DE102004019082A1 - Verfahren zur Herstellung von geformten Bauelementen oder Abdeckungen in Sandwich-Bauweise - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von geformten Bauelementen oder Abdeckungen in Sandwich-Bauweise Download PDF

Info

Publication number
DE102004019082A1
DE102004019082A1 DE102004019082A DE102004019082A DE102004019082A1 DE 102004019082 A1 DE102004019082 A1 DE 102004019082A1 DE 102004019082 A DE102004019082 A DE 102004019082A DE 102004019082 A DE102004019082 A DE 102004019082A DE 102004019082 A1 DE102004019082 A1 DE 102004019082A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cover layer
layer
filling
upper cover
thin workpiece
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102004019082A
Other languages
English (en)
Inventor
Timo Dipl.-Ing. Schäfer
Walter Dipl.-Ing. Schaaf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority to DE102004019082A priority Critical patent/DE102004019082A1/de
Publication of DE102004019082A1 publication Critical patent/DE102004019082A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/046—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of foam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/02—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C44/12—Incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or reinforcements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B1/00—Layered products having a non-planar shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/18—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by features of a layer of foamed material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2607/00—Walls, panels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von geformten Bauelementen oder Abdeckungen in Sandwich-Bauweise, bei denen zumindest eine obere Deckschicht aus einem dünnen Werkstück aus plastisch verformbarem Werkstoff über eine Füllschicht mit einer unteren Deckschicht oder einem Untergrund verbunden wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das dünne Werkstück vor der Verbindung durch ein Umformverfahren mit kinematischer Formerzeugung dreidimensional geformt wird. DOLLAR A Das Verfahren ermöglicht die kostengünstige Herstellung von Leichtbauelementen oder Abdeckungen mit frei vorgebbaren Oberflächenformen.

Description

  • Technisches Anwendungsgebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von geformten Bauelementen in Sandwich-Bauweise, bei dem eine obere Deckschicht mit einer unteren Deckschicht über zumindest eine Füllschicht verbunden wird, wobei die obere Deckschicht und/oder die untere Deckschicht aus einem dünnen Werkstück aus plastisch verformbarem Werkstoff dreidimensional geformt wird. Die Erfindung betrifft auch ein vergleichbares Verfahren zur Herstellung von geformten mehrlagigen Abdeckungen.
  • Bauelemente in Sandwich-Bauweise, bei denen zwischen einer oberen Deckschicht und einer unteren Deckschicht ein Füllmaterial, auch als Kern bezeichnet, eingebettet ist, kommen vor allem als Leichtbauelemente, beispielsweise in der Luft- und Raumfahrtindustrie, im Maschinen- und Anlagenbau, im Automobilbau oder im Hoch- und Tiefbau zum Einsatz. Die Sandwich-Bauweise ist heute die Ideallösung beim Bau leichter und fester Strukturen. Das Sandwich ist dabei in zumindest drei Lagen aufgebaut, einem Stützstoff bzw. Füllstoff als Sandwichkern und zwei hochfesten Deckschichten. Der Aufbau derartiger Leichtbauelemente ermöglicht den Einsatz unterschiedlicher Materialkombinationen. So sind beispielsweise Sandwich-Bauelemente bekannt, bei denen die äußeren Deckschichten aus Metall und die Füllschicht aus PU(Poly urethan)- oder PS (Polystyrol)-Schaum oder aus Metallschaum gebildet sind. Weiterhin ist der Einsatz von wabenförmigen, tubenförmigen oder wellenförmigen Strukturen als Füllschichten bekannt. Als Deckschichten werden auch Glasfaser-verstärkte oder Kohlefaserverstärkte Kunststoffe eingesetzt, die über eine Füllschicht aus einem PU- oder PS-Schaum miteinander verbunden sein können.
  • Durch die hohe Schlagzähigkeit der Sandwich-Konstruktionen mit entsprechendem Schaumstoffkern entsteht ein schadentolerantes Bauteil, bei dem eine Beschädigung nur in begrenztem Ausmaß stattfinden kann und eine Delamination praktisch verhindert wird. Der Reparaturaufwand hält sich in Grenzen, da die Beschädigung lokal behoben werden kann und die Ausfallzeiten und somit auch die Kosten gering gehalten werden.
  • Als Leichtbauelemente in Sandwich-Bauweise sind vor allem ebene, plattenförmige Bauelemente bekannt, die sich aus dünnen, ebenen Werkstücken als Deckschichten leicht herstellen lassen.
  • Neben dieser Herstellung ebener Sandwich-Konstruktionen sind auch verschiedene Verfahren zur Herstellung dreidimensional geformter Bauelemente bekannt. So werden beispielsweise Sandwich-Bauelemente mit komplexer Geometrie unter Einsatz vorgefertigter Formen gegossen. Dies ist bei der Herstellung von Werkstückverbunden aus Metallschaum üblich. Bei anderen bekannten Verfahren werden die Deckschichten mit Hilfe von Modellen hergestellt. So können beispielsweise Kohlefaser-verstärkte oder Glasfaser-verstärkte Matten über Holzmodelle gelegt und anschließend mit einem Harz bestrichen werden, um die hochfesten Deckschichten zu erhalten. Nach dem Aushärten stehen damit Deckschichten mit durch die Modelle vorgebbarer Geometrie zur Verfügung.
  • Ein weiteres Verfahren, wie es beispielsweise unter http://www.fona.de/05 publikationen/docs/pfinstrezyclat.pdf beschrieben ist, setzt ein Stempel-Matrizen-Paar zur dreidimensionalen Formung des Sandwich-Bauelementes ein. Das Verfahren ist schematisch in 1 dargestellt. Die beiden Deckschichten 1, 3 werden hierbei über ein Heizfeld 17 zunächst vorgewärmt und übereinander positioniert. Durch Plastifizieren des Rezyclats 18 wird das Füllmaterial im viskosen Zustand zwischen die beiden übereinander positionierten Deckschichten eingebracht. Mit Hilfe des Stempel-Matrizen-Paares 19, 20 wird der vollständige Schichtverbund anschließend zu dem dreidimensionalen Bauelement 9 geformt. Die Form des Bauelementes wird durch die Formen von Stempel 19 und Matrize 20 vorgegeben.
    •
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik zur Herstellung von Sandwich-Bauelementen besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Sandwich-Bauelementes oder einer mehrlagigen Abdeckung für ein Objekt anzugeben, das die kostengünstige Herstellung derartiger Bauelemente oder Abdeckungen mit großer Freiheit in der Wahl der dreidimensionalen Form ermöglicht.
  • Darstellung der Erfindung
  • Die Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß den Patentansprüchen 1 und 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen.
  • Bei dem vorliegenden Verfahren zur Herstellung von geformten Bauelementen in Sandwich-Bauweise wird eine obere Deckschicht mit einer unteren Deckschicht über zumindest eine Füllschicht verbunden, wobei die obere Deckschicht und/oder die untere Deckschicht aus einem dünnen Werkstück aus plastisch verformbaren Werkstoff dreidimensional geformt wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die obere Deckschicht und/oder die untere Deckschicht vor der Verbindung über die Füllschicht durch ein Umformverfahren mit kinematischer Formerzeugung aus dem dünnen Werkstück geformt wird. Das Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen Abdeckung wird in gleicher Weise durchgeführt, wobei lediglich anstelle der unteren Deckschicht die Oberfläche eines abzudeckenden Objektes als Untergrund dient.
  • Mit dem vorliegenden Verfahren ist es möglich, dreidimensionale Leichtbauelemente bzw. Abdeckungen mit komplexer Geometrie aus ebenen dünnwandigen Werkstücken aus plastisch verformbaren Werkstoffen sowie einem Füllmaterial herzustellen. Die hergestellten Leichtbauelemente entsprechen dabei den bekannten Sandwich-Konstruktionen. Im Gegensatz zu den bisher bekannten Verfahren wird die dreidimensionale Form der Bauelemente jedoch ohne vorgefertigte Formen oder form gebundene Werkzeuge hergestellt. Das Verfahren eignet sich damit vor allem zur Herstellung von Bauelementen kleiner Losgröße, beispielsweise von prototypischen Leichtbauelementen. Das Verfahren beruht auf der Anwendung einer flexiblen Umformtechnik, mit der die dünnwandigen Werkstücke aus dem plastisch verformbaren Werkstoff dreidimensional umformbar sind. Derartige flexible Umformverfahren mit kinematischer Formerzeugung können auf formgebundene Matrizen bzw. Stempel verzichten. Insbesondere inkrementelle Umformverfahren können dabei zum Einsatz kommen. Werden bei der flexiblen Umformung Handhabungseinrichtungen, insbesondere Roboter eingesetzt, so sind sehr großflächige Deckschichten und somit auch großflächige Sandwich-Bauelemente oder Abdeckungen mit dreidimensionaler Formgebung herstellbar, da der Arbeitsraum der Handhabungseinrichtungen nur durch ihren kinematischen Aufbau begrenzt ist.
  • Für die Herstellung von Abdeckungen, beispielsweise im Fassadenbau, werden derzeit nur sehr einfache Geometrien realisiert. Beliebig dreidimensional geformte Fassaden scheitern an der fehlenden Flexibilität der bisher eingesetzten Umformverfahren. Das vorliegende Verfahren ermöglicht demgegenüber die Herstellung von individuellen Fassaden der Losgröße 1 mit frei vorgebbaren dreidimensionalen Formen in einer kostengünstigen Weise.
  • Das vorliegende Verfahren ermöglicht es somit, Leichtbauelemente mit hoher Steifigkeit bei geringem Gewicht herzustellen. Zudem können die geformten Bauelemente durch geeignete Wahl des Werkstoffs für die Deckschicht und die Füllschicht mit auf bestimmte Anwendungsgebiete zugeschnittenen Eigenschaften gefertigt werden. So können beispielsweise Leichtbauelemente mit einer sehr geringen Wärmeleitfähigkeit zur Isolation angefertigt werden. Das Gleiche gilt für die Herstellung der dreidimensional geformten Abdeckungen, insbesondere für den Fassadenbau.
  • Als Umformverfahren mit kinematischer Formerzeugung für die dünnwandigen Werkstücke, die vorzugsweise aus einem Blechmaterial bestehen, eignen sich unterschiedliche bekannte Techniken. Beispiele für diese Techniken sind das inkrementelle Umformen mit Hilfe eines mitbewegten Hilfsstempels ( JP 2000153313 ), das inkrementelle hämmernde Umformen mit einer Handhabungseinrichtung mit formungebundener Matrize ( DE 10231430 ), das inkrementelle hämmernde Umformen mit einer Handhabungseinrichtung ohne Gegenform (103 17 880), das inkrementelle Umformen mit einer CNC-Fräsmaschine ohne Gegenform (J. Jeswiet et al., „Forming Parameters for Incremental Forming of Aluminium Alloy Sheet Metal", in: Proceedings of the IMechE 216, Part B (2002) Nr. 10, 1367-1371), das inkrementelle Umformen mit einer CNC-Fräsmaschine und feststehendem Hilfsstempel (S. Matsubara, „A Computer Numerical Controlled Dieless Incremental Forming of Sheet Metal" in: Proceedings of the IMechE 215 Part B (2001) Nr. 7, 959-966), das inkrementelle Umformen mit einer CNC-Drehmaschine ohne Gegenform (K. Kitazava et al., „Cylindrical Incremental Drawing of Sheet Metals by CNC Incremental Forming Process" in: Proceedings of the 6th ICTP, 19.-24. September 1999, Nürnberg, Vol. II, 1495-1500), das Druckumformen mit Stempel und elas tischem Gegenhalter (M. Matsubara et al., „Development of Incremental Sheet Metal Forming Using Elastic Tools" in: Transactions of JSME Ser. C39 (1996) Nr. 1, 156-163), das Plasmastrahlumformen (A.T. Male et al., „Flexible Forming of Sheet Metal Using Plasma Arc", Proceedings of the SheMet 99, September 27-28, 1999, 555-560), das Laserstrahlumformen (M. Otsu et al., „Laserforming of Spherical Domes", Proceedings of the 1999 Japanese Spring Conference for Technology of Plasticity, May 13-15, 1999, 319-320), das Wasserstrahlumformen (H. Iseki, „ A Simple Deformation Analysis for Incremental Bulging of Sheet Metal Using High Speed Water Jet" in: Proceedings of the 6th ICTP, 19.-24. September 1999, Nürnberg, Band 2, 1483-1488) sowie weitere Techniken, wie das Umformen mit plasmainduzierten Druckstößen oder das Kugelstrahlen.
  • Bei dem vorliegenden Verfahren wird dabei zunächst die dreidimensional zu formende Deckschicht mit dem inkrementellen Umformverfahren in der gewünschten Weise geformt. Anschließend werden die Deckschichten übereinander positioniert bzw. die Deckschicht über dem Untergrund des abzudeckenden Objektes positioniert und der Zwischenraum mit einem aushärtenden Füllmaterial verfüllt. Bei der Herstellung von Bauelementen mit oberer und unterer Deckschicht besteht je nach gewünschter Geometrie des Bauelementes die Möglichkeit, die obere und untere Deckschicht zunächst an den Rändern zu verbinden, gegebenenfalls die Nahtstellen zusätzlich mit einem Dichtmaterial abzudichten, und den dabei entstandenen Hohlraum mit dem aushärtenden Füllmaterial aufzufüllen. Selbstverständlich wird hierbei ein entsprechender Zugang zum Hohlraum für das Ein bringen des Füllmaterials freigehalten. Im Falle der Herstellung eines Bauelementes, bei dem die Ränder der Deckschichten nicht miteinander verbunden sind, können die beiden Deckschichten nach der Positionierung über Zusatzelemente, beispielsweise in einem Formkasten, abgedichtet werden, so dass auf diese Weise der Hohlraum für das Einbringen des Füllmaterials entsteht. Die Zusatzelemente werden anschließend nach dem zumindest zeitweisen Aushärten des Füllmaterials wieder entfernt.
  • In einer Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens werden zwischen den beiden Deckschichten oder zwischen der oberen Deckschicht und dem Untergrund vor dem Einbringen des Füllmaterials Abstandselemente eingebracht, die den gewünschten Abstand vorgeben. Diese Abstandselemente verbleiben nach dem Einbringen und Aushärten des Füllmaterials in der Füllschicht, so dass sie die mechanische Festigkeit der Abdeckung bzw. des Bauelementes erhöhen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens werden an einer oder beiden Deckschichten bzw. am Untergrund zur Füllschicht gerichtete Verankerungselemente wie beispielsweise Haken oder Ösen fixiert. Die Fixierung an metallischen Deckschichten kann dabei über bekannte Verfahren wie Schweißen oder Löten erfolgen. Durch das Anbringen dieser Verankerungselemente wird eine festere Verbindung zwischen der Füllschicht und den Deckschichten bzw. dem Untergrund erreicht.
  • Das vorliegende Verfahren ermöglicht die schnelle und kostengünstige Herstellung von Leichtbauelementen oder Abdeckungen mit dreidimensionaler Form. Für die Herstellung dieser Bauelemente ist keine formgebundene Gestalterzeugung erforderlich. Das Verfahren ermöglicht die Herstellung von Leichtbauelementen mit unterschiedlicher Dicke der Füllschicht sowie den Einsatz unterschiedlicher Werkstoffe als Deckschicht und Füllschicht. Durch Nutzung von Handhabungseinrichtungen und gegebenenfalls Aufteilung in einzelne Segmente lassen sich mit den Verfahren großflächige dreidimensional geformte Leichtbauelemente bzw. Abdeckungen herstellen.
    •
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Das vorliegende Verfahren wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals erläutert. Hierbei zeigen:
  • 1 ein Beispiel für die Herstellung von geformten Leichtbauelementen mit einem Verfahren des Standes der Technik;
  • 2 den grundsätzlichen Aufbau eines Bauelementes in Sandwich-Bauweise, wie es mit dem vorliegenden Verfahren herstellbar ist;
  • 3 ein Beispiel für den Verfahrensablauf zur Herstellung eines Leichtbauelementes gemäß dem vorliegenden Verfahren;
  • 4 ein Beispiel für die Herstellung eines Leichtbauelementes gemäß dem vorliegenden Verfahren ohne Berührung der beiden Deckschichten;
  • 5 ein Beispiel für ein mit dem Verfahren hergestelltes Leichtbauelement mit Abstandselementen;
  • 6 ein Beispiel für ein mit dem Verfahren hergestelltes Leichtbauelement mit Verankerungselementen;
  • 7 ein Beispiel für die Herstellung eines Leichtbauelementes gemäß dem vorliegenden Verfahren bei Berührung der beiden Deckschichten am Rand;
  • 8 ein Beispiel für eine Abdeckung, wie sie mit dem vorliegenden Verfahren herstellbar ist; und
  • 9 ein Beispiel für die Herstellung einer dreidimensional geformten Blechfassade mit dem vorliegenden Verfahren.
  • Wege zur Ausführung der Erfindung
  • Die in 1 dargestellte Technik zur Herstellung geformter Leichtbauelemente gemäß dem Stand der Technik wurde bereits in der Beschreibungseinleitung erläutert. Ein derartiges Verfahren läßt sich für unterschiedlich geformte Bauelemente nicht kostengünstig einsetzen, da jede neue Oberflächenform einen anderen Werkzeugsatz erfordert.
  • 2 zeigt als Beispiel ein Leichtbauelement wie es mit dem vorliegenden Verfahren kostengünstig herstellbar ist. Das Leichtbauelement setzt sich aus einem dreidimensional geformten dünnen Werkstück 1 als obere Deckschicht, einem dreidimensional geformten dünnen Werkstück 3 als untere Deckschicht und einer zwischen oberer und unterer Deckschicht eingebrachten Füllschicht 2 zusammen, über die die beiden Deckschichten miteinander verbunden sind. In einer Ausführungsart können die beiden dünnen Werkstücke 1, 3 umgeformte Bleche aus Stahl, Messing, Kupfer, Aluminium oder einem anderen metallischen Material sein, zwischen denen sich ausgehärteter Polyurethan-Schaum als Füllschicht 2 befindet. Damit lassen sich Leichtbauelemente realisieren, die eine Hülle mit hoher Maßhaltigkeit, einer hohen Oberflächengüte, einer großen Härte, einer hohen Zähigkeit oder ähnlichen Eigenschaften besitzen, während die den Kern bildende Füllschicht nur eine geringe Härte aufweist und eine geringe Masse besitzt.
  • 3 zeigt ein Beispiel für die Verfahrensschritte zur Herstellung eines derartigen Leichtbauelementes. Im ersten Schritt werden die beiden unverformten dünnwandigen Bleche 5 mit einer Schneideinrichtung 6 in den gewünschten Abmessungen zugeschnitten. Anschließend werden die beiden Zuschnitte mit einer flexiblen Umformeinrichtung 7 inkrementell umgeformt, bis die gewünschte dreidimensionale Form für die obere und untere Deckschicht erreicht ist. Die beiden umgeformten Zuschnitte werden zunächst erneut mit der Schneideinrichtung 6 zugeschnitten und anschließend so miteinander verbunden bzw. übereinander positioniert, dass zwischen ihnen der gewünschte Hohlraum für das Füllmaterial entsteht. Die Ränder werden hierbei entweder direkt verbunden und gegebenenfalls zusätzlich abgedichtet oder mit einer Zusatzeinrichtung abgedichtet. In den entstandenen Hohlraum wird anschließend das viskose Füllmaterial 8 eingebracht. Nach dem Aushärten dieses Füllmaterials 8 steht schließlich das dreidimensionale geformte Leichtbauelement 9 zur Verfügung.
  • 4 zeigt ein Beispiel für die Abdichtung der beiden übereinander positionierten, dreidimensional geformten Werkstücke 1, 3 mit einer Zusatzeinrichtung, im vorliegenden Beispiel einem Formkasten 10. Diese Variante ist für die Herstellung von Leichtbauelementen geeignet, bei denen sich die Deckschichten an den Rändern nicht berühren sollen. Die beiden zugeschnittenen und umgeformten Werkstücke 1, 3 werden zu diesem Zweck mit Befestigungselementen 21 in dem Formkasten 10 befestigt und die Übergänge zusätzlich abgedichtet. Anschließend wird das aushärtende Füllmaterial 8 durch einen Zulauf 11 in den Zwischenraum zwischen den beiden Werkstücken 1, 3 gepresst. Nach dem Aushärten des Füllmaterials 8 kann das Leichtbauelement aus dem Formkasten 10 entnommen werden. Das Füllmaterial 8 wird bei diesem wie auch den anderen Ausführungsbeispielen vorzugsweise durch Aufschäumen in den Zwischen- bzw. Hohlraum eingebracht.
  • 5 zeigt ein Beispiel, bei dem vor dem Einbringen des Füllmaterials 8 Abstandshalter 12 zwischen den beiden, die obere und untere Deckschicht bildenden Werkstücken 1, 3 eingebracht wurden. Die beiden Werkstücke werden dabei durch die Abstandshalter 12 zueinander fixiert. Da die Abstandshalter 12 in dem aushärtenden Füllmaterial 8 verbleiben, wird die Steifigkeit des Leichtbauelements durch die Abstandshalter 12 noch erhöht.
  • Eine weitere Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens führt zu einem Leichtbauelement, wie es in der 6 dargestellt ist. Hierbei werden vor dem Einpressen des Füllmaterials 8 Haken 13 oder Ösen an den beiden Werkstücken 1, 3 für die Deckschichten befestigt. Nach dem Aushärten des Füllmaterials 8 entsteht auf diese Weise eine formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Deckschichten und der Füllschicht 2.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung des Leichtbauelementes, insbesondere zur Bildung des Hohlraums für das Einbringen der Füllschicht, zeigt 7. Bei dieser Verfahrensvariante werden die beiden Werkstücke 1, 3 für die Deckschichten so umgeformt, dass sie an den Rändern formschlüssig aufeinander passen. Nach dem Aufeinandersetzen der beiden Werkstücke 1, 3, wird die an den Rändern vorhandene Nahtstelle 16 überklebt, verschweißt, verlötet oder lediglich mit einer Dichtmasse abgedichtet. Anschließend wird das aushärtende Füllmaterial 8 über den Zulauf 11 in den Hohlraum eingepresst. Dabei muss darauf geachtet werden, dass sich die beiden Deckschichten nicht voneinander lösen und dass die Luft im Hohlraum durch eine geeignete Öffnung 14 entweichen kann.
  • Neben der Herstellung von Leichtbauelementen kann das vorliegende Verfahren dazu eingesetzt werden, dreidimensionale Blechfassaden herzustellen. 8 zeigt eine schematische Darstellung einer mit dem Verfahren herstellbaren Abdeckung für ein Objekt, das als Untergrund 4 für die Abdeckung dient. Als obere Deckschicht können beispielsweise umgeformte Bleche aus Stahl, Messing, Kupfer, Aluminium oder einem anderen Metall eingesetzt werden, die mit Hilfe von beispielsweise Polyurethan-Schaum als Füllmaterial für die Füllschicht 2 an dem Objekt, insbesondere einer Hauswand, angebracht werden. Damit lassen sich dreidimensional geformte Fassadenelemente herstellen, wobei die Füllschicht 2 neben der Befestigungsfunktion auch der Wärmeisolation dienen kann.
  • 9 zeigt ein Beispiel für eine Hauswand 15 mit einer derartig gemäß dem vorliegenden Verfahren aufgebrachten Abdeckung. Die obere Deckschicht aus dem dünnen Werkstück 1, im vorliegenden Fall einem dünnen Blech, wird hierbei wiederum durch ein inkrementelles Umformverfahren hergestellt. Anschließend wird dieses dreidimensional geformte Werkstück 1 über die Füllschicht 2 mit der Hauswand 15 verbunden. Durch die Herstellung einzelner Abdecksegmente, die nebeneinander auf die Hauswand 15 gesetzt werden, läßt sich somit eine gesamte Fassade verkleiden. Die hierbei entstehenden Nahtstellen 16 können nach dem Aushärten des Füllmaterials beispielsweise mit Silikon abgedichtet werden.
    • 1
    dünnwandiges, dreidimensional geformtes
    Werkstück als obere Deckschicht
    2
    Füllschicht
    3
    dünnwandiges, dreidimensional geformtes
    Werkstück als untere Deckschicht
    4
    Untergrund
    5
    ebene, dünnwandige Bleche
    6
    Schneideinrichtung
    7
    Einrichtung zur inkrementellen Umformung
    8
    Füllmaterial
    9
    Leichtbauelement
    10
    Formkasten
    11
    Zulauf
    12
    Abstandselemente
    13
    Haken
    14
    Öffnung
    15
    Hauswand
    16
    Nahtstellen
    17
    Heizfeld
    18
    Recyklat
    19
    Stempel
    20
    Matrize
    21
    Befestigungselemente

Claims (11)

  1. Verfahren zur Herstellung von geformten Bauelementen in Sandwichbauweise, bei dem eine obere Deckschicht mit einer unteren Deckschicht über zumindest eine Füllschicht (2) verbunden wird, wobei die obere Deckschicht und/oder die untere Deckschicht aus einem dünnen Werkstück (1, 3) aus plastisch verformbarem Werkstoff dreidimensional geformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Deckschicht und/oder die untere Deckschicht vor der Verbindung durch ein Umformverfahren mit kinematischer Formerzeugung aus dem dünnen Werkstück (1, 3) geformt wird.
  2. Verfahren zur Herstellung von geformten mehrlagigen Abdeckungen, bei dem eine obere Deckschicht als Abdeckschicht über zumindest eine Füllschicht (2) mit einem Untergrund (4) verbunden wird, wobei die obere Deckschicht aus einem dünnen Werkstück (1) aus plastisch verformbarem Werkstoff vor der Verbindung durch ein Umformverfahren mit kinematischer Formerzeugung aus dem dünnen Werkstück (1) dreidimensional geformt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dünnen Werkstücke (1, 3) für die obere Deckschicht und die untere Deckschicht nach der dreidimensionalen Formung übereinander positioniert und am Rand unter Bildung eines Hohlraums dichtend miteinander verbunden werden, in den anschließend ein aushärtendes Füllmaterial (8) zur Bildung der Füllschicht (2) eingebracht wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dünnen Werkstücke (1, 3) für die obere Deckschicht und die untere Deckschicht nach der dreidimensionalen Formung übereinander positioniert und am Rand unter Bildung eines Hohlraums mit Zusatzelementen abgedichtet werden, in den anschließend ein aushärtendes Füllmaterial (8) zur Bildung der Füllschicht (2) eingebracht wird, wobei die Zusatzelemente nach zumindest teilweiser Aushärtung des Füllmaterials (8) wieder entfernt werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das dünne Werkstück (1) für die obere Deckschicht nach der dreidimensionalen Formung über dem Untergrund (4) positioniert wird und ein aushärtendes Füllmaterial (8) zur Bildung der Füllschicht (2) zwischen die Deckschicht und den Untergrund (4) eingebracht, insbesondere eingepresst, wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem dünnen Werkstück (1) für die obere Deckschicht und dem Untergrund (4) oder zwischen dem dünnen Werkstück (1) für die obere Deckschicht und dem dünnen Werkstück (3) für die untere Deckschicht vor dem Einbringen des Füllmaterials (8) Abstandselemente (12) fixiert werden, die in der Füllschicht (2) verbleiben.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem dünnen Werkstück (1) für die obere Deckschicht und/oder am Untergrund (4) und/oder an dem dünnen Werkstück (3) für die untere Deckschicht vor dem Einbringen des Füllmaterials (8) in die Füllschicht (2) ragende Verankerungselemente (13) fixiert werden, die in der Füllschicht (2) verbleiben.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als dünnes Werkstück (1, 3) für die obere Deckschicht und/oder die untere Deckschicht ein Blech eingesetzt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllschicht (2) aus einem geschäumten Füllmaterial (8) gebildet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umformverfahren mit einem nicht formgebundenen Werkzeug für die dreidimensionale Formung eingesetzt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein inkrementelles Umformverfahren für die dreidimensionale Formung eingesetzt wird.
DE102004019082A 2004-04-20 2004-04-20 Verfahren zur Herstellung von geformten Bauelementen oder Abdeckungen in Sandwich-Bauweise Ceased DE102004019082A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004019082A DE102004019082A1 (de) 2004-04-20 2004-04-20 Verfahren zur Herstellung von geformten Bauelementen oder Abdeckungen in Sandwich-Bauweise

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004019082A DE102004019082A1 (de) 2004-04-20 2004-04-20 Verfahren zur Herstellung von geformten Bauelementen oder Abdeckungen in Sandwich-Bauweise

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102004019082A1 true DE102004019082A1 (de) 2005-11-24

Family

ID=35219797

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102004019082A Ceased DE102004019082A1 (de) 2004-04-20 2004-04-20 Verfahren zur Herstellung von geformten Bauelementen oder Abdeckungen in Sandwich-Bauweise

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102004019082A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005061904A1 (de) * 2005-12-23 2007-07-05 Volkswagen Ag Verfahren zur Reparatur von Hohlraumschotts, Hohlraumschott zur Abdichtung von Hohlraumstrukturen, Mustervorlage für einen Hohlraumschott und Reparatursatz
DE102007056358A1 (de) * 2007-11-16 2009-05-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Umformwerkzeug sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Umformwerkzeugs

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3331491A1 (de) * 1983-09-01 1985-03-28 Franz 4787 Geseke Müller Verbundelement und verfahren zur herstellung eines verbundelements
DE4312555A1 (de) * 1993-04-17 1994-10-20 Reiner Prof Dr Ing Kopp Verfahren zur Herstellung von mehrlagigen Werkstücken und Werkstück nach diesem Verfahren
DE4439827A1 (de) * 1994-01-25 1995-09-28 Strobel Martin Dipl Designer Verbundwerkstoff
DE19753949A1 (de) * 1997-12-05 1999-09-02 Doege Flexible Umformpresse mit steuerbarer nichtlinearer Stößelbewegung
DE10033926A1 (de) * 2000-07-05 2002-01-17 Volkswagen Ag Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Verkleidungselementes
DE10231430A1 (de) * 2002-07-11 2004-02-12 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur automatisierten Umformung von Werkstücken

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3331491A1 (de) * 1983-09-01 1985-03-28 Franz 4787 Geseke Müller Verbundelement und verfahren zur herstellung eines verbundelements
DE4312555A1 (de) * 1993-04-17 1994-10-20 Reiner Prof Dr Ing Kopp Verfahren zur Herstellung von mehrlagigen Werkstücken und Werkstück nach diesem Verfahren
DE4439827A1 (de) * 1994-01-25 1995-09-28 Strobel Martin Dipl Designer Verbundwerkstoff
DE19753949A1 (de) * 1997-12-05 1999-09-02 Doege Flexible Umformpresse mit steuerbarer nichtlinearer Stößelbewegung
DE10033926A1 (de) * 2000-07-05 2002-01-17 Volkswagen Ag Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Verkleidungselementes
DE10231430A1 (de) * 2002-07-11 2004-02-12 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur automatisierten Umformung von Werkstücken

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005061904A1 (de) * 2005-12-23 2007-07-05 Volkswagen Ag Verfahren zur Reparatur von Hohlraumschotts, Hohlraumschott zur Abdichtung von Hohlraumstrukturen, Mustervorlage für einen Hohlraumschott und Reparatursatz
DE102007056358A1 (de) * 2007-11-16 2009-05-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Umformwerkzeug sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Umformwerkzeugs

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2274158B1 (de) Verfahren und Umformvorrichtung zur Herstellung eines Faserverbundbauteils für die Luft- und Raumfahrt
EP3505330B1 (de) Verfahren zur herstellung eines faserverbundsandwichmaterials enthaltend formgedächtnislegierungen
DE102017112881A1 (de) Ultraschallschweissen unterschiedlicher plattenmaterialien
EP2481569A1 (de) Kraftfahrzeugbauteil und Verfahren zur Herstellung des Kraftfahrzeugbauteils
DE102012016309A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Kernschicht eines Leichtbauelementes sowie Leichtbauelement
DE19839931A1 (de) Geklebte Mehrschichtverbundplatten und Verfahren zur Herstellung von Mehrschichtverbundplatten
EP2069707B1 (de) Metallformkörper und Verfahren zur Herstellung eines Metallformkörpers
EP1524175A2 (de) Bauteil, insbesondere Aussenhautbauteil für ein Fahrzeug
EP0636517A1 (de) Herstellverfahren für ein Doppelblech-Karosserieteil mit Dämmschicht
DE102004019082A1 (de) Verfahren zur Herstellung von geformten Bauelementen oder Abdeckungen in Sandwich-Bauweise
WO2017093025A1 (de) Verfahren zur herstellung einer baugruppe
DE102018208244A1 (de) Verbundbauteil für ein Fahrzeug und Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauteils
DE102019111276B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Körpers
DE10338109B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils
EP1398143A1 (de) Sandwich-Verbundkörper und Verfahren für die Herstellung eines Sandwich-Verbundkörpers
DE4312555A1 (de) Verfahren zur Herstellung von mehrlagigen Werkstücken und Werkstück nach diesem Verfahren
DE102013022247A1 (de) Fahrzeug-Karosserieelement
DE102004029973B4 (de) Umformwerkzeug und Verfahren zur Herstellung eines Umformwerkzeugs
DE10340561A1 (de) Leichtbau-Verbundmaterial, Zwischenprodukt für ein derartiges Leichtbau-Verbundmaterial, Verfahren zur Herstellung und Bearbeitung des Leichtbau-Verbundmaterials, sowie Verwendung für das Leichtbau-Verbundmaterial
DE102005045794B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Unterbodenverkleidung für Kraftfahrzeuge
EP1351818A2 (de) Mehrschichtiger formkörper mit lokal begrenzten verstärkungselementen
DE102004013146B4 (de) Verfahren zur Verstärkung von Kernstrukturen zur Bildung von beidseitig mit Deckschichten versehenen Kernverbunden
DE10327207B4 (de) LOM-Verfahren zur Herstellung eines Werkstücks und dessen Verwendung
EP2965902A1 (de) Mehrschichtiges Strukturbauteil, Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung dafür sowie System mit einem solchen Strukturbauteil
WO2003080310A1 (de) Verfahren zur lackierung von bauteilen aus faserverstärkten kunststoffen sowie ein solcherart hergestelltes bauteil

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8131 Rejection