DE102012101474A1

DE102012101474A1 - Verfahren zur Herstellung von Metallbauteilen sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102012101474A1
Application number: DE201210101474
Authority: DE
Inventors: Franz Ulrich Brockhoff; Holger Diersmann; Stefan Grottke; Stefan Schmitz
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2012-02-23
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2013-08-29

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum umformtechnischen und walzprägetechnischen Bearbeiten eines Metallbandes (9). Zunächst wird ein auf einem Coil (2) bereit gestelltes Metallband (9) durch Rollformen zu einem profilierten Metallband (9) verarbeitet und anschließend durch ein Walzprägewerkzeug (10) walzprägetechnisch weiterverarbeitet. Optional kann das Metallband (9) vergütet werden. Im Anschluss hieran wird das profilierte und weiterhin bearbeitete Metallband (9) vereinzelt zu Kraftfahrzeugstrukturbauteilen (14). Erfindungsgemäß sind die Rotationsachsen (13) des Walzprägewerkzeugs (10) lagefixiert zueinander angeordnet, wobei eine Umdrehung des Walzprägewerkzeugs (10) dem Einfachen oder aber dem Vielfachen der Länge eines herzustellenden Kraftfahrzeugstrukturbauteils (14) entspricht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugstrukturbauteils gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 15.
Aus dem Stand der Technik sind zur Herstellung von Kraftfahrzeugstrukturbauteilen verschiedene Umformverfahren bekannt. Als klassische Umformmethode wird ein Umformwerkzeug mit Matrize und Patrize gewählt, in das eine zugeschnittene Blechplatine eingelegt wird und anschließend das Umformwerkzeug geschlossen wird. Hierbei findet ein Formgebungsprozess statt, bei dem die Blechplatine zu dem Kraftfahrzeugstrukturbauteil umgeformt wird. Durch Umformen der Blechplatine im warmen Zustand und anschließendes Abkühlen innerhalb des Umformwerkzeugs erfolgt ein Warmumform- und Presshärtvorgang, der dem hergestellten Kraftfahrzeugstrukturbauteil hochfeste oder gar höchstfeste Festigkeitseigenschaften verleiht. Ein solch klassischer Umformvorgang ist jedoch in seinen Formgebungsgrenzen derart begrenzt, dass keine Hinterschneidungen und auch keine geschlossenen Strukturen an dem Kraftfahrzeugbauteil aufgrund der eindimensionalen Werkzeugschließbewegung des Umformwerkzeugs hergestellt werden können.
Kraftfahrzeugstrukturbauteile, insbesondere crashrelevante Bauteile, beispielsweise Türaufprallträger, Querträger, Crashboxen oder sonstige energieaufnehmende und -dissipierende Bauteile, werden zumeist als Hohlstruktur hergestellt. Die Hohlstrukturen weisen höhere Steifigkeitseigenschaften oder aber ein gezielteres Faltverhalten auf, so dass crashrelevante Aufgaben je nach Einsatzfall optimal erfüllt werden können. Diese Bauteile werden dazu zumeist aus Einkammer- oder Mehrkammerhohlprofilen hergestellt. Zur Herstellung von Hohlprofilbauteilen ist zum einen insbesondere bei Leichtmetallbauteilen das Strangpressprofilieren bekannt, bei dem mittels Extrusion ein Einkammer- oder Mehrkammerprofil, insbesondere Hohlprofil, hergestellt wird und durch Variation des Öffnungsquerschnitts des Extrusionswerkzeugs in Längsrichtung an dem hergestellten Profil unterschiedliche Querschnittseigenschaften ausgebildet werden. Diese Herstellungsvariante eignet sich jedoch nicht zur Herstellung von Metallbauteilen aus Stahl.
Um Metallbauteile aus Stahl herzustellen, insbesondere als sich in Längsrichtung erstreckendes, profiliertes Bauteil, mithin Profilbauteil, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, ein auf einem Coil aufgewickeltes Stahlband über eine Rollformvorrichtung zu führen, wobei die Rollformvorrichtung das im wesentliche flache Stahlband in mehreren hintereinander folgenden, kontinuierlich durchgeführten Umformoperationen zu einem Profil umformt, das beispielsweise ein im Querschnitt geschlossenes Hohlprofil darstellt. Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der DE 10 2005 060 252 A1 bekannt.
Die Formgebungsfreiheitsgrade einer solchen Walzrollformprofilierungsanlage sind jedoch aufgrund des kontinuierlich durchgeführten Formgebungsprozesses dahingehend begrenzt, dass in Längsrichtung variierende Querschnittsgeometrien nicht oder nur bedingt erzeugbar sind. Eine Variierung des Querschnitts bedarf daher einer translatorische Verschiebung der Rollformeinrichtungen, welche dadurch einer Produktionstoleranz unterliegen, da die Widerlager der Rollformvorrichtungen hohen Formgebungskräften ausgesetzt sind. Erfolgt nun eine translatorische Bewegung der Aufhängung der Rollformvorrichtung, kann es hier zu Schwingungen oder aber aufgrund eines dauernden Betriebes zu einem Ausleiern kommen. Werden zudem Durchzüge oder aber Verprägungen in das herzustellende oder aber hergestellte Profilbauteil eingebracht, kann sich dies wiederum nachteilig auf die Genauigkeit des Bauteils bezüglich der einzuhaltenden geometrischen Maße auswirken.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung bereit zu stellen, mit denen es möglich ist, mit einem kontinuierlichen Fertigungsprozess Kraftfahrzeugstrukturbauteile herzustellen, wobei hohe Formgebungsfreiheitsgrade möglich sind, die Bauteile hohe Produktionsgenauigkeiten aufweisen und das Verfahren durchführbar ist und die Kraftfahrzeugbauteile besonders kostengünstig herstellbar sind.
Die zuvor genannte Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugstrukturbauteils gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst.
Der gegenständliche Teil der Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 15 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsvarianten sind Bestandteil der abhängigen Patentansprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugstrukturbauteils, insbesondere eines Crashbauteils, ganz besonders bevorzugt eines Türaufprallträgers oder aber auch eines Querträgers, ist gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

– Bereitstellen eines Metallbandes auf einem Coil, wobei der Coil in eine Abwicklungsvorrichtung eingelegt wird,
– Abwickeln des Metallbandes von dem Coil und Überführen des Metallbandes in ein Rollformwerkzeug und umformtechnisches Bearbeiten des Metallbandes zu einem profilierten Metallband in dem Rollformwerkzeug,
– Überführen des profilierten Metallbandes in ein Walzprägewerkzeug, wobei das profilierte Metallband in dem Walzprägewerkzeug walztechnisch bearbeitet wird und wobei das Walzprägewerkzeug ein Walzenpaar aufweist, wobei die Rotationsachsen der Walzen einen lagefixierten Abstand zueinander aufweisen,
– wobei der Umfang mindestens einer Walze im Wesentlichen dem einfachen oder dem vielfachen der Länge des herzustellenden Kraftfahrzeugstrukturbauteils entspricht, so dass bei einer Umdrehung der Walze das profilierte Metallband in Länge eines oder mehrerer Kraftfahrzeugstrukturbauteile das Walzprägewerkzeug passiert,
– Vereinzeln der hergestellten Kraftfahrzeugstrukturbauteile.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich einteilige, insbesondere einstückige, Kraftfahrzeugstrukturbauteile herstellen, die sich insbesondere in Längsrichtung erstrecken, mithin eine längliche Form aufweisen, sowie als Hohlprofil ausgebildet sind, was die Formgebungsfreiheit durch das Walzprägen deutlich steigert ohne Einbußen auf die Produktionstoleranzen. Hierbei handelt es sich beispielsweise um Querträger oder aber auch Türaufprallträger, es kann sich jedoch auch um Crashboxen oder aber auch um Längsträger oder aber Schweller oder Dachholme eines Kraftfahrzeugs handeln. Ebenfalls können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Säulen, so zum Beispiel eine A-Säule, eine B-, C- oder D-Säule eines Kraftfahrzeugs, hergestellt werden.
Im Querschnitt sind die hergestellten Kraftfahrzeugstrukturbauteile insbesondere profiliert, weisen also eine Hohlstruktur auf, beispielsweise in Form eines C-förmigen Querschnitts oder aber auch eines hutförmigen Querschnitts. Ganz besonders bevorzugt werden geschlossene Hohlprofile in Form eines im Wesentlichen runden oder eckigen geschlossenen Querschnittprofils, ganz besonders bevorzugt in Form eines Mehrkammerhohlprofils, insbesondere in Form eines T-förmig oder aber auch eines Doppel-P-förmigen Profils herstellbar. Bei einem Doppel-P-förmiges Profil liegen die beiden Schenkel des P ineinander und die jeweiligen Ausbauchungen des P sind bevorzugt in eine Richtung orientiert und weisen einen Abstand zueinander auf.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst ein Metallband auf einem Coil aufgewickelt bereit gestellt, wobei der Coil in einer Abwicklungsvorrichtung eingelegt wird. Das Metallband kann dabei im Rahmen der Erfindung sowohl ein Metallband aus einer Stahllegierung als auch ein Metallband aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium, sein. Bevorzugt wird im Rahmen der Erfindung ein Metallband aus einer härtbaren Stahllegierung verarbeitet. Das Metallband kann nach dem Abwickeln auch zunächst vorbearbeitet werden, beispielsweise durch Stanzen oder auch eine Wärmebehandlung.
Das Metallband wird dann weiterhin von dem Coil abgewickelt und in ein Rollformwerkzeug überführt. In dem Rollformwerkzeug selber wird das Metallband umformtechnisch bearbeitet und erhält somit das gewünschte Querschnittsprofil. Bei dem Querschnittsprofil kann es sich im Rahmen der Erfindung um ein offenes Hohlprofil, beispielsweise in Form eines C-förmigen, U-förmigen oder aber auch L-förmigen Querschnittprofils oder aber auch in Form eines hutförmigen Querschnittprofils handeln. Es kann sich jedoch auch um ein geschlossenes Hohlprofil, beispielsweise in Form eines runden oder aber eckigen Hohlprofils oder aber auch eines andersartigen geschlossenen Hohlprofils, beispielsweise auch eines Mehrkammerhohlprofils, handeln. Optional ist in das Rollformwerkzeug integriert oder aber dem Rollformwerkzeug nachgeschaltet eine Schweißanlage, die das querschnittsprofilierte Metallband durch thermisches Fügen, beispielsweise mit einer Steppnaht, in sich lagefixiert. Das Rollformwerkzeug kann im Rahmen der Erfindung dabei in mehreren Stufen das zunächst flache Metallband zu dem profilierten Metallband umformen.
Das profilierte Metallband wird dann von dem Rollformwerkzeug in ein Walzprägewerkzeug überführt, wobei das profilierte Metallband in dem Walzprägewerkzeug walztechnisch bearbeitet wird. Unter walztechnischem Bearbeiten ist im Rahmen der Erfindung eine weitere Formgebung zu verstehen. Dabei kann es sich um ein weiteres Umformen des bereits hergestellten profilierten Stahlbands handeln. Auch kann das profilierte Stahlband in Längsrichtung durch das Walzprägewerkzeug gekrümmt werden. Im Rahmen der Erfindung ist unter walztechnischem Bearbeiten mit Hilfe des Walzprägewerkzeugs auch ein Prägevorgang oder aber ein Stanz- oder Ausstechvorgang zu verstehen.
Das Walzprägewerkzeug ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass es zwei Rotationsachsen eines Walzenpaares aufweist, die in einem lagefixierten Abstand zueinander angeordnet sind. Es erfolgt somit während der Produktion kein Verstellen der Walzenpaare in translatorischer Richtung, wobei aufgrund der Formgebung der Walzen selber die walztechnische Bearbeitung in Form von weiterer Umformung oder aber Prägung oder aber eines Lochungs- oder Stanzvorgangs ausgeführt wird. Dies geschieht ohne die Walzen in ihrer Position zu verlagern.
Erfindungsgemäß ist dazu weiterhin vorgesehen, dass der Umfang mindestens einer Walze des Walzenpaares im Wesentlichen dem einfachen oder aber dem vielfachen der Länge des herzustellenden Kraftfahrzeugstrukturbauteils entspricht. Hierdurch wird sichergestellt, dass bei einer Umdrehung der Walze das profilierte Metallband in der Länge eines oder mehrerer Kraftfahrzeugstrukturbauteile das Walzprägewerkzeug passiert. Insbesondere handelt es sich bei der Walze um die maßgeblich formgebende Walze, insofern das Walzprägewerkzeug durch eine formgebende Walze und mindestens eine Gegenhalterwalze ausgebildet ist. Sind beide Walzen des Walzenpaares an dem Formgebungsprozess beteiligt, so sind ebenfalls beide Walzen in ihrem Umfang derart dimensioniert, dass sie im Wesentlichen der Länge oder aber dem Vielfachen einer Länge des herzustellenden Kraftfahrzeugstrukturbauteils entsprechen.
Unter dem Vielfachen einer Länge ist im Rahmen der Erfindung immer ein ganzes Vielfaches zu verstehen. Beispielsweise kann der Walzenumfang dem 2-fachen, dem 3-fachen oder aber dem 4-fachen des herzustellenden Kraftfahrzeugstrukturbauteils entsprechen, so dass bei einer Umdrehung der prägenden Walze jeweils ein ganzes oder aber mehrere ganze herzustellende Kraftfahrzeugstrukturbauteile das Walzprägewerkzeug passieren. Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, dass die Kraftfahrzeugstrukturbauteile direkt durch die Walzen vereinzelt werden oder aber eine nachgeschaltete Vereinzelungsanlage Toleranzen in der Länge der Kraftfahrzeugstrukturbauteile mit sich bringen, weshalb der Umfang der Walze nicht exakt der Länge des herzustellenden Kraftfahrzeugstrukturbauteils entsprechen kann. Als Bezugsgröße kann dabei im Rahmen der Erfindung die Vorderseite, also die der Prägewalze zugewandte Seite, gewählt werden, aber auch die Rückseite. Ebenfalls ist aufgrund verschiedener Oberflächengeometrien der Walze der Umfang, auch der arithmetische Mittelwert des Umfangs, nicht derart ermittelbar, dass er exakt der Länge des herzustellen Bauteils entspricht. Vorzugsweise ist der Umfang geringfügig größer ausgebildet als die einfache oder aber die vielfache Länge eines herzustellenden Kraftfahrzeugstrukturbauteils, beispielsweise 0,5% bis 15%, insbesondere 1% bis 10% größer.
Nach Passieren des Walzprägewerkzeugs werden die hergestellten Kraftfahrzeugstrukturbauteile vereinzelt. Dies kann, wie bereits vorher erwähnt, durch in das Walzprägewerkzeug integrierte Schneidmittel geschehen oder aber durch eine nachgelagerte Vereinzelungsanlage. Die Vereinzelungsanlage kann dann im Rahmen der Erfindung insbesondere durch einen Sägevorgang die hergestellten Kraftfahrzeugstrukturbauteile vereinzeln. Die Kraftfahrzeugstrukturbauteile sind bevorzugt nach Passieren des Walzprägewerkzeugs einstückig in Längsrichtung des profilierten und walztechnisch bearbeiteten Metallbands orientiert und werden dann durch Vereinzelung in ihren Endbearbeitungszustand überführt, weshalb ein weiteres Nachbearbeiten im Rahmen der Erfindung entfallen kann.
Aufgrund des kontinuierlich durchführbaren Produktionsprozesses ist es somit besonders kostengünstig möglich, gerade hohe Stückzahlen der herzustellenden Kraftfahrzeugstrukturbauteile mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herzustellen. Aufgrund der ortsfesten, in relativem Abstand zueinander lagefixierten Anordnung der Walzen, kann das profilierte Metallband in seiner Längsrichtung zumindest abschnittsweise eine Querschnittsänderung erfahren, ohne dass hierzu aufwendige Produktionsanlagen eingesetzt werden müssen, die mitunter einem hohen Pflege- und Instandhaltungsaufwand bedürften.
Ferner ist die erfindungsgemäße Produktionsanlage keinen Schwingungen aufgrund der ortfesten Walzen ausgesetzt und es ist aufgrund von Rüstzeiten oder aber Verstellvorgängen kein Bandstopp notwendig, sondern es wird ein fließender, kontinuierlicher Prozess mittels Walzprägen gewährleistet. Mit dem Walzprägewerkzeug können ferner auch Durchzüge, Löcher oder aber auch Einkerbungen in das profilierte Metallband eingebracht werden, wodurch sichergestellt wird, dass zunächst das Profil in dem reinen Rollformvorgang mit hoher Präzision hergestellt wird und anschließend während des Walzprägevorganges ebenfalls eine hohe Produktionsgenauigkeit bezüglich der geometrischen Abmessungen eingehalten wird.
Im Rahmen der Erfindung wird besonders bevorzugt mindestens eine der Walzen des Walzenpaares aktiv angetrieben, wobei die angetriebene Walze bevorzugt das profilierte Metallband weiterbefördert. Insbesondere werden zwei Walzen aktiv angetrieben und befördern somit das profilierte Metallband weiter. Alternativ dazu können die Walzen auch passiv durch das fortlaufende Metallband angetrieben werden. Ersterenfalls werden die Walzen aktiv durch beispielsweise einen Elektromotor oder aber einen Riementrieb oder ein Übersetzungsgetriebe angetrieben und sorgen somit zum einen für die Ausführung der Walzbewegung, zum anderen für einen Vortrieb des Metallbands in dem kontinuierlichen, fortlaufenden Produktionsprozess. Zweiterenfalls können die Walzen auch passiv mit dem fortlaufenden Metallband mitlaufen, wobei die Walzen zum einen aufgrund des formschlüssigen Kontakts zwischen Walzenpaar und profiliertem Metallband in Rotation versetzt werden, zum anderen kann dieser Vorgang durch zusätzlichen formschlüssigen Eingriff, beispielsweise in Form von Noppen oder aber Fortsätzen an den Walzen, die in korrespondierende Öffnungen des Metallbandes eingreifen, unterstützt werden. Hierdurch wird sichergestellt, dass eine Synchronisation zwischen fortlaufendem Metallband und Rotationsbewegung der Walzen hergestellt wird.
Im Falle von passiv angetriebenen Walzen sind weitere Vortriebsmittel, insbesondere Vortriebswalzen, zum Befördern des Metallbandes vorzusehen. Bevorzugt sind diese Vortriebswalzen in Beförderungsrichtung des Metallbandes vor dem Walzprägewerkzeug angeordnet, so dass das walztechnisch bearbeitete profilierte Metallband nach dem Walzprägewerkzeug nur noch vereinzelt werden muss, so dass eine einfache Beförderungsmöglichkeit bei dem profilierten Metallband mit gleichem Querschnitt sichergestellt ist gegenüber dem profilierten Metallband mit in Längsrichtung verändertem Querschnitt nach dem Walzprägen.
Weiterhin bevorzugt sind die aktiv angetriebenen Walzen über einen eigenen Antrieb angetrieben oder aber die aktiv angetriebenen Walzen werden über ein Getriebe mit dem Antrieb zum Befördern des Metallbandes gekoppelt. Insbesondere kann eine Korrektur zwischen Walzenumdrehung und fortlaufendem Metallband über das Getriebe vorgenommen werden. Im Falle eines eigenen Antriebes, beispielsweise in Form eines Servomotors oder aber eines Elektromotors, ist es jederzeit möglich, Referenzmessungen bzw. eine Referenzüberwachung durchzuführen, die eine Synchronität zwischen Walzprägewerkzeug und fortlaufendem Metallband überwacht. Sollte das Metallband zu schnell befördert werden oder aber Walzen zu schnell rotieren oder aber ein Offset zwischen Walzprägeschritt und fortlaufendem Metallband vorhanden sein, ist es möglich, über den eigenen Antrieb dieses auszugleichen. Sofern die aktiv angetriebenen Walzen oder aber die mindestens eine aktiv angetriebene Walze über ein Getriebe mit einem anderen Antrieb, beispielsweise dem Antrieb zum Befördern des Metallbandes, gekoppelt ist, kann dann eine Korrektur zwischen der Walzenumdrehung und dem fortlaufenden Metallband bevorzugt über das Getriebe vorgenommen werden. Auch hier ist es möglich, ein während der Produktion auftretenden Offset oder aber eine Kalibrierung von Walzprägeschritt und fortlaufendem Metallband vorzunehmen.
Weiterhin bevorzugt wird auf das Metallband eine Referenzmarkierung aufgebracht, wobei die Referenzmarkierung dazu genutzt wird, das Metallband mit dem Walzenpaar des Walzprägewerkzeugs zu synchronisieren. Die Referenzmarkierung kann dann beispielsweise in Form von aufgebrachten Markierungen, beispielsweise Farbmarkierungen oder aber auch Lasermarkierungen, ausgebildet werden.
Weiterhin ist es besonders bevorzugt möglich, das Metallband vor, während oder nach dem Rollformvorgang mit einer formschlüssigen Referenzmarkierung zu versehen. Diese formschlüssige Referenzmarkierung kann insbesondere durch Einbringen von Löchern, beispielsweise in Form von Lochstreifen, durchgeführt werden. Auch ist es möglich, eine formschlüssige Referenzmarkierung, beispielsweise durch Ausprägungen oder aber Fortsätze, auf dem profilierten Metallband auszubilden. Weiterhin sind auch Einkerbungen als Referenzmarkierung auf dem profilierten Metallband optional vorstellbar. Über die Referenzmarkierungen ist es dann wiederum möglich, jederzeit den Synchronlauf zwischen profiliertem Metallband und Walzprägewerkzeug zu überwachen und/oder zu korrigieren.
Weiterhin bevorzugt wird das Metallband vor, während und/oder nach dem Rollformen gelocht, wobei die Lochung fortlaufend in gleichem Abstand als Referenzlochung vorgenommen wird, insbesondere wird das passiv mitlaufende Walzenpaar durch formschlüssigen Eingriff in die Lochung angetrieben. Auch kann das Walzenpaar aktiv fortlaufend in die Referenzlochung formschlüssig eingreifen. Hierdurch wird sichergestellt, dass immer eine exakte und synchrone Positionierung zwischen den herzustellenden Abschnitten in Längsrichtung auf dem profilierten Metallband und dem Walzenpaar hergestellt ist. Die Referenzlochung übernimmt somit zum einen eine Justagefunktion, sie dient jedoch auch im Falle von aktiv angetriebenen Walzen oder aber passiv angetriebenen Walzen und des dann hergestellten formschlüssigen Eingriffs einem sicheren Synchronlauf von Walzenpaar und profiliertem Metallband. Im Rahmen der Erfindung können die Referenzlöcher auch im Anschluss als Befestigungs- und/oder Montagelöcher an dem hergestellten Kraftfahrzeugstrukturbauteil genutzt werden. Die Referenzlöcher können im Rahmen der Erfindung auch aufgrund des formschlüssigen Eingriffs mit den Walzen zur Kraftübertragung dienen. Bevorzugt weist mindestens eine Walze des Walzprägewerkzeugs Noppen auf, die dann in die Referenzlöcher eingreifen. Die Tiefe der Noppe ist zwischen der Stärke des Metallbandes und der halben Stärke des Metallbandes anzusetzen. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, die Noppe höher als die Wandstärke des Metallbandes auszubilden, wobei jedoch dann auf der gegenüberliegenden Gegenlagerwalze ein umlaufender Hohlraum oder aber umlaufende Löcher ausgebildet sind, in die die gegenüber dem zu profilierenden Metallband vorstehenden Noppen eingreifen.
Weiterhin bevorzugt wird das Metallband durch das Rollformen als Hohlprofilmetallband ausgebildet, insbesondere als Doppelkammerhohlprofil mit einem Doppel-P-förmigen Querschnitt. Ein Doppel-P-förmiger Querschnitt ist im Rahmen der Erfindung derart zu verstehen, dass die Ausbauchungen der P-Form in eine Richtung orientiert sind und einen Abstand zueinander aufweisen, wobei die Schenkel der P-Form über bzw. ineinander ausliegend ausgebildet sind. Das so rollgeformte Doppelkammerhohlprofil eignet sich nach der walzprägetechnischen Bearbeitung insbesondere als Türaufprallträger oder aber Querträger.
Weiterhin bevorzugt wird das Hohlprofil thermisch gefügt und/oder geklebt. Der thermische Fügevorgang und/oder der Klebevorgang finden besonders bevorzugt während oder nach dem Rollformen statt, so dass das derart hergestellte Hohlprofilmetallband in sich selbst stabilisiert und/oder lagefixiert ist. Die thermische Fügenaht wird besonders bevorzugt als Steppnaht auf dem fortlaufenden hohlprofiliertem Metallband ausgebildet. Im Falle der Verwendung einer Steppnaht ist es möglich, Abstände der Nähte zwischen 20 und 75 mm, bevorzugt von ca. 50 mm zu verwenden. Insbesondere bei zu krümmenden Bauteilen wird jedoch bevorzugt eine durchgängige Schweißnaht verwendet oder aber eine deutlich enger gesetzte Steppnaht als es bei Bauteilen der Fall ist, die einen im Wesentlichen gradlinigen Verlauf aufweisen.
Weiterhin besonders bevorzugt wird das Hohlprofilmetallband in seiner Längsrichtung durch das Walzprofilieren zumindest abschnittsweise im Querschnitt verändert ausgebildet. Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, das Hohlprofil im Querschnitt derart zu verändern, dass es weiter umgeformt wird, gestaucht wird, abgeflacht wird und/oder gestreckt wird. Im Rahmen der Erfindung ist es beispielsweise möglich, das Hohlprofilmetallband in Längsrichtung an einem Anfang und an einem Ende des später vereinzelten Kraftfahrzeugstrukturbauteils durch das Walzprägewerkzeug umzuformen, insbesondere abzuflachen. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, dass das hohlprofilierte Metallband entlang seiner Längsachse durch das Walzprägewerkzeug gekrümmt wird, so dass die im Anschluss vereinzelten hergestellten Kraftfahrzeugstrukturbauteile entlang ihrer Längsachse eine Krümmung aufweisen.
Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin vorstellbar, dass durch das Walzprägewerkzeug Löcher und/oder Durchzüge in das Hohlprofil eingebracht werden. Das hohlprofilierte Metallband weist somit nach dem Rollformprozess eine hohe geometrische Genauigkeit auf, wobei durch entsprechende Dorne, die an dem Walzprägewerkzeug angeordnet und/oder ausgebildet sind, Löcher oder aber Durchzüge in das Hohlprofil eingebracht werden, wobei aufgrund der lagefixierten Anordnung während des walztechnischen Bearbeitens ein nachteiliges Verändern, aufgrund des Einbringens des Fortsatzes, der Hohlprofilquerschnittsgeometrie vermieden wird. So ist es möglich, Montagelöcher oder aber Durchzüge in die herzustellenden Kraftfahrzeugstrukturbauteile während des walztechnischen Bearbeitens einzubringen, ohne dabei aufwendige Fertigungsstufen realisieren zu müssen.
Weiterhin bevorzugt wird das Metallband während und/oder nach dem walztechnischen Bearbeiten vergütet. Insbesondere wird die Vergütung während des walztechnischen Bearbeitens konduktiv oder induktiv mittels Wärmebehandlung durchgeführt. Hierbei dienen dann die Walzen bzw. das Walzenpaar bei einer konduktiven Erwärmung als Wärmequelle. Weiterhin bevorzugt ist dem Walzenpaar eine Induktionseinheit zugeordnet oder aber das Walzenpaar wird als Induktionseinheit verwendet, so dass über das Walzenpaar eine Wärme in das fortlaufend das Walzenpaar passierende Metallband eingebracht wird. Im Fall der Integration von konduktiven oder induktiven Erwärmungsvorrichtungen in das Walzprägewerkzeug ist es im Rahmen der Erfindung vorteilhaft, einen Bandantrieb ortsnah vor- oder nachgelagert zu positionieren, um einen Materialverzug des wenigstens abschnittsweise erhitzten und aufgeweichten Hohlprofilmetallbandes zu verhindern.
Weiterhin bevorzugt ist es möglich, eine andersartige Wärmequelle nach dem walztechnischen Bearbeiten zuzuordnen. Beispielsweise kann es sich dabei auch um eine Induktionsspule handeln, durch die das länglich ausgebildete, walzprofilierte Metallband durchgeführt wird. Im Anschluss an die Wärmebehandlung ist es dann wiederum möglich, das wärmebehandelte Hohlprofilmetallband abschreckzuhärten, beispielsweise durch Abkühlen mittels einer Abschreckbrause oder aber mittels einer Luftströmung. Insbesondere bei einem Metallband aus einer Stahllegierung können somit hochfeste oder aber höchstfeste Eigenschaften eingestellt werden, wobei zunächst das Metallband in einem Ausgangszustand leicht umformbar ist. Im Rahmen der Erfindung können so hochfeste Eigenschaften in den hergestellten Kraftfahrzeugstrukturbauteilen aus Stahl mit einer Zugfestigkeit Rm von mehr als 800 MPa oder aber höchstfeste Kraftfahrzeugstrukturbauteile mit einer Zugfestigkeit von mehr als 1.300 MPa hergestellt werden.
Weiterhin bevorzugt wird die Vereinzelung des walzprägetechnisch bearbeiteten hohlprofilierten Metallbandes durch das Walzprägewerkzeug selbst durchgeführt. Hierzu weist mindestens eine der Walzen einen Schneidfortsatz auf, der dann in Form eines Kappvorgangs oder eines Stanzvorgangs Kraftfahrzeugstrukturbauteile vereinzelt. Weiterhin ist es im Rahmen der Erfindung vorstellbar, dass dem Walzprägewerkzeug eine externe Schneidvorrichtung bzw. Vereinzelungsvorrichtung zugeordnet ist, die dann ein Vereinzeln durchführt, insbesondere durch ein Sägeverfahren. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein mechanisches Sägeverfahren oder aber auch ein Trennverfahren, beispielsweise mittels Laser oder einem ähnlichen Trennverfahren handeln.
Die zuvor genannte Aufgabe wird weiterhin mit einer Vorrichtungsanordnung zur Herstellung von Metallbauteilen aufweisend eine Rollformvorrichtung mit mindestens einem Rollformwerkzeug und eine Walzprägevorrichtung mit einem Walzenpaar, wobei ein Metallband von einem Coil abwickelbar ist und in der Vorrichtungsanordnung zuerst durch die Rollformvorrichtung umformtechnisch und anschließend durch die Walzprägevorrichtung walztechnisch bearbeitbar ist, insbesondere mit einem Verfahren gemäß mindestens einen der zuvor genannten Merkmale, dadurch gelöst, dass die Rotationsachsen des Walzenpaares einen lagefixierten Abstand zueinander aufweisen.
Die Rotationsachsen des Walzenpaares sind insbesondere ortsfest zueinander angeordnet. Dabei weist erfindungsgemäß der Umfang mindestens einer Walze des Walzenpaares im Wesentlichen eine Länge auf, die dem Einfachen oder dem Vielfachen der Länge des herzustellenden Metallbauteils entspricht. Unter dem Vielfachen ist jeweils ein ganzes Vielfaches zu verstehen. Im Rahmen der Erfindung ist der Umfang derart nicht genau bemessbar, da aufgrund des walzprägetechnischen Formgebungsvorgangs der Umfang der Walze variiert. Somit kann der Umfang arithmetisch gemittelt werden, wobei der Umfang dann im Rahmen der Erfindung bevorzugt dem 0,95 bis 1,1-fachen, insbesondere dem 0,99 bis 1,02-fachen der Länge des herzustellenden Metallbauteils entspricht. Durch die geringfügige Abweichung von der Länge des Umfangs zu der Länge des herzustellenden Bauteils ist es möglich, den bei der Vereinzelung auftretenden Verschnitt während des Walzprägevorgangs bereits zu berücksichtigen. Die vereinzelten hergestellten Kraftfahrzeugstrukturbauteile bedürfen dann keines Nachbearbeitungsprozesses mehr. Eventuell auftretende Schwindungen aufgrund von Vergütungsvorgängen, die während des Walzprofilierens oder aber nach dem Walzprofilieren ausgeführt werden, wird ebenfalls durch die geringfügige Abweichung der Länge des Umfangs des Walzenpaares zu der Länge des herzustellenden Metallbauteils entsprochen. Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, dass der Umfang der Länge von 2 oder 3 oder aber mehr, höchstens jedoch 20, insbesondere höchstens 10, ganz besonders bevorzugt höchstens 6 herzustellenden Teilbauteilen entspricht. Bei einer Rotation insbesondere der prägenden Walze passiert somit das profilierte Metallband die Walzprägevorrichtung in der Länge von 2, 3 oder aber auch 4 oder mehr herzustellenden Kraftfahrzeugstrukturbauteilen. Mithin werden 2, 3 oder 4, mindestens jedoch 1 Kraftfahrzeugstrukturbauteil bei einer Umdrehung walzprägetechnisch bearbeitet und in der Formgebung fertiggestellt. Anschließend erfolgt noch der Vereinzelungsvorgang.
Insbesondere ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtungsanordnung ein Metallband aus Stahl, insbesondere aus härtbarem Stahl, verarbeitbar. Weiterhin bevorzugt kann auch ein Metallband aus Leichtmetall, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtungsanordnung verarbeitet werden. Hierzu weist die Vorrichtungsanordnung mindestens ein Rollformwerkzeug mit mindestens einer Rollformstufe, bevorzugt auch 2, 3 oder 4 oder mehr Rollformstufen auf, die dann das im Wesentlichen flache Metallband, welches von dem Coil abgewickelt wird, zu einem profilierten, insbesondere zu einem hohlprofilierten, ganz besonders zu einem mehrkammerhohlprofilierten Metallband umformen. Auf der mindestens einen Walzprägevorrichtung mit einem Walzenpaar wird das profilierte Metallband dann walzprägetechnisch bearbeitet und anschließend vereinzelt.
Weiterhin bevorzugt sind die Walzen beheizbar oder aber der Vorrichtungsanordnung ist eine externe Temperiereinrichtung zugeordnet, so dass das walzprägetechnisch bearbeitete hohlprofilierte Metallband vergütet werden kann. Im Rahmen der Erfindung ist es insbesondere vorstellbar, dass aufgrund des Kontaktes zwischen Walzprägevorrichtung und Metallband eine konduktive Erwärmung des Metallbandes durchgeführt wird. Im Rahmen der Erfindung ist es auch vorstellbar, dass der Vorrichtungsanordnung eine Induktionsspule zugeordnet ist, wobei die Induktionsspule insbesondere nach der Walzprägevorrichtung angeordnet ist, so dass zunächst eine leichte Formgebungsmöglichkeit an dem Metallband realisiert wird. Vorteilig hierbei ist, dass durch die Induktionsspule kein Widerstand, insbesondere kein Rollwiderstand an dem transportierten Metallband ausgeübt wird, sich der Verschleiß senkt und höhere Umformgrade, beispielsweise bei einer Prägung oder Durchzügen, ermöglicht werden.
Weiterhin bevorzugt ist der Vorrichtungsanordnung ein Abkühlvorrichtung zugeordnet, wobei die Abkühlvorrichtung zum Abschreckhärten genutzt wird, so dass im Falle von einem Metallband aus Stahl den herzustellenden Kraftfahrzeugstrukturbauteilen nach Abschluss aller Formgebungsmaßnahmen hochfeste oder aber höchstfeste Eigenschaften verliehen werden.
Zur Einhaltung geringer Produktionsvariationen, insbesondere zur Sicherstellung von hoher Präzision der Formgebung, ist mindestens eine Walze aktiv angetrieben oder aber das Walzenpaar passiv durch das fortlaufende Metallband angetrieben. Hierbei wird jeweils sichergestellt, dass ein Offset oder aber ein asynchroner Lauf zwischen herzustellenden Kraftfahrzeugstrukturbauteilen und Walzenpaar des Walzprägewerkzeuges vermieden wird. Bei mindestens einer aktiv angetriebenen Walze und/oder dem Rollformwerkzeug ist es somit möglich, eine Korrektur von Walzenposition und fortlaufendem Metallband vorzunehmen. Im Rahmen der Erfindung wird ein passiv angetriebenes Walzenpaar insbesondere durch Referenzmarkierungen in Form von Referenzlöchern in dem profilierten Metallband mitgenommen.
Die zuvor genannten Merkmale sind im Rahmen der Erfindung beliebig untereinander kombinierbar mit den jeweils damit einhergehenden Vorteilen, ohne dabei deren Rahmen zu verlassen.
Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Bestandteil der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausführungsvarianten sind in den schematischen Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Vorrichtungsanordnung;
2 ein erfindungsgemäßes Walzprägewerkzeug;
3 ein profiliertes Metallband, das endlos einandergereihte Kraftfahrzeugbauteile aufweist;
4 bis 10 diverse Kraftfahrzeugbauteile in perspektivischer oder Seitenansicht und
11a und b eine Prägewalze in perspektivischer und Seitenansicht.
In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtungsanordnung 1, wobei ein von einem Coil 2 abgewickeltes Metallband 3 durch eine Rollformvorrichtung 4 rollformtechnisch bearbeitet wird. In der Rollformvorrichtung 4 wird in verschiedenen Stufen, hier dargestellt in 3 Stufen 5, 6, 7, das Metallband 3 in Transportrichtung 8 transportiert und gleichzeitig umgeformt. Dabei entsteht ein profiliertes Metallband 9, insbesondere ein Hohlprofilmetallband. Das profilierte Metallband 9 wird dann auf einem Walzprägewerkzeug 10 walzprägetechnisch bearbeitet, wobei das Walzprägewerkzeug 10 ein Walzenpaar, bestehend aus einer hier dargestellten Prägewalze 11 und einer Gegenhalterwalze 12. Die Rotationsachsen 13 der Prägewalze 11 und der Gegenhalterwalze 12 weisen im Rahmen der Erfindung einen lagefixierten Abstand a zueinander auf. Die Rotationsachsen 13 sind somit ortsfest. Nach dem walzprägetechnischen Bearbeiten ist das profilierte Metallband 9 bereits als Kraftfahrzeugstrukturbauteil 14 ausgebildet, wobei es durch eine Vereinzelungsvorrichtung 15 noch vereinzelt wird. Hierzu werden die endlos aneinander gereihten Kraftfahrzeugstrukturbauteile 14 nach dem Walzprägen in Transportrichtung 8 der Vereinzelungsvorrichtung 15 zugeführt und dort vereinzelt.
2 zeigt das Walzprägewerkzeug 10 in einer Detailansicht. In Transportrichtung 8 kommt zunächst das hohlprofilierte Metallband 9 zwischen der Prägewalze 11 und der Gegenhalterwalze 12 an. Die Prägewalze 11 weist hier dargestellt einen mittig umlaufenden Steg 16 auf, wobei auf dem mittig umlaufenden Steg 16 Noppen 17 angeordnet sind, die in Referenzlöcher 18 auf dem profilierten Metallband 9 formschlüssig zum Eingriff kommen. Ferner weist die Prägewalze 11 zwei Laufrillen 19 auf, in die die Kammern 20 des Doppelkammerhohlprofils des profilierten Metallbandes 9 formschlüssig zum Eingriff kommen, wobei aufgrund der Varianz der Laufrillen 19 ein walztechnisches Bearbeiten der Kammern 20 erfolgt. Die Gegenhalterwalze 12 weist eine Laufrille 21 auf, wobei die Laufrille 21 ebenfalls in ihren Abmessungen variiert, so dass sie korrespondierend zu der Prägewalze 11 eine jeweilige Ausgleichsfläche zur Umformung des profilierten Metallbandes 9 darstellt.
In 3 ist weiterhin ein profiliertes Metallband 9 nach dem Passieren des Walzprägewerkzeugs dargestellt, so dass das profilierte Metallband 9 aus vielen endlos aneinander gereihten Kraftfahrzeugstrukturbauteilen 14 ausgebildet ist. Jeweils ein Anfang 22 und ein Ende 23 sind gegenüber dem Mittelabschnitt 24 des Kraftfahrzeugstrukturbauteils 14 verjüngt ausgebildet, wobei in einem nachfolgenden Vereinzelungsschritt die einzelnen Kraftfahrzeugstrukturbauteile 14 zwischen Anfang 22 und Ende 23 durch Trennung vereinzelt werden. Ferner weist das profilierte Metallband 9 gemäß 3 Referenzmarkierungen 25 auf, die hier in Form von Einkerbungen ausgebildet sind.
4 zeigt ein Kraftfahrzeugstrukturbauteil 14 in einer perspektivischen Detailansicht. Hier ist zu erkennen, dass der Anfang 22 und das Ende 23 gegenüber dem Mittelabschnitt 24 verjüngt ausgebildet sind, wobei in einem mittleren Bereich 26 wiederum Referenzmarkierungen 25 angeordnet sind. Die zwei Kammern 20 des als Doppel-P-profilierten Zweikammerhohlprofils sind jeweils rollformtechnisch durch ein Umbiegen der äußeren Seiten derart bearbeitet, dass ein Flansch 27 innenseitig in dem mittleren Bereich 26 zur Auflage kommt. Der Flansch 27 ist dann optional innenseitig nicht näher dargestellt verschweißt und/oder verklebt.
5 zeigt das Kraftfahrzeugstrukturbauteil 14 in einer perspektivischen Ansicht in Einbaulage, wobei das Kraftfahrzeugstrukturbauteil 14 gemäß 5 ebenfalls als Zweikammerhohlprofil mit Doppel-P-förmigem Querschnitt ausgebildet ist. Im Unterschied zu dem Kraftfahrzeugstrukturbauteil 14 gemäß 4 weist das Kraftfahrzeugstrukturbauteil 14 gemäß 5 Referenzlöcher 18 auf, die in den Endbereichen insbesondere als Montagelöcher 28 ausgebildet sein können. Ebenfalls ist ein Flansch 27 in dem mittleren Bereich 26 zur Anlage kommend ausgebildet, so dass zwei Kammern 20 als Doppel-P-Form ausgebildet werden.
6 und 7 zeigen ein Kraftfahrzeugstrukturbauteil 14, welches mit einer weiteren Ausführungsführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt ist, wobei auch wiederum ein Anfang 22 und ein Ende 23 gegenüber einem Mittelabschnitt 24 verjüngt ausgebildet sind. Ebenfalls ist ein Flansch 27 auf einem mittleren Bereich 26 des Kraftfahrzeugstrukturbauteils 14 zur Anlage kommend ausgebildet. In 7 berühren sich beide Flansche 27 an einer Stirnfläche 29 und sind in Längsrichtung 30 des Kraftfahrzeugstrukturbauteils 14 mit einer Steppschweißnaht 31 thermisch miteinander gefügt. Die Steppschweißnaht 31 weist jeweils einen Abstand b der einzelnen Schweißpunkte zueinander auf.
8 zeigt eine weitere Ausführungsvariante eines Kraftfahrzeugstrukturbauteils 14, das mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellt ist. Das Kraftfahrzeugstrukturbauteil 14 gemäß 8 ist insbesondere als Querträger ausgebildet, wobei es in Richtung seiner Längsrichtung 30 eine Krümmung 32 aufweist und ebenfalls wieder an einem Anfang 22 und an einem Ende 23 verjüngt ausgebildet ist. Auch das Kraftfahrzeugstrukturbauteil 14 gemäß 8 weist Montagelöcher 28 zur Endmontage auf. Diese Montagelöcher können im Rahmen der Erfindung durch das Walzprägewerkzeug eingebracht werden. Ebenfalls ist es als Doppelkammerhohlprofil mit zwei Kammern 20 im Querschnitt Doppel-P-förmig ausgebildet.
9 zeigt eine weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemäß hergestellten Kraftfahrzeugstrukturbauteils 14, welches ebenfalls an einem Anfang 22 und an einem Ende 23 abgeflacht ausgebildet ist. Das Kraftfahrzeugstrukturbauteil 14 gemäß 14 weist einen hutförmigen Querschnitt auf und ist am Anfang 22 und am Ende 23 jeweils an den Stegen 16 des hutförmigen Querschnittprofils abgeflacht ausgebildet, so dass die Distanzen d22 und d23 kleiner gleich sind gegenüber der Distanz d24 des Mittelabschnitts 24. Die Distanzen d22 und d23 können dabei zum Anfang 22 und zum Ende 23 hin verlaufend degressiv, linear oder progressiv abnehmen, wobei sie im Bereich des Mittelabschnitts 24 der Distanz d24 entsprechen.
10 zeigt eine weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugstrukturbauteils 14 in einer Seitenansicht, wobei das Kraftfahrzeugstrukturbauteil 14 in seiner Längsrichtung 30 in seiner Höhe in einem mittleren Bereich 26 eine Ausbuchtung 34 bzw. Abflachung aufweist, so dass eine Höhe h1 größer einer Höhe h2 ist. Der Verlauf der Höhe h2 kann wiederum im Rahmen der Erfindung wie hier dargestellt einen bogenförmigen Verlauf aufweisen.
11a und 11b zeigen die Prägewalze 11 in einer perspektivischen und in einer Seitenschnittansicht. Die Prägewalze 11 weist einen äußeren Umfang auf, der im Wesentlichen der Länge L des exemplarisch in 6 dargestellten Kraftfahrzeugstrukturbauteils 14 entspricht. Somit ist der Umfang U im Wesentlichen genauso lang wie die Länge L des Kraftfahrzeugstrukturbauteils 14. Im Bereich T1 sind die in 11a dargestellten Laufrillen 21 derart abgeflacht ausgebildet, dass hier in Rotationsrichtung R der Anfang 22 und das Ende 23 des nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugstrukturbauteils 14 umformtechnisch abgeflacht werden. Hierzu weisen die Laufrillen 21 im Bereich T1 eine Breite B1 auf, wobei die Breite B1 1,2 bis 2,5-fach breiter ist als die Breite B2 im Bereich T2. Der Bereich T2 und die Breite B2 sind stellvertretend für den Mittelabschnitt 24 des herzustellenden Kraftfahrzeugstrukturbauteils 14, in dem im Wesentlichen keine oder aber nur eine geringe Formgebung erfolgt. Bei dem hier dargestellten Exemplar der Prägewalze 11 wird somit bei einer Umdrehung in Rotationsrichtung R im Wesentlichen die Länge L eines herzustellenden Kraftfahrzeugstrukturbauteils 14 zurückgelegt, so dass das Kraftfahrzeugstrukturbauteil 14 an seinem Anfang 22 und seinem Ende 23 jeweils abgeflacht umformtechnisch bearbeitet wird.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtungsanordnung
2: Coil
3: Metallband
4: Rollformvorrichtung
5: erste Stufe zu 4
6: zweite Stufe zu 4
7: dritte Stufe zu 4
8: Transportrichtung
9: profiliertes Metallband
10: Walzprägewerkzeug
11: Prägewalze
12: Gegenhalterwalze
13: Rotationsachse
14: Kraftfahrzeugstrukturbauteil
15: Vereinzelungsvorrichtung
16: Steg
17: Noppe
18: Referenzloch
19: Laufrille zu 11
20: Kammer
21: Laufrille zu 12
22: Anfang zu 14
23: Ende zu 14
24: Mittelabschnitt
25: Referenzmarkierung
26: mittlerer Bereich
27: Flansch
28: Montageloch
29: Stirnfläche
30: Längsrichtung zu 14
31: Steppschweißnaht
32: Krümmung
33: Stutzen
34: Ausbuchtung
T1: Bereich
T2: Bereich
a: Abstand zu 13
b: Abstand zu 31
d22: Distanz zu 22
d23: Distanz zu 23
d24: Distanz zu 24
L: Länge zu 14
B1: Breite
B2: Breite
U: Umfang
R: Rotationsrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102005060252 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugstrukturbauteils (14), insbesondere eines biegesteifen Crashbauteils, ganz besonders bevorzugt eines Türaufprallträgers, gekennzeichnet, durch folgende Verfahrensschritte: – Bereitstellen eines Metallbandes (9) auf einem Coil (2), wobei der Coil (2) in eine Abwicklungsvorrichtung eingelegt wird, – Abwickeln des Metallbandes (9) von dem Coil (2) und Überführen des Metallbandes (9) in ein Rollformwerkzeug und umformtechnisches Bearbeiten des Metallbandes (9) zu einem profilierten Metallband (9) in dem Rollformwerkzeug, – Überführen des profilierten Metallbandes (9) in ein Walzprägewerkzeug, wobei das profilierte Metallband (9) in dem Walzprägewerkzeug walztechnisch bearbeitet wird und wobei das Walzprägewerkzeug ein Walzenpaar (11, 12) aufweist, wobei die Rotationsachsen (13) der Walzen (11, 12) einen lagefixierten Abstand zueinander aufweisen, – Wobei der Umfang (U) mindestens einer Walze im Wesentlichen dem einfachen oder dem vielfachen der Länge (L) des herzustellenden Kraftfahrzeugstrukturbauteils (14) entspricht, so dass bei einer Umdrehung der Walze das profilierte Metallband (9) in Länge (L) eines oder mehrerer Kraftfahrzeugstrukturbauteile (14) das Walzprägewerkzeug passiert, – Vereinzeln der hergestellten Kraftfahrzeugstrukturbauteile (14).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Walzen (11, 12) aktiv angetrieben wird, wobei die angetriebene Walze (11, 12) bevorzugt das profilierte Metallband (9) weiterbefördert, insbesondere sind zwei Walzen (11, 12) aktiv angetrieben.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die aktiv angetriebenen Walzen (11, 12) über einen eigenen Antrieb angetrieben werden oder dass die aktiv angetriebenen Walzen (11, 12) über ein Getriebe mit dem Antrieb zum Befördern des Metallbandes (9) gekoppelt sind, insbesondere kann eine Korrektur zwischen Walzenumdrehung und fortlaufendem Metallband (9) über das Getriebe vorgenommen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Metallband (9) eine Referenzmarkierung (25) aufgebracht wird, wobei die Referenzmarkierung (25) dazu genutzt wird, das Metallband (9) mit dem Walzenpaar (11, 12) zu synchronisieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband (9) vor, während und/oder nach dem Rollformen gelocht wird, wobei die Lochung fortlaufend in gleichem Abstand als Referenzlochung (18) vorgenommen wird, insbesondere wird das passiv mitlaufende Walzenpaar durch formschlüssigen Eingriff in die Lochung angetrieben.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband (9) durch das Rollformen als Hohlprofil Metallband (9) ausgebildet wird, insbesondere als Doppelkammerhohlprofil mit einem doppel P-förmigen förmigen Querschnitt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofilmetallband (9) thermisch gefügt wird und/oder geklebt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil Metallband (9) in seiner Längsrichtung (30) durch das Walzprofilieren zumindest abschnittsweise im Querschnitt verändert ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofilmetallband (9) in Längsrichtung (30) an einem Anfang (22) und einem Ende (23) des später vereinzelten Kraftfahrzeugstrukturbauteils (14) durch das Walzprägewerkzeug (11, 12) umgeformt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil Metallband (9) auf dem Walzprägewerkzeug entlang seiner Längsachse gekrümmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Walzprägewerkzeug (11, 12) Löcher (18) und oder Durchzüge in das Hohlprofilmetallband (9) eingebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil Metallband (9) während und/oder nach dem walztechnischen Bearbeiten vergütet wird, insbesondere wird das Hohlprofil Metallband (9) vor oder während des walztechnischen Bearbeitens konduktiv wärmebehandelt und/oder induktiv wärmebehandelt oder nach dem walztechnischen Bearbeiten durch eine externe Wärmequelle wärmebehandelt.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmebehandelte Hohlprofil Metallband (9) abschreckgehärtet wird, insbesondere durch Abkühlen mittels Abschreckbrause oder Luftströmung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Vereinzeln durch das Walzprägewerkzeug (11, 12) durchgeführt wird, insbesondere durch einen Schneidfortsatz auf mindestens einer Walze (11, 12) oder dass das Vereinzeln von einer externen Schneidvorrichtung durchgeführt wird, insbesondere durch ein Sägeverfahren.
Vorrichtungsanordnung zur Herstellung von Kraftfahrzeugstrukturbauteilen (14) aufweisend eine Rollformvorrichtung (4) mit mindestens einem Rollformwerkzeug und einem Walzprägewerkzeug (10) mit einem Walzenpaar, wobei ein Metallband (9) von einem Coil (2) abwickelbar ist und in der Vorrichtungsanordnung zuerst durch die Rollformvorrichtung (4) umformtechnisch und anschließend durch das Walzprägewerkzeug (10) walztechnisch bearbeitbar ist, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachsen (13) des Walzenpaares (11, 12) einen lagefixierten Abstand (a) zueinander aufweisen, wobei der Umfang (U) mindestens einer Walze des Walzenpaares (11, 12) im Wesentlichen dem einfachen oder dem vielfachen der Länge (L) des herzustellenden Kraftfahrzeugstrukturbauteils (14) entspricht.
Vorrichtungsanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vorrichtungsanordnung (1) ein Metallband (9) aus Stahl, insbesondere härtbarem Stahl oder ein Metallband (9) aus Leichtmetall, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung verarbeitbar ist.
Vorrichtungsanordnung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen (11, 12) beheizbar sind oder dass der Vorrichtungsanordnung (1) eine Temperiereinrichtung zugeordnet ist und/oder dass der Vorrichtungsanordnung (1) eine Abkühlvorrichtung zugeordnet ist.
Vorrichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Walze (11, 12) aktiv angetrieben ist oder dass das Walzenpaar (11, 12) passiv durch das fortlaufende Metallband (9) angetrieben ist.