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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Leichtblech, das einen Schichtaufbau aus mindestens zwei metallischen Decklagen und mindestens einer nichtmetallischen Kernschicht, die vorzugsweise aus Kunststoff gebildet ist, aufweist, insbesondere zur Verwendung im Fahrzeugbau, wobei mindestens eine der Decklagen aus mindestens zwei Metallblechen gebildet wird, die jeweils eine Dicke von weniger als 1 mm, vorzugsweise weniger als 0,6 mm aufweisen und miteinander im Stumpfstoß oder Überlappstoß kraft- und/oder stoffschlüssig verbunden werden.
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In der
EP 1 431 026 B1 ist ein Leichtblech beschrieben, das sich bei geringem Gewicht durch eine hohe Festigkeit auszeichnet und insbesondere für den Flugzeugbau, beispielsweise als Außenhaut für Flugzeug-Tragflügel vorgesehen ist. Dieses bekannte Leichtblech ist als Laminat ausgeführt. Es besteht aus wenigstens zwei Metalllagen und einer Bindelage aus faserverstärktem Kunststoff, die zwischen den Metalllagen angeordnet ist. Wenigstens eine der Metalllagen weist dabei Metallbleche auf, die durch eine Stumpfschweißung aneinander gefügt sind und eine Stärke (Dicke) von weniger als 1 mm besitzen. Die Schweißnaht, die durch die Stumpfschweißung bestimmt ist, weist eine Stärke auf, die vorzugsweise die gleiche wie die Stärke der Metallbleche ist. Die Metallbleche bestehen vorzugsweise aus Aluminium, Magnesium, Titan oder einer Legierung davon.
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Bleche aus Aluminium, Magnesium, Titan oder einer Legierung aus diesen Metallen sind relativ teuer im Vergleich zu Blechen aus Stahlwerkstoff. Andererseits sind Bleche aus Stahlwerkstoff aber vergleichsweise schwer. In gewissen Grenzen ist es zwar möglich, das Gewicht eines Metallblechs bzw. eines daraus hergestellten Bauteils, insbesondere eines Karosseriebauteils zu verringern, indem die Dicke des Metallblechs reduziert wird. Dünne warm- bzw. vorzugsweise kaltgewalzte Stahlbleche mit einer Dicke ≤ 0,6 mm lassen sich konventionell ab einer Breite von ca. 1400 mm nur mit deutlich erhöhtem Aufwand bzw. in Abhängigkeit von der Größe gar nicht herstellen. Ferner kann bei einer solch geringen Blechdicke mit Zunahme der Blechbreite (≥ 1400 mm) nicht mehr gewährleistet werden, dass über die gesamte Blechbreite im Wesentlichen homogene Werkstoffeigenschaften erzielt werden.
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Hinsichtlich der Herstellung von Karosseriebauteilen aus Metallblech sind aus wirtschaftlichen Gründen Bleche erwünscht, die eine möglichst große Breite aufweisen, so dass beispielsweise eine Seitenwand oder ein Fahrzeugdach aus einem Stück hergestellt bzw. geformt werden kann.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem z. B. relativ kostengünstiges Leichtblech für eine wirtschaftliche Herstellung leichter und vorzugsweise großer Karosseriebauteile bereitgestellt werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbleche aus Stahlwerkstoff bestehen und so bemessen oder ausgewählt werden, dass die daraus gebildete Decklage eine Breite von mindestens 1350 mm, vorzugsweise mindestens 1500 mm aufweist, wobei mindestens eines der aus Stahlwerkstoff bestehenden Metallbleche so bemessen oder ausgewählt wird, dass es eine Breite von mindestens 1/4 der Decklagenbreite, vorzugsweise mindestens 1/3 der Decklagenbreite aufweist.
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Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, relativ kostengünstiges Leichtblech für eine wirtschaftliche Herstellung leichter Karosseriebauteile bereitzustellen. Das erfindungsgemäß hergestellte Leichtblech besitzt aufgrund der Decklagen aus Stahlwerkstoff gute Umformeigenschaften bei hohen Festigkeiten. Befindet sich die mindestens eine Fügeverbindung der stoffschlüssig miteinander verbundenen Metallbleche im sichtbaren Bereich des aus dem Leichtblech zu erzeugenden Bauteils, so wird diese Fügeverbindung vorzugsweise in einer unauffälligen und optisch fehlerfreien Qualität ausgeführt. Befindet sich die Fügeverbindung der miteinander verbundenen Metallbleche dagegen in einem später nicht sichtbaren Bereich des aus dem Leichtblech zu erzeugenden Bauteils, beispielsweise in einem seitlichen Abkant- oder Flanschbereich eines Fahrzeugdaches, so muss diese Fügeverbindung nicht in optisch hoher Qualität gefertigt werden. Vielfach dürfte es ausreichen, wenn eine solche, im später nicht sichtbaren Bereich liegende Fügeverbindung zumindest flüssigkeitsdicht ausgeführt wird.
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Des Weiteren können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auch relativ breite Leichtbleche hergestellt werden, aus denen anschließend in einer Mehrfachpresse eher kleinere Bauteile ausgestanzt und geformt werden können. Insbesondere für Umformanlagen bzw. Pressenstraßen, in denen beispielsweise linke und rechte Kotflügel oder mehrere andere Karosserieteile zeitgleich abgepresst werden (sollen), können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens gattungsgemäße Leichtbleche (Sandwichbleche) in der für solche Doppel- oder Mehrfachpressen erforderlichen Breite (Mindest-Beschickungsbreite) zur Verfügung gestellt werden.
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Für eine Vielzahl von Anwendungen von Leichtblech im Karosseriebau ist es ausreichend, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht mehr als zwei oder drei Metallbleche aus Stahlwerkstoff zur Herstellung mindestens einer der Decklagen des sandwichartigen Leichtblechs verwendet werden. Auf diese Weise lassen sich schon relativ breite Leichtbleche aus Stahlwerkstoff und mindestens einer nichtmetallischen Kernschicht, vorzugsweise aus Kunststoff, kostengünstig herstellen, ohne dass dabei der Aufwand für die kraft- und/oder stoffschlüssige Verbindung der Metallbleche der betreffenden Decklage(n) zu übermäßigen Kosten führt.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die zur Herstellung der Decklage/n verwendeten Metallbleche jeweils eine Dicke im Bereich von 0,1 bis 0,5 mm, vorzugsweise kleiner/gleich 0,4 mm aufweisen. Auf diese Weise lassen sich relativ breite und zugleich leichte Sandwichbleche mit Decklagen aus Stahlwerkstoff und mindestens einer nichtmetallischen Kernschicht, vorzugsweise aus Kunststoff, erzielen. Die Dicke der nichtmetallischen Kernschicht bzw. Kunststoffschicht ist vorzugsweise größer als die Dicke der jeweiligen Decklage (Metallblechlage). Beispielsweise liegt die Dicke der Kern- bzw. Kunststoffschicht im Bereich von 0,2 bis 1,0 mm.
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Bei den zur Herstellung der Decklage/n verwendeten Metallblechen kann es sich insbesondere um Platinen aus Stahlwerkstoff handeln. Die Verwendung von Platinen aus Stahlwerkstoff kann hinsichtlich der Herstellung kleinerer Mengen von Leichtblechen der hier interessierenden Art wirtschaftlich zweckmäßig sein, beispielsweise bei der Herstellung von Leichtblechen für die Fertigung von Karosserieteilen für Spezial- oder Luxusfahrzeugen in relativ geringen Stückzahlen. Die aus mehreren Platinen zusammengesetzten großen Leichtblechplatinen können dabei vorzugsweise in einer Transferpresse in Karosseriebauteile oder andere Fahrzeugbauteile umgeformt werden.
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Alternativ dazu sieht eine andere bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass die zur Herstellung der Decklage/n verwendeten Metallbleche Bänder aus Stahlwerkstoff sind. Die Verwendung von Metallbändern aus Stahlwerkstoff ist hinsichtlich einer Herstellung großer Mengen von Leichtblechen der hier interessierenden Art von Vorteil. Denn auf diese Weise lassen sich relativ breite Leichtblechbänder (Sandwichbänder) zur Weiterverarbeitung in Folgeverbundpressen herstellen.
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Die Metallbleche zur Herstellung der jeweiligen Decklage werden vorzugsweise mittels Laserschweißen, Laserlöten oder Hochfrequenz-Schweißen miteinander stoffschlüssig verbunden. Diese Fügeverfahren sind jeweils zuverlässig und sehr leistungsfähig.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Metallbleche zur Herstellung der jeweiligen Decklage in einem kontinuierlichen Fügeprozess unter Herstellung einer länglichen Fügenaht miteinander stoffschlüssig verbunden werden. Auf diese Weise lassen sich die jeweiligen Metallbleche flüssigkeitsdicht miteinander verbinden. Zudem können auf diese Weise besonders stabile Fügeverbindungen erzielt werden.
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Eine alternative, ebenfalls vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht dagegen vor, dass die Metallbleche zur Herstellung der jeweiligen Decklage in einem diskontinuierlichen Fügeprozess unter Herstellung z. B. einer Steppnaht miteinander stoffschlüssig verbunden werden. Diese Variante ist insbesondere dann von Vorteil, wenn nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens aus dem Leichtblech mittels einer Mehrfachstanzpresse mehrere Bauteile zeitparallel hergestellt werden, wobei Fügenähte, die durch die miteinander verbundenen Metallbleche mindestens einer Decklagen definiert sind, so angeordnet werden, dass sie im Abfallbereich des verarbeiteten Leichtblechs liegen.
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Um das Leichtblech optimal an mechanische und/oder optische Anforderungen anzupassen, die an das daraus zu fertigende Bauteil gestellt werden, sieht eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass mindestens eine der Decklagen aus unterschiedlich breiten Metallblechen aus Stahlwerkstoff hergestellt wird. Durch die unterschiedlich breiten Metallbleche lassen sich sowohl die Festigkeitseigenschaften des Leichtblechs bzw. des daraus geformten Bauteils als auch das optische Erscheinungsbild des Bauteils verbessern. Diese Variante ist insbesondere dann von Vorteil, wenn nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens das Leichtblech mittels einer Umformanlage zu einem dreidimensionalen Bauteil umgeformt wird, wobei Fügenähte, die durch die miteinander verbundenen Metallbleche mindestens einer Decklagen definiert sind, so angeordnet werden, dass sie im fertig verbauten Zustand des Bauteils nicht sichtbar sind.
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Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass zur Herstellung mindestens einer der Decklagen Metallbleche aus Stahlwerkstoff verwendet werden, die dergestalt zugeschnitten sind, dass sie über eine schräg zu einer ihrer Kanten, insbesondere Längskanten, verlaufende Fügenaht oder über eine kurvenförmige Fügenaht miteinander verbunden werden. Auch auf diese Weise lässt sich das Leichtblech gegebenenfalls sehr gut an mechanische Anforderungen anpassen, die an das daraus zu fertigende Bauteil gestellt werden.
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Hinsichtlich eines geringen Bauteilgewichts bei zugleich hoher Festigkeit, insbesondere Biegesteifigkeit, ist es ferner vorteilhaft, wenn nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung mindestens einer der Decklagen Metallbleche aus Stahlwerkstoff unterschiedlicher Güte und/oder Dicke verwendet werden. Alternativ oder ergänzend hierzu sieht eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass zur Herstellung mindestens einer der Decklagen Metallbleche aus Stahlwerkstoff verwendet werden, die partiell mit mindestens einem metallischen Verstärkungsblech versehen sind.
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Zur Erzielung langlebiger Bauteile sieht eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass zur Herstellung mindestens einer der Decklagen korrosionsschutzbeschichtete Metallbleche aus Stahlwerkstoff verwendet werden.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Decklagen des Leichtblechs im Wesentlichen identisch ausgebildet werden. Die Vereinheitlichung der Decklagen ermöglicht eine besonders effektive Fertigung eines erfindungsgemäßen Leichtblechs; dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die herzustellende Menge an Leichtblech vergleichsweise gering ist.
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Hinsichtlich einer kostengünstigen Fertigung des hier in Rede stehenden Leichtblechs (Sandwichblechs) ist es ferner von Vorteil, wenn nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Decklagen und die mindestens eine dazwischen angeordnete Kernschicht in einer Doppelbandpresse miteinander verbunden werden.
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Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass zur Herstellung der mindestens einen Kernschicht ein bis mindestens 150°C, vorzugsweise bis mindestens 220°C temperaturstabiler Kunststoff verwendet wird. Hierdurch wird ermöglicht, dass das Leichtblech bzw. ein daraus hergestelltes Bauteil durch eine kathodische Tauchlackierung einwandfrei beschichtet werden kann.
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Der Begriff Kunststoff beinhaltet im vorliegenden Kontext insbesondere Thermoplaste. Denkbar ist auch die Verwendung von beispielsweise Kunstharz sowie Elastomeren. Die Kernschicht aus Kunststoff führt nicht nur zu einer Verringerung des Gewichts des aus dem Leichtblech hergestellten Bauteils, sie hat auch eine schalldämpfende, insbesondere körperschalldämpfende Wirkung.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer mehrere Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen schematisch:
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1a–1h mehrere Leichtblechformate, die aus unterschiedlich zugeschnittenen und/oder bemessenen Metallblechen mit spezifischen Fügenahtformen gebildet sind;
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2a–2e Abschnitte verschiedener erfindungsgemäßer Leichtbleche einschließlich deren Fügebereich, in einer Querschnittansicht;
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3 ein dreidimensional geformtes Bauteil, beispielsweise ein Dach einer Fahrzeugkarosserie, in einer Querschnittansicht;
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4 ein erfindungsgemäßes bandförmiges Leichtblech in Draufsicht, aus dem in einer Doppel- oder Mehrfachpresse Karosseriebauteile, beispielsweise linke und rechte Kotflügel einer Fahrzeugkarosserie, ausgestanzt werden;
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5 eine Doppelbandpresse zur Herstellung eines Sandwichblechs (Leichtblechs) aus Deckblechen, die aus entlang ihrer Längskanten verbundenen Metallbändern aus Stahlwerkstoff gebildet sind, und einer Kernschicht aus Kunststoff, in einer perspektivischen Ansicht.
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6 und 7 zwei weitere Leichtblechformate, die aus unterschiedlich bemessenen Metallblechen oder Metallbändern gebildet sind.
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Das anhand der Zeichnung skizzierte erfindungsgemäße Verfahren dient der Herstellung von relativ großem Leichtblech, das aus mindestens zwei metallischen Decklagen 1, 2 und mindestens einer dazwischen angeordneten nichtmetallischen Kernschicht 3 aufgebaut ist (siehe z. B. 2a). Die Kernschicht 3 wird dabei vorzugsweise aus Kunststoff gebildet. Bei dem verwendeten Kunststoff kann es sich insbesondere um temperaturstabilen, für eine kathodische Tauchlackierung geeigneten Kunststoff handeln. Ein solcher Kunststoff ist beispielsweise bis mindestens 150°C, vorzugsweise bis mindestens 220°C temperaturstabil. Des Weiteren kann es sich bei dem verwendeten temperaturstabilen Kunststoff auch um einen faserverstärkten Kunststoff handeln.
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In Abhängigkeit der aus dem Leichtblech (Sandwichblech) herzustellenden Bauteile werden zunächst Platinen 1.1, 1.2, 2.1, 2.2 (und ggf. 1.3, 2.3) oder Bänder 1.1', 1.2', 2.1', 2.2' aus Stahlwerkstoff im Stumpf- oder Überlappstoß entlang ihrer Kanten bzw. Längskanten aneinandergefügt. Die Dicke der hierzu verwendeten Platinen 1.1, 1.2, 1.3, 2.1, 2.2, 2.3 oder Blechbänder 1.1', 1.2', 2.1', 2.2' aus Stahlwerkstoff liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 mm bis 0,5 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 mm bis 0,4 mm.
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Als Ausgangsmaterial für die Platinen 1.1, 1.2, 1.3, 2.1, 2.2, 2.3 oder Bänder 1.1', 1.2', 2.1', 2.2' wird kaltgewalztes Warmband (Stahlband) verwendet. Es handelt sich dabei beispielsweise um IF-Stahl (= Stahl mit ferritischer Matrix ohne interstiell gelöste Kohlenstoff- oder Stickstoffatome), Dualphasen-Stahl und/oder normale Feinblechgüten. Als Ausgangsmaterial für die erfindungsgemäßen Leichtbleche (Sandwichbleche) sind grundsätzlich alle gängigen Deckblechqualitäten, in allen produzierbaren Dickenbereichen denkbar, wobei allerdings Dicken kleiner/gleich 0,4 mm bevorzugt sind. Je nach Bedarf bzw. Anforderungen an das herzustellende Leichtblech wird das kaltgewalzte Warmband (Stahlband) geglüht, dressiert und anschließend vorzugsweise verzinkt. Bei der Verzinkung des kaltgewalzten Warmbandes handelt es sich um eine elektrolytische Verzinkung oder eine Feuerverzinkung. Das verzinkte Stahlband wird anschließend vorzugsweise mit Haftvermittler beschichtet. Aus dem so behandelten, vorzugsweise verzinkten und mit Haftvermittler beschichteten Warmband (Stahlband) werden dann Platinen 1.1, 1.2, 1.3, 2.1, 2.2, 2.3 geschnitten oder zwei oder mehrere solcher Bändern 1.1', 1.2', 2.1', 2.2' zu einem Band bzw. Coil gewünschter Breite aneinandergefügt.
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Die Fügeverbindung der Platinen 1.1, 1.2, 1.3, 2.1, 2.2, 2.3 oder Bänder 1.1', 1.2', 2.1', 2.2' zur Herstellung der jeweiligen Decklage 1, 2 erfolgt zumindest abschnitts- oder punktweise kraft- und/oder stoffschlüssig. Vorzugsweise werden die Platinen 1.1, 1.2, 1.3, 2.1, 2.2, 2.3 oder Bänder 1.1', 1.2', 2.1', 2.2' stoffschlüssig mittels Laserschweißen, Laserlöten oder Hochfrequenz-Schweißen miteinander verbunden. Die Schweißnaht, insbesondere die Laserschweißnaht, wird vorzugsweise wiederum mit Haftvermittler beschichtet bzw. nachbehandelt.
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Die aus Stahlblech in Form von Platinen 1.1, 1.2, 1.3, 2.1, 2.2, 2.3 oder Bändern 1.1', 1.2', 2.1', 2.2' zusammengesetzte Decklage 1 bzw. 2 weist erfindungsgemäß eine Breite von mindestens 1350 mm, vorzugsweise mindestens 1500 mm, besonders bevorzugt mindestens 1650 mm auf, wobei mindestens eines der hierzu verwendeten Stahlbleche so bemessen oder ausgewählt wird, dass es eine Breite von mindestens 675 mm oder 1/4 der Decklagenbreite, vorzugsweise mindestens 850 mm oder 1/3 der Decklagenbreite aufweist.
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Die aneinander gefügten Bleche der jeweiligen Decklage 1, 2 können dabei vom gleichen Stahltyp sein, insbesondere die gleiche Materialgüte und/oder Dicke aufweisen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst jedoch auch Ausgestaltungen, in denen zur Herstellung einer oder beider Decklagen 1, 2 Bleche aus Stahlwerkstoff unterschiedlicher Güte und/oder Dicke verwendet werden.
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Wie in den 1a bis 1h skizziert, kann der Verlauf der Fügenaht 4 bzw. der Platinenzuschnitt unterschiedlich ausgeführt werden und damit an verschiedene Anforderungen, die an die aus dem Leichblech (Sandwichblech) hergestellten Bauteile gestellt werden, angepasst werden. Das Leichtblech gemäß 1a weist eine Decklage 1 oder 2 auf, die aus zwei im Wesentlichen gleich breiten, im Stumpfstoß aneinander gefügten Platinen 1.1, 1.2 oder 2.1, 2.2 gebildet ist und somit einen symmetrischen Fügenahtverlauf definiert, während die Decklage 1 oder 2 des Leichtblechs gemäß 1b aus zwei unterschiedlichen breiten Platinen 1.1, 1.2 bzw. 2.1, 2.2 zusammengesetzt ist und dementsprechend einen asymmetrischen Fügenahtverlauf aufweist. 1c zeigt ein Beispiel, bei dem die Decklage 1 oder 2 des Leichtblechs aus drei im Stumpfstoß aneinander gefügten Platinen 1.1, 1.2, 1.3 (oder 2.1, 2.2, 2.3) gebildet ist, wobei die Platinen 1.1, 1.2, 1.3 (oder 2.1, 2.2, 2.3) unterschiedlich breit ausgebildet bzw. bemessen sind. Vorzugsweise ist die mittlere Platine 1.2 (oder 2.3) der Decklage 1 (oder 2) gemäß 1c deutlich breiter als jede der beiden äußeren Platinen 1.1, 1.3 (oder 2.1, 2.3). Beispielsweise kann die Breite der jeweiligen äußeren Platine 1.1, 1.3 (oder 2.1, 2.3) nur ca. 10 bis 30% der Breite der mittleren Platine 1.2 (oder 2.2) betragen. Bei dem in 1d skizzierten Beispiel ist die Decklage 1 oder 2 des Leichtblechs aus zwei dreieckigen Platinen 1.1, 1.2 (oder 2.1, 2.2) zusammengesetzt, die jeweils zwei im Wesentlichen rechtwinklig zueinander verlaufende Seitenkanten aufweisen. Die längeren Seitenkanten (Hypotenusen) definieren die schräg bzw. diagonal verlaufende Fügenaht 4.
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Das in 1e skizzierte Beispiel unterscheidet sich von dem Beispiel gemäß 1b dadurch, dass die unterschiedlich breiten Platinen 1.1, 1.2 (oder 2.1, 2.2), aus denen die Decklage 1 (oder 2) zusammengesetzt ist, zudem unterschiedliche Werkstoffguten besitzen. So kann beispielsweise die breitere Platine 1.1 (oder 2.1) aus einem höherfesten Stahl bestehen, wohingegen die schmalere Platine 1.2 (oder 2.2) aus einem eine geringere Zugfestigkeit aufweisenden Stahl gefertigt ist. Zudem kann mindestens eine der beiden Platinen der Decklage 1 oder 2 partiell mit mindestens einem metallischen Verstärkungsblech 5 versehen sein. 1f zeigt ebenfalls eine aus Platinen 1.1, 1.2, 1.3 (oder 2.1, 2.2, 2.3) unterschiedlicher Werkstoffgüte zusammengesetzte Decklage 1 (oder 2) eines erfindungsgemäßen Leichtbleches. In diesem Fall ist die Decklage aus drei Stahlplatinen 1.1, 1.2, 1.3 (oder 2.1, 2.2, 2.3) gebildet, die unterschiedliche Breiten aufweisen und parallel zueinander verlaufende Fügenähte 4 definieren.
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Wie in 1g dargestellt, ist die Ausführung der vorliegenden Erfindung nicht auf Deckbleche bzw. Leichtbleche mit im Wesentlichen geradlinig verlaufenden Fügenähten 4 beschränkt. Die Stoßkanten bzw. Fügenähte 4 der aneinander gefügten Platinen 1.1, 1.2 (oder 2.1, 2.2) oder Blechbänder der erfindungsgemäßen Leichtbleche können auch kurvenförmig ausgebildet werden (siehe 1g).
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In 1h ist eine bandförmige Decklage 1 (oder 2) eines erfindungsgemäßen Leichtblechs skizziert, die ähnlich dem Beispiel gemäß 1b aus unterschiedlich breiten Blechbändern 1.1', 1.2' (oder 2.1', 2.2') gebildet ist und dementsprechend ebenfalls eine asymmetrisch verlaufende Fügenaht 4 aufweist.
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In den 2a bis 2e sind Abschnitte erfindungsgemäßer Leichtbleche in Querschnittansicht gezeigt, wobei verschiedene Fügeverbindungen der Stahlplatinen 1.1, 1.2, 2.1, 2.2 oder -bänder 1.1', 1.2', 2.1', 2.2' der Decklagen 1, 2 dargestellt sind.
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2a zeigt ein Leichtblech, dessen Decklagen 1, 2 aus im Stumpfstoß durch Schweißen, vorzugsweise Laserschweißen aneinandergefügten Stahlblechen 1.1, 1.2, 2.1, 2.2 (oder 1.1', 1.2', 2.1', 2.2') gebildet sind. Das Laserschweißen der Stahlbleche kann dabei mit aber auch ohne Zusatzwerkstoff (z. B. Zusatzdraht) erfolgen.
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2b zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Leichtblechs, dessen Decklagen 1, 2 aus im Stumpfstoß durch Löten, vorzugsweise Laserlöten aneinandergefügten Stahlblechen 1.1, 1.2, 2.1, 2.2 (oder 1.1', 1.2', 2.1', 2.2') gebildet sind.
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In den 2c bis 2e sind Ausführungsbeispiele von Leichtblechen gezeigt, deren Decklagen 1, 2 jeweils aus im Überlappstoß aneinandergefügten Stahlblechen 1.1, 1.2, 2.1, 2.2 (oder 1.1', 1.2', 2.1', 2.2') gebildet sind. Die Stahlbleche 1.1, 1.2, 2.1, 2.2 (oder 1.1', 1.2', 2.1', 2.2') der jeweiligen Decklage 1, 2 sind zumindest Punkt- oder abschnittsweise kraft- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden. Die Fügeverbindung kann beispielsweise als Steppnaht in einem diskontinuierlichen Fügeprozess hergestellt werden.
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Die Fügeverbindungen (Fügenähte 4) der Decklagen 1, 2 können – wie in den 2a bis 2e dargestellt – übereinander angeordnet sein; alternativ kann die Fügeverbindung (Fügenaht 4) der einen Decklage 1 aber auch versetzt zu der Fügeverbindung (Fügenaht 4) der anderen Decklage 2 verlaufen.
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Die Leichtbleche bzw. Fügeverbindungen gemäß den 2c bis 2e sind insbesondere für Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet bzw. bestimmt, in denen aus dem Leichtblech mittels einer Doppel- oder Mehrfachstanzpresse mehrere Bauteile synchron hergestellt werden, wobei die Fügenähte 4 der Decklagen 1, 2 so angeordnet werden, dass sie im Abfallbereich des verarbeiteten Leichtblechs liegen. Ein derartiges Ausführungsbeispiel ist in 4 skizziert. In 4 ist die Herstellung linker und rechter Kotflügel 6, 7 eines Kraftfahrzeuges aus einem erfindungsgemäßen Leichtblech (Sandwichblech) skizziert. Das hierzu verwendete Leichtblech besteht aus zwei Decklagen 1, 2, die über eine dazwischen angeordnete Schicht 3 aus Kunststoff stoffschlüssig verbunden sind und jeweils aus zwei entlang ihrer Längsränder im Stumpf- oder Überlappstoß aneinandergefügter Metallbänder 1.1', 1.2', 2.1', 2.2' aus Stahlwerkstoff gebildet sind. Die Fügenaht 4 kann dabei vorzugsweise als Steppnaht ausgeführt sein. Die Fügenaht 4 bzw. der Überlappungsbereich der aneinandergefügten Metallbänder 1.1', 1.2', 2.1', 2.2' der jeweiligen Decklage 1 oder 2 liegt in Transportrichtung des Leichtblechbandes zwischen den freizuschneidenen und durch Umformen herzustellen Bauteilen 6, 7, beispielsweise Kotflügeln. Zum Umformen der freigeschnittenen Leichtblechabschnitte wird eine Doppel- oder Mehrfachpresse verwendet. Die Doppel- oder Mehrfachpresse kann dabei vorteilhaft als Folgeverbundpresse ausgeführt sein. Die Fügenaht 4 bzw. der Überlappungsstoß der aneinandergefügten Metallbänder 1.1', 1.2', 2.1', 2.2' ist so angeordnet, dass sie bzw. er außerhalb der geformten Bauteile 6, 7 im Schnittabfall des Leichtblechbandes liegt.
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In 3 ist eine Anwendung eines erfindungsgemäß hergestellten Leichtblechs als Fahrzeugdach dargestellt. Das Leichtblech wird hierzu mittels einer Umformanlage zu einem dreidimensionalen Bauteil bzw. Fahrzeugdach 8 umgeformt, wobei die Fügenähte 4, die durch die miteinander verbundenen Metallbleche 1.1, 1.2, 1.3, 2.1, 2.2, 2.3 der Decklagen 1, 2 definiert sind, so angeordnet werden, dass sie im fertig verbauten Zustand des Bauteils 8 (Fahrzeugdaches) nicht sichtbar sind. Die Fügenähte 4 können beispielsweise seitlich im Abkantbereich bzw. Flanschbereich des Fahrzeugdaches 8 angeordnet sein. Des Weiteren können die Fügenähte 4 gegebenenfalls auch im Bereich einer zu montierenden Regenrinnenleiste oder Dachreling angeordnet sein, so dass sie durch die Regenrinnenleiste bzw. Dachreling des Fahrzeuges verdeckt werden.
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Die Herstellung erfindungsgemäßer Leichtbleche (Sandwichbleche) kann beispielsweise mittels einer Doppelbandpresse 9 durchgeführt werden (vgl. 5). Hierzu werden vorzugsweise im Stumpfstoß verbundene Stahlbänder 1.1', 1.2', 2.1', 2.2' als Decklagen 1, 2 oder einzelne, aus zwei oder mehreren Stahlplatinen gebildete Decklagen einer kontinuierlich arbeitenden Doppelbandpresse 9 zugeführt. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet fokussierte Laserschweißstrahlen, die mittels nicht näher dargestellten Schweiß- oder Lötvorrichtungen erzeugt werden. Der Doppelbandpresse 9 ist eine Aufgabevorrichtung 11 vorgeordnet, mittels der auf eine der Decklagen eine Kernschicht 3 aus Kunststoff aufgetragen wird. Die Kernschicht kann als vorgefertigte Folie oder Kunststoffbahn auf die metallische Decklage 2 aufgetragen werden. Alternativ kann die Kernschicht 3 aber auch als fließfähige Kunststoffmasse mittels eines Aufgabetrichters 11 oder dergleichen auf die eine der beiden Decklagen 1, 2 aufgetragen werden. Mittels der Doppelbandpresse 9, die beheizte und/oder gekühlte Andruckrollen 9.1, 9.2 aufweisen kann, werden die Decklagen 1, 2 mit der dazwischen angeordneten Kernschicht 3 stoffschlüssig verpresst. Andere Verfahren bzw. Vorrichtungen zum Verbinden des Sandwichmaterials, insbesondere bei Überlappverbindungen der Metallbleche der Decklagen 1, 2, sind ebenfalls denkbar.
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In 6 ist eine bandförmige Decklage 1 (oder 2) eines erfindungsgemäßen Leichtblechs skizziert, die aus unterschiedlich breiten Blechbändern 1.1', 1.2', 1.3', 1.4', 1.5' (oder 2.1', 2.2', 2.3', 2.4', 2.5') gebildet ist, wobei drei der Blechbänder 1.1', 1.3', 1.5' (oder 2.1', 2.3', 2.5') jeweils eine Breite von ca. 1/4 der Decklagenbreite B und zwei Blechbänder 1.2', 1.4' (oder 2.2', 2.4') jeweils eine Breite von ca. 1/8 der Decklagenbreite B aufweisen.
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In 7 ist ebenfalls eine bandförmige Decklage 1 (oder 2) eines erfindungsgemäßen Leichtblechs skizziert, die aus unterschiedlich breiten Blechbändern 1.1', 1.2', 1.3', 1.4', 1.5' (oder 2.1', 2.2', 2.3', 2.4', 2.5') gebildet ist. In diesem Ausführungsbeispiel weisen vier Blechbänder 1.1', 1.2', 1.4', 1.5' (oder 2.1', 2.2', 2.4', 2.5') jeweils eine Breite von ca. 1/6 der Decklagenbreite B und ein Blechband 1.3' (oder 2.3') eine Breite von ca. 1/3 der Decklagenbreite B auf. Das Bezugszeichen W bezeichnet in den 6 und 7 den Arbeitsbereich einer Stanz- bzw. Pressenstufe. Des Weiteren sind Bereiche der Decklage 1 bzw. 2 bzw. Bauteile 6', 7' angedeutet, die in der Stanz- bzw. Pressenstufe ausgestanzt bzw. umgeformt werden.
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Die Ausführung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr sind zahlreiche Varianten umfasst, die auch bei einer von den dargestellten Beispielen abweichenden Ausführung von der in den beiliegenden Ansprüchen angegebenen Erfindung Gebrauch machen. So liegt es beispielsweise auch im Rahmen der Erfindung, Merkmale verschiedener Beispiele, insbesondere der 1a bis 1h, miteinander zu kombinieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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