DE102005046843B3

DE102005046843B3 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines einbaufertigen Zusammenbauteils

Info

Publication number: DE102005046843B3
Application number: DE200510046843
Authority: DE
Inventors: Alexander Dilp.-Ing.(FH) Egidi; Karl-Heinz Dr.-Ing. Füller
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-09-29
Filing date: 2005-09-29
Publication date: 2007-04-05
Anticipated expiration: 2025-09-30

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einbaufertiges Zusammenbauteil auf Basis eines Profilteils anzugeben, eine in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht optimierte Vorrichtung zur Herstellung eines einbaufertigen Zusammenbauteils auf Basis eines Profilteils bereitzustellen sowie ein in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht optimiertes Verfahren zur Herstellung eines einbaufertigen Zusammenbauteils auf Basis eines Profilteils anzugeben. DOLLAR A Gelöst wird die Aufgabe hinsichtlich des anzugebenden einbaufertigen Zusammenbauteils erfindungsgemäß dadurch, dass das einbaufertige Zusammenbauteil, aufweisend einen zumindest teilweise offenen Querschnitt mit Abschattungen und/oder einen zumindest teilweise geschlossenen Querschnitt, der über ein Walzprofilierverfahren aus einem flächigen Rohmaterial gebildet ist, und aufweisend mindestens eine weitere Bearbeitungsveränderung am Profilteil, mindestens eine Bearbeitungsveränderung innerhalb des abgeschatteten und/oder geschlossenen Profilquerschnitts zeigt. DOLLAR A Zu dessen Herstellung wird innerhalb der Walzstrecke mindestens ein weiterer Bearbeitungsschritt integriert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines einbaufertigen Zusammenbauteils auf Basis eines Profilteils gemäß der Oberbegriffe der Patentansprüche 1 und 6.
Hinreichend bekannt sind Walzprofile, die aus einem in Bandform bereitgestellten Rohling mit durchgehend gleichem Profilquerschnitt mittels Walzprofilieren zu einem durchgehend gleichem U-förmigen Walzprofilquerschnitt umgeformt werden. Derartige Walzprofile besitzen hohe Widerstandsmomente gegen Torsion und Biegung. Dies ist vorteilhaft für eine Verwendung in Fahrzeugen, da dadurch die bei Kollisionen mit anderen Fahrzeugen oder anderen Objekten auftretenden hohen Aufprallenergien absorbiert werden. Zusätzlich werden für diese Walzprofile Werkstoffe hoher Festigkeit eingesetzt, damit lokales Knicken vermieden wird. Gerade auch aus Sicherheitsgründen werden an solche Walzprofile, die in der Automobilindustrie beispielsweise als Träger- und Strukturteile verwendet werden, hohe Anforderungen gestellt. Derartige konventionelle Walzprofile entsprechen jedoch nicht mehr den wachsenden Anforderungen der Automobilindustrie an einbaufertige Träger- und Strukturteile hinsichtlich Komplexität der Geometrie und Funktionsintegration weiterer Elemente, wie z.B. Versteifungselemente oder aber Fügeelemente. Gleichzeitig fallen bei einem konventionellen Herstellungsprozess von Bauteilen auf Basis von Walzprofilen hohe Transport- und Logistikkosten an, da sie in der Regel in mehreren, voneinander getrennten Bearbeitungsstufen hergestellt werden und dazwischen abgestapelt und gelagert werden.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Profilstabes ist aus der DE 197 49 902 A1 bekannt. Hier wird offenbart, dass Bandmetall vor oder während des Rollformprozesses an den Längsrändern zu beschneiden, um so einen Profilstab mit einer Querschnittsveränderung entlang seiner Längsachse herzustellen. Nachteilig ist dabei aber, dass innenliegende Bereiche des Profilstabes für weitere Bearbeitungsschritte, wie z.B. Fügen weiterer Elemente oder Versteifungselemente nur noch begrenzt oder gar nicht mehr zugänglich sind und so die Herstellung einbaufertiger Zusammenbauteile nur mit sehr hohem Aufwand oder gar nicht mehr ermöglichen.

Die DE 101 20 063 C2 offenbart ein weiteres Verfahren zur Herstellung von metallischen Profilbauteilen für Kraftfahrzeuge, bei dem bandförmiges Ausgangsmaterial in ein Walzprofil umgeformt wird, das Walzprofil anschließend gebogen und zu einem Profilbauteil vereinzelt wird und das Profilteil zumindest partiell wärmebehandelt wird. Auch hier ist nachteilig, dass innenliegende Bereiche des Profilteils für weitere Bearbeitungsschritte, wie z.B. Fügen weiterer Elemente oder Versteifungselemente nur noch begrenzt oder gar nicht mehr zugänglich sind.

Aus der Druckschrift WO 03 000 440 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Fügen von Rohling und Walzprofil über deren gesamte Walzprofillänge bekannt. Auch hier sind innenliegende Bereiche des Profilbauteils nicht mehr zugänglich.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Walzprofilen, bei dem ebenfalls innenliegende Bereiche kaum zugänglich sind, ist aus der Druckschrift DE 195 45 525 A1 bekannt.

Weiterer Stand der Technik ist den Druckschriften DE 10 2004 010 581 A1 , DE 197 37 969 A1 , DE 10 2004 008 301 A1 und DE 103 59 746 A1 zu entnehmen, die jeweils spezielle Ausgestaltungen von Profilbauteilen offenbaren.

Ferner offenbart die DE 1 938 440 B eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Profilbauteils, wobei eine Vorrichtung zum Fügen des Profilbauteils in die Vorrichtung integriert ist. Aber auch hier sind innenliegende Bereiche des Profilbauteils nicht mehr zugänglich.

Der Erfindung liegt ausgehend von diesem Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht optimierte Vorrichtung zur Herstellung eines einbaufertigen Zusammenbauteils auf Basis eines Profilteils, welches angefügte Komponenten in nicht zugänglichen Bereichen aufweist, bereitzustellen sowie ein in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht optimiertes Verfahren zur Herstellung eines derartigen einbaufertigen Zusammenbauteils auf Basis eines Profilteils anzugeben.

Die Aufgabe wird hinsichtlich der zu benennenden Vorrichtung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst und in Bezug auf das zu schaffende Verfahren wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 6 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung hervor.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein einbaufertigen Zusammenbauteils hergestellt, welches einen zumindest teilweise offenen Querschnitt mit Abschattungen und/oder einen zumindest teilweise geschlossenen Querschnitt aufweist, der über ein Walzprofilierverfahren aus einem flächigen Rohmaterial gebildet ist, und welches mindestens eine weitere Bearbeitungsveränderung am Profilteil aufweist, wobei mindestens eine Bearbeitungsveränderung innerhalb des abgeschatteten und/oder geschlossenen Profilquerschnitts ist.

Vorteilhaft an dem einbaufertigen Zusammenbauteil ist, dass das Zusammenbauteil Bauteilveränderungen im Bereich eines offenen und abgeschatteten und/oder eines geschlossenen Querschnitts zeigt, die bei konventionellen Bauteilen nicht darstellbar sind, da ein konventionelles Bauteil erst walzprofiliert und anschließend weiterbearbeitet wird. So kann das Zusammenbauteil beispielsweise angefügte weitere Komponenten oder Versteifungselemente im Bereich eines offenen und abgeschatteten und/oder geschlossen Querschnitts beinhalten, die mit bisher bekannten Bauteilen nicht realisiert werden können, da der Bereich eines offenen und abgeschatteten und/oder geschlossen Querschnitts für eine weitere Bearbeitung nach dem Walzprofilieren nicht mehr zugänglich ist. Beispiele für typische Fügeelemente sind Verstärkungs- bzw. Versteifungsbleche oder Muttern und Gewindebolzen zum Anflanschen weiterer Komponenten an das fertige Zusammenbauteil, die z.B. über Schweißverfahren an das Walzprofil und/oder Rohmaterial gefügt werden, oder Umformelemente, wie z.B. Versteifungssicken oder -rippen, die durch plastische Verformung z.B. in einem Bearbeitungsschritt durch Tiefziehen in das Walzprofil und/oder Rohmaterial eingebracht werden.

Ein wesentlicher Vorteil solcher Zusammenbauteile ist, dass durch die Steigerung der Bauteilkomplexität und Erhöhung der Funktionsintegration in das Zusammenbauteil die Anwendungsmöglichkeiten derartiger Zusammenbauteile erheblich gegenüber bisher bekannten Walzprofilen gesteigert ist und so den Anforderungen des modernen Automobilbaus besser entspricht.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des herstellbaren Zusammenbauteils ist, dass zumindest eine Bearbeitungsveränderung alternativ oder additiv ausgebildet ist als

– Ausschnitt von Material aus dem Walzprofil, z.B. als Lochung oder Ausstanzung,
– zumindest partielle Veränderung von Bauteileigenschaften durch Wärmebehandlung, z.B. Änderung der mechanischen Festigkeitswerte und der Oberflächenhärte durch Laserhärten,
– zumindest partielle Beschichtung.

Der Vorteil einer solchen Ausgestaltung des Zusammenbauteils besteht darin, dass ein komplexes, einbaufertiges Zusammenbauteil vorliegt, das Bauteilveränderungen zeigt, die nach einem abgeschlossenen Walzprofilierprozess nicht mehr zu realisieren sind.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des herstellbaren Zusammenbauteils ist die Basis ein flexibel profiliertes Profilteil nach beispielsweise einem Verfahren gemäß der DE 100 11 755 A1 oder aber der WO 02/43886A1 aufweisend einen variierenden Querschnitt entlang der Längsachse des Profilteils, mit zumindest einer der zuvor beschriebenen Bearbeitungsveränderungen im Bereich eines offenen und abgeschatteten und/oder eines geschlossenen Querschnitts des Profilteils.

Der Vorteil einer solchen Ausgestaltung liegt in einer weiteren deutlichen Steigerung der Komplexität der Bauteilgeometrie und damit der Anwendungsmöglichkeiten verglichen mit nicht flexibel profilierten einbaufertigen Zusammenbauteilen mit einfacheren Geometrien.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des herstellbaren Zusammenbauteils ist das Zusammenbauteil gebogen, z.B. horizontal oder vertikal quer zur Längsachse des Profilteils.

Der Vorteil einer derartigen Ausgestaltung ist eine deutliche Steigerung der Bauteilkomplexität und damit der Anwendungsmöglichkeiten für ein solches Bauteil im Vergleich zu nicht gebogenen Zusammenbauteilen.

Die Aufgabe hinsichtlich der anzugebenden Vorrichtung zur Herstellung eines einbaufertigen Zusammenbauteils auf Basis eines Profilteils, wobei das Profilteil einen zumindest teilweise offenen Querschnitt mit Abschattungen und/oder einen zumindest teilweise geschlossenen Querschnitt aufweist, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vorrichtung mindestens eine Walzstrecke zum Umformen eines flächigen Rohmaterials in ein Walzprofil und mindestens eine Bearbeitungseinheit zum Fügen des Walzprofils mit mindestens einer weiteren Komponente aufweist,
wobei an der Walzstrecke mindestens eine Anschlussstation eingerichtet ist, zum Anschluss der Bearbeitungseinheit zum Fügen, wobei die mindestens eine Anschlussstation an einer Position in der Walzstrecke angeordnet ist, an welcher der Umformvorgang von dem flächigen Rohmaterial zu einem nicht mehr zugänglichen Querschnitt noch nicht abgeschlossen ist, so dass der später nicht zugängliche Bereich noch für die Bearbeitungseinheit zum Fügen zugänglich ist.

Der Vorteil einer solchen Vorrichtung zur Herstellung einbaufertiger Zusammenbauteile auf Basis von Profilteilen liegt darin, dass mit der Vorrichtung Zusammenbauteile auf der Ba sis von Profilteilen herstellbar sind, die mit bisher bekannten Vorrichtungen zur Herstellung von Walzprofilen nicht herstellbar sind, da bei bekannten Vorrichtungen zum Walzprofilieren die weitere Bearbeitung von Walzprofilteilen bis zu einem fertigen Bauteil nach einem abgeschlossenen Walzprofilierprozess stattfindet und dann Bearbeitungsveränderungen an offenen Querschnitten mit Abschattungen und/oder geschlossenen Querschnitten nicht mehr möglich sind.

Zusätzlich erhöht die erfindungsgemäße Vorrichtung die Flexibilität hinsichtlich der herstellbaren Bauteile, da die zumindest eine Anschlussstation zum Anschluss der Bearbeitungseinheit zum Fügen an jeder Position an oder innerhalb der Walzstrecke angeordnet sein kann, an der der später nicht mehr zugängliche Bereich noch für die Bearbeitungseinheit zum Fügen zugänglich ist.

Die Flexibilität der Vorrichtung ist auch dadurch gewährleistet, dass eine Bearbeitungseinheit zum Fügen nicht auf eine Bearbeitung, z.B. Schweißen einer Längsnaht am Profilteil, beschränkt ist, sondern vielmehr alternativ unterschiedliche Komponenten, z.B. Muttern, Stifte, Gewindebolzen oder Verstärkungskomponenten, beispielsweise mittels eines Schweißverfahrens an das Profilteil anfügt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist an und/oder innerhalb der Walzstrecke mindestens eine weitere Anschlussstation eingerichtet, an die eine Bearbeitungseinheit zum Umformen angeschlossen ist, wobei die mindestens eine Anschlussstation an einer Position in der Walzstrecke angeordnet ist, an der ein später nicht mehr zugänglicher Bereich eines offenen Querschnitts mit Abschattungen und/oder geschlossenen Querschnitts noch für die Bearbeitungseinheit zum Umformen zugänglich ist. Die Bearbeitungs einheit zum Umformen dient z.B. zum Nachformen des noch nicht abschließend profilierten Profilteils durch Tiefziehen, insbesondere das Einbringen von Sicken oder Versteifungsrippen in das Profilteil.

Der Vorteil einer solchen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt in der Erhöhung der Flexibilität der Vorrichtung, dadurch dass mindestens eine Anschlussposition für eine Bearbeitungseinheit zum Umformen an jeder Position an oder innerhalb der Walzstrecke angeordnet sein kann, an der der später nicht mehr zugängliche Bereich noch für die Bearbeitungseinheit zum Umformen zugänglich ist.

Zusätzlich ist ein Vorteil, dass eine Anschlussstation für eine Bearbeitungseinheit zum Umformen unabhängig von der Art der Umformung ist, d.h. an eine Anschlussstation für die Bearbeitungseinheit Umformen kann z.B. alternativ eine Nachformeinheit zum Einbringen von Sicken im Bodenbereich des Zusammenbauteils oder eine Nachformeinheit zum Einbringen von Versteifungen in Zargenbereich des Zusammenbauteils angeschlossen sein. Somit wird das auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung herstellbare Bauteilspektrum im Vergleich zu konventionellen Vorrichtungen zur Herstellung von Walzprofilen erheblich erhöht.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist alternativ oder additiv mindestens eine weitere Anschlussstation zum Anschluss einer Bearbeitungseinheit der folgenden Bearbeitungsveränderungen eingerichtet, wobei die mindestens eine Anschlussstation an einer Position an und/oder innerhalb der Walzstrecke angeordnet ist, an der ein später nicht mehr zugänglicher Bereich eines offenen Querschnitts mit Abschattungen und/oder geschlossenen Querschnitts noch für die Bearbeitungseinheit zugänglich ist:

– Bearbeitungsveränderung durch Schneiden und/oder Ausschneiden von Material, z.B. Lochen oder Ausstanzen, Konturzuschnitt des Rohmaterials
– Bearbeitungsveränderung durch zumindest partielles Verändern von Bauteileigenschaften durch Wärmebehandlung, z.B. Änderung der mechanischen Festigkeitswerte und der Oberflächenhärte durch Laserhärten,
– Bearbeitungsveränderung durch zumindest partielles Beschichten, z.B. Pulverbeschichtungen, Korrossionsschutzbeschichtungen oder Gleitschichten für Führungen,
– Bearbeitungsveränderung durch Einbringen von zusätzlichem Versteifungsmaterial, wie z.B. Strukturschaum, der in einer späteren Wärmebehandlung aktiviert wird,
– Bearbeitungsveränderung durch Biegen z.B. horizontal oder vertikal quer zur Längsachse des Profilteils.

Der Vorteil einer derartigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Erhöhung der Flexibilität der Vorrichtung, dadurch dass mindestens eine Anschlussstation für eine Bearbeitungseinheit der zuvor beschriebenen Bearbeitungsveränderungen an jeder Position an oder innerhalb der Walzstrecke angeordnet sein kann, an der der später nicht mehr zugängliche Bereich noch für die Bearbeitungseinheit zugänglich ist.

Durch diese Flexibilität der Vorrichtung steigt auch das Bauteilspektrum, das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt werden kann und bildet somit verglichen mit konventionellen Vorrichtungen zur Herstellung von Bauteilen auf der Basis von Walzprofilen einen erheblichen Vorteil.

Vorteilhaft ist bei einer derartigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch, dass durch die Anordnung mindestens einer Anschlussstation zum Anschluss einer Bearbeitungseinheit an und/oder innerhalb der Walzstrecke, die höhe re Positioniergenauigkeit einer Walzstrecke von ±0,1 mm im Vergleich zu ±0,5 mm separater Bearbeitungsanlagen, für weitere Bearbeitungsveränderungen, wie z.B. Lochen oder Ausstanzen, ausgenutzt werden kann und somit die Toleranzhaltigkeit der herzustellenden Zusammenbauteile erhöht wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Walzstrecke, an und/oder innerhalb der mindestens eine Anschlussstation zum Anschluss einer Bearbeitungseinheit angeordnet ist, für ein flexibles Profilieren beispielsweise nach einem Verfahren gemäß der DE 100 11 755 A1 oder aber der WO 02/43886A1 ausgelegt.

Der Vorteil einer solchen Ausgestaltung liegt in einer weiteren deutlichen Steigerung des mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung herstellbaren Bauteilspektrums, dadurch dass die Komplexität der Bauteilgeometrie und damit die Anwendungsmöglichkeiten verglichen mit nicht flexibel profilierten einbaufertigen Zusammenbauteilen steigt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines einbaufertigen Zusammenbauteils auf Basis eines Profilteils, weist vor der Walzstrecke eine Anschlussstation zum Anschluss einer Zuführeinheit für flächiges Blechmaterial in Form von Einzelplatinen, als Stückgut, oder in Form von Bandblech, als Coilmaterial, auf.

Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass so sichergestellt ist, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung sämtliche zum Profilieren geeigneten konventionellen aber auch neueren Werkstoffe, die oftmals noch nicht in Coilform als Bandmaterial vorliegen, verarbeiten kann. Als geeignet als flächiges Ausgangsmaterial erweisen sich dabei besonders höher- und/oder höchstfeste Stähle, wie z.B. TRIP-, DP-, CP- oder MS-Stähle, da sie gute Umformeigenschaften für das Walzprofilieren und die weiteren Bearbeitungsveränderungen besitzen. Daneben erfüllen diese Werkstoffe auch die steigenden Sicherheitsanforderungen im Kraftfahrzeugbau im Bereich von Struktur- und Sicherheitsbauteilen hinsichtlich des verbleibenden Energieabsorptionsvermögens im Crashfall.

Weiterhin besteht durch diese Ausgestaltung der Vorrichtung auch die Möglichkeit metallhaltige Kompositwerkstoffe für Walzprofile einer Zusammenbauteilstruktur als Struktur- und Sicherheitsbauteile anzuwenden, da sie nicht in Coilform zur Verfügung stehen, aber "maßgeschneidert" für Zusammenbauteile auf Basis von Profilteilen eingesetzt werden können, so dass Verstärkungen nur in den gewünschten Profilbereichen eingebracht werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines einbaufertigen Zusammenbauteils auf Basis eines Profilteils, weist am Ende der Walzstrecke eine Anschlussstation zum Anschluss einer Bearbeitungseinheit zur Vereinzelung der Zusammenbauteile auf, wobei die Vereinzelung z.B. durch konventionelles mechanisches Schneiden oder durch Laserschneiden erfolgt.

Vorteilhaft bei einer derartigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass so ein vereinzeltes einbaufertiges, komplexes Zusammenbauteil herstellbar ist. Damit steigt im Vergleich zur Herstellung von Bauteilen auf der Basis von Walzprofilen mit nachgelagerten Bearbeitungsschritten die Ausbringungsmenge pro Zeiteinheit, es entfallen Transportkosten, die durch den Transport von und zu den einzelnen Bearbeitungsstationen bei konventioneller Herstellung entstehen, und die Logistikkosten werden erheblich reduziert.

Die Aufgabe in Bezug auf das anzugebende Verfahren zur Herstellung eines einbaufertigen Zusammenbauteils auf Basis eines Profilteils wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, welches mindestens einen Umformschritt zum Umformen eines flächigen Rohmaterials in ein Walzprofil und mindestens einen weiteren Bearbeitungsschritt zum Fügen des Walzprofils mit mindestens einer weiteren Komponente aufweist, wobei die Bearbeitung an einem zugänglichen Bereich stattfinden wird, der in einer nachfolgenden Umformung in einen für eine weitere Bearbeitung unzugänglichen Bereich umgeformt wird, insbesondere zu einem Bereich mit offenem Profilquerschnitt mit Abschattungen und/oder geschlossenem Profilquerschnitt.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass zumindest eine Bearbeitungsveränderung des Profilteils, als Basis des Zusammenbauteils, integriert in den Walzprofilierprozess des Profilteils stattfindet. Somit ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren auch Bearbeitungsveränderungen am Profilteil, die in einem Bereich eines abgeschatteten, offenen und/oder geschlossenen Querschnitts liegen und die mit einem konventionellen Verfahren zur Herstellung von Bauteilen auf Basis von fertigen Walzprofilen mit anschließender Weiterverarbeitung nicht herzustellen sind, da die Bereiche des abgeschatteten, offenen und/oder geschlossenen Querschnitts nach dem Walzprofilieren für eine Bearbeitung nicht mehr zugänglich sind.

Vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass eine Bearbeitungsveränderung an dem Rohmaterial und/oder dem Profilteil, aus dem das Zusammenbauteil gebildet wird, dann im Walzprofilierprozess erfolgt, wenn der Bearbeitungsbereich am Rohmaterial und/oder Profilteil noch zugänglich ist. Das bedeutet, dass Bearbeitungsveränderungen z.B. vor der ersten Umformstation der Walzstrecke erfolgen und/oder integriert zwischen weitere Umformstationen der Walzstrecke.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Verfahren alternativ oder additv zu der Bearbeitungsveränderung durch Fügen weitere Bearbeitungsveränderungen durch

– Umformen, z.B. Tiefziehen von Sicken oder Verrippungen zur Bauteilversteifung,
– Ausschneiden von Material aus dem Walzprofil, z.B. als Lochen oder Ausstanzen,
– zumindest partielles Verändern von Bauteileigenschaften durch Wärmebehandlung, z.B. Änderung der mechanischen Festigkeitswerte und der Oberflächenhärte durch Laserhärten,
– zumindest partielles Beschichten auf.

Der Vorteil einer derartigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass dadurch das mit dem Verfahren herstellbare Bauteilspektrum hinsichtlich Bauteilkomplexität und Funktionsintegration in das Bauteil erheblich gesteigert wird im Vergleich zu bisher bekannten Bauteilen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines einbaufertigen Zusammenbauteils auf Basis eines Profilteils wird als Umformschritt zum Umformen eines flächigen Rohmaterials in ein Walzprofil ein flexibles Walzprofilierverfahren beispielsweise gemäß der DE 100 11 755 A1 oder aber der WO 02/43886A1 genutzt.

Der Vorteil einer solchen Ausgestaltung liegt in einer weiteren deutlichen Steigerung des mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren Bauteilspektrums, dadurch dass die Komplexität der Bauteilgeometrie und damit die Anwendungsmög lichkeiten verglichen mit nicht flexibel profilierten einbaufertigen Zusammenbauteilen steigt.

Nachfolgend werden die erfindungsgemäßen Gegenstände anhand von einem Ausführungsbeispiel und der 1 bis 4 näher erläutert.
Dabei zeigt:
1 Schematische Darstellung eines herstellbaren Zusammenbauteils mit offenem Querschnitt und einer Bearbeitungsveränderung (19), wobei die Bearbeitungsveränderung durch die Seitenwände (11, 12a) abgeschattet und daher unzugänglich ist.
2 Schematische Darstellung eines herstellbaren Zusammenbauteils mit geschlossenem Querschnitt und einer Bearbeitungsveränderung (29), wobei die Bearbeitungsveränderung durch das geschlossene Profil unzugänglich ist.
3 Schematische Darstellung eines herstellbaren Zusammenbauteils mit teilweise offenem Querschnitt und teilweise geschlossenem Querschnitt und einer Bearbeitungsveränderung (39), wobei die Bearbeitungsveränderung durch die Seitenwände (31, 32) zum Teilabgeschattet und daher unzugänglich und zum Teil unzugänglich wegen des geschlossenen Querschnitts ist.
4 Schematische Darstellung eines weiteren herstellbaren Zusammenbauteils mit komplexerem, geschlossenem Querschnitt und einer Bearbeitungsveränderung (49), wobei die Bearbeitungsveränderung durch das geschlossene Profil unzugänglich ist.
In einem ersten Ausführungsbeispiel wird die Herstellung eines Zusammenbauteils gemäß 1, also mit einem offenen Bauteilquerschnitt mit Abschattungen im Bereich der Bearbei tungsveränderung beschrieben. Die Vorrichtung zur Herstellung eines Zusammenbauteils auf Basis eines Profilteils beinhaltet dabei eine Anschlussstation zum Anschluss einer Zuführeinheit, über die der Walzstrecke flächiges Blechmaterial in Form von Bandblech als Coilmaterial zugeführt wird. Für das herzustellende Zusammenbauteil wird hier der Blechwerkstoff CP800 in einer Dicke von 1,75 mm verwendet.
In einer ersten Umformeinheit der Walzstrecke, bestehend aus mehreren Sätzen von Umformrollen zum Walzprofilieren von Blechmaterialien, wird das der Walzstrecke zugeführte flächige Bandmaterial zu einem U-förmigen Querschnitt mit ungleichmäßigen Schenkeln umgeformt. Daran anschließend folgen vor der nächsten Umformeinheit der Walzstrecke zwei Bearbeitungsveränderungen an dem U-förmigen Profilquerschnitt. Zwischen der ersten und zweiten Umformeinheit der Walzstrecke sind zwei Anschlussstationen in die Walzstrecke integriert, an die hier Bearbeitungseinheiten zum Lochen des Profilteils und zum Fügen einer weiteren Komponente an das Profilteil angeschlossen sind.
Die Bearbeitungseinheit zum Lochen ist direkt an der Anschlussstation nach der ersten Umformeinheit in der Walzstrecke angeschlossen. Das durch die erste Umformeinheit der Walzstrecke gebildete U-förmige Walzprofil wird beim weiteren Durchlaufen der Walzstrecke durch die Bearbeitungseinheit zum Lochen geführt und hier nach jeweils 2 m bearbeitet. Im Bereich 19 des kürzeren Schenkels des U-förmigen Walzprofils, der später die Seitenwände 11 und 12a des Zusammenbauteils bildet, wird das U-förmige Walzprofil mit zwei Löchern des Durchmessers 10 mm versehen. Gleichzeitig wird in dem Bereich 19 ein Langloch der Länge 100 mm und der Breite 20 mm in den Bodenbereich des U-förmigen Walzprofils in der Bearbeitungseinheit zum Lochen gestanzt.
Beim weiteren Durchlaufen des U-förmigen Walzprofils durch die Walzstrecke gelangt das U-förmige Walzprofil von der Be arbeitungseinheit zum Lochen zur Bearbeitungseinheit zum Fügen einer weiteren Komponente an das U-förmige Walzprofil. Die weitere Komponente wird in einem separaten Prozess hergestellt und wird der Bearbeitungseinheit zum Fügen über eine Zuführeinheit zugeführt. Sie besteht hier aus einem rechtwinkligen Blechteil, das als Verstärkungselement im einbaufertigen Zusammenbauteil dient, mit einer Länge von 30 cm und einer Höhe der Winkelschenkel von jeweils 80 mm. Zusätzlich sind auf einer Außenseite des rechtwinkligen Blechteils zwei Gewindebolzen mit einem Durchmesser von 8 mm angeschweisst und auf der anderen Außenseite ist eine Lasche von 90 mm Länge und einer Höhe von 40 mm durchgestellt.
Diese weitere Komponente wird der Bearbeitungseinheit zum Fügen kontinuierlich über die Zuführeinheit zugeführt und im Bereich 19 in der Bearbeitungseinheit mit dem U-förmigen Walzprofil jeweils an der innenseitigen seitlichen Fläche und der innenseitigen Bodenfläche mit dem U-förmigen Walzprofil mit einem Laserschweissverfahren gefügt. Dabei werden die zwei Gewindebolzen und die Lasche der anzufügenden Komponente durch die Lochungen und Ausstanzung im U-förmigen Walzprofilteil von der Innenseite des U-förmigen Walzprofils nach außen geführt.
Anschließend durchläuft das U-förmige Walzprofil mit den Bearbeitungsveränderungen durch Lochen und Fügen die zweite und alle restlichen Umformeinheiten der Walzstrecke durch die der endgültige, offene Profilquerschnitt mit Abschattungen des einbaufertigen Zusammenbauteils gebildet wird.
Am Ende der Walzstrecke wird das Profilteil durch einen mechanischen Schneidprozess in einbaufertige Zusammenbauteile vereinzelt.
Das so hergestellte einbaufertige Zusammenbauteil besitzt eine Bearbeitungsveränderung 19 in der Bodenfläche und der Seitenwand 11, die in dem zwischen den oberen Seitenwänden 12a und 12b offenem Querschnitt durch die oberen Seitenwand 12a und auch 12b abgeschattet ist und für weitere Bearbeitungsveränderungen im inneren Bereich des Querschnitts nicht mehr zugänglich ist.
Das so hergestellte Bauteil mit einem Verstärkungselement auf den Innenseite des Profilquerschnitts, dass gleichzeitig auch die Gewindebolzen zum weiteren Befestigen des Zusammenbauteils an anderen Strukturaufbauten beinhaltet, kann durch die Abschattung des Bereichs der Bearbeitungsveränderung auf konventionelle Weise mit weiteren Bearbeitungsschritten nach dem Walzprofilieren nicht mit vertretbarem und wirtschaftlich sinnvollem Aufwand hergestellt werden.
Ein zweites Ausführungsbeispiel beschreibt die Herstellung eines einbaufertigen Zusammenbauteils mit einem geschlossenen Querschnitt gemäß 2.
Dabei erfolgt die Herstellung des einbaufertigen Zusammenbauteils bis nach der letzten Umformeinheit der Walzstrecke analog dem Ausführungsbeispiel eins. Lediglich das Verhältnis der ungleichen Schenkel des U-förmigen Walzprofils nach der ersten Umformeinheit der Walzstrecke ist hierbei anders, da nach der letzten Umformeinheit der Walzstrecke eine weitere Anschlussstation zum Anschluss einer Fügebearbeitung vorgesehen ist, die das Profilteil an der Stossstelle zwischen der oberen Seitenwand 22 und der Seitenwand 21 zu einem geschlossenen Querschnitt verschweißt.
Anschließend erfolgt wie im ersten Ausführungsbeispiel die Vereinzelung des einbaufertigen Zusamenbauteils.
Ein drittes Ausführungsbeispiel beschreibt die Herstellung eines einbaufertigen Zusammenbauteils mit einem teilweise offenen Querschnitt mit Abschattung und einem teilweise geschlossenen Querschnitt gemäß 3.
Die Herstellung des einbaufertigen Zusammenbauteils erfolgt hier analog dem Ausführungsbeispiel zwei.
Allerdings ist zu beachten, dass dieses Ausführungsbeispiel vor der ersten Umformeinheit der Walzstrecke noch eine Anschlussstation zum Anschluss einer Zuschnitteinheit des flächigen Rohmaterials beinhaltet, so dass das der Walzstrecke zugeführte Blechmaterial partiell in dem Bereich der späteren oberen Seitenwand 32 des Zusammenbauteils zugeschnitten werden kann und so das einbaufertige Zusammenbauteil mit einem teilweise offenem Querschnitt mit Abschattung und einem teilweise geschlossenem Querschnitt hergestellt werden kann.
In einem vierten Ausführungsbeispiel wird die Herstellung eines einbaufertigen Zusammenbauteils mit komplexerem Querschnitt gemäß 4 beschrieben.
Über eine Zuführeinheit, die an der Anschlussstation vor der Walzstrecke angeschlossen ist, wird einer Walzstrecke hier flächenförmiges Bandmaterial in Form von Einzelplatinen zugeführt. Dies ist hierbei erforderlich, da der zu verarbeitende Werkstoff DP1000 in der Dicke von 2 mm nur als Platinenmaterial zur Verfügung steht.
In einer ersten Umformeinheit der Walzstrecke, bestehend aus mehreren Sätzen von Umformrollen zum Walzprofilieren von Blechmaterialien, wird eine im Bodenbereich des Zusammenbauteils durchgängige nutförmige Vertiefung gebildet. Hierzu wird das der Walzstrecke zugeführte flächenförmige Bandmaterial in ein immer noch weitgehend flächenförmiges Profilteil mit einer nutförmigen Erhebung, die im Zusammenbauteil die nutförmige Vertiefung im Bereich der Bodenfläche bildet, umgeformt.
Vor einer zweiten Umformeinheit der Walzstrecke erfolgen hier nun zwei Bearbeitungsveränderungen im mittleren Bereich der nutförmigen Erhebung des Profilteils.
Dazu sind in die Walzstrecke zwischen der ersten und zweiten Umformeinheit zwei Anschlussstationen zum Anschluss von Bearbeitungseinheiten integriert. Bei der Herstellung des hier beschriebenen einbaufertigen Zusammenbauteils beinhaltet die erste Bearbeitungsveränderung ein partielles Beschichten der mittleren nutförmigen Erhebung des Profilteils. Im Bereich 49 aus 4 wird hier auf einer Länge von 80 cm eine Kunststoffbeschichtung durch ein Spritzverfahren aufgetragen und thermisch ausgehärtet. Diese Kunststoffbeschichtung dient als Gleitführung für einen im einbaufertigen Zusammenbauteil auf diesem Bereich der nutförmigen Vertiefung laufenden Schlitten.
Bei dem weiteren Durchlaufen der Walzstrecke gelangt das Profilteil von der ersten Bearbeitungsveränderung zur zweiten Bearbeitungseinheit, an der eine weitere Komponente an das Profilteil gefügt wird. Hierzu ist eine Bearbeitungseinheit zum Fügen an die zweite Anschlussstation vor der zweiten Umformeinheit der Walzstrecke angeschlossen. Diese Bearbeitungsveränderung beinhaltet, dass eine massive metallische Komponente an einem Ende der Gleitbeschichtung im Bereich der nutförmigen Erhebung mit dem Profilteil über ein Schweissverfahren verbunden wird. Diese Komponente dient später als Anschlag für den auf der Gleitführung laufenden Schlitten. Anschließend durchläuft das Profilbauteil mit den zwei Bearbeitungsveränderungen die zweite und alle weiteren Umformeinheiten der Walzstrecke, durch die der endgültige Querschnitt des einbaufertigen Zusammenbauteils umgeformt wird.
Am Ende der Walzstrecke ist hierbei eine weitere Anschlussstation zum Anschluss einer Fügebearbeitung vorgesehen, die das Profilteil an der Stossstelle zwischen der oberen Seitenwand 42 und der Seitenwand 41 zu einem geschlossenen Querschnitt verschweißt.
Da die Vorrichtung mit Einzelplatinen als Ausgangsmaterial bestückt wurde, erfolgt bei der hier beschriebenen Herstellung eines einbaufertigen Zusammenbauteils keine weitere Vereinzelung mehr.
Das so hergestellte einbaufertige Zusammenbauteil mit einer teilweise beschichteten nutförmigen Vertiefung in der Bodenfläche des Zusammenbauteils und einem, im inneren Bereich des Zusammenbauteils mit diesem verschweißten, Anschlag für den Gleitschlitten kann durch den geschlossenen Querschnitt auf konventionelle Weise mit weiteren Bearbeitungsschritten nach dem Walzprofilieren nicht mit vertretbarem und wirtschaftlich sinnvollem Aufwand hergestellt werden.

11; 21; 31; 41: Seitenwand eines einbaufertigen Zusammenbauteils
12a; 12b; 22; 32; 42: obere Seitenwand eines einbaufertigen Zusammenbauteils
19; 29; 39; 49: Bearbeitungsveränderung an einem einbaufertigen Zusammenbauteil

Claims

Vorrichtung zur Herstellung eines einbaufertigen Zusammenbauteils auf Basis eines Profilteils, wobei das Profilteil einen zumindest teilweise offenen Querschnitt mit Abschattungen und/oder einen zumindest teilweise geschlossenen Querschnitt aufweist, und wobei die Vorrichtung mindestens eine Walzstrecke zum Umformen eines flächigen Rohmaterials in ein Walzprofil und mindestens eine Bearbeitungseinheit zum Fügen des Walzprofils mit mindestens einer weiteren Komponente aufweist und wobei an der Walzstrecke mindestens eine Anschlussstation eingerichtet ist, zum Anschluss der Bearbeitungseinheit zum Fügen, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Anschlussstation an einer Position in der Walzstrecke angeordnet ist, an welcher der Umformvorgang von dem flächigen Rohmaterial zu einem nicht mehr zugänglichen Querschnitt noch nicht abgeschlossen ist, so dass der später nicht zugängliche Bereich des Walzprofils noch für die Bearbeitungseinheit zum Fügen zugänglich ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Walzstrecke mindestens eine weitere An schlussstation eingerichtet ist, an die eine Bearbeitungseinheit, wie z.B. zur mechanischen Bearbeitung des Zusammenbauteils durch Lochen oder Nachformen durch Tiefziehen oder zur Veränderung der Eigenschaften der Zusammenbauteils, z.B. der mechanischen Festigkeitseigenschaften durch Wärmebehandlung, angeschlossen ist, wobei die mindestens eine Anschlussstation an einer Position in der Walzstrecke angeordnet ist, an welcher der Umformvorgang von dem flächigen Rohmaterial zu einem nicht mehr zugänglichen Querschnitt noch nicht abgeschlossen ist, so dass der später nicht zugängliche Bereich noch für die weitere Bearbeitungseinheit zugänglich ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Walzstrecke eine Zuführstation für flächiges Blechmaterial in Form von Einzelplatinen, als Stückgut, oder in Form von Bandblech, als Coilmaterial, eingerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende der Walzstrecke eine Anschlussstation zum Anschluss einer Bearbeitungseinheit zur Vereinzelung der Zusammenbauteile eingerichtet ist, wobei die Vereinzelung z.B. durch konventionelles mechanisches Schneiden oder durch Laserschneiden erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende der Walzstrecke als letzte Anschlussstation eine Anschlussstation zum Anschluss einer Bearbeitungseinheit zur Beschichtung der Zusammenbauteile eingerich tet ist, wobei die Beschichtung des Zusammenbauteils z.B. als Korrosionsschutz dient.
Verfahren zur Herstellung eines einbaufertigen Zusammenbauteils auf Basis eines Profilteils, aufweisend mindestens einen Umformschritt zum Umformen eines flächigen Rohmaterials in ein Walzprofil und mindestens einen weiteren Bearbeitungsschritt zum Fügen des Walzprofils mit mindestens einer weiteren Komponente, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung des Walzprofils an einem zugänglichen Bereich des Walzprofils stattfindet, der in einer nachfolgenden Umformung des Walzprofils in einen für eine weitere Bearbeitung unzugänglichen Bereich umgeformt wird, insbesondere zu einem Bereich mit offenem Profilquerschnitt mit Abschattungen und/oder geschlossenen Profilquerschnitt.