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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines strukturierten,
geschlossenen Hohlprofils aus Metall, insbesondere Stahl oder einer Stahllegierung,
ein strukturiertes, geschlossenes Hohlprofil sowie eine Vorrichtung
zur Herstellung strukturierter, geschlossener Hohlprofile mit mindestens
einer Tiefziehpresse, mindestens einem Formdruckgesenk, Formbacken
und Mitteln zum Verschweißen
von Stoßkanten
des Hohlprofils.
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Zunehmend
werden in Kraftfahrzeugen geschlossene Hohlprofile eingesetzt, welche
speziell an den Anwendungsfall angepasste Querschnitte und Materialdicken
aufweisen. Diese strukturierten, geschlossenen Hohlprofile werden üblicherweise
dadurch hergestellt, dass zunächst
aus einer Platine ein Rohr geformt und längsnahtgeschweißt wird.
Das Rohr wird Vorverformungen unterzogen und anschließend in
einem Hydroumformverfahren in die endgültige Form des geschlossenen
Hohlprofils gebracht. Mit dem bisher bekannten Verfahren sind allerdings
nicht alle Bauteile herstellbar, da beim Hydroumformen, insbesondere
bei komplex strukturierten Hohlprofilen, lokale Dehnungen des Materials überschritten
werden und es zur Rissbildung kommen kann. Zusätzlich kann es zu einer nicht
beherrschbaren Faltenbildung während
des Hydroumformens kommen. Darüber
hinaus sind die bisher verwendeten Verfahrensschritte zur Herstellung
eines anwendungsangepassten, geschlossenen Hohlprofils sehr aufwändig und
damit kostenintensiv. Zwar kann prinzipiell ein geschlossenes Hohlprofil auch
aus zwei tiefgezogenen Halbschalen hergestellt werden, so dass in
Bezug auf die Gestaltung der tiefgezogenen Halbschalen eine sehr
hohe Flexibilität hinsichtlich
der Formgebung gegeben ist. Allerdings weisen derartig hergestellte
strukturierte, geschlossene Hohlprofile zwei Schweißnähte auf,
welche nicht nur zusätzliche
Arbeitsschritte benötigen,
sondern auch mechanische Schwachstellen des geschlossenen Hohlprofils
darstellen. Ein Verfahren zur Herstellung eines querschnittveränderlichen
Hohlprofils, bei welchem das fertige Hohlprofil lediglich eine einzige
axiale Schweißnaht
aufweist, ist, neben dem Hydroumformen eines längsnahtgeschweißten Rohres,
das aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 198 27 798 bekannte Einrollverfahren,
bei welchem eine Platine im Ringspalt zwischen zwei Gesenk- und
Dornhälften
eingerollt und der gebildete Kantenstoß miteinander verschweißt wird.
Neben den relativ hohen Werkzeugkosten aufgrund der Verwendung von
geteilten Dornen ist auch die Formgebung der Platine, insbesondere
in Bezug auf abrupte Querschnittsänderungen, beschränkt, da
ansonsten das Einrollverfahren nicht prozesssicher durchgeführt werden
kann. Beim Rollforming und auch beim Kantenbiegen werden vorgeformte
Bänder
oder Platinen entlang einer linearen Kante gebogen. Ein entsprechendes
Verfahren zur Herstellung einschaliger Instrumententafelträger ist
aus der europäischen
Patentanmeldung
EP
1 544 086 A1 bekannt. Mit diesem Verfahren können jedoch
nur Hohlprofile mit einfachen geometrischen Querschnittsformen hergestellt werden.
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Aus
der veröffentlichten
internationalen Patentanmeldung WO 2006/042032 ist darüber hinaus ein
Verfahren zur Herstellung eines strukturierten, geschlossenen Hohlprofils
für Kraftfahrzeuge
bekannt, bei welchem durch Gesenkbiegen Seitenwände in eine ebene Platine eingebracht
werden und das so entstandene halbschalenförmige Blechteil durch Biegen
um axial verlaufende Biegekanten zu einem geschlossenen Hohlprofil
gebogen und anschließend verschweißt wird.
Nachteilig bei dem bekannten Verfahren ist aber, dass aufgrund des
Einbringens der Seitenwände
in die Platine der Freiheitsgrad zur Strukturierung des Hohlprofils
beschränkt
ist. So können
mit dem bekannten Verfahren lediglich Hohlprofile mit einem im Wesentlichen
viereckigen Querschnitt hergestellt werden.
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Hiervon
ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren zur Herstellung eines strukturierten, geschlossenen Hohlprofils
zur Verfügung
zu stellen, mit welchem ein geschlossenes Hohlprofil mit nur lediglich
einer Schweißnaht
hergestellt werden kann und gleichzeitig eine hohe Flexibilität hinsichtlich
der Formgebung des geschlossenen, strukturierten Hohlprofils ermöglicht wird.
Darüber
hinaus liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie entsprechend
hergestellte geschlossene, strukturierte Hohlprofile sowie eine
vorteilhafte Verwendung der hergestellten Hohlprofile vorzuschlagen.
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Gemäß einer
ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte
Aufgabe für
ein Verfahren dadurch gelöst,
dass eine Platine in mindestens einem Ziehgesenk gezogen wird, so
dass die Platine mindestens zwei über mindestens einen Verbindungsbereich
miteinander verbundene, axial verlaufende, tiefgezogene Bereiche
aufweist und der mindestens eine Verbindungsbereich geradlinig in axialer
Richtung des herzustellenden Hohlprofils über die gesamte Länge der
Platine verläuft,
der mindestens eine geradlinige Verbindungsbereich in einem Umformwerkzeug über seine
gesamte Länge
in Richtung der tiefgezogenen Vertiefungen der Platine gedrückt wird
und anschließend
die mindestens zwei tiefgezogenen Bereiche der Platine gegenläufig hochgebogen
werden, so dass die im Wesentlichen axial verlaufenden Kanten der
Platine einen I-Stoß oder
einen Überlappstoß bilden
und die Kanten der gebogenen Platine anschließend verschweißt werden.
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Das
erfindungsgemäße verfahren,
welches die Fertigungsschritte Tiefziehen einer Platine, Umformen
der tiefgezogenen Platine und Verschweißen der umgeformten, tiefgezogenen
Platine umfasst, ist nicht nur wesentlich flexibler hinsichtlich
der Formgebung des strukturierten, geschlossenen Hohlprofils im
Vergleich zu dem konventionellen Hydroumformen. Es ermöglicht darüber hinaus
die Herstellung eines geschlossenen Hohlprofils mit lediglich einer axialen
Schweißnaht
unter Verwendung von konventionellen Vorrichtungen, beispielsweise
von Tiefziehpressen und Gesenkbiegepressen, woraus die besonders
hohe Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung
von strukturierten, geschlossenen Hohlprofilen resultiert. Die Konstruktion
der strukturierten, geschlossenen Hohlprofile unter Berücksichtigung
des erfindungsgemäßen Herstellverfahren
ist lediglich insofern beschränkt,
als dass das fertige strukturierte, geschlossene Hohlprofil mindestens
einen gradlinig in axialer Richtung über die gesamte Länge des
Hohlprofils verlaufenden Bereich aufweist, welcher als Verbindungsbereich
für die
tiefgezogenen Bereiche der Platine dienen kann und um welchen die
tiefgezogenen Bereiche gegenläufig
hochgebogen bzw. geklappt werden können.
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Wird,
gemäß einer
ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, ein Ziehstempel
mit einem W-förmigen
Querschnittsprofil verwendet, so können in einem Arbeitsschritt
in die Platine zwei über
einen nicht tiefgezogenen Verbindungsbereich verbundene tiefgezogene
Bereiche eingebracht werden, welche nach dem Umformen und Verschweißen der
tiefgezogenen Platine zum geschlossenen Hohlprofil die halbschalenförmigen Teile
des geschlossenen Hohlprofils bilden. Der Ziehstempel ist bei dieser Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
besonders einfach ausgestaltet.
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Vorzugsweise
werden die nach dem Ziehvorgang an den tiefgezogenen Bereichen der
Platine entstandenen Flanschbereiche beschnitten und optional weitere
mechanische Bearbeitungsschritte vor dem Umformen der tiefgezogenen
Platine zu einem geschlossenen Hohlprofil durchgeführt. Auf
einfache Weise können
so vor dem Umformen und Verschweißen der Platine zum geschlossenen
Hohlprofil nahezu alle notwendigen Anformungen oder Ausnehmungen
eingebracht werden, die für
den späteren
Einsatz des Hohlprofils notwendig sind. Nach dem Schließen und
Verschweißen
der tiefgezogenen Platine zu einem geschlossenen Hohlprofil kann
dann ein einbaufertiges Bauteil zur Verfügung gestellt werden.
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Gemäß einer
nächsten
weitergebildeten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden vor und/oder nach dem Beschneiden der Flanschbereiche durch
Anstauchoperationen die Rückfederungskräfte in der
tiefgezogenen Platine reduziert, so dass die Positioniergenauigkeit
der bevorzugt auf Stoß gegenüberliegend
angeordneten, im Wesentlichen axialen Kanten des geschlossenen Hohlprofils
vor dem Verschweißen
verbessert wird. Ebenso wird die Positioniergenauigkeit der im Überlappstoß angeordneten
Kanten verbessert.
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Die
Verbindungsbereiche, welche die tiefgezogenen Bereiche miteinander
verbinden und axial geradlinig über
die gesamte Länge
des Hohlprofils verlaufen, können,
gemäß einer
nächsten
weitergebildeten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
dadurch ein Teil der Kontur des herzustellenden Hohlprofils werden,
dass das Umformen der tiefgezogenen Platine zu einem geschlossenen Hohlprofil
in einem Formgesenk erfolgt, wobei mindestens ein Formdruckstempel
zum Absenken mindestens eines Verbindungsbereiches der Platine verwendet
wird und der Formdruckstempel in Verbindung mit einer Matrize des
Formdruckgesenks den Verbindungsbereich der Platine entsprechend
der Kontur des herzustellenden geschlossenen Hohlprofils in diesem
Bereich ausformt. Bei der Konstruktion von geschlossenen Hohlprofilen,
welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellt werden sollen, kann damit auch der Verbindungsbereich, welcher
als eine Art Biegekante für
das Umformen der tiefgezogenen Platine zu einem geschlossenen Hohlprofil
dient, mit einer Kontur versehen werden.
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Vorzugsweise
wird die Platine vor dem Tiefziehen vorgeformt und/oder beschnitten.
Durch diese Maßnahme
kann das Tiefziehen auf die Ausformung der gewünschten Struktur des strukturierten,
geschlossenen Hohlprofils beschränkt
werden, so dass größere Umformgrade
erzielt werden können.
Das Ziehgesenk kann in diesem Fall zudem einfacher ausgestaltet
werden.
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Gemäß einer
nächsten
vorteilhaften Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird das Verschweißen
des Hohlprofils in einer Schweißvorrichtung
durchgeführt,
in welcher die im Wesentlichen axial verlaufenden Kanten der umgeformten Platine
zur Bildung des I-Stoßes
zusätzlich
zusammengedrückt
oder zur Bildung eines Überlappstoßes zusätzlich aufeinander
gedrückt
werden. Hierdurch wird eventuell vorhandenen Rückstellkräfte entgegengewirkt und die
Positioniergenauigkeit der zu verschweißenden Kanten des Hohlprofils
verbessert. Aufgrund der hohen Positioniergenauigkeit wird vorzugsweise
das Hohlprofil unter Verwendung von Laserschweißverfahren verschweißt. Denkbar
ist aber auch die Anwendung von konventionellen Schweißverfahren.
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Besonders
einfach kann ein strukturiertes, geschlossenes Hohlprofil mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren
dadurch hergestellt werden, dass mindestens ein Verbindungsbereich
entlang einer Symmetrieachse des Hohlprofils verläuft. Alle
mechanischen Bearbeitungen, welche erfindungsgemäß vorgesehen sind, beispielsweise
Tiefziehen, Beschnitt und Anstauchoperationen, können hierdurch symmetrisch
auf beiden Seiten des Verbindungsbereiches durchgeführt werden,
so dass die auf die Platine bei der mechanischen Bearbeitung einwirkenden
Kräfte besonders
einfach beherrschbar sind.
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Vorzugsweise
wird ein Verbindungsbereich mit geringerer Breite, insbesondere
mit einer Breite von maximal 20 mm, bevorzugt mit einer Breite von maximal
10 mm, verwendet. Dadurch wird ein maximaler Freiheitsgrad bei der
Herstellung von strukturierten, geschlossenen Hohlprofilen erzielt,
ohne wesentliche Einschränkungen
durch die erforderlichen Maßnahmen
zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
hinnehmen zu müssen.
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Gemäß einer
zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte
Aufgabe durch ein strukturiertes, geschlossenes Hohlprofil aus Metall
dadurch gelöst,
dass das geschlossene Hohlprofil mindestens zwei über mindestens
einen axial geradlinig über
die gesamte Länge
des Hohlprofils verlaufenden Verbindungsbereich verbundene tiefgezogene
Bereiche einer Platine aufweist, wobei der Verbindungsbereich und
die tiefgezogenen Bereiche so umgeformt sind, dass die im Wesentlichen axial
verlaufenden Kanten der tiefgezogenen Platine über einen I-Stoß oder einen Überlappstoß verschweißt die im
Wesentlichen axial verlaufende Schweißnaht bilden.
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Das
erfindungsgemäße Hohlprofil
lässt sich, wie
bereits ausgeführt,
nicht nur auf besonders wirtschaftliche Art und Weise herstellen,
sondern weist gegenüber
den mit den bisherigen Verfahren hergestellten strukturierten, geschlossenen
Hohlprofilen auch mechanische Vorteile auf. So umfasst das erfindungsgemäße Hohlprofil
lediglich eine einzige im Wesentlichen axiale Schweißnaht, welche
erst nach dem gesamten Umformen der Platine erzeugt wird. Bei den
durch ein Hydroumformen hergestellten geschlossenen und strukturierten
Hohlprofilen wird die einzige axiale Schweißnaht beim Hydroumformen jedoch
mechanischen Belastungen unterzogen, welche prinzipiell die Festigkeit
dieser Schweißnaht
verringert. Dem gegenüber
weist das erfindungsgemäße strukturierte,
geschlossene Hohlprofil eine im Wesentlichen nicht gestresste Schweißnaht auf.
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Die
Verwendung eines W-förmigen
Ziehstempels bei der Herstellung des Hohlprofils wird gemäß einer
einfachen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen strukturierten, geschlossenen
Hohlprofils dadurch ermöglicht,
dass das geschlossene Hohlprofil zwei halbschalenförmige, tiefgezogene
Bereiche aufweist.
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Vorzugsweise
ist das erfindungsgemäße Hohlprofil
ein „modular
Tube", welches in
axialer Richtung einen veränderlichen
Querschnitt aufweist.
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Gemäß einer
nächsten
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hohlprofils
weisen die tiefgezogenen Bereiche der Platine zusätzliche
Anformungen und/oder Ausnehmungen auf. Da die Ausnehmungen und/oder
Anformungen im Gegensatz zu hydroumgeformten strukturierten, geschlossenen
Hohlprofilen vor dem Verschweißen,
beispielsweise vor dem Tiefziehen in die ebene Platine oder während des
Tiefziehens, in die tiefgezogenen Bereiche der Platine eingebracht
werden können,
ist der apparative Aufwand zur Herstellung entsprechender Ausnehmungen
und/oder Anformungen aufweisende geschlossene Hohlprofile gering.
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Einen
maximalen Freiheitsgrad zur Strukturierung können die erfindungsgemäßen strukturierten,
geschlossenen Hohlprofile dadurch aufweisen, dass das geschlossene
Hohlprofil nur einen axial geradlinig verlaufenden Verbindungsbereich
aufweist.
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Vorzugsweise
weisen die Verbindungsbereiche eine geringe Breite, insbesondere
maximal 20 mm, bevorzugt maximal 10 mm, auf. Hierdurch wird, wie
bereits ausgeführt,
die Beschränkung
der Gestaltungsfreiheit für
das erfindungsgemäße Hohlprofil
auf ein Minimum begrenzt.
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Darüber hinaus
wird die oben aufgezeigte Aufgabe gemäß einer dritten Lehre der vorliegenden Erfindung
durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen strukturierten, geschlossenen
Hohlprofils im Kraftfahrzeugbau gelöst, da insbesondere im Kraftfahrzeugbau
besonders stark strukturierte, geschlossene Hohlprofile Verwendung
finden. Häufig
sind die Hohlprofile an den vorhandenen Einbauraum angepasst und
weisen daher eine über
die Länge
stark veränderliche
Querschnittsform auf. Zudem weisen diese Hohlprofile zumeist eine
Vielzahl von Ausnehmungen und Anformungen auf, um möglichst
gleichzeitig verschiedene Funktionen durch das Hohlprofil zu erfüllen. Die
Anforderungen an ein Hohlprofil im Kraftfahrzeugbau können daher,
wie oben beschrieben, mit den erfindungsgemäß hergestellten Hohlprofilen
auf besonders wirtschaftliche Weise erfüllt werden.
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Schließlich wird
die oben aufgezeigte Aufgabe gemäß einer
vierten Lehre der vorliegenden Erfindung durch eine gattungsgemäße Vorrichtung
zur Herstellung strukturierter, geschlossener Hohlprofile dadurch
gelöst,
dass ein Ziehstempel in der Tiefziehpresse vorgesehen ist, wobei
der Ziehstempel ein Querschnittsprofil aufweist, mit welchem beim
Tiefziehen mindestens zwei über
einen axial geradlinig über
die gesamte Länge
der Platine verlaufenden Verbindungsbereich verbundene, axial verlaufende tiefgezogene
Bereiche in der Platine erzeugt werden und das Formdruckgesenk einen
Formdruckstempel sowie eine zugehörige Matrize aufweist, mit
welchen mindestens ein axial geradlinig verlaufender Verbindungsbereich
in Richtung der tiefgezogenen Bereiche der Platine umgeformt und
anschließend
die tiefgezogenen Bereiche der Platine gegenläufig hochgebogen werden können, so
dass die im Wesentlichen axial verlaufenden Kanten der tiefgezogenen Platine einen
mit den Mitteln zum verschweißen
verschweißbaren
I-Stoß oder Überlappstoß bilden.
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Mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
können
auf besonders wirtschaftliche Weise strukturierte, geschlossene
Hohlprofile hergestellt werden, welche, wie bereits beschrieben,
einen besonders hohen Grad an Strukturierung aufweisen. Zum Verschweißen der
geschlossenen Hohlprofile können sowohl
konventionelle Schweißverfahren
als auch Laserschweißverfahren
verwendet werden.
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Der
zwischen den tiefgezogenen Bereichen angeordnete Verbindungsbereich
kann, gemäß einer nächsten weiteren
Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
dadurch als Teil der Kontur ausgeformt werden, dass der Formdruckstempel
und die zugehörige
Matrize des Formdruckgesenks so geformt sind, dass der Verbindungsbereich
zwischen den tiefgezogenen Bereichen der Platine entsprechend der
Kontur des herzustellenden Hohlprofils an dieser Stelle umgeformt
werden kann.
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Schließlich kann
die Vorrichtung zur Herstellung strukturierter, geschlossener Hohlprofile
dadurch weiter ausgestaltet werden, dass das Formdruckgesenk, die
Formbacken und die Mittel zum verschweißen der Kanten des Hohlprofils
in eine Vorrichtung zur Durchführung
der Einrolltechnik zur Herstellung geschlossener Hohlprofile integriert
sind. Vorrichtungen zur Durchführung
der Einrolltechnik, wie sie beispielsweise aus der genannten
DE 198 27 798 bekannt sind,
weisen eine Gesenkbiegepresse mit Formkernen kombiniert mit Mitteln
zum Verschweißen
auf. Ein einfacher Umbau der Gesenkbiegepresse zum erfindungsgemäßen Formdruckgesenk
ermöglicht
das Schließen
und Verschweißen der
tiefgezogenen Platine in der Vorrichtung. Das Verschweißen des
geschlossenen Hohlprofils kann dann unmittelbar in der gleichen
Vorrichtung durchgeführt
werden, in welcher das geschlossene Hohlprofil durch Umformen der
tiefgezogenen Platine hergestellt wurde.
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Es
gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung eines strukturierten, geschlossenen Hohlprofils
aus Metall, das strukturierte, geschlossene Hohlprofil sowie die
Vorrichtung zur Herstellung strukturierter, geschlossener Hohlprofile
auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird verwiesen einerseits
auf die den Patentansprüchen
1, 10 und 17 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Verfahrens
in Verbindung mit der Zeichnung. Die Zeichnung zeigt in
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1 in
einer perspektivischen Ansicht schematisch die Anordnung einer Platine
in einem Ziehgesenk vor dem Tiefziehen der Platine gemäß einem
Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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2 in
einer perspektivischen Ansicht die tiefgezogene Platine aus 1 vor
dem Umformen zu einem geschlossenen Hohlprofil,
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3 in
einer perspektivischen Ansicht die tiefgezogene Platine aus 2 eingelegt
in ein Formdruckgesenk zur Durchführung des Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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4 in
einer perspektivischen, schematischen Ansicht die umgeformte, tiefgezogene
Platine im Formdruckgesenk aus 3,
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5 in
einer perspektivischen, schematischen Ansicht das Verschweißen des
geschlossenen Hohlprofils aus 4 und
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6.
in einer perspektivischen Ansicht das nach dem Ausführungsbeispiel
hergestellte strukturierte, geschlossene Hohlprofil.
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Das
in 1 in einer perspektivischen Ansicht schematisch
dargestellte Ziehgesenk 1 umfasst einen Ziehstempel 2,
einen Niederhalter 3 sowie eine Matrize 4. Die
Platine 5 ist bereits vorgeformt und weist einen an den
Ziehstempel 2 und die Matrize 4 des Ziehgesenk
angepassten Bereich 6 auf. Wie bereits ausgeführt, dient
die Vorverformung in der Platine 5 dazu, beim Tiefziehen
unter Verwendung des Tiefziehstempels 2 einen maximalen
Freiheitsgrad im Hinblick auf die Ausformung der tiefgezogenen Bereiche
zu ermöglichen.
Wie aus der 1 ersichtlich, ist der Ziehstempel 2 nicht
symmetrisch aufgebaut, weist aber eine im Wesentlichen W-förmige Querschnittsform
auf. Beim Tiefziehen wird die Platine 5 in die vorgesehene
Matrize 4 gezogen und entsprechend ausgeformt.
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Nach
dem Beschneiden der tiefgezogenen Platine und gegebenenfalls nach
Durchführung
von Anstauchoperationen zur Verringerung der Rückfederungskräfte wird
eine tiefgezogene Platine, wie sie in 2 perspektivisch
dargestellt ist, erhalten. Der Verbindungsbereich 6 der Platine
verbindet die beiden tiefgezogenen Bereiche 7 und 8 miteinander
und ist axial gradlinig über
die gesamte Länge
er Platine ausgebildet. Der Verbindungsbereich 6 weist
beispielsweise eine Breite von 5 mm bis 8 mm auf. Wie weiter in
der 2 zu erkennen ist, können in die tiefgezogene Platine 5 zusätzlich Sicken 9,
Ausnehmungen 10 sowie Anformungen 11 eingebracht
werden. Vorzugsweise werden diese unmittelbar während des Tiefziehens der Platine 5 eingebracht.
Es ist jedoch auch denkbar, dass die vorgeformte Platine 5 bereits
einige Ausnehmungen und/oder Anformungen aufweist, damit das Ziehgesenk 1 möglichst
einfach ausgeführt
werden kann.
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Anschließend wird
die tiefgezogene Platine in ein in 3 schematisch
dargestelltes Formdruckgesenk 12 eingelegt, welches einen
Formdruckstempel 13 und eine im vorliegenden Ausführungsbeispiel einfahrbare
Matrize 14 aufweist. Über
den Formdruckstempel, welcher entsprechend der Kontur des strukturierten,
geschlossenen Hohlprofils im Verbindungsbereich zwischen den beiden
tiefgezogenen Bereichen der Platine ausgebildet ist, wird der Verbindungsbereich 6 der
Platine so ausgeformt, dass dieser die endgültige Kontur des strukturierten,
geschlossenen Hohlprofils in diesem Bereich aufweist. Der Verbindungsbereich 6 muss
am fertigen geschlossenen Hohlprofil also nicht notwendigerweise eben
ausgeführt
sein. Gleichzeitig wird durch das Einfahren der einfahrbaren Matrize 14 gewährleistet, dass
die tiefgezogenen Bereiche gegenläufig hochgebogen werden, so
dass die axial verlaufenden Kanten 15, 16 des
tiefgezogenen Profils nach dem Umformen einen I-Stoß bilden
und ein geschlossenes Hohlprofil entsteht. Das gegenläufige Hochbiegen
ist in 3 über
Pfeile angedeutet.
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Das
geschlossene Hohlprofil 17 nach dem Umformen aus der tiefgezogenen
Platine 5 zeigt 4 ebenfalls in einer schematischen,
perspektivischen Ansicht. Beim Umformen des Verbindungsbereiches 6 werden
die beiden tiefgezogenen Bereiche 7 und 8 so gegenläufig hochgebogen,
dass ein geschlossenes Hohlprofil entsteht. Das geschlossene Hohlprofil 17 kann
nun entlang des axial verlaufenden I-Stoßes
der Kanten 15 und 16 miteinander verschweißt werden.
Das Verschweißen
des Hohlprofils in einer Schweißvorrichtung
ist in 5 in einer perspektivischen Ansicht ebenfalls
schematisch dargestellt. Das geschlossene Hohlprofil ist auf einer
Auflage 18 angeordnet. Über
zwei Formbacken 19 und 20 werden die Kanten der
tiefgezogenen Bereiche der Platine 15, 16, welche
jetzt einen I-Stoß bilden,
zusammengedrückt
und wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel
unter Verwendung von Laserstrahlen 21 miteinander verschweißt. Das
Zusammendrücken des
Hohlprofils gewährleistet,
wie beschrieben, dass durch das Tiefziehen in die Platine eingebrachte Rückstellkräfte entgegen
gewirkt werden kann und eine sehr gute Positioniergenauigkeit der
zu verschweißenden
Kanten erzielt wird.
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In 6 ist
das nach dem Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens
hergestellte strukturierte, geschlossene Hohlprofil 22 perspektivisch
dargestellt. Das geschlossene Hohlprofil 22 ist sehr stark
strukturiert. Darüber
hinaus ist in der 6 der axial gradlinig verlaufende
Verbindungsbereich 23 zu erkennen, welcher als eine Art
Biegekante während
des Umformens der tiefgezogenen Platine zu einem geschlossenen Hohlprofil
fungiert hat und die gesamte Länge
der Platine bzw. des Hohlprofils durchläuft. Wie aus der Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
deutlich wird, handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
um ein kernloses Herstellverfahren, mit welchem in insgesamt drei
Arbeitsschritten, nämlich
Tiefziehen, Umformen und Verschweißen, ein geschlossenes, stark
strukturiertes Hohlprofil hergestellt werden kann. Aufgrund des großen Freiheitsgrades
in Bezug auf die Formgebung des geschlossenen Hohlprofils sind diese
ideal geeignet, um im Kraftfahrzeugbau eingesetzt zu werden. Wie
bereits zuvor beschrieben, weisen die erfindungsgemäß hergestellten
strukturierten, geschlossenen Hohlprofile lediglich eine Schweißnaht auf, welche
nicht durch Umformprozesse gestresst ist. Hierdurch ergibt sich
prinzipiell eine Steigerung der Festigkeit gegenüber den nach den bisher bekannten Verfahren
hergestellten geschlossenen, strukturierten Hohlprofilen, welche
entweder zwei Schweißnähte oder
eine bereits durch ein Umformprozess gestresste Schweißnaht aufweisen.