung besteht, verbunden werden, müssen häufig an die Einbaustelle zur Anpassung an die Schweissverbindungsstelle, im Walzprofilquerschnitt angepasst werden, so dass diese durch hohe Maßgenauigkeit gekennzeichnet sind und über ihren Längsverlauf keinen gleichbleibenden Walzprofilquerschnitt aufweisen. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird sehr wirtschaftlich eine Rohbauzellanordnung aus derartigen Walzprofilen hergestellt, deren Walzprofilquerschnitt veränderbar ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mindestens zwei Vorrichtungen zur Herstellung eines Walzprofils synchron betrieben.

Die Synchron-Schaltung mindestens zweier Vorrichtungen zur Herstellung eines Walzprofils hat den Vorteil, dass parallel Walzprofile auf gleich getakteten Vorrichtungen hergestellt werden können, was zu einer Zeitersparnis und erhöhter Wirtschaftlichkeit der Anlage führt.

Es ist weiterhin möglich ohne Umrüstvorgänge Walzprofile mit stark voneinander abweichenden Walzprofilquerschnitten auf beispielsweise zwei parallel geschalteten Vorrichtungen zur Herstellung eines Walzprofils herzustellen, wobei diese in der Vorrichtung zur Herstellung einer Rohbauzellanordnung zu Rohbaumodulen verbunden werden. Somit wird eine Zeiteinsparung erzielt und die Ausbringungsmenge erhöht.

Alternativ oder additiv dazu können die Vorrichtungen zur Herstellung eines Walzprofils asynchron und somit in einem diskontinuierlichen Betrieb geschaltet werden.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mindestens zwei Fertigungseinrichtungen synchron betrieben.

Der Vorteil der Synchron-Fertigungseinrichtungen besteht darin, dass die Fertigungseinrichtungen gleich getaktet mit den Vorrichtungen zur Herstellung eines Walzprofils in einem kontinuierlichen Betrieb geschaltet werden können. Dies führt zu einer Einsparung der Zwischenlagerung und den damit verbundenen Logistik- und Transportkosten.

Alternativ oder additiv dazu können mindestens zwei Fertigungseinrichtungen asynchron betrieben werden, um komplexe Walzprofilquerschnittsvariationen an den dafür vorgesehenen Bereichen am Walzprofil anzubringen.

In einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in mindestens einer Fertigungseinrichtung zur Weiterverarbeitung von Walzprofilen mindestens ein Querträgermodul und/oder mindestens ein Seitenschwellermodul und/oder mindestens ein Längsträgermodul und/oder mindestens ein Dachrahmenmodul gefertigt.

Der Vorteil dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass eine oder mehrere Fertigungseinrichtungen derart ausgestaltet werden können, dass sie Walzprofile zu Trägerstrukturen und Rahmenmodulen mit variierender Länge und/oder Breite verbinden können. Somit können auf einer Fertigungseinrichtung beispielsweise Querträgermodule verschiedener Länge und/oder Breite und mit unterschiedlichen Walzprofilquerschnitten hergestellt werden. Dies ermöglicht eine Einsparung von komplizierten Umrüstvorgängen und erhöht die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Rohling kalt und/oder warm umgeformt.

Der Vorteil dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die Herstellung von Walzprofilen mittels Kaltumformung des Rohlings eine sehr hohe Maßhaltigkeit der Walzprofile gewährleistet. Somit können Rohbaumodule in hoher Qualität und Maßgenauigkeit, in hoher Stückzahl sehr wirtschaftlich hergestellt werden.

Alternativ oder additiv dazu kann der Rohling auch warm umgeformt werden. Dies hat den Vorteil, dass ein an die Einsatzbedingungen über dem Walzprofilquerschnitt angepasster Gefügezustand eingestellt werden kann.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in der Vorrichtung zur Herstellung eines Walzprofils der Rohling in zwei voneinander getrennten Arbeitsgängen umgeformt.

Der Vorteil dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass zwischen den zwei voneinander getrennten Arbeitsgängen des Walzprofilierens ein Umformprozess, wie beispielsweise Tiefziehen und/oder Sicken und/oder Zug-/Druckumformen, stattfinden kann. Somit wird in dem Verfahrensschritt Walzprofilieren ein anderer Umformprozess integriert. Mittels diesem Verfahren können Walzprofile mit unterschiedlichen Breiten, Längen und Walzprofilquerschnitten hergestellt werden. Dadurch können Walzprofile hergestellt werden, die exakt an den späteren Verwendungszweck und den Abmessungen der Rohbaumodule angepasst sind.

Bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Herstellung des Walzprofils und die Herstellung des veränderten Walzprofilquerschnitts ohne Zwischenlagerung und die damit verbundenen Logistik- und Transportkosten.

Es ist auch möglich, den Rohling in der Vorrichtung zur Herstellung eines Walzprofils in einem Arbeitsgang umzuformen. Dies kann mittels konventionellem oder mittels flexiblem Walzprofilieren im Sinne von DE 100 11 755 A1 erfolgen. Der Vorteil der Anwendung des konventionellen Walzprofilierens besteht darin, dass in der Praxis viel Erfahrung vorliegt.

In einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden als Ausgangsmaterial für den Rohling höherfeste Stähle und/oder Tiefziehstähle und/oder Ti-Legierungen und/oder Ni-Legierungen und/oder Leichtbaustähle und/oder metallhaltige Kompositwerkstoffe verwendet.

Mittels dieses Verfahrens wird eine Gewichtsreduzierung erzielt, die aufgrund der Steifigkeitserhöhung des Walzprofils, des Rohbaumoduls und der Rohbauzellanordnung möglich wird. Neben einer Gewichtsreduzierung haben diese Werkstoffe den Vorteil, dass weniger Einbauraum benötigt wird und andererseits die steigenden Sicherheitsanforderungen im Kraftfahrzeugbau im Bereich von Struktur- und Sicherheitsbauteilen erfüllt werden können.

Insbesondere höherfeste Stähle (s.g. Leichtbaustähle), vorzugsweise aus der Gruppe der Mehrphasenstähle, wie beispielsweise Dualphasenstähle (DP-Stähle), Complexphasenstähle (CP- Stähle), Materialphasenstähle (MP-W-Stähle), LiP-Stähle (Light Steel with induced Plasticity) oder TRIP-Stähle (Transformation induced plasticity), eignen sich gut für das erfindungsgemäße Verfahren.

Diese Stähle weisen besonders günstige Verfestigungseigenschaften auf, die sich in einem günstigen Umformbarkeits/Festigkeitsverhältnis widerspiegelt. Die sehr hohe Verfestigung dieser Stähle bei hoher Ausgangsfestigkeit erweist sich besonders vorteilhaft für das Crash-Verhalten. Somit wird eine Steigerung der Festigkeit in gewünschten Walzprofilbereichen erzielt, ohne dass beispielsweise eine kostenintensive Wärmebehandlung benötigt wird.

Alternativ oder additiv dazu können erfindungsgemäß Tiefziehstähle in Walzprofilen, zum Einsatz kommen, da sie neben einem niedrigen Kohlenstoffgehalt auch über ein feinkörniges, texturarmes Gefüge verfügen und eine Dehngrenze ohne Fließbereich aufweisen.

Auch Ti-Legierungen, welche über einen höheren E-Modul als Stähle verfügen, können umformtechnisch mittels Walzprofilieren zu einer formsteifen Rohbauzellanordnung verarbeitet werden. Der höhere E-Modul wirkt sich positiv auf die Torsions- und Biegesteifigkeit des umformtechnisch hergestellten Walzprofil aus.

Es ist vorteilhaft metallhaltige Kompositwerkstoffe für Walzprofile in einer Rohbauzellanordnung einzusetzen. Der Vorteil dieser Werkstoffe besteht darin, dass sie "maßgeschneidert" an den jeweiligen Einsatzzweck angepasst und eingesetzt werden können. So sind Verstärkungen beispielsweise nur in den hochbeanspruchten Walzprofilbereichen, wie z.B. den Anbindungsstellen notwendig.

Nachfolgend werden die erfindungsgemäßen Gegenstände anhand von zwei Ausführungsbeispielen und der 1 näher erläutert. Dabei zeigt:
1 Schematische Darstellung der Komponenten einer Rohbauzellanordnung
Die 1 stellt schematisch eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rohbauzellanordnung 10 dar. Sie weist Seitenschwellermodul 1, Längsträgermodul 2 und Querträgermodul 3 auf. Als Ausgangsmaterial (Blech) für einen Rohling werden TRIP-Stähle aus einer Abwickelstation (Coil) verwendet. Die TRIP-Stähle zeichnen sich durch eine hohe Festigkeit bei erhöhter Duktilität aus und sind durch das erfindungsgemäße Verfahren gut verformbar.
In einem ersten Verfahrensschritt werden drei Rohlinge parallel in drei Vorrichtungen zur Herstellung eines Walzprofils gerichtet, danach in einem nächsten Verfahrensschritt markiert. Anschließend werden die Rohlinge in einem dritten Verfahrensschritt mit jeweils einem ersten Walzprofil, das in einer separat angeordneten weiteren Fertigungseinrichtung zum Herstellen von Komponenten hergestellt wird, unlösbar durch schweißen gefügt. Dabei liegen die Fügestellen zentral auf den Rohlingen, derart, dass der seitlich der Fügestelle liegende Bereich der Rohlinge in einem Folgeschritt walzprofiliert werden kann. In der ersten Vorrichtung zur Herstellung eines Walzprofils wird der erste Rohling zu einem Walzprofil aus der Querträgerfamilie, in der zweiten Vorrichtung zur Herstellung eines Walzprofils wird der zweite Rohling zu einem Walzprofil aus der Schwellerfamilie und in der dritten Vorrichtung zur Herstellung eines Walzprofils wird der dritte Rohling zu einem Walzprofil aus der Dachrahmenfamilie walzprofiliert. Nach dem ersten Walzprofilierschritt werden die aus den Rohlingen walzprofilierten Walzprofile in einer integrierten Fertigungseinrichtung zum Umformen tiefgezogen, gesickt und anschließend jeweils in den Vorrichtungen zur Herstellung eines Walzprofils in einem zweiten Walzprofilierschritt walzprofiliert. Dabei kann auf den drei Vorrichtungen zur Herstellung eines Walzprofils jeweils ein Rohling zu einem Walzprofil mit einem stark von den anderen Walzprofilen abweichenden Walzprofilquerschnitt kontinuierlich walzprofiliert werden. Um die gewünschte Länge des einzelnen Walzprofils zu gewährleisten, werden die Walzprofile, die in den drei Vorrichtungen zur Herstellung eines Walzprofils aus Rohlingen zu Walzprofilen walzprofiliert wurden, nach dem Walzprofilieren in einer verketteten Fertigungseinrichtung zum Trennen getrennt. Anschließend werden die Walzprofile mit hoher Maßgenauigkeit jeweils in einer verketteten Fertigungseinrichtung zum Lochen, die in Reihe nach der Fertigungseinrichtung zum Trennen angeordnet ist, gelocht, um eine verbesserte Verbaubarkeit zu erreichen. In einem nächsten Verfahrensschritt werden weitere Komponenten, wie beispielsweise Schrauben, Muttern und Nieten auf dem Walzprofil lösbar oder mit weiteren Komponenten unlösbar in einer Fertigungseinrichtung zur Weiterverarbeitung der Walzprofile zu Rohbaumodulen befestigt. Diese Fertigungseinrichtung zur Weiterverarbeitung der Walzprofile zu Rohbaumodulen ist in Reihe zu der Fertigungseinrichtung zum Lochen und unmittelbar nach der Fertigungseinrichtung zum Walzprofilieren angeordnet. Anschließend Durchlaufen die parallel hergestellten Rohbaumodule eine Fertigungseinrichtung zum Waschen, um diese für eine folgende Weiterverarbeitung vorzubereiten. In einer weiteren Fertigungseinrichtung, die der Fertigungseinrichtung zum Waschen nachgeschaltet ist, werden die einzelnen Rohbaumodule zu einer Rohbauzellanordnung 10 verbunden.
Eine Regeleinrichtung regelt das Zuführen und Verbinden der drei Rohbaumodule zu einer Rohbauzellanordnung 10, indem sie die Vorrichtungen zur Herstellung von Walzprofilen und die Fertigungseinrichtungen zur Weiterverarbeitung der Walzprofile zu Rohbaumodulen bedarfsabhängig synchron oder asynchron regelt. Durch die Synchron-Schaltung der Vorrichtungen und der Fertigungseinrichtungen wird eine zeitgenaue Herstellung der Rohbaumodule gewährleistet, die das sofortige Verbinden der Rohbaumodule zu der Rohbauzellanordnung 10 ohne eine unnötige Zeitverzögerung erlaubt.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel können auf jeder der drei Vorrichtungen zur Herstellung von einem Walzprofil Walzprofile mit stark voneinander abweichenden Walzprofilquerschnitten und -längen hergestellt werden. Dabei weisen die Walzprofile in der Höhe und in der Breite veränderte Walzprofilquerschnitte auf, die mittels diskontinuierlichem Walzprofilieren hergestellt werden. Durch die Regeleinrichtung wird das Zuführen und Verbinden der drei unterschiedlichen Rohbaumodule zu einer Rohbauzellanordnung 10 asynchron geregelt. Die Asynchron-Schaltung der Vorrichtungen zur Herstellung von Walzprofilen zum einen, sowie der Fertigungseinrichtungen zum anderen, gewährleistet eine zeitlich aufeinander abgestimmte Herstellung von Walzprofilen, unabhängig von der Anzahl der Arbeitsgänge in den drei Vorrichtungen zur Herstellung von einem Walzprofil und der drei Fertigungseinrichtungen zur Weiterverarbeitung der Walzprofile zu Rohbaumodulen. Damit erfolgt das Verbinden der Walzprofile zu Rohbaumodulen und die Rohbaumodule zu einer Rohbauzellanordnung 10 wirtschaftlich und maßgenau.
Die Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen, insbesondere auf die beschriebene Anzahl der Vorrichtungen zur Herstellung von einem Walzprofil und der Anzahl der Fertigungseinrichtungen zur Weiterverarbeitung der Walzprofilen zu Rohbaumodulen beschränkt. Es ist auch denkbar, zwei oder mehr als drei Vorrichtungen zur Herstellung von einem Walzprofil und zwei oder mehr als drei Fertigungseinrichtungen zur Weiterverarbeitung der Walzprofile zu Rohbaumodulen parallel anzuordnen. So ist es beispielsweise möglich, die Arbeitsgänge in den Vorrichtungen zur Herstellung von einem Walzprofil in geänderter Abfolge durchzuführen oder kein zusätzliches Walzprofil mit dem Rohbaumodul vor dem ersten Walzprofilierschritt zu fügen, sondern lediglich den Rohling in einem Arbeitsgang zu walzprofilieren.
Außerdem ist denkbar für die Herstellung von Walzprofilen ein anderes Ausgangsmaterial einzusetzen. Beispielsweise können anstatt von TRIP-Stählen, andere beispielsweise TWIP-Stähle verwendet werden, die bei erhöhter Festigkeit hohe Verformbarkeit besitzen. Es ist auch möglich als Ausgangsmaterial für den Rohling Al- oder Mg-Basislegierungen zu verwenden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es auch möglich, andere Arten von Rohbauzellanordnungen herzustellen.

Claims

Vorrichtung zur Herstellung einer Rohbauzellanordnung (10) für ein Fahrzeug mit – einer Vorrichtung zur Herstellung eines Walzprofils und – einer Fertigungseinrichtung zur Weiterverarbeitung der Walzprofile zu Rohbaumodulen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Herstellung einer Rohbauzellanordnung (10) ferner umfasst: – mindestens eine zweite parallel zu der ersten geschaltete Vorrichtung zur Herstellung eines Walzprofils, – mindestens eine zweite parallel zu der ersten geschaltete Fertigungseinrichtung zur Weiterverarbeitung, – mindestens eine weitere Fertigungseinrichtung zum Verbinden der Rohbaumodule zur Rohbauzellanordnung (10), – mindestens eine Regeleinrichtung zum Regeln des Zuführens und/oder Verbindens mindestens zweier Rohbaumodule zu einer Rohbauzellanordnung (10).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Herstellung eines Walzprofils mindestens eine integrierte Fertigungseinrichtung zum Umformen umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Vorrichtungen zur Herstellung eines Walzprofils synchron geschaltet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Fertigungseinrichtungen synchron geschaltet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Herstellung eines Walzprofils zusätzlich mindestens eine verkettete Fertigungseinrichtung zum Richten und/oder eine verkettete Fertigungseinrichtung zum Markieren und/oder eine verkettete Fertigungseinrichtung zum Fügen und/oder eine verkettete Fertigungseinrichtung zum Sicken und/oder verkettete Fertigungseinrichtung zum Zug- oder Druckumformen und/oder eine verkettete Fertigungseinrichtung zum Lochen und/oder eine verkettete Fertigungseinrichtung zum Waschen aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Rohbauzellanordnung (10) für ein Fahrzeug mit mindestens zwei Rohbaumodulen, mit den aufeinander abgestimmten Schritten: – Umformen mindestens zweier Rohlinge zu Walzprofilen, – Weiterverarbeiten der Walzprofile zu Rohbaumodulen, dadurch gekennzeichnet, – dass das Umformen der Rohlinge zu Walzprofilen in mindestens zwei parallel geschalteten Vorrichtungen zur Herstellung eines Walzprofils erfolgt, – dass das Weiterverarbeiten der Walzprofile zu Rohbaumodulen in mindestens zwei parallel geschalteten Fertigungseinrichtungen erfolgt, – dass eine mit den mindestens zwei Vorrichtungen zur Herstellung eines Walzprofils und mit den mindestens zwei Fertigungseinrichtungen und mindestens einer weiteren Fertigungseinrichtung verbundene Regeleinrichtung diese derart regelt, dass zeitlich und räumlich abgestimmt jeweils die Rohbaumodule in der weiteren Fertigungseinrichtung zu der Rohbauzellanordnung (10) verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Vorrichtungen zur Herstellung eines Walzprofils synchron betrieben werden.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Fertigungseinrichtungen synchron betrieben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer Fertigungseinrichtung zur Weiterverarbeitung von Walzprofilen mindestens ein Querträgermodul (3) und/oder mindestens ein Seitenschwellermodul (1) und/oder mindestens ein Längsträgermodul (2) und/oder mindestens ein Dachrahmenmodul gefertigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling kalt und/oder warm umgeformt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung zur Herstellung eines Walzprofils der Rohling in zwei voneinander getrennten Arbeitsgängen umgeformt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangsmaterial für den Rohling höherfeste Stähle und/oder Tiefziehstähle und/oder Ti-Legierungen und/oder Ni-Legierungen und/oder Leichtbaustähle und/oder metallhaltige Kompositwerkstoffe verwendet werden.