DE102008022640A1 - Deep-drawing/shaping of molded parts made of steel sheet, comprises cutting first planar blank under achievement of rough outline, bringing two passages into the blank, and remolding edge of the blank in two deep-drawing/shaping procedures - Google Patents

Deep-drawing/shaping of molded parts made of steel sheet, comprises cutting first planar blank under achievement of rough outline, bringing two passages into the blank, and remolding edge of the blank in two deep-drawing/shaping procedures Download PDF

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Abstract

The method for deep-drawing or shaping of molded parts made of steel sheet, comprises cutting a first planar blank (4) under achievement of a rough outline (5), bringing two passages (6, 7) into the blank, over which it is definable on corresponding fixing elements in a forming tool made of aluminum, and remolding edge (15) of the blank (4) successively in two deep-drawing or shaping procedures. The blank receives a pre-form and a final-form in the first and second deep-drawing or embossing procedures respectively. The passages lie on places (10, 11) with smaller material extrusion. The method for deep-drawing or shaping of molded parts made of steel sheet, comprises cutting a first planar blank (4) under achievement of a rough outline (5), bringing two passages (6, 7) into the blank, over which it is definable on corresponding fixing elements in a forming tool made of aluminum, and remolding edge (15) of the blank (4) successively in two deep-drawing or shaping procedures. The blank receives a pre-form and a final-form in the first and second deep-drawing or embossing procedures respectively. The passages lie on places (10, 11) with smaller material extrusion during the deep-drawing or shaping and are intended outside of the mold part within the area of sheet metal lobes. The edge of the remolded blank is cut between the first and the second deep-drawing or shaping procedures. An independent claim is included for a procedure for manufacturing a forming tool for deep-drawing or shaping of molded parts.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umformen, insbesondere zum Tiefziehen von Formteilen aus Stahlblech sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Umformwerkzeuges für dieses Umformverfahren.The The invention relates to a method for forming, in particular for Deep drawing of molded parts made of sheet steel and a method for Production of a forming tool for this forming process.

Insbesondere zur Herstellung von Prototypen und Kleinserien ist es häufig erforderlich, dafür geeignete Werkzeuge schnell und darüber hinaus kostengünstig herstellen zu können. Seit den 80-er Jahren hat sich aus diesem Grunde das sogenannte Rapid Prototyping zur schnellen und kostengünstigen Herstellung von Musterbauteilen ausgehend von Konstruktionsdaten in vielen Konstruktionsabteilungen durchgesetzt. Rapid-Prototyping-Verfahren sind Fertigungsverfahren, welche das Ziel haben, vorhandene CAD-Daten möglichst ohne manuelle Umwege oder Formen direkt oder schnell in Werkstücke umzusetzen. Dabei kommen insbesondere Verfahren in Betracht, welche das Werkstück schichtweise aus formlosen oder formneutralen Materialien unter Nutzung physikalischer und/oder chemischer Effekte aufbauen.Especially It is common to make prototypes and small batches required, suitable tools for it quickly and above Be able to produce cost-effective addition. since For this reason, the so-called Rapid has been around in the 1980s Prototyping for fast and cost-effective production from pattern parts based on design data in many design departments enforced. Rapid prototyping processes are manufacturing processes, which have the goal, existing CAD data as possible without manual detours or forms directly or quickly into workpieces implement. In particular, methods come into consideration, which the workpiece in layers of formless or form neutral Build up materials using physical and / or chemical effects.

Aus der DE 44 40 397 C2 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zum Herstellen von Gießformen aus warmhärtendem Formstoff bekannt, bei welchem zunächst mittels eine Computers ein Modell eines mit der Gießform herzustellenden Gussteiles erzeugt wird und anschließend die Daten der herzustellenden Gießform durch Invertieren des Modells für das Gussteil erzeugt werden. Hierauf erfolgt ein sukzessives Verfestigen einzelner, übereinanderliegender Schichten des warm härtbaren Formstoffes an jeweiligen der Gießform entsprechenden Stellen mittel entsprechend den Daten des Computermodells der Gießform gesteuerter Einwirkung elektromagnetischer Strahlung, insbesondere einer Laserstrahlung. Hierbei wird als Formstoff Sand verwendet, der mit einem warmhärtenden Harzbinder versetzt ist, wobei dieser die Eigenschaft aufweist, dass bei der Verfestigung des Formstoffes in dem Harzbinder ein von der elektromagnetischen Strahlung initiierter chemischer Abbindeprozess abläuft und der Sand chemisch nicht an der Reaktion beteiligt wird.From the DE 44 40 397 C2 a generic method for producing molds from thermosetting molding material is known, in which first by means of a computer a model of a casting to be produced with the casting is produced and then the data of the mold to be produced by inverting the model for the casting are generated. This is followed by a successive solidification of individual, superimposed layers of the thermosetting molding material at respective locations corresponding to the mold means according to the data of the computer model of the mold controlled exposure to electromagnetic radiation, in particular a laser radiation. In this case, sand is used as the molding material, which is mixed with a thermosetting resin binder, which has the property that during the solidification of the molding material in the resin binder takes place from the electromagnetic radiation initiated chemical bonding process and the sand is not chemically involved in the reaction.

Weitere Verfahren zur Herstellung von Prototypenwerkzeugen sind beispielsweise aus der DE 198 31 315 A1 , aus der DE 199 00 950 C1 sowie aus der DE 100 59 083 C1 bekannt.Other methods for the production of prototype tools are known for example from DE 198 31 315 A1 , from the DE 199 00 950 C1 as well as from the DE 100 59 083 C1 known.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, ein kostengünstiges Verfahren zum Herstellen von Prototypenteilen anzugeben.The The present invention addresses the problem of a cost effective method for making prototype parts specify.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche 1 und 5 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This Problem is inventively by the objects the independent claims 1 and 5 solved. Advantageous embodiments are the subject of the dependent Claims.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, beim Herstellen eines Formteils aus Stahlblech, insbesondere durch Tiefziehen, ein mehrstufiges Umformverfahren einzusetzen, welches es ermöglicht, Umformwerkzeuge aus Aluminium einzusetzen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst ein ebenes Stahlblech eine Platine unter Erzielung einer Grobkontur zugeschnitten; der geeignete Platinenzuschnitt wird vorher empirisch in mehreren Versuchen oder durch Simulation aufgefunden, um unerwünschte Faltenbildungen beim nachfolgenden Abpressen oder Tiefziehen zu vermeiden, um zum Gelingen der Umformung die Umformgrade so gering wie möglich zu halten und um zu Vermeidung von Reißern in kritischen Eckbereichen ausreichend Blechmaterial nachfließen lassen zu können. Anschließend werden zumindest zwei Durchgangsöffnungen in das noch ebene Stahlblech beispielsweise durch Stanzen, Laserschneiden oder andere geeignete Trennvorgänge eingebracht, über welche es an korrespondierenden Fixierelementen im Umformwerkzeug aus Aluminium festlegbar ist.The The invention is based on the general idea in producing a Shaped sheet steel, in particular by deep drawing, a multi-stage Insert forming process, which makes it possible, forming tools made of aluminum. In the inventive Procedure is first a flat steel sheet a board tailored to a rough outline; the appropriate board cut is previously found empirically in several experiments or by simulation, to unwanted wrinkles during subsequent pressing or thermoforming in order to achieve the success of forming the forming as low as possible and to avoid Tear in critical corners enough sheet metal to be able to refill. Subsequently be at least two through holes in the still level Steel sheet, for example, by punching, laser cutting or other introduced appropriate separation processes, via which it on corresponding fixing elements in the forming tool made of aluminum is determinable.

Ist das umzuformende Stahlblech derart im Umformwerkzeug eingelegt, wird es nacheinander in zumindest zwei Tiefzieh- oder Prägevorgängen verformt, wobei es in einem ersten Tiefzieh- oder Prägevorgang eine Vorform und in einem sich daran anschließenden zweiten Tiefzieh- oder Prägevorgang eine Endform erhält. Zwischen den Tiefzieh- oder Prägevorgängen wird das Stahlblech von einem ersten Umformwerkzeug in ein zweites Umformwerkzeug umgesetzt. Je nach Anforderung kann dabei das Obergesenk des ersten Umformwerkzeugs das Obergesenk des zweiten Umformwerkzeugs oder das Untergesenk des ersten Umformwerkzeugs das Untergesenk des zweiten Umformwerkzeugs bilden. Dadurch ergibt sich eine apparative Vereinfachung, verringerter Werkzeugbedarf und eine höhere Fertigungsqualität aufgrund von verringerten Umsetztoleranzen. Der Ort der Durchgangsöffnungen wird dort festgelegt, wo die Platine von der Umformung nicht oder nur wenig erfasst wird. Hierdurch wird die Einspannung im zweiten Umformwerkzeug erleichtert, da keine Verformungen der Durchgangsöffnungen durch den ersten Zieh- oder Prägevorgang auftreten. Weiterhin ist es bisweilen von Nutzen, wenn die Lage der Durchgangsöffnungen in Bereichen gewählt wird, die nach Abschluss des gesamten Umformprozesses oder bereits teilweise nach dem ersten Umformprozess abgeschnitten werden, also nicht verwendet werden. Denkbar ist gleichwohl auch, die Durchgangsöffnungen dort zu platzieren, wo sowieso funktionelle Öffnungen im fertig geformten Bauteil vorgesehen sein sollen. Es ist auch denkbar, nach dem ersten Umformvorgang und einem zumindest teilweisen Beschnitt der Vorform neue Durchgangsöffnungen in dieser auszubilden, für deren Lage die gleichen Überlegungen gelten wie oben genannt. Neue Durchgangsöffnungen können notwendig sein, wenn das zweite Umformwerkzeug in seiner Form erheblich von der des ersten abweicht und somit neue Befestigungspunkte aufzufinden sind. Durch das stufenweise Tiefziehen bzw. Prägen des Stahlblechformteils werden deutlich reduzierte Tiefzieh- oder Prägekräfte benötigt, die von einem Umformwerkzeug aus Aluminium ohne Schaden zu nehmen problemlos aufnehmbar sind. Die so einsetzbaren Umformwerkzeuge aus Aluminium lassen sich wiederum kostengünstig herstellen, so dass auch das Prototypenteil aus Stahlblech kostengünstig herstellbar ist.If the steel sheet to be reshaped is inserted in the forming tool in this way, it is deformed successively in at least two deep-drawing or embossing processes, wherein a preform is obtained in a first deep-drawing or embossing process and a final form in a subsequent second deep-drawing or embossing process. Between the thermoforming or embossing processes, the steel sheet is converted from a first forming tool into a second forming tool. Depending on requirements, the upper die of the first forming tool may form the upper die of the second forming tool or the lower die of the first forming die may form the lower die of the second forming tool. This results in an apparatus simplification, reduced tool requirements and higher production quality due to reduced conversion tolerances. The location of the through holes is determined where the board is not or only slightly detected by the transformation. As a result, the clamping is facilitated in the second forming tool, since no deformation of the through holes occur through the first drawing or embossing process. Furthermore, it is sometimes useful if the location of the through holes is selected in areas that are cut after the completion of the entire forming process or already partially after the first forming process, so are not used. However, it is also conceivable to place the passage openings where functional openings should anyway be provided in the finished molded component. It is also conceivable, after the first forming process and an at least partial trimming of the preform new Durchgangsöffnun in which the same considerations apply as above. New through holes may be necessary if the second forming tool deviates significantly in shape from that of the first and thus find new attachment points. The step-by-step deep drawing or embossing of the sheet-metal molded part requires significantly reduced deep-drawing or embossing forces, which can be easily absorbed by a forming tool made of aluminum without being damaged. The so usable forming tools made of aluminum can in turn be produced inexpensively, so that the prototype part made of sheet steel is inexpensive to produce.

Die Erfindung beruht außerdem auf dem allgemeinen Gedanken, das Umformwerkzeug aus Aluminium herzustellen, indem zunächst anhand eines CAD-Modelles eine Positivform aus einem abgussfähigen Material erzeugt wird, wobei das Material beispielsweise mit einem Laser schichtweise zu einer positiven Gießform aufgebaut wird, die später zur Herstellung eines Umformwerkzeuges verwendbar ist. Der Begriff Positivform bezieht sich auf das tiefzuziehende bzw. zu prägende Bauteil. Alternativ kann auch von einer Negativform gesprochen werden, wenn sich diese auf das gießtechnisch zu erzeugende Werkzeug bezieht. Die so erstellte Gießform wird anschließend mit dem Aluminium ausgegossen, wobei das so entstehende Umformwerkzeug anschließend durch Zerstören der Gießform aus dieser entnommen wird. Im Unterschied zu herkömmlichen Herstellungsverfahren für Umformwerkzeuge bedeutet dies enorme Kosten- und Zeitvorteile, da nicht, wie bisher üblich, aus einem zunächst kompakten Stahl- oder Aluminiumvollblock das Umformwerkzeug mittels mit spanabtragendem Verfahren herausgearbeitet werden muss. Bisher waren hierzu äußerst komplizierte Fräsprogramme, lange Maschinenlaufzeiten und hohe Werkzeugkosten erforderlich, so dass eine Herstellung eines derartigen Umformwerkzeuges, insbesondere für die weitere Verwendung bei Prototypen bzw. Musterbauteilen, also der Verwendung in einer Kleinserie, sehr teuer waren. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, das Umformwerkzeug mittels eines modifizierten Rapid-Prototyping-Verfahrens herzustellen und dadurch deutlich schneller und kostengünstiger zu realisieren. Zugleich bietet das erfindungsgemäße Verfahren den großen Vorteil, dass es an eventuell auftretende konstruktive Änderungen des Umformwerkzeuges äußerst flexibel anpassbar ist, da hierzu lediglich eine Änderung des CAD-Modelles von Nöten ist, mit Hilfe welchem die positive Gießform hergestellt wird.The Invention is also based on the general idea to produce the forming tool from aluminum by first using a CAD model, a positive mold from a castable Material is generated, wherein the material, for example, with a Laser layered to form a positive mold which is later used to make a forming tool is usable. The term positive form refers to the deep-drawing or component to be embossed. Alternatively, you can also choose from a Be spoken negatively, if this on the casting refers to generating tool. The mold thus created is then poured out with the aluminum, wherein then the resulting forming tool by destroying the mold is removed from this. In difference to conventional manufacturing processes for forming tools This means enormous cost and time advantages, since not, as usual, from an initially compact steel or aluminum block worked out the forming tool by means of chip removal process must become. So far, this has been extremely complicated Milling programs, long machine running times and high tool costs required, so that a production of such a forming tool, especially for further use in prototypes or sample components, so the use in a small series, very were expensive. By the method according to the invention it is possible, the forming tool by means of a modified Rapid prototyping process and thus much faster and cheaper to realize. At the same time it offers inventive method the large Advantage that it to any structural changes of the forming tool extremely flexible customizable is, because this is just a change of the CAD model is necessary, with the help of which the positive mold will be produced.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung besteht die Gießform aus Al-gefülltem Polyamid, wodurch hohe Maßhaltigkeit aufgrund des geringen materialbedingten Schwundes der Gießform erzielt wird. Weiterhin zeichnet sich die Gießform durch hohe Steifigkeit aus, wodurch etwaige Beschädigungen durch unsachgemäßen Umgang verhindert werden. Die Gießform kann jedoch auch aus Polystyrol gebildet werden, wenn verfahrenstechnisch und materialabhängig besonders niedrige Gießtemperaturen herrschen.In a preferred embodiment of the invention is the mold made of Al-filled polyamide, ensuring high dimensional stability due to the low material-related shrinkage of the mold is achieved. Furthermore, the mold is characterized by high Stiffness, whereby any damage caused by improper Handling can be prevented. However, the mold can also are formed of polystyrene, if procedural and material dependent particularly low casting temperatures prevail.

Zweckmäßig wird die Gießform durch Lasersintern gehärtet. Der Einsatz eines Lasers ist dabei bei den so genannten Rapid-Prototyping-Verfahren landläufig bekannt und ermöglicht einen schnellen und kostengünstigen Aufbau auch komplizierter Strukturen. Die Energie des Lasers bewirkt dabei das Zusammenbacken des pulverförmigen abgussfähigen Materials und damit den vorzugsweise schichtweisen Aufbau der positiven Gießform.expedient The mold is hardened by laser sintering. The use of a laser is common in the so-called rapid prototyping process known and allows a fast and cost effective Construction of even more complicated structures. The energy of the laser causes while caking the powdery pourable Materials and thus the preferably layered structure of the positive Mold.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung wird als Gussmaterial Aluminiumfeinguss verwendet. Dabei wird Aluminium üblicherweise in unterschiedlichsten Vorlegierungen angeliefert und eingeschmolzen, wobei je nach gewünschter Eigenschaft zusätzliche Legierungselemente in das flüssige Aluminium eingebracht werden können. Über diese Legierungselemente lassen sich insbesondere die Härte, die Vibrationsabsorption, die Zähigkeit, beispielsweise auch die Bearbeitbarkeit und insbesondere eine gute Spanbarkeit beim Fräsen erzeugen. Als Legierungszusätze kommen beispielsweise Kupfer, Silizium oder Magnesium in Frage. Beim Aluminium-Feinguss sowie Feingussverfahren allgemein ist es darüber hinaus möglich, Gussstücke mit höchster Maßgenauigkeit und bester Oberflächenqualität zu erhalten. Ein weiterer Vorteil des Feingussverfahrens liegt darin, dass die fertig gegossenen Teile in der Regel einbaufertig sind und daher nicht nachbearbeitet werden müssen.at a further advantageous embodiment of the invention Solution is used as casting material of aluminum investment casting. This aluminum is usually in a variety of master alloys delivered and melted, depending on the desired Feature additional alloying elements into the liquid Aluminum can be introduced. About these Alloy elements can be particularly the hardness, the vibration absorption, the toughness, for example also the workability and in particular a good machinability when milling produce. Come as alloying additives For example, copper, silicon or magnesium in question. For aluminum investment casting as well Investment casting process in general, it is also possible Castings with highest dimensional accuracy and best surface quality. Another The advantage of the investment casting process is that the finished cast Parts are usually ready to install and therefore not reworked Need to become.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.Further important features and advantages of the invention will become apparent from the Subclaims, from the drawing and from the associated Description of the figures with reference to the drawing.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in each case specified combination, but also in other combinations or can be used in isolation, without the scope of the present To leave invention.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.One preferred embodiment of the invention is in the Drawings are shown in the description below explained in more detail.

Es zeigen:It demonstrate:

1 in einer Draufsicht ein Platinenzuschnitt für ein erfindungsgemäß umzuformendes Stahlblech, 1 in a plan view a board blank for a present invention to be formed Sheet steel,

2 in einer perspektivischen Darstellung ein Untergesenk eines ersten Umformwerkzeugs, das zu einem ersten Umformprozess für das Stahlblech aus 1 verwandt wird, 2 in a perspective view of a lower die of a first forming tool, which is a first forming process for the steel sheet 1 is used,

3 in einer perspektivischen Darstellung ein Untergesenk eines zweiten Umformwerkzeugs, das zu einem zweiten Umformprozess für das Stahlblech aus 1 verwandt wird, 3 in a perspective view of a lower die of a second forming tool, which is a second forming process for the steel sheet 1 is used,

4 in einer perspektivischen Darstellung ein aus einer erfindungsgemäßen Umformung resultierendes Stahlblech. 4 in a perspective view resulting from a deformation of the invention steel sheet.

Bei der Abfolge des gesamten Herstellungsprozesses eines Stahlblechformteils 1 in seiner Endform (4), werden zuerst das erste und das zweite Umformwerkzeug erzeugt, wobei in 2 das Untergesenk 2 des ersten und in 3 das Untergesenk 3 des zweiten Umformwerkzeuges zu sehen ist.In the sequence of the entire manufacturing process of a sheet steel molding 1 in its final form ( 4 ), first the first and the second forming tool are generated, wherein in 2 the lower part 2 of the first and in 3 the lower part 3 of the second forming tool can be seen.

Zunächst wird in einem ersten Verfahrensschritt am Computer ein CAD-Modell eines herzustellenden Umformwerkzeuges entworfen und in eine korrespondierende Negativform aus Al-gefüllten Polyamid oder aus Polystyrol umgesetzt. Polystyrol ist ein amorpher und teilkristalliner Thermoplast und besitzt die Eigenschaft, unter Energieeinwirkung, insbesondere unter einer Erwärmung, aushärtbar zu sein. Die Negativform bildet die spätere Gießform und wird vorzugsweise im so genannten Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellt, in dem das Polystyrol vorzugsweise schichtweise gehärtet wird. Das schichtweise Härten kann dabei in einem zweiten Verfahrensschritt beispielsweise mittels eines Lasers erfolgen, welcher durch einen hohen Energie- bzw. Wärmeeintrag in das Polystyrol dieses aushärtet. In diesem Zusammenhang spricht man auch von einem Lasersintern.First In a first process step, the computer becomes a CAD model designed a forming tool and in a corresponding Negative form of Al-filled polyamide or polystyrene implemented. Polystyrene is an amorphous and semi-crystalline thermoplastic and possesses the property under the action of energy, in particular under heating, to be hardenable. The Negative form forms the later mold and is preferably produced in the so-called rapid prototyping process in which the polystyrene is preferably cured in layers. The layerwise hardening can be done in a second process step For example, by means of a laser, which by a high energy or heat input into the polystyrene this cures. In this context one speaks also of a laser sintering.

Ist die derart hergestellte negative Gießform im zweiten Verfahrensschritt erstellt worden, so wird sie in einem dritten Verfahrensschritt mit einem metallischen Werkstoff, insbesondere mit Aluminium ausgegossen. Nach dem Erkalten des Gusswerkstoffes wird in einem vierten Verfahrensschritt das nun hergestellte metallische Umformwerkzeug 2, 3 durch Zerstören der Gießform aus dieser entnommen.If the negative casting mold produced in this way has been produced in the second process step, it is poured out in a third process step with a metallic material, in particular with aluminum. After cooling of the casting material is in a fourth process step, the metallic forming tool now produced 2 . 3 by destroying the casting mold taken from this.

Vorzugsweise wird hierbei das Herstellen der Gießform mittels oben genannten Lasers bewerkstelligt, welcher die Erzeugung äußerst exakter und feiner Konturen bzw. Aufbaustrukturen erlaubt. Als Gussmaterial wird vorzugsweise Aluminiumfeinguss verwendet, welcher ein besonders genaues Abbild der negativen Gießform bildet und dadurch keiner weiteren Nachbearbeitung bedarf, so dass das aus der Gießform entnommene Umformwerkzeug unmittelbar einsetzbar ist.Preferably Here is the production of the mold by means of the above Lasers accomplishes what the generation extremely exact and fine contours or structures allowed. As casting material It is preferable to use aluminum investment casting, which is a special one accurate image of the negative mold forms and thereby no further post-processing is needed, so that's from the mold removed forming tool is directly used.

Als Umformwerkzeug kommt beispielsweise eine Matrize, hier in Form von Untergesenken 2, 3, bzw. ein Stempel eines Blechumformwerkzeuges in Frage, insbesondere zur Herstellung von beispielsweise Abschirmblechen für Hydrolager bei der Motoraufhängung oder als Halter für einen E-Gassteller in einem Pedalwerk. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet insbesondere dann große Vorteile, wenn eine schnelle und zugleich kostengünstige Umsetzung einer Idee gefordert ist, wie dies beispielsweise im Prototypenbau oder in der Kleinserie als alltägliches Problem auftritt. Durch ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Umformwerkzeug ist es insbesondere möglich, dieses deutlich kostengünstiger herzustellen, als dies bisher möglich war, da ein bisher erforderliches spanabhebendes Bearbeitungsverfahren, beispielsweise ein Fräsen, des Umformwerkzeuges aus einem metallischen Vollblock entfallen kann.As a forming tool, for example, comes a die, here in the form of Untergesenken 2 . 3 , or a stamp of Blechumformwerkzeuges in question, in particular for the production of, for example, shielding plates for hydraulic bearings in the engine mount or as a holder for an electric throttle plate in a Pedalwerk. The method according to the invention offers great advantages, in particular, when a quick and at the same time cost-effective implementation of an idea is required, as occurs, for example, in prototype construction or in small batches as an everyday problem. By means of a forming tool produced by the method according to the invention, it is in particular possible to produce this significantly less expensive than hitherto was possible because a previously required machining process, for example milling, of the forming tool can be omitted from a solid metal block.

Das so hergestellte Umformwerkzeug aus Aluminium kann zur Herstellung von Prototypenteilen eingesetzt werden. Hierbei wird es insbesondere zum Umformen und/oder Tiefziehen von Formteilen 1 aus Stahlblech verwendet.The aluminum forming tool produced in this way can be used to produce prototype parts. This is in particular for forming and / or deep drawing of molded parts 1 used in sheet steel.

Ein derartiges Formteil 1 aus Stahlblech wird hergestellt, indem zunächst eine ebene Platine 4 (1) unter Erzielung einer Grobkontur 5 zugeschnitten wird und anschließend in dieses zumindest zwei Durchgangsöffnungen 6, 7 durch Stanzen eingebracht werden, über welche die Platine 4 mittels Fixierelementen beispielsweise in Form von hier nicht weiter gezeigten Stiften, die in lagekorrespondierenden Aufnahmebohrungen 8, 9 des Untergesenks 2 des ersten aus Aluminium bestehenden Umformwerkzeugs austauschbar eingesteckt sind, festlegbar ist. Die Aufnahmebohrungen 8, 9, sind entweder mit dem Gießvorgang erzeugt oder nachträglich durch Bohren ausgebildet worden. Das Fixieren erfolgt dabei vorzugsweise an ebenen Stellen 10, 11 des Untergesenks 2, an welchen beim anschließenden Tiefziehen bzw. Prägen lediglich eine geringe Materialverdrängung auftritt und so ein Faltenwurf durch ein behindertes Fließen des Materials verhindert werden kann. Die Durchgangsöffnungen 6, 7 können dabei außerhalb des späteren Formteils 1 im Bereich von so genannten Blechlappen vorgesehen sein. Nach dem Fixeren im Umformwerkzeug wird das Stahlblech nacheinander in mehreren, zumindest jedoch in zwei Tiefzieh- oder Prägevorgängen verformt, wobei die Platine 4 in einem ersten Tiefzieh- oder Prägevorgang eine Vorform und in einem sich daran anschließenden zweiten Tiefzieh- oder Prägevorgang die Endform des Formteils 1 erhält. Zwischen den beiden Umformvorgängen wird die erzielte Vorform beschnitten, wonach diese in das Untergesenk 3 des zweiten Umformwerkzeugs eingelegt wird. Dieses differiert in seiner Form von der des Untergesenks 2, wobei zur Fixierung der Vorform im Untergesenk 3 weitere Aufnahmebohrungen 12, 13, 14 ausgebildet sind. Die Aufnahmebohrung 12 ist dabei lageidentisch zur Aufnahmebohrung 8 des Untergesenks 2.Such a molded part 1 Made of sheet steel is made by first a flat board 4 ( 1 ) to obtain a rough contour 5 is cut and then in this at least two through holes 6 . 7 be introduced by punching, over which the board 4 by means of fixing elements, for example in the form of pins not shown here, in position-corresponding receiving bores 8th . 9 of the subcourse 2 of the first existing of aluminum forming tool are exchangeably inserted, can be fixed. The mounting holes 8th . 9 , have either been created with the casting or subsequently formed by drilling. The fixing takes place preferably at even locations 10 . 11 of the subcourse 2 , in which only a small material displacement occurs during the subsequent deep-drawing or embossing and so a drape can be prevented by a disabled flow of the material. The passage openings 6 . 7 can be outside of the later molding 1 be provided in the range of so-called metal tabs. After being fixed in the forming tool, the steel sheet is successively deformed in several, but at least two deep-drawing or embossing processes, wherein the board 4 in a first deep-drawing or embossing process, a preform and in a subsequent second deep-drawing or embossing process, the final shape of the molding 1 receives. Between the two forming operations, the obtained preform is trimmed, after which this in the lower die 3 of the second forming tool is inserted. This differs in its form from that of the lower genie 2 , wherein for fixing the preform in the lower die 3 further mounting holes 12 . 13 . 14 are formed. The receiving bore 12 is identical in position to the mounting hole 8th of the subcourse 2 ,

Bei den zumindest zwei aufeinander folgenden Tiefzieh- oder Prägevorgängen wird im ersten Tiefzieh- oder Prägevorgang ein Rand 15 der Platine 4 umgeformt und im zweiten die oben beschriebene Endform herausgebildet, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Tiefzieh- oder Prägevorgang der Rand 15 der Formteilvorform wie erwähnt beschnitten wird. Im Unterschied zu einem einstufigen Tiefzieh- oder Prägeprozess, kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Versagen des platinenförmigen Ausgangsblechs im Randbereich vermieden und damit die Anzahl an Schlechtteilen deutlich reduziert werden. Gegebenenfalls ist ein Endbeschnitt der Ränder des Formteils 1 nach dem zweiten Umformprozess erforderlich.In the case of the at least two successive deep-drawing or embossing processes, an edge is created in the first deep-drawing or embossing process 15 the board 4 deformed and formed in the second the above-described final form, wherein between the first and the second deep-drawing or embossing process, the edge 15 the molding preform is trimmed as mentioned. In contrast to a single-stage deep-drawing or embossing process, with the method according to the invention a failure of the platinum-shaped starting sheet in the edge region can be avoided and thus the number of bad parts can be significantly reduced. Optionally, an end trim of the edges of the molding 1 required after the second forming process.

Aufgrund des Tiefziehens oder Prägens mit der Aluminiumfeingussform kann ein besonders genaues Abbild der negativen Gießform gebildet werden, welches keiner weiteren Nachbearbeitung bedarf, so dass ein kostengünstiges Herstellen eines Prototypenteils möglich ist. Durch den geringeren Tiefzieh- oder Prägedruck bei dem erfindungsgemäßen mehrstufigen Umformverfahren, weisen die eingesetzten Umformwerkzeuge aus Aluminium eine hohe Standzeit auf. Zu beachten ist allerdings, dass die Lage des Formverlaufs so gewählt wird, dass überall die gleiche Presskraft auftritt und dadurch ein Materialfluss bedarfsgerecht erfolgt, da anderenfalls unerwünschte Verformungen an ungleich gestalteten Bereichen der Form auftreten würden. Auch Hinterschnitte sind möglichst zu vermeiden.by virtue of deep-drawing or embossing with the aluminum investment casting mold can be a particularly accurate image of the negative mold be formed, which requires no further post-processing, so that cost-effective production of a prototype part is possible. Due to the lower thermoforming or embossing pressure in the multi-stage forming process according to the invention, The used forming tools made of aluminum have a high Life on. It should be noted, however, that the location of the shape curve is chosen so that everywhere the same press force occurs and thereby a material flow takes place according to demand, since otherwise unwanted deformations on uneven areas the form would occur. Undercuts are possible to avoid.

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  • - DE 10059083 C1 [0004] - DE 10059083 C1 [0004]

Claims (8)

Verfahren zum Umformen, insbesondere zum Tiefziehen oder Prägen von Formteilen (1) aus Stahlblech, bei dem – eine zunächst ebene Platine (4) unter Erzielung einer Grobkontur (5) zugeschnitten wird, – zumindest zwei Durchgangsöffnungen (6, 7) in die Platine (4) eingebracht werden, über welche es an korrespondierenden Fixierelementen in einem Umformwerkzeug aus Aluminium festlegbar ist, – die Platine (4) nacheinander in zumindest zwei Tiefzieh- oder Prägevorgängen verformt wird, wobei die Platine (4) in einem ersten Tiefzieh- oder Prägevorgang eine Vorform und in einem sich daran anschließenden zweiten Tiefzieh- oder Prägevorgang eine Endform erhält.Method for forming, in particular for deep drawing or embossing of molded parts ( 1 ) of sheet steel, in which - an initially flat board ( 4 ) while obtaining a rough contour ( 5 ), - at least two through holes ( 6 . 7 ) into the board ( 4 ) can be introduced, via which it can be fixed to corresponding fixing elements in a forming tool made of aluminum, - the board ( 4 ) is deformed successively in at least two deep-drawing or embossing operations, wherein the board ( 4 ) receives a preform in a first deep-drawing or embossing process and a final shape in an adjoining second deep-drawing or embossing process. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnungen (6, 7) an Stellen (10, 11) zumindest geringer Materialverdrängung beim anschließenden Tiefziehen oder Prägen liegen.Method according to claim 1, characterized in that the passage openings ( 6 . 7 ) in places ( 10 . 11 ) are at least low material displacement during subsequent deep drawing or embossing. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnungen (6, 7) außerhalb des späteren Formteils (1) im Bereich von Blechlappen vorgesehen sind.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the passage openings ( 6 . 7 ) outside of the later molded part ( 1 ) are provided in the region of sheet metal tabs. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass im ersten Tiefzieh- oder Prägevorgang ein Rand (15) der Platine (4) umgeformt wird, – dass zwischen dem ersten und dem zweiten Tiefzieh- oder Prägevorgang der Rand (15) der umgeformten Platine (4) beschnitten wird.A method according to claim 1, characterized in that - in the first thermoforming or embossing process, an edge ( 15 ) of the board ( 4 ) is formed, that between the first and the second deep-drawing or embossing process, the edge ( 15 ) of the formed board ( 4 ) is cropped. Verfahren zum Herstellen eines Umformwerkzeuges für ein Umformverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, – dass eine positive Gießform aus einem abgussfähigen Material anhand eines CAD-Modells erzeugt wird, – wobei das Material vorzugsweise schichtweise gehärtet wird, um die Gießform zu erstellen, – dass die positive Gießform zur Herstellung des Umformwerkzeugs mit Aluminium ausgegossen wird, und – dass das Umformwerkzeug durch Zerstören der Gießform aus dieser entnommen wird.Method for producing a forming tool for a forming method according to any one of claims 1 to 4, characterized in - that a positive mold from a castable material using a CAD model is produced, - Where the material is preferably in layers hardened to create the mold, - that the positive mold for the production of the forming tool is poured with aluminum, and - that the forming tool by destroying the casting mold taken from this becomes. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießform durch Lasersintern gehärtet wird.Method according to claim 5, characterized in that that the casting mold is hardened by laser sintering becomes. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Gussmaterial Aluminiumfeinguss verwendet wird.Method according to claim 5 or 6, characterized that aluminum casting is used as the casting material. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als abgussfähiges Material Al-gefülltes Polyamid oder Polystyrol verwendet wird.Method according to one of claims 5 to 7, characterized in that as a pourable material Al-filled polyamide or polystyrene is used.
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