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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befestigung zweier Profilbauteile aneinander gemäß dem Anspruch 1. Die Erfindung betrifft ferner ein nach einem solchen Verfahren hergestelltes Bauteil mit wenigstens einem ersten und einem zweiten Profilbauteil gemäß dem Anspruch 13. Die Erfindung betrifft ferner Herstellwerkzeuge zur Herstellung eines solchen Bauteils gemäß den Ansprüchen 14 und 15.
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Allgemein betrifft das Gebiet die Befestigung zweier Profilbauteile aneinander. Die Profilbauteile können dabei in einem gemeinsamen Herstellungsschritt, z. B. einem Tiefziehschritt, in die profilierte Form gebracht werden. Die Profilbauteile können auch jeweils separat in unterschiedlichen Herstellschritten, ggf. bei unterschiedlichen Herstellern, hergestellt werden. Ein vorteilhaftes Einsatzgebiet der Erfindung sind Trägerstrukturen in Kraftfahrzeugen. Diese weisen zur Verstärkung in profilierten Trägerbauteilen häufig darin angeordnete Verstärkungselemente auf, die in die innere Profilkontur des Trägerbauteils eingesetzt sind und z. B. durch Verklebung daran befestigt sind. Hierbei tritt unter anderem das Problem auf, dass ein in das Trägerbauteil eingesetztes Profilbauteil sich bei noch nicht verfestigtem Klebstoff daraus wieder löst, z. B. in Folge einer rückfedernden Wirkung des Profilbauteils. Auch bei bereits verfestigtem Klebstoff kann sich das innere Profilbauteil im Laufe des Herstellprozesses eines Kraftfahrzeugs lösen, weil bei bestimmten Arbeitsschritten der Klebstoff noch einmal verflüssigt werden kann oder entsprechend hohe Kräfte auf den Bauteilverbund einwirken können.
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Hiergegen wurde bisher unter anderem dadurch Abhilfe geschaffen, dass die Bauteile miteinander verclincht, verschweißt oder verschraubt wurden. Solche Arbeitsschritte bedingen aber zusätzliche Prozessschritte während der Fertigung, was aus Kostengründen unerwünscht ist. Zudem ist auch eine z. B. durch Schweißprozesse hervorgerufene Gefügebeeinflussung des Materials häufig unerwünscht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Befestigung zweier Profilbauteile aneinander anzugeben, das eine rationellere und kostengünstigere Produktion von Bauteilen ermöglicht. Ferner soll ein entsprechendes Bauteil mit wenigstens einem ersten und einem zweiten Profilbauteil sowie ein Herstellwerkzeug zur Herstellung eines solches Bauteils angegeben werden.
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Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 durch ein Verfahren zur Befestigung zweier Profilbauteile aneinander gelöst, wobei ein erstes Profilbauteil einen durch sein Profil gebildeten inneren Aufnahmebereich für ein zweites Profilbauteil aufweist, wobei der innere Aufnahmebereich eine innere Profilkontur aufweist und das zweite Profilbauteil eine äußere Profilkontur aufweist, die im Wesentlichen zumindest einem Bereich der inneren Profilkontur des ersten Profilbauteils entspricht, wobei das zweite Profilbauteil in dem inneren Aufnahmebereich des ersten Profilbauteils angeordnet ist, dadurch gekenhzeichnet, dass in das erste Profilbauteil von der Außenseite her durch Umformung eine oder mehrere Einformungen eingebracht werden, derart, dass an der inneren Profilkontur eine oder mehrere Ausstülpungen entstehen, und das zweite Profilbauteil an dem ersten Profilbauteil mittels der Ausstülpung bzw. der Ausstülpungen befestigt ist.
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Unter einem Profilbauteil ist dabei ein Bauteil mit nicht geschlossenem profilartigen Querschnitt zu verstehen. Unter Querschnitt ist der Querschnitt zur Hauptausdehnungsrichtung des Bauteils zu verstehen.
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Die Erfindung hat den Vorteil, dass das zweite Profilbauteil in dem ersten Profilbauteil an der gewünschten Stelle positioniert werden kann und diese Position mit einem leicht in einen Produktionsprozess einfügbaren Zwischenschritt sozusagen ”eingefroren” werden kann. Hierdurch ist eine Zentrierung des zweiten Profilbauteils im ersten Profilbauteil möglich, ohne dass eventuell auftretende Rückfedermechanismen nachteilige Auswirkungen haben.
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Die Erfindung hat den Vorteil, dass die zwei Profilbauteile ohne nachteilige Gefügebeeinflussungen, wie z. B. durch Schweißpunkte o. ä., allein durch die Herstellung der Einformung bzw. der Einformungen aneinander befestigt werden können. Die Einformungen als Umformungen tragen sogar zur Versteifung und damit zur Verstärkung des ersten Profilbauteils und damit des gesamten, aus den zwei Profilbauteilen hergestellten Bauteils bei. Die Einformung von Einformungen hat den weiteren Vorteil, dass ein solcher Herstellschritt ohne weiteres in bestehende Verfahrensabläufe bei der Herstellung von Bauteilen integriert werden können, z. B. in einen Tiefziehprozess. So ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, in einem Fertigungsschritt die zwei Profilbauteile miteinander mittels der Einformungen formschlüssig zu verbinden. In demselben Herstellungsschritt, z. B. einem Tiefziehschritt, kann auch die Formgebung der Profilbauteile erzeugt werden, indem z. B. ein Rohling aus flachem Material, der z. B. durch zwei übereinanderliegende Bleche gebildet ist, in einer Tiefziehmaschine tiefgezogen werden und zum Ende des Tiefziehprozesses die Einformungen von der Außenseite her in das erste Profilbauteil eingebracht werden.
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Allerdings eignet sich die Erfindung auch vorteilhaft für die Befestigung des zweiten Profilbauteils an dem ersten Profilbauteil, wenn diese Profilbauteile nicht in demselben Herstellungsprozess hergestellt sind.
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Gegenüber einer Befestigung durch Verclinchen kann die Tragfähigkeit der Befestigung des zweiten Profilbauteils an dem ersten Profilbauteil deutlich verbessert werden. Im Vergleich zum Verschweissen wird eine unerwünschte Gefügebeeinflussung vermieden. Mittels der Einformungen und Ausstülpungen kann das zweite Profilbauteil in dem ersten Profilbauteil zugleich in der gewünschten Position zentriert und fixiert werden. Hierbei können Klemmkräfte in drei Raumrichtungen aufgenommen werden, um Rückfedermechanismen entgegenzuwirken. Gegenüber dem Schrauben werden keine Hilfsfügeteile benötigt und weitere Prozessschritte sind nicht erforderlich.
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Die Erfindung eignet sich für alle Arten von Profilbauteilen. Vorteilhaft ist insbesondere die Verwendung von offenen Profilbauteilen für das erste und/oder das zweite Profilbauteil. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besteht das erste Profilbauteil aus einem umformbaren Material oder weist zumindest in den Bereichen, in denen Einformungen eingeformt werden sollen, ein umformbares Material auf. Als umformbares Material kommen alle Metallmaterialien in Frage. So kann z. B. das erste Profilbauteil ein Blechbauteil sein. Das zweite Profilbauteil kann ebenfalls als Blechbauteil ausgebildet sein, oder z. B. auch ein Faserverbund-Bauteil sein und umgekehrt. Das erste Profilbauteil und das zweite Profilbauteil können zum Beispiel aus werkstoffverschiedenen Blechen hergestellt sein.
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Insbesondere eignet sich die Erfindung auch zur Verbindung von Profilbauteilen, die aus Blechen verschiedener, an sich schlecht miteinander verbindbarer Materialien hergestellt sind, wie z. B. nicht aneinander schweißbare Bleche oder Bauteile, die generell für einen Schweißprozess nicht geeignet sind.
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Die Erfindung eignet sich z. B. für Herstellprozesse, in denen Mehrlagenbleche zu Verstärkungszwecken verwendet werden. Die Erfindung eignet sich insbesondere auch zur Befestigung weiterer Profilbauteile aneinander, z. B. von drei oder vier Profilbauteilen aneinander.
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Das zweite Profilbauteil kann in dem inneren Aufnahmebereich des ersten Profilbauteils teilweise oder vollständig angeordnet sein. Sofern das zweite Profilbauteil vollständig in dem inneren Aufnahmebereich des ersten Profilbauteiles angeordnet ist, ist es von dem ersten Profilbauteil vollständig umgeben. Andernfalls kann das zweite Profilbauteil auch aus dem ersten Profilbauteil hervorstehen. Wenn z. B. das erste Profilbauteil ein U-förmiges Trägerbauteil ist, kann das zweite Profilbauteil als U-förmiges Profilbauteil mit größerer Länge als das erste Profilbauteil ausgebildet sein.
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Das in dem inneren Aufnahmebereich des ersten Profilbauteils angeordnete zweite Profilbauteil weist in diesem Bereich eine äußere Profilkontur auf, die im Wesentlichen der inneren Profilkontur des ersten Profilbauteils entsprechen kann. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung liegt die äußere Profilkontur des zweiten Profilbauteils an der inneren Profilkontur des ersten Profilbauteils an.
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Generell eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Befestigung der zwei Profilbauteile aneinander ohne zusätzliche Haftvermittler zwischen den Profilbauteilen. Das Verfahren eignet sich aber auch für Anwendungsfälle, z. B. im Bereich der Herstellung von Kraftfahrzeugbauteilen, bei denen ein Klebstoff zwischen dem ersten und dem zweiten Profilbauteil vorgesehen ist, um eine besonders robuste flächige Verbindung zwischen den Profilbauteilen im späteren Betrieb zu gewährleisten.
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Die Erfindung eignet sich für Anwendungsfälle, in denen ein elektrischer Kontakt zwischen dem ersten Profilbauteil und dem zweiten Profilbauteil vermieden werden soll. In diesem Fall wird zwischen dem ersten und dem zweiten Profilbauteil ein Isolationsstoff, wie z. B. ein Klebstoff, vorgesehen. Die Einformungen werden dann derart vorgenommen, dass die Isolationsmaterialschicht durch die Ausstülpungen nicht beschädigt wird. So können die Ausstülpungen mit einem geringfügigen Abstand zum Metall des zweiten Profilbauteils in dem ersten Profilbauteil angeordnet werden oder die isolierende Klebstoffschicht größerflächig aufgetragen werden.
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Die Erfindung eignet sich auch für Anwendungsfälle, in denen ein elektrischer Kontakt zwischen dem ersten und dem zweiten Profilbauteil erwünscht ist, z. B. wenn das Bauteil anschließend einer kathodischen Tauchbadlackierung zugeführt werden soll. In diesem Fall werden die Einformungen näher an der Endkante des zweiten Profilbauteils an das erste Profilbauteil eingebracht, so dass die entstehenden Ausstülpungen eine eventuell vorhandene Isolationsmaterialschicht durchdringen und mit dem zweiten Profilbauteil in mechanischen und elektrischen Kontakt gelangen.
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Das zweite Profilbauteil kann an dem ersten Profilbauteil mittels der Ausstülpung bzw. der Ausstülpungen kraft- oder formschlüssig befestigt sein. Bei kraftschlüssiger Befestigung wird das zweite Profilbauteil an dem ersten Profibauteil durch die Ausstülpungen mittels Reibung gehalten. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das zweite Profilbauteil an dem ersten Profilbauteil mittels der Ausstülpung bzw. der Ausstülpungen formschlüssig befestigt. Diese erlaubt eine besonders stabile und haltbare Fixierung.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die Einformung bzw. die Einformungen im Bereich der Endkanten des zweiten Profilbauteils oder im Bereich von Aussparungen des zweiten Profilbauteils in das erste Profilbauteil eingebracht. Sofern das zweite Profilbauteil bereits eine oder mehrere Aussparungen aufweist, können diese zugleich für die Befestigung mittels der Einformungen und Ausstülpungen herangezogen werden. Es ergibt sich hierdurch bereits eine robuste formschlüssige Befestigung zwischen den Profilbauteilen. Alternativ oder zusätzlich können die Einformungen im Bereich der Endkanten des zweiten Profilbauteils vorgesehen werden, so dass das zweite Profilbauteil mittels der Ausstülpungen an seinen Endkanten gehalten ist.
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Die Einformung bzw. die Einformungen können als lokale Umformung und/oder als Umformung größerer Bereiche oder der gesamten Erstreckung des ersten Profilbauteils hergestellt werden. Es können auch Einformungen mittels lokaler Umformungen und Umformung größerer Bereiche in Kombination verwendet werden. Hierdurch kann das Verfahren besonders flexibel eingesetzt werden. Im Falle der Umformung größerer Bereiche kann z. B. eine Einformung in der Art einer Abkantung des ersten Profilbauteils entlang seiner Längsrichtung vorgesehen sein. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können die Einformung bzw. die Einformungen in einem Tiefziehprozess mittels eines Tiefziehwerkzeugs eingeformt werden. Hierbei wird vorteilhaft ein Tiefziehwerkzeug mit variabler Breite der Tiefziehmatrize eingesetzt. Es kann z. B. vorgesehen sein, dass die Tiefziehmatrize in Querrichtung verschiebbare Backen aufweist, die zur Herstellung der Einformungen zum Ende des Tiefziehvorgangs, d. h. bei Erreichen des unteren Totpunkts des Tiefziehstempels, aufeinander zu bewegt werden und hierbei in Folge einer entsprechenden Profilierung der Backen eine Einformung oder mehrere Einformungen in dem ersten Profilbauteil herstellen.
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Die Einformung bzw. die Einformungen können grundsätzlich eine beliebige Form haben, z. B. rund, oval, V-förmig oder anders. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Einformung bzw. die Einformungen als längliche Sicken ausgebildet. Dies hat den Vorteil einer größeren Tragfähigkeit der formschlüssigen Befestigung im Vergleich zu punktförmigen Einformungen. Zudem erfährt das erste Profilbauteil durch längliche Sicken eine größere Verstärkungswirkung als z. B. durch punktförmige Einformungen.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung verlaufen die Sicken schräg zu den Endkanten des zweiten Profilbauteils. So können z. B. Sicken jeweils an Ecken des zweiten Profilbauteils in einem Winkel zu den Endkanten angeordnet werden. Der vorzusehende Winkel hängt von der jeweiligen Geometrie der Profilbauteile und der Belastungssituation ab, wobei generell ein Winkel von ca. 45° zu den Endkanten einen vorteilhaften Wert darstellt. Sofern das zweite Profilbauteil gegenüber dem ersten Profilbauteil in einer ersten Koordinatenrichtung stärker belastet ist als in einer dazu orthogonalen zweiten Koordinatenrichtung, ist es günstig, die Sicken derart anzuordnen, dass ihre Längsrichtung orthogonal zur aus den beiden Kraftkomponenten resultierenden Kraftwirkrichtung liegt.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das zweite Profilbauteil an den Endkanten abgeschrägte Bereiche auf. Die Einformung bzw. die Einformungen sind im Bereich der abgeschrägten Bereiche angeordnet. Sofern es sich bei den Einformungen um Sicken handelt, verlaufen diese in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung in der gleichen Richtung wie die abgeschrägten Bereiche. Die Winkellage der abgeschrägten Bereiche kann bei vorgegebener Belastungssituation des zweiten Profilbauteils gegenüber dem ersten Profilbauteil ebenfalls orthogonal zu den Wirkrichtungen der entstehenden Kräfte gewählt werden, wie zuvor bezüglich der Sicken erläutert.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die Einformung bzw. die Einformungen im Bereich von Ecken des zweiten Profilbauteils in das erste Profilbauteil eingebracht. Dies hat den Vorteil, dass mit einer geringen Anzahl von Einformungen bereits eine vollständige formschlüssige Fixierung des zweiten Profilbauteils in dem ersten Profilbauteil in allen Raumrichtungen möglich ist. So kann z. B. bei einem viereckigen zweiten Profilbauteil jeweils eine längliche Sicke schräg zu den Endkanten an jeder der vier Ecken des zweiten Profilbauteils in das erste Profilbauteil eingeformt werden. Hierdurch ist das zweite Profilbauteil vollständig formschlüssig fixiert.
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Die durch die Einformungen entstehenden Ausstülpungen können grundsätzlich eine beliebige Erstreckung zur Innenseite des ersten Profilbauteils hin aufweisen. Insbesondere kann die Erstreckungshöhe größer sein als die Materialdicke des zweiten Profilbauteils. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erstrecken sich eine, mehrere oder alle Ausstülpungen zur Innenseite des ersten Profilbauteils nicht weiter als die Materialdicke des zweiten Profilbauteils. Dies hat den Vorteil, dass das zweite Profilbauteil an dem ersten Profilbauteil z. B. während eines gemeinsamen Tiefziehprozesses beider Bauteile eingeformt werden können, ohne dass Hinterschnitte entstehen. Hierdurch kann ein Standard-Tiefziehwerkzeug verwendet werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das erste Profilbauteil mit dem zweiten Profilbauteil in dem Bereich, in dem das zweite Profilbauteil in dem inneren Aufnahmebereich des ersten Profilbauteils angeordnet ist, verklebt. Insbesondere kann ein elektrisch isolierender Klebstoff verwendet werden, z. B. um Kontaktkorrosionen zwischen dem ersten und dem zweiten Profilbauteil zu vermeiden. Durch die Verklebung wird zudem die Robustheit und Crash-Sicherheit des aus dem ersten und dem zweiten Profilbauteil gebildeten Bauteils verbessert.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das erste Profilbauteil mit dem zweiten Profilbauteil zusammen in einem gemeinsamen Tiefziehprozess in die die innere Profilkontur des ersten Profilbauteils und die äußere Profilkontur des zweiten Profilbauteils aufweisende Form geformt, wobei hierdurch das zweite Profilbauteil in dem inneren Aufnahmebereich des ersten Profilbauteils angeordnet ist. Dies erlaubt eine besonders rationelle Fertigung von Bauteilen im Kraftfahrzeugbereich, z. B. für Karosserie-Trägerbauteile mit eingesetzten Verstärkungsblechen.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die Einformung bzw. die Einformungen während des Tiefziehprozesses eingebracht. Vorteilhaft können die Einformungen insbesondere zum Ende des Tiefziehprozesses eingebracht werden, wenn der Tiefziehstempel zumindest annähernd im unteren Totpunkt angeordnet ist.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird zudem gelöst durch ein Bauteil gemäß Anspruch 13, mit wenigstens einem ersten und einem zweiten Profilbauteil, hergestellt nach einem Verfahren der zuvor beschriebenen Art, wobei das erste Profilbauteil eine oder mehrere von der Außenseite her durch Umformung eingebrachte Einformungen aufweist und das zweite Profilbauteil an dem ersten Profilbauteil mittels einer oder mehrerer Ausstülpungen, die an der inneren Profilkontur infolge der Einformungen hervorstehen, befestigt ist. Die Befestigung durch die Ausstülpungen kann form- oder kraftschlüssig sein. Besonders vorteilhaft ist die formschlüssige Befestigung. Das Bauteil kann ferner die zuvor erwähnten, bauteilspezifischen Merkmale des ersten und des zweiten Profilbauteils aufweisen, wie sie durch die Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 12 erzeugt werden.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner durch ein Herstellwerkzeug gemäß Anspruch 14 gelöst, zur Herstellung eines Bauteils nach Anspruch 13 nach einem Verfahren der zuvor beschriebenen Art, wobei das Herstellwerkzeug temporäre Fixiermittel aufweist, um das zweite Profilbauteil in dem inneren Aufnahmebereich des ersten Profilbauteils zu fixieren, und das Herstellwerkzeug eines oder mehrere Einformwerkzeuge aufweist, um die Einformung bzw. die Einformungen in das erste Profilbauteil einzuformen. Das Herstellwerkzeug kann insbesondere die Herstellwerkzeug-spezifischen Merkmale aufweisen, wie zuvor anhand der Verfahrensschritte erläutert.
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Die Einformungen bzw. die Sicken können durch ein Einformwerkzeug bzw. einen Sickenschieber, der Teil des Herstellwerkzeugs sein kann, erzeugt werden.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner durch ein Herstellwerkzeug gemäß Anspruch 15 gelöst, zur Herstellung eines Bauteils nach Anspruch 13 nach einem Verfahren der zuvor beschriebenen Art, wobei das Herstellwerkzeug eine Tiefziehmatrize aufweist, die wenigstens eine verschiebbare Backe aufweist, die quer zur Bewegungsrichtung eines Tiefziehstempels des Herstellwerkzeugs verschiebbar ist. Es können z. B. zwei verschiebbare Backen vorgesehen sein, die quer zur Bewegungsrichtung eines Tiefziehstempels des Herstellwerkzeugs verschiebbar sind. Dies hat den Vorteil, dass entsprechende Einformungen in das erste Profilbauteil direkt während des Tiefziehprozesses mittels des genannten Herstellwerkzeugs erzeugt werden können, ohne dass zusätzliche Elemente, wie z. B. ein Sickenschieber oder ein temporäres Fixiermittel erforderlich ist. Die Fixierung des Bauteils kann dann durch den Tiefziehstempel erfolgen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 ein Bauteil mit zwei Profilbauteilen in perspektivischer Darstellung und
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2 einen Schnitt durch das Bauteil gemäß 1 vor einer Befestigung und
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3 den Schnitt gemäß 2 nach einer Befestigung und
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4 das Einbringen einer Einformung und
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5 bis 7 verschiedene Ausgestaltungen der Einformungen und
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8 bis 11 die Herstellung eines Bauteils mit Einformungen in einem Herstellwerkzeug mit beweglichen Backen.
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In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für einander entsprechende Elemente verwendet.
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Die 1 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Bauteil, z. B. einen Träger für ein Kraftfahrzeug, der ein erstes Profilbauteil 1 und ein zweites Profilbauteil 2 aufweist. Das erste Profilbauteil 1 kann ein durch Tiefziehen hergestelltes Blechbauteil sein. Das zweite Profilbauteil 2 kann ein Verstärkungsblech zur Verstärkung des ersten Profilbauteils 1 sein. Das erste und das zweite Profilbauteil 1, 2 können z. B. in einem gemeinsamen Tiefziehprozess in die dargestellte Form gebracht werden. Das Bauteil kann insbesondere ein Mehrlagenblech sein, das auch mehr als zwei Blechlagen umfassen kann.
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Das zweite Profilbauteil 2 ist in einem inneren Aufnahmebereich 3 des ersten Profilbauteils 1 angeordnet. Mit dem gepunktet dargestellten Kasten 4 wird eine Schnittebene dargestellt, in der nachfolgend anhand der 2 und 3 weitere Details des Bauteils gemäß 1 beschrieben werden. Die Schnittebene 4 verläuft dabei entsprechend dem dargestellten Koordinatensystem in einer Y-Z-Ebene.
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In der 2 ist die eingangs erwähnte Rückfederproblematik wiedergegeben, die auftritt, wenn das zweite Profilbauteil 2 einfach ohne weitere Befestigung in das erste Profilbauteil 1 eingesetzt wird. Infolge einer Federwirkung verbleibt das zweite Profilbauteil 2 nicht in der gewünschten Sollposition am Boden des inneren Aufnahmebereichs 3, sondern hebt sich selbsttätig entsprechend den dargestellten Pfeilen wieder leicht an.
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In der 2 ist zudem mit einem Bezugszeichen 5 die innere Profilkontur des ersten Profilbauteils 1 dargestellt. Ein Bezugszeichen 6 kennzeichnet die äußere Profilkontur des zweiten Profilbauteils 2. Ein Bezugszeichen 7 kennzeichnet die Außenseite des ersten Profilbauteils 1.
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Die 3 zeigt eine formschlüssige Befestigung des zweiten Profilbauteils 2 an dem ersten Profilbauteil 1 durch formschlüssige Verbindungen. Zunächst wird das zweite Profilbauteil 2 durch ein temporäres Fixiermittel, z. B. einen Stempel 12, in die gewünschte Position gebracht und dort temporär fixiert. Sofern das Bauteil aus dem ersten und dem zweiten Profilteil 1, 2 in einem gemeinsamen Tiefziehprozess hergestellt wird, kann auch der Tiefziehstempel als temporäres Fixiermittel dienen. Das erste Profilbauteil 1 lagert dabei auf einem Widerlager 13, z. B. auf dem Unterwerkzeug eines Tiefziehwerkzeugs.
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Gemäß 3 wird nach der Fixierung des zweiten Profilbauteils 2 durch das temporäre Fixiermittel 12 jeweils an der linken und an der rechten Seite des ersten Profilbauteils 1 eine Einformung 8 von der Außenseite 7 her eingebracht. Die Einformung 8 führt, in Folge des relativ dünnen Materials des ersten Profilbauteils 1, zu einer Ausstülpung 9 an der Innenseite 5 des ersten Profilbauteils 1. Die Einformung 8 bzw. die Ausstülpung 9 ist derart angeordnet, dass die Ausstülpung 9 mit einer Endkante 10 oder Ecke des zweiten Profilbauteils in Kontakt kommt und so formschlüssig das zweite Profilbauteil 2 in dem Aufnahmebereich 3 fixiert.
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In der 3 ist ein Ausschnitt 11 markiert. Dieser ist in der 4 vergrößert wiedergegeben. In der 4 wird das Einbringen einer Einformung 8 mit weiteren Details dargestellt. Zur Herstellung der Einformung 8 wird ein Einformwerkzeug 15, z. B. ein Sickenschieber, von der Außenseite 7 her an der gewünschten Stelle gegen das erste Profilbauteil 1 gefahren und dabei soweit vorgefahren, bis eine gewünschte Einformtiefe, die einer gewünschten Höhe der Ausstülpung 9 entspricht, erreicht ist. Hierbei wird das zweite Profilbauteil 2 von seiner Innenseite her durch einen Halter 14, z. B. eine Sickenmatrize, gegenüber der von den Einformwerkzeug 15 aufgebrachten Kraft abgestützt. Nach Herstellung der Einformung 8 bzw. der Einformungen 8 werden dann das Einformwerkzeug 15 sowie das Haltewerkzeug 14 entfernt. Sofern die Einformungen 8 gleich im Laufe eines Tiefziehprozesses beider Profilbauteile 1, 2 hergestellt werden, kann der Tiefziehstempel in einer Position im unteren Totpunkt oder nahe des unteren Totpunkts zugleich als Halter 14 dienen.
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In den 5 bis 7 sind verschiedene Ausführungsformen der Einformung 8 beispielhaft dargestellt, wobei das erste Profilbauteil 1 in einer Seitenansicht mit einer Blickrichtung in Richtung der Y-Achse dargestellt ist. Das in dem Aufnahmebereich 3 angeordnete zweite Profilbauteil 2, das an sich nicht sichtbar ist, ist mit gestrichelten Linien wiedergegeben.
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Gemäß 5 sind die Einformungen als längliche Sicken 17 ausgebildet, die im Bereich der Ecken 16 des zweiten Profilbauteils 2 eingeformt sind, wobei die Ecken 16 an jeweils aneinander stoßenden Endkanten 10 des zweiten Profilbauteils 2 gebildet sind. Die länglichen Sicken 17 sind vorteilhaft schräg zu den Endkanten 10 angeordnet. Hierdurch wird eine einfache und schnelle formschlüssige Fixierung des zweiten Profilbauteils 2 sowohl in Z-Richtung als auch in X-Richtung realisiert.
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Die 6 zeigt eine Ausführungsform des zweiten Profilbauteils 2 mit einer V-förmigen Einkerbung an der oberen Endkante 10 sowie mit einer Aussparung 20. Die Aussparung 20 und die Einkerbung 18 sind her lediglich beispielhaft an demselben zweiten Profilbauteil 2 dargestellt, in der Praxis reicht zur formschlüssigen Fixierung auch das Vorsehen entweder der Einkerbung 18 oder der Aussparung 20. Im Bereich der V-förmigen Einkerbung 18 ist in das erste Profilbauteil 1 eine V-förmige Sicke 19 eingeformt, z. B. in Form zweier V-förmig aneinander grenzender länglicher Sicken. Im Bereich der Aussparung 20 ist eine Einformung 21 in das erste Profilbauteil 1 eingeformt, z. B. in ovaler Form.
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Gemäß 7 weist das zweite Profilbauteil 2 an den Endkanten 10 abgeschrägte Bereiche 22 auf. Im Bereich der abgeschrägten Bereiche 22 sind in das erste Profilbauteil 1 Einformungen in Form von länglichen Sicken 23 eingeformt, die hinsichtlich ihrer Länge gemäß der Darstellung in 7 etwa der Länge der abgeschrägten Bereiche 22 entsprechen, in der Praxis aber auch länger oder kürzer ausgebildet sein können.
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Unter Bezugnahme auf die 8 bis 11 wird die Herstellung eines Bauteils mit dem ersten Profilbauteil 1 und dem zweiten Profilbauteil 2 mittels eines Herstellwerkzeugs beschrieben, mit dem sowohl ein Tiefziehprozess als auch das Einbringen der Einformungen durchgeführt werden kann. Hierbei zeigt die 8 den Zustand nach Durchführung des Tiefziehschritts, d. h. einen Zustand, bei dem ein Tiefziehstempel 80 seinen unteren Totpunkt erreicht hat. Die 9 zeigt die Anordnung gemäß 8 in einer isometrischen Darstellung. Die 10 zeigt einen auf den Herstellschritt gemäß 8 folgenden Schritt, bei dem das Herstellwerkzeug wieder geöffnet wird und das Bauteil anschließend entnommen werden kann. Die 11 zeigt die Anordnung gemäß 10 in isometrischer Darstellung.
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Das Herstellwerkzeug gemäß den 8 bis 11 weist einen Tiefziehstempel 80 und eine aus z. B. zwei beweglichen Backen 81, 82 sowie einem Keilschieber 83 gebildete Tiefziehmatrize auf. Die Backen 81, 82 sind in Querrichtung verschiebbar, wie in 10 durch die nach links und rechts weisenden Pfeile angedeutet. Der hierbei am Boden der Tiefziehmatrize, d. h. am Boden der beiden Backen 81, 82 entstehende, variable Spalt wird durch den Keilschieber 83 kompensiert. Durch den Keilschieber 83 wird dem Herstellwerkzeug zudem eine ausreichende Stabilität verliehen.
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Die Herstellung eines Bauteils mit den Profilbauteilen 1, 2, wie z. B. in 10 erkennbar, kann mit dem Herstellwerkzeug gemäß den 8 bis 11 wie folgt durchgeführt werden. Zunächst befinden sich die Backen 81, 82 sowie der Keilschieber 83 in dem in 10 dargestellten, offenen Zustand. Der Tiefziehstempel 80 ist noch nicht zwischen die Backen 81, 82 gefahren, sondern befindet sich außerhalb dieses Bereichs. Sodann werden z. B. zwei Blechrohlinge, aus denen das erste und das zweite Profilbauteil 1, 2 geformt werden sollen, auf dem Herstellwerkzeug positioniert. Der Tiefziehstempel 80 wird in die Tiefziehmatrize gefahren, d. h. zwischen die Backen 81, 82. Hierbei werden die Blechrohlinge zunächst in die reine tief gezogene Form gebracht, d. h. die Einformungen 8 und Ausstülpungen 9 liegen zunächst noch nicht vor. Sodann werden die Backen 81, 82 in Richtung des Tiefziehstempels 80 gefahren, wobei der Keilschieber 83 entsprechend nach unten verfahren wird. Die hervorstehenden Bereiche 85, 86 der Backen 81, 82 bringen dann die Einformungen 8 in das erste Profilbauteil 1 ein, so dass sich die Ausstülpungen 9 bilden, durch die das zweite Profilbauteil 2 an dem ersten Profilbauteil 1 befestigt wird. Dieser Zustand ist in der 8 dargestellt. Anschließend werden die Backen 81, 82 von dem Tiefziehstempel 80 fortgefahren, wobei der Keilschieber 83 in die in 10 durch den Pfeil dargestellte Richtung bewegt wird. Außerdem wird der Tiefziehstempel 80 wieder entfernt. Sodann kann das hierdurch entstandene Bauteil entnommen werden.
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Vorteilhaft ist, dass durch das beschriebene Herstellwerkzeug in gleicher Weise nach Bedarf Einformungen durch lokale Umformung, z. B. in Form von Sicken, als auch durch größerflächige Umformung, z. B. in Form von Abkantungen, hergestellt werden können. Es sind auch jegliche Kombinationen von lokalen und nicht lokalen Umformungen in einem Herstellschritt herstellbar.
