DE102013101171A1

DE102013101171A1 - Strukturierte Tailored Blanks

Info

Publication number: DE102013101171A1
Application number: DE201310101171
Authority: DE
Inventors: Ralf Ossenbrink; Vesselin Michailov; Jörg Zoeke; Katrin Springer; Leander Schleuß
Original assignee: Brandenburgische Technische Universitaet Cottbus
Current assignee: Brandenburgische Technische Universitaet Cottbus
Priority date: 2012-10-04
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2014-04-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein strukturiertes Tailored Blank, umfassend mindestens zwei Fügepartner, wobei mindestens ein Fügepartner ein strukturierter Fügepartner ist und wobei der strukturierte Fügepartner regelmäßig angeordnete Versteifungselemente umfasst und wobei der strukturierte Fügepartner an mindestens einen weiteren Fügepartner gefügt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein strukturiertes Tailored Blank, umfassend mindestens zwei Fügepartner, wobei mindestens ein Fügepartner ein strukturierter Fügepartner ist und wobei der strukturierte Fügepartner regelmäßig angeordnete Versteifungselemente umfasst und wobei der strukturierte Fügepartner an mindestens einen weiteren Fügepartner gefügt ist.
Stand der Technik
Im Stand der Technik sind Tailored Blanks bekannt, wobei mit Blank im Stand der Technik meistens ein Blech gemeint ist, so dass ein Tailored Blank ein maßgeschneidertes Blech darstellt. Sogenannte Tailored Blanks im Stand der Technik betreffen in der Regel Bleche unterschiedlicher Dicken, die miteinander gefügt wurden. Durch das Fügen von Blechen mit unterschiedlichen Blechdicken kann an Krafteinleitungsbereichen Belastungen durch größere Blechdicken optimal aufgenommen werden und gleichzeitig an weniger belasteten Bereichen die Blechdicke reduziert werden. Somit lässt sich das Gewicht des Tailored Blanks und dadurch des späteren Bauteils wesentlich senken. Tailored Blanks aus dem Stand der Technik werden zum Beispiel für die Herstellung von Fahrzeugtüren, Seitenwänden oder Längsträgern im PKW-Sektor eingesetzt.
Tailored Blanks wurden zum Beispiel in der DE 8716668 beschrieben. Hier war das Ziel Bauteile an unterschiedliche Belastungen anzupassen und Material und/oder Gewicht einzusparen.
Aus dem Stand der Technik sind außerdem Tailored Blanks bekannt, die aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt beziehungsweise gefügt wurden. Solche hergestellten Blechplatinen können in weiteren Schritten zum Beispiel durch Tiefziehen weiterverarbeitet werden. Dabei kann im Vorfeld auf die Walzrichtung eingegangen werden, so dass Tailored Blanks vollständig unabhängig von der Walzrichtung sind. Somit wird zusätzlich der Materialausnutzungsgrad erhöht.
Tailored Blanks aus dem Stand der Technik lassen sich unter anderem nach der Art der Herstellung und nach der Bauteilgeometrie unterscheiden. Sogenannte Tailored welded Blanks sind geschweißte Einzel-Blechplatinen. Das Schweißen erfolgt in der Regel als Stumpfstoß mittels Laserschweißen. Auf Grund einer angepassten Bearbeitungsstrategie kann auch der Schweißnahtverlauf beeinflusst werden. Damit lassen sich die Schweißnähte beliebig im Bauteil anordnen und somit erheblich besser auf Anforderungen aus der Anwendung anpassen.
Sogenannte Tailored Strips oder Spaltbänder aus dem Stand der Technik sind kontinuierlich lasergeschweißte Blechbänder. Diese Spaltbänder bestehen aus Stählen unterschiedlicher Dicke, Güte oder Oberflächenbeschaffenheit.Das Tailored rolled Blank wird als Blechband erneut kaltgewalzt, wobei die Walzen durch Auf- und Abfahren unterschiedliche Blechdicken erzeugen. Ein homogener Übergang zwischen zwei unterschiedlichen Blechdicken ist dabei vorteilhaft.
Beim sogenannten Patchwork werden kleine Blecke auf eine größere Platine mittels Widerstandspunktschweißen oder Laserstrahlschweißen aufgeschweißt oder mittels Strukturklebstoff aufgeklebt.
Im Stand der Technik sind außerdem sogenannte Tailored Tubes bekannt, welche rohrförmige Bauteile sind, die durch Laserschweißen zusammengefügt werden. Ein nachfolgendes Innenhockdruckumformen gibt dem Rohren die Endgestalt. Diese hergestellten Bauteile finden unter anderem als Längs- und/oder Querträger Verwendung in der Automobilindustrie.
Im Stand der Technik sind weiterhin sogenannte Tailored Orbitals bekannt. Dabei handelt es sich um weiterentwickelte, geschweißte Vormaterialien aus Rohr oder Draht, die aus verschiedenen Materialdicken, Werkstoffen oder Beschichtungsarten kombiniert werden. Tailored Orbitals werden stirnseitige miteinander verschweißt. Diese Rohre können den Belastungen an verschiedenen Stellen angepasst werden beziehungsweise kann Gewicht durch dünnere Wandstärken eingespart werden. Die Tailored Orbitals sind vorteilhaft, da Gewicht reduziert wird und eine Funktionsverbesserung oder Materialeinsparung erreicht werden kann.
Die oben genannten Tailored Blanks beziehungsweise davon abgeleitete Produkte des Standes der Technik erhöhen die Steifigkeit. Das Ziel der Tailored Blanks ist die Nutzbarmachung unterschiedlicher Eigenschaften der miteinander verbundenen Halbzeuge/Bleche, woraus z.B. unterschiedliche Festigkeiten, Steifigkeiten, Korrosionseigenschaften etc. resultieren. Dabei kann belastungsgerecht auf notwendige Werkstoffdicken und eingesetzte Werkstoffe reagiert werden (Gewichtsreduzierung). Ein wesentlicher Nachteil im Stand der Technik ist jedoch, dass bei dem Übergang von dünneren zu dickeren Blechbereichen ein abrupter Dicken- oder Steifigkeitssprung entsteht. Je nach Geometrie entstehen dort sogenannte Spannungsspitzen. Die Beanspruchbarkeit der Fügestelle ist dadurch bei der anschließenden Umformung und/oder im Betrieb des
Bauteils vermindert. Im Stand der Technik ist bisher keine Methode oder Platine bekannt, die diesen Nachteil umgeht beziehungsweise nicht aufweist.
Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, ein Tailored Blank beziehungsweise ein Verfahren zur Herstellung eines Tailored Blanks bereitzustellen, das die Nachteile und die Mängel des Standes der Technik nicht aufweist.
Beschreibung
Gelöst wird die Aufgabe durch die unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein strukturiertes Tailored Blank, umfassend mindestens zwei Fügepartner, wobei

– mindestens ein Fügepartner ein strukturierter Fügepartner ist, wobei
– der strukturierte Fügepartner regelmäßig angeordnete Versteifungselemente umfasst und wobei
– der strukturierte Fügepartner an mindestens einen weiteren Fügepartner gefügt ist
– und mindestens zwei aneinander gefügte Fügepartner nicht gleichartig sind.

Die Kombination von einem strukturierte Fügepartner mit einem weiteren Fügepartner zu einem erfindungsgemäßen strukturierten Tailored Blank ermöglicht zum einen eine weitere Gewichtsreduzierung eines Bauteils, indem insbesondere in hoch belasteten Bereichen dünnere strukturierte Fügepartner, bevorzugt Bleche, eingesetzt werden können, welche ähnliche Steifigkeitseigenschaften wie die substituierten dickeren, glatten Bleche aufweisen. Gleichzeitig wird durch die Erfindung aber in vorteilhafterweise der Dicken- beziehungsweise Steifigkeitssprung vermindert und gegebenenfalls sogar aufgehoben. Die Beanspruchbarkeit und Weiterverarbeitung des Bauteils, z. B. durch Umformung, wird somit in vorteilhafterweise erhöht.
Die Andersartigkeit der zwei aneinander gefügten Fügepartner kann bevorzugt in dem Material, der Strukturierung oder der Dicke liegen.
Ein Versteifungselement bezeichnet im Sinne der Erfindung bevorzugt eine Struktur, die in einen Fügepartner, beispielsweise ein Blech, eingebracht ist und von einem Steg umfasst wird. Das Versteifungselement ist bevorzugt als eine dreidimensionale Struktur mit insbesondere wabenförmiger (hexagonaler) Grundgeometrie ausgestaltet. Experimente haben gezeigt, dass insbesondere wabenförmige Versteifungselemente eine quasi-isotrope Versteifung eines strukturierten Fügepartners bewirken, was derart nicht bei Versteifungselementen mit runder Grundgeometrie beobachtet werden kann. Hierdurch kann eine hohe Biegesteifigkeit und/oder Biegefestigkeit der Fügepartner garantiert werden. Es hat sich außerdem gezeigt, dass die Integration der Versteifungselemente mit wabenförmiger (hexagonaler) Grundgeometrie die Fügepartner auch nach Fertigstellung schnell und einfach bearbeitbar sind. Es ist beispielsweise möglich, sie nach Fertigstellung zu schneiden, wodurch die Montage und Bearbeitung der Fügepartner wesentlich vereinfacht ist.
Es war dabei völlig überraschend, dass die Kombination eines strukturierten Fügepartners an einen weiteren Fügepartner die Eigenschaften des entstehenden Produkts so deutlich gegenüber dem Stand der Technik verbessern. Durch diese Kombination wird die Biegesteifigkeit entscheidend erhöht und verbessert.
Die Erfindung gemäß der bevorzugten Ausführungsform kann somit als Kombinationserfindung angesehen werden, da strukturierte Fügepartner, insbesondere strukturierte Bleche mit andersartigen Fügepartner kombiniert werden. Die Andersartigkeit kann entweder durch eine andere Dicke, einen anderen Werkstoff oder eine andere Art von Fügepartner (glatt oder strukturiert) bedingt sein. Die Kombination führt zu synergistischen Effekten, so dass ein strukturiertes Tailored Blank bereitgestellt werden kann, welches eine hohe Steifigkeit aufweist, obwohl es lediglich aus zusammengefügten Fügepartner beziehungsweise Blechen besteht. Der Fachmann findet im Stand der Technik keine Motivation oder einen Hinweis, dass die Kombination von strukturierten Fügepartnern, bevorzugt strukturierten Blechen, die bereits an sich eine erhöhte Steifigkeit aufweisen, mit andersartigen Fügepartnern, vorteilhaft wäre. Es war völlig überraschend, dass durch die erfindungsgemäße Kombination strukturierte Tailored Blanks gebildet werden können, die hohe Stabilitäts-, Steifigkeits- und Festigkeitseigenschaften erreichen. Das strukturierte Tailored Blank kann durch die erfindungsgemäßen Eigenschaften in zahlreichen Bereichen, wie zum Beispiel Baubereich, Automobilbereich, Schienenverkehrstechnik, Schiffsbau, Luftund Raumfahrt, Behälter- und Anlagenbau, chemische Industrie, Containerbau, Transportbehälterbau oder Energieversorgung eingesetzt werden.
Der erfinderische Schritt liegt somit in der Kombination von unterschiedlichen Fügepartnern, wobei mindestens ein Fügepartner ein strukturierter Fügepartner ist. Vor allem bevorzugt ist die Kombination eines strukturierten und eines glatten Fügepartner zum strukturierten Tailored Blank, welches insbesondere durch die Gestaltung der Fügestellen und Ausführung des Fügeprozesses ermöglicht wird. Die erhöhte Steifigkeit ermöglicht eine Reduzierung des Bauteilgewichts durch geringere Fügepartnerdicken beziehungsweise wird die Steifigkeit einer Konstruktion bei gleichbleibender Fügepartnerdicke erhöht.
Es ist besonders bevorzugt, dass die Fügepartner nicht übereinander sondern nebeneinander gefügt sind. Es kann zwar im Bereich der Fügestelle auch zu Überlappungen kommen, diese finden aber wenn überhaupt nur in sehr geringen Bereichen statt, so dass die Erfindung nicht das übereinander Anordnen von Fügepartnern betrifft. Die Überlappung wird dabei nur aus fügetechnischer Sicht benötigt, um eine Verbindung zwischen den Fügepartnern zu erzeugen und dient nicht der Veränderung der Bauteileigenschaften.
Besonders bevorzugt ist dabei ein strukturiertes Tailored Blank, umfassend mindestens zwei Bleche, wobei

– mindestens ein Blech ein strukturiertes Blech ist, wobei
– das strukturierte Blech regelmäßig angeordnete Versteifungselemente ohne ebenflächige Abschnitte insbesondere wabenförmige Formen umfasst, die von Stegen voneinander getrennt sind, und wobei
– das strukturierte Blech an mindestens ein weiteres Blech gefügt ist, und
– beide Bleche nicht gleichartig sind.

Besonders vorteilhaft ist, dass auf die Herstellungsverfahren der bekannten Tailored Blanks aus dem Stand der Technik zurückgegriffen werden kann, um die neuen strukturierten Tailored Blanks herzustellen. Damit lässt sich die Herstellung der erfindungsgemäßen strukturierten Tailored Blanks in bestehende Anlagentechnik integrieren, so dass keine hohe Anschaffungskosten anfallen. Außerdem weisen die strukturierten Tailored Blanks im Sinne der Erfindung alle Vorteile des Tailored Blanks aus dem Stand der Technik auf. Hinzu kommt aber der zusätzliche Vorteil, dass die Nachteile des Steifigkeitssprungs behoben werden und eine zusätzliche weitere Gewichtsreduzierung möglich ist beziehungsweise die Steifigkeit der Konstruktion erheblich erhöht werden kann.
Im Zusammenhang mit der Erfindung ist ein Fügepartner, ein ebener und/oder gekrümmter flächiger Körper. Der Fügepartner ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke wesentlich kleiner ist als die übrigen Außenmaße (Länge mal Breite). Ein strukturierter Fügepartner ist dadurch gekennzeichnet, dass aus der Ebene des Fügepartners sich mehrfach wiederholende (mindestens zweimal) geometrische Formelemente abzeichnen. Diese werden durch umformende Verfahren eingebracht.
Ein strukturierter Fügepartner kann im Sinne der Erfindung insbesondere durch eine gezielte Formgebung insbesondere durch Einbringen von Versteifungselementen in den Fügepartner erzeugt werden. Ein solch strukturierter Fügepartner kann auch als ununterbrochene Schale oder einfach als Schale bezeichnet werden. Die Formgebung kann mittels dem Fachmann bekannten Fertigungsverfahren erfolgen. Bevorzugt erfolgt die Formgebung durch Umformverfahren, umfassend Schmieden, Eindrücken, Walzen, Strangpressen, Falten, Tiefziehen, Sicken, Bördeln, Richten (Fertigungsverfahren), Biegen, Recken oder Stauchen. Der Fachmann weiß, dass ein strukturierter Fügepartner eine positive oder negative Strukturlage aufweisen kann, wodurch die Ausprägungsrichtung der Struktur charakterisiert wird. Die Fügepartner, insbesondere die Bleche können eine unterschiedliche Strukturlage aufweisen. Im Sinne der Erfindung bezeichnet eine positive Strukturlage, wenn die Struktur insbesondere der Beanspruchungsrichtung zugewandt ist und eine negative Strukturlage entsprechend die entgegengesetzte Orientierung der Struktur. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass durch die unterschiedlichen Strukturlagen Variationen der Fügepartner vorgenommen werden können.
Besonders bevorzugt ist, dass glatte oder strukturierte Bleche an einer oder mehreren Fügestellen mit mindestens einem strukturierten Blech zu einem strukturierten Tailored Blank als Halbzeug gefügt werden. Das Fügen der Bleche kann durch unterschiedliche Fügeverfahren erfolgen, zum Beispiel Kleben, Löten und/oder Schweißen. Die Bleche können aus unterschiedlichen Blechdicken und/oder Werkstoffen bestehen. Die benötigte Steifigkeitserhöhung beziehungsweise Gewichtreduktion kann durch die Wahl der Blechdicken, der Werkstoffe und der Strukturierung an die Betriebsbeanspruchungen zusätzlich angepasst werden.
Es ist besonders bevorzugt, dass der strukturierte Fügepartner regelmäßig angeordnete Versteifungselemente, welche keine ebenflächigen Abschnitte aufweisen, insbesondere wabenförmige Formen umfasst, die von Stegen voneinander getrennt sind. Die Verwendung solcher besonderen strukturierten Fügepartner bringt für bestimmte Anwendungsbereiche zusätzliche Vorteile.
Es ist außerdem bevorzugt, dass die Fügepartner aus einem Material hergestellt sind, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Metalle, Bleche, Stahl, Aluminium, Kohlenwasserstoffverbindungen und/oder Kunststoff. Diese Materialien stellen eine bevorzugte Auswahl dar. Es gibt keinerlei Einschränkung bezüglich der verwendbaren Werkstoffe oder Beschichtungen, was einen weiteren Vorteil der Erfindung darstellt. Es war völlig überraschend, dass sich die positiven und vorteilhaften Eigenschaften bei Verwendung jedes dieser Materialien erreichen lassen.
Es kann auch bevorzugt sein, die Fügepartner oder mindestens ein Fügepartner aus Kohlenstoff insbesondere Karbon- oder Graphitfasern gefertigt wurde, die z. B. auf die Bleche aufgetragen wurden oder aber diese ganz oder teilweise ersetzen. Die aus diesen Materialien gefertigten Fügepartner stellen einen technischen Fortschritt dar, da das Material eine hohe Langlebigkeit aufweist. Die Fügepartner sind bis zu hohen Temperaturen hochfest und circa viermal leichter als Stahl. Außerdem sind die bevorzugten Fügepartner korrosionsbeständig und zugfest. Die Kohlenstoffschichten können leicht bearbeitet werden und sind günstig herstellbar.
Es ist besonders bevorzugt, dass die strukturierten Fügepartner, wabenstrukturierte Bleche sind. Diese werden bevorzugt durch Hydroforming hergestellt.
Durch die zunehmende Reduzierung der Blechdicken im Stand der Technik aufgrund höherfester und höchstfester Stähle, sinkt die Steifigkeit der gefertigten Bauteile. Denn die Steifigkeit hängt vom Elastizitätsmodul und nicht von der Legierung ab. Durch den Einsatz von strukturierten Fügepartnern kann die Steifigkeit verbessert werden.
Es ist außerdem bevorzugt, dass das Fügeverfahren, mit welchem die Fügepartner gefügt werden, insbesondere ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend mechanisches Fügen, Löten, Hartlötverfahren, Weichlötverfahren, Schweißen, Schutzgasschweißverfahren, Metallund Wolfram-Schutzgasschweißverfahren, Strahlschweißverfahren und/oder Kleben. Grundsätzlich ist jedes Fügeverfahren geeignet, was eine stabile Verbindung zwischen den zwei Fügepartnern erzielen kann. Das Fügen bevorzugt nach der DIN-Norm DIN 8593 umfasst weiterhin Verbindungstechniken und Verbindungselemente wie beispielsweise Schrauben, Nieten oder Clinchen. Durch das Fügen der Fügepartner, insbesondere der Bleche entsteht das strukturierte Tailored Blank, was einen hohen Widerstand gegen Verformung durch Kräfte oder Momente aufweist.
Besonders bevorzugt ist, dass die Fügepartner im Stumpfstoß gefügt sind. Hierbei werden die Stirnflächen der Fügepartner miteinander gefügt. Vorteilhaft ist dabei, dass sich nur kleine Fügeflächen ergeben. Ein Überlappen der Fügepartner findet nicht statt. Dieses Art der Fügung eignet sich besonders gut aufgrund eines günstigen Kraftflusses.. Dabei wird bevorzugt das Schweißen als Fügeverfahren eingesetzt.
Es ist auch bevorzugt, dass die Fügepartner im Überlappstoß gefügt sind. Diese Art der Fügung ist besonders geeignet, wenn das Fügeverfahren Löten oder Kleben ist.
In welcher Art die Fügepartner miteinander gefügt werden, hängt von dem Material, der Dicke der Fügepartner und dem gewählten Fügeverfahren ab. Der Fachmann ist in der Lage zu bestimmen, welche Stoßart am geeignetsten ist, ohne dabei selbst erfinderisch tätig zu werden.
Erfindungsgemäß umfasst ein strukturiertes Tailored Blank mindestens zwei nicht gleichartige Fügepartner die miteinander gefügt werden. Dabei sind vor allem die folgenden Kombinationen vorteilhaft:
Zum einen ist bevorzugt, dass das strukturiertes Tailored Blank mindestens einen im Wesentlichen glatten Fügepartner umfasst, wobei der im Wesentlichen glatte Fügepartner mindestens an einen strukturierten Fügepartner gefügt ist.
Im Sinne der Erfindung ist ein glatter Fügepartner bevorzugt ein Fügepartner, der eine glatte Oberfläche ohne dreidimensionale Strukturierung aufweist. Ein glatter beziehungsweise im Wesentlichen glatter Fügepartner bezeichnet bevorzugt einen Fügepartner, der keine gezielte Formgebung in Form von Versteifungselementen aufweist.
Durch diese vorteilhafte Ausführungsform kann ein Bauteil aus weniger Einzelteilen gefertigt werden als im Stand der Technik. Die ist vor allem auf die verbesserte Stabilität und Steifigkeit zurückzuführen. Dadurch kann letztlich die Bauteiltoleranzen gesenkt werden, was eine genauere und exaktere Fertigung ermöglicht, wodurch auch Material und Kosten eingespart werden können.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung das strukturierte Tailored Blank, wobei der strukturierte Fügepartner und mindestens ein weiterer Fügepartner mit dem der strukturierte Fügepartner gefügt ist nicht die gleiche Dicke aufweisen. Bei dem weiteren Fügepartner kann es sich sowohl um einen glatten oder um einen strukturierten Fügepartner handeln. Da die Fügepartner unterschiedliche Dicken aufweisen, sind auch im Falle von zwei strukturierten Fügepartnern beide nicht gleichartig. Es ist daher auch bevorzugt, dass der strukturierte Fügepartner und mindestens ein weiterer strukturierter Fügepartner miteinander gefügt sind und dass mindestens zwei der miteinander gefügten strukturierten Fügepartner unterschiedliche Dicken aufweisen.
Diese Ausführungsform weist besonders vorteilhafte Biegesteifigkeiten auf.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform weisen der strukturierte Fügepartner und mindestens ein weiterer Fügepartner mit dem der strukturierte Fügepartner gefügt ist im Wesentlichen die gleiche Dicke auf. Auch hierbei ist zu beachten, dass die Fügepartner nicht gleichartig sind. So kann ein glatter Fügepartner mit einem strukturierten Fügepartner von gleicher Dicke gefügt werden. Wenn zwei gleich dicke strukturierte Fügepartner miteinander gefügt werden, müssen diese aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen und somit nicht gleichartig sein. Auch eine solche Kombination weist vorteilhafte Eigenschaften in Bezug auf die Steifigkeit und Stabilität auf.
Bevorzugt ist weiterhin, dass der strukturierte Fügepartner und mindestens ein weiterer Fügepartner mit dem der strukturierte Fügepartner gefügt ist unterschiedliche Werkstoffe umfassen.
Es ist besonders bevorzugt, dass der strukturierte Fügepartner und der weiterer Fügepartner mit dem der strukturierte Fügepartner gefügt ist unterschiedliche Werkstoffe umfassen und zusätzlich unterschiedliche Dicken aufweisen.
Es ist aber auch bevorzugt, dass der strukturierte Fügepartner und der weiterer Fügepartner mit dem der strukturierte Fügepartner gefügt ist unterschiedliche Werkstoffe umfassen und die gleiche Dicke aufweisen.
Weiterhin ist ein strukturiertes Tailored Blank bevorzugt, wobei mindestens ein strukturierter Fügepartner eine Schlüsselweite von 0,1 mm bis 5000 mm, bevorzugt 25 mm bis 40 mm, bevorzugt 30 mm bis 35 mm, besonders bevorzugt 33 mm aufweist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen strukturierten Tailored Blanks, aufweisend die folgenden Schritte

– Bereitstellung eines ersten Fügepartners, wobei
– der erste Fügepartner regelmäßig angeordnete Versteifungselemente umfasst, und
– Bereitstellung mindestens eines weiteren Fügepartners, und
– Fügen des ersten Fügepartners mit dem weiteren Fügepartner.

Es ist dabei bevorzugt vorgesehen, dass der erste und der weitere Fügepartner nicht gleichartig sind.
Es ist außerdem bevorzugt, dass das Fügeverfahren insbesondere ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend mechanisches Fügen, Löten, Hartlötverfahren, Weichlötverfahren, Strahlschweißen, Schweißen, Schutzgasschweißverfahren, Metall und Wolfram Schutzgasschweißverfahren und/oder Kleben. Grundsätzlich ist jedes Fügeverfahren geeignet, was eine stabile Verbindung zwischen den zwei Fügepartnern erzielen kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung die Verwendung eines erfindungsgemäßen strukturierten Tailored Blanks als Halbzeug.
Besonders bevorzugt ist die Verwendung des Halbzeugs als, Bauelement, insbesondere als Wandelement, Bodenelement, Deckenelement und/oder Element einer Chassis eines Fahrzeugs. Bevorzugt ist dabei auch die Verwendung zur Herstellung einer Heckklappe, einer Türinnenverkleidung, eines Quer- oder Längsträgers, eines Radhauses oder einer Stirnwand.
Auch bevorzugt ist die Verwendung im Schienenfahrzeugbau, im Bau von Energieanlagen oder im Bereich der Luft- und Raumfahrttechnik.
Ein weiterer bevorzugter Anwendungsbereich der strukturierten Tailored Blanks im Sinne der Erfindung liegt in der Herstellung maßgeschneiderter Rohre oder Behälter und Container.
Die erfindungsgemäßen strukturierten Tailored Blanks können überall da vorteilhaft zum Einsatz kommen, wo hohe Steifigkeitseigenschaften gefordert werden. Denn hier können die erfindungsgemäßen strukturierten Tailored Blanks bevorzugt eingesetzt werden, um eine starke Gewichtserhöhung zu vermeiden. Im Stand der Technik konnten die hohen Steifigkeitseigenschaften bisher nur durch höhere Blechstärken beziehungsweise Blechdicken erreicht werden. Dadurch wird jedoch das Gesamtgewicht des Bauteils nachteilig erhöht. Vor allem im Automobilbau, zum Beispiel im Karosseriebereich, ist eine Gewichtserhöhung aber nachteilig, weshalb schon seit langer Zeit das Bedürfnis nach einer verbesserten Lösung bestand. Die Erfindung konnte dieses Problem auf vorteilhafte Weise lösen.
Die Erfindung wird nunmehr anhand von Beispielen und Figuren beschrieben, ohne jedoch auf diese beschränkt zu sein.
Beispiel 1:
Als strukturierte Fügepartner wurden strukturierten Bleche eingesetzt. Diese können unter anderem nach Blechdicke, Strukturtyp und Schlüsselweite unterschieden werden. Untersuchungsgegenstand ist ein wabenstrukturiertes Blech, das durch Hydroforming hergestellt wird. Es ist aus dem Werkstoff DC 04 mit einem Kohlenstoffgehalt von maximal 0,02 %. Die Bleche besitzen eine Schlüsselweite (SW) von 33 mm mit Blechdicken von 0,5 und 0,7 mm. Die Strukturtiefe der SW 33 beträgt 3,1 mm. Bezeichnungen charakteristischer geometrischer Maße und Strukturrichtungen des strukturierten Bleches sowie die Strukturlagen positiv und negativ sind in dargestellt.
Die laserstrahlgeschnittenen Proben aus den strukturierten und glatten Blechen wurden mit einer Spannvorrichtung auf der Schweißunterlage fixiert. Zusätzlich wurden die Bleche mit dem WIG-Schweißen in einem Abstand von 100 mm (alle 3 Waben) geheftet. Bei Heftabständen größer 130 mm vergrößert sich während des Schweißens das Spaltmaß zwischen den Fügepartnern und Schweißfehler (Durchbrand) können auftreten.
Das konventionelle MAG- und das wärmearme Cold Metal Transfer^®-Schweißen (CMT) wurden mit dem Schweißgerät TransPulsSynergic 3200 der Firma Fronius durchgeführt. Eine reproduzierbare Brennerführung wurde mit dem Roboter Kuka KR 36 HA realisiert. Für die Untersuchungen wurde ein Schutzgas der Schutzgasgruppe M21 (82% Argon und 18% CO₂) sowie der Zusatzwerkstoff G3Si1 gewählt.

Eine Hochgeschwindigkeitskamera Fastcam SA5 mit maximaler Auflösung von 1024x1024 Pixel und 10000 fps der Firma Photron zeichnet den Lichtbogen und Werkstoffübergang auf. Auf den Blechoberflächen fixierte Thermoelemente (Typ K) erfassen die Temperaturzyklen beim Schweißen. Tabelle 1 gibt Auskunft über die verwendeten Prozessparameter. Tabelle 1 Prozessparameter für das Schweißen strukturierter Bleche (Werkstoff DC04)

Verfahren	CMT		MAG
Blechdicke	0,5 mm	0,7 mm	0,7 mm
Schweißgeschwindigkeit	75 cm/min	75 cm/min	75 cm/min
Drahtvorschub	2,1 m/min	3,2 m/min	2,6 m/min
Brennerwinkel	15°	15°	15°
Kontaktrohrabstand zur Wabenmitte in der positiven Strukturlage	14 mm	14 mm	14 mm

Beispiel 2:
MSG-Schweißen strukturierter Bleche
Zum Herstellen von großflächige Platinen oder zylindrische geschlossen Körper werden strukturierte Bleche miteinander gefügt. Beim Schweißen von zwei strukturierten Blechen wurden im ersten Schritt der Strukturverlauf charakterisiert und aus schweißtechnischer Sicht die Anforderungen an den Fügeprozess bewertet.
) zeigt die geometrischen Strukturprofile einer Wabe. Beim Schweißen der strukturierten Bleche mit geradliniger Brennerbewegung tritt ein variierender Kontaktrohrabstand (Stickout) auf, der in Strukturrichtung 0° leicht ausgeprägter ist als in 90°-Richtung. Zudem ändert sich der Anstellwinkel des Brenners zum Blech kontinuierlich. Der empfohlene Brennerwinkel für glatte Bleche beträgt 15° im stechenden Schweißen. Diese ideale Position wird bei strukturierten Blechen in der Wabenmitte und im Steg erreicht. Die geometrische Neigung der Struktur beim Übergang von Steg zu Wabe beträgt 15° und nimmt bis zur Wabenmitte kontinuierlich ab. Als Folge variiert der resultierende Anstellwinkel zwischen Blech und Brenner zwischen 0° am Wabenbeginn, 15° in der Wabenmitte und 30° am Wabenende, ). Nach Überschreiten der Wabenmitte wechselt zusätzlich die Schweißposition von steigendem ins fallende Schweißen.
Infolge der Höhenunterschiede verändert sich die tatsächliche Schweißgeschwindigkeit, da der zurückgelegte Weg des Brenners und der Weg an der Blechoberfläche abweichen. Beim Übergang von Steg zu Wabe entsteht eine ca. 6,7% höhere Schweißgeschwindigkeit, die sich in Richtung Wabenmitte auf den eingestellten Wert einstellt, ).
Die auftretenden Schweißpositionen und Prozessparameter beim Schweißen der strukturierten Bleche wurden separat durch systematische Modellversuche mittels Blindnahtschweißungen an 0,7 mm dicken glatten Blechen des Werkstoffes DC 04 validiert. Der Kontaktrohrabstand bei den Versuchen wurde dabei größer gewählt, um Geometrien verschiedener Strukturen zu erfassen und die Unterschiede der Nahtgeometrie zu verdeutlichen.
Es wurde der Kontaktrohrabstand bei verschiedenen Anstellwinkeln α (Versuchsreihe 1) und bei fallendem und steigendem Schweißen in Kombination mit Anstellwinkeln α von 0° und 30° (Versuchsreihe 2) variiert. Anschließend wurden Untersuchungen mit einem Brennerwinkel von 0° durchgeführt (Versuchsreihe 3).
Die zeigt, dass für das CMT-Schweißen bei einem Kontaktrohrabstand von 19 mm stets eine größere Nahtüberhöhung als bei einem Kontaktrohrabstand von 10 mm vorliegt. Der Anstellwinkel hat keinen signifikanten Einfluss auf die Nahtüberhöhung.
Die Versuchsreihe 2 in ergibt, dass für das steigende und fallende Schweißen bei einem Anstellwinkel von 0° die Nahtgeometrien ähnlich sind. Der zuvor identifizierte Einfluss des Kontaktrohrabstands bleibt bestehen. Für einen Anstellwinkel von 30° ändert sich jedoch bei beiden untersuchten Kontaktrohrabständen die Einbrandtiefe, insbesondere signifikant im fallenden Schweißen. Die Parameter der Schweißung in ) stellen die kritischen Bedingungen beim Übergang von Wabe zu Steg dar.
Untersuchen mit dem konventionellen MAG-Schweißverfahren zeigen ein ähnliches Verhalten bei Variation der untersuchten Parameter. Beim CMT-Verfahren bildet sich eine größere Nahtbreite und Wärmeeinflusszone (WEZ) bei gleicher Nahthöhe. Eine Ausnahme bildet der Anstellwinkel von 30°. Beim CMT-Verfahren wurde keine Durchschweißung erzielt, während beim konventionellen MAG-Schweißen eine ausreichende Wurzel entstand.
Zur Charakterisierung des Werkstoffüberganges wurden die Schweißprozesse mit einer Hochgeschwindigkeitskamera aufgezeichnet. Beim CMT-Schweißen mit erhöhtem Stickout wurden tendenziell größere Tropfen beim Werkstoffübergang vom Zusatz- zum Grundwerkstoff festgestellt und sind ursächlich für die deutlichere Nahtüberhöhung. Mit steigendem Anstellwinkel verweilt der Lichtbogen länger auf dem eingebrachten schmelzflüssigen Zusatzwerkstoff und trägt weniger zum Aufschmelzen des Grundwerkstoffes bei. Bei steigendem und fallendem Schweißen mit einem Anstellwinkel von 0° wurden keine Unterschiede in der Verweildauer des Lichtbogens auf dem schmelzflüssigen Zusatzwerkstoff identifiziert. Bei einem Anstellwinkel von 30° konnte beobachtet werden, dass nach Zünden des Lichtbogens ( )) durch die Drahtrückwärtsbewegung beim CMT-Prozess der Lichtbogen fast ausschließlich auf dem schmelzflüssigen Zusatzwerkstoff verweilt ( )). Bei der Vorwärtsbewegung des Drahtes, bevor der Grundwerkstoff durch den Lichtbogen aufschmilzt, erfolgt der Tropfenübergang hauptsächlich zum schmelzflüssigen Zusatzwerkstoff ( )). Ein anschließendes Neuzünden des Lichtbogens erfolgte wieder auf dem schmelzflüssigen Zusatzwerkstoff.
Beim konventionellen MAG-Schweißen mit Stickout 19 mm und Anstellwinkel 30° zündet der Lichtbogen auf dem Zusatzwerkstoff ( )), verweilt dann mit einer kleineren Lichtbogenlänge nahezu kontinuierlich sowohl auf dem schmelzflüssigen Zusatzwerkstoff als auch auf dem Grundwerkstoff –f). Dieses Verhalten erklärt die bessere Durchschweißung.
Die Nahtüberhöhung bei größeren Kontaktrohrabständen kann auf die veränderten Bedingungen bei der Wärmeverteilung zwischen Grund- und Zusatzwerkstoff zurückgeführt werden. Die Wärme verteilt sich auf den Grundwerkstoff sowie auf die Summe aus der Wärme in der freien Drahtlänge und im Lichtbogen. Bei erhöhter freier Drahtlänge (Stickout) nimmt der elektrische Widerstand im Draht zu und führt zur Erhöhung des Wärmeanteils im Draht und sorgt für eine erhöhte Abschmelzleistung.
Die aus den Modellversuchen gewonnenen Erkenntnisse bilden die Grundlage für die nachfolgenden Schweißuntersuchungen an Stumpfstoßverbindungen von strukturierten Blechen der Dicke 0,5 mm. Die Schweißparameter sind in Tabelle 1 dargestellt. In Übereinstimmung mit den Modellversuchen prägt sich in der Wabenmitte eine breite flache Naht und im Steg eine starke Nahtüberhöhung mit kleinerer Wurzel aus. Eine Optimierung der Schweißparameter verbesserte das Durchschweißen, .
Beispiel 3:
Anschließend wurden weitere Modellversuche mit einem Brennerwinkel von 0° durchgeführt. Er vermeidet Anstellwinkel größer als 15° beim Schweißen der strukturierten Bleche. verdeutlicht die daraus resultierende Nahtausbildung bei verschiedenen Kontaktrohrabständen. Beide Kontaktrohrabstände beim fallenden und steigenden Schweißen zeigen eine ähnliche Einbrandtiefe. Auch bei dieser Versuchsreihe konnte bei einem Stickout von 19 mm eine größere Nahtüberhöhung festgestellt werden, jedoch bewirkt der gewählte Anstellwinkel einen tieferen Einbrand.
Beispiel 4:
Weiterhin wurde die Spaltüberbrückbarkeit an 0,5 mm dicken Blechen in beiden Strukturlagen (positiv und negativ) sowie in den Strukturrichtungen 0° und 90° untersucht. Es ergeben sich drei wesentliche Ursachen für die Entstehung eines Spaltes beim Schweißen von strukturierten Blechen. Neben den beim Glattblech bekannten Arten des Lateral- und Höhenversatzes der Bleche, kann bei strukturierten Blechen zusätzlich der Strukturversatz (entlang der Schweißrichtung) den Spalt erzeugen, .
Die Proben wurden mit der jeweiligen Versatzart versehen und die Lage der Bleche zueinander durch Heftpunkte fixiert und anschließend der Versatz durch Fühlerlehren mit einer Stufung von 0,05 mm ermittelt.
Beim Lateralversatz wurde als maximal zulässiges Spaltmaß 0,05 mm in beiden Strukturlagen ermittelt. Ursache ist die geringe Blechdicke. Bei einem Spaltmaß von 0,05 bis 0,1 mm trat vereinzelt Durchbrand auf. Es ist daher ein technischer Nullspalt besonders bevorzugt. Die glatten Referenzproben weisen eine geringfügig bessere Spaltüberbrückbarkeit von 0,1 mm auf. Der Schweißprozess verursachte bei einem Höhenversatz bis zu 0,1 mm keinen Durchbrand. Es zeigten sich keine bedeutsamen Unterschiede zwischen den Strukturlagen sowie in Vergleich zu den Referenzschweißungen. Die Toleranz für den Strukturversatz beträgt in beiden Strukturlagen 1 mm.
Die Untersuchungen zeigen, dass kein signifikanter Unterschied zwischen den Strukturlagen sowie beiden Strukturrichtungen in Bezug auf die Spaltüberbrückbarkeit besteht. Die größten zulässigen Toleranzen treten beim Strukturversatz auf. Hinsichtlich des Höhen und Lateralversatzes ist eine genaue Positionierung der strukturierten Fügepartner erforderlich.
Beispiel 5:
Für das Fügen von strukturierten mit glatten Blechen wurden verschiedene Anbindungsvarianten als Stumpf- und Überlappstoß konzipiert:

– Nichtlinearer Schweißpfad („Zick-Zack“) in der Strukturrichtung 0° (ZZ 0°, )) und 90° (ZZ 90°, )) als Stumpfstoß
– Steppnahtverbindung in der Strukturrichtung 90° (SN-S) als Stumpf- und als Überlappstoß (SN-Ü, ))
– Punktschweißverbindungen in Strukturrichtung 0° (P 0°, )) und 90° (P 90°) als Überlappstoß

Zur Beurteilung der Schweißnahtqualität wurden Querschliffproben aus verschiedenen Positionen der Schweißnaht entnommen. zeigt die Querschliffpositionen Steg (S), Wabe (W) und den Zwischenbereich (Z).
Die Schliffbilder aller Anbindungsvarianten zeigen einheitlich keine Bindefehler. Auch der Vergleich der Gefügebilder beider Schweißverfahren in den jeweiligen Anbindungen zeigt keine gravierenden Unterschiede (vgl. )). Die gestrichelten Linien kennzeichnen den Übergang vom wärmeunbeeinflussten Grundwerkstoff zu WEZ.
Härteprüfungen zeigen einen typischen Härteabfall von der Schweißnaht zum Grundwerkstoff. Die größte Härte ergibt sich in der Schweißnaht nahe der Nahtoberseite mit circa doppelt so hohen Werten im Vergleich zum Grundwerkstoff. Relevante Unterschiede zwischen Steg (S), Wabe (W) und Zwischenbereich (Z) sowie zwischen Schweißverfahren liegen nicht vor, ).
Zur Beurteilung der Verbindungsfestigkeiten dienten quasi-statische Zug- beziehungsweise Zugscherversuche. Im Stand der Technik werden eine Probenbreite von 100 mm und Probenlänge von 520 mm für strukturierte Bleche empfohlen.
Als Referenzproben wurden Stumpf- und Überlappverbindungen mit durchgehenden Liniennähten aus gleichen Blechpaarungen herangezogen: glatt-glatt (GG) und strukturiertstrukturiert in den Strukturrichtungen 0° (SS 0°) und 90° (SS 90°). Die Zugfestigkeiten der glatten Referenzproben betragen ca. 275 MPa und die der strukturierten Referenzproben ca. 285 MPa. Das Versagen der Proben trat immer im Grundwerkstoff auf. Es konnten keine Unterschiede zwischen den maximalen Zugkräfte je nach Stoßarten, Strukturrichtungen und den verschiedenen Schweißverfahren festgestellt werden. Schweißverbindungen zwischen strukturierten und glatten Blechen hielten grundsätzlich höhere maximale Zugkräfte aus. Besonders gut waren die Ergebnisse dabei für nichtlineare Schweißpfade. Auch die Punktschweißungen in Strukturrichtung 0° zeigten besonders gute Ergebnisse.
Beispiel 6: Strukturiertes Tailored Blank aus strukturiertem und glattem Blech
Die qualifizierten Stumpfstoßverbindungen von strukturierten mit glatten Blechen der Form „Zick-Zack“ in Strukturrichtung 0° werden in einem weiteren Schritt tiefergehend untersucht. Es wurden strukturierte Tailored Blanks (= structured Tailored Blanks) aus glatten und strukturierten Fügepartnern geschweißt. Das strukturierte Tailored Blank ermöglicht es, zum Beispiel lokal hohe Beanspruchungen bei gleich Blechdicke durch die erhöhte Biegesteifigkeit des strukturierten Bleches zu begegnen.
Die Verbindungen ZZ 0° sowie ZZ 90° zeigen aufgrund der unterschiedlich stark ausgeprägten WEZ (gestrichelte Linien in ) einen zur Schweißnahtmitte asymmetrischen Härteverlauf mit höheren Härten in der schmaleren WEZ. ) verdeutlicht den Härteverlauf im Wabenbereich an einer MAG-Verbindung mit der Blechdicke 0,7 mm der Zick-Zack-Schweißnaht in der Strukturrichtung 0° (Schliffpositionen nach a)).
Die Ausbildung der unterschiedlich breiten WEZ resultiert aus der schweißpfadbedingten ungleichmäßigen Wärmeausbreitung in den Fügepartnern. Signifikante Unterschiede zwischen den Schweißverfahren CMT und MAG konnten nicht verzeichnet werden.
Deutlich zu sehen ist, dass entlang des Schweißpfades im „Inneren“ des Zick-Zacks höhere Spitzentemperaturen vorliegen, sowohl auf der der strukturierten als auch glatten Seite des strukturierten Tailored Blanks. Die asymmetrisch ausgeprägte WEZ hat jedoch keinen Einfluss auf die Festigkeit der Probe.
Die vorgestellten Untersuchungen qualifizieren das konventionelle MAG- sowie das CMT-Schweißen für strukturierte Bleche. Die Schweißnahtqualitäten ist in allen Fällen mit denen der Referenzschweißungen vergleichbar oder besser.
Beim Schweißen von strukturierten Fügepartnern mit der Strukturtiefe von 3,1 mm wird die Schweißnahtqualität ohne Höhenregulierung erreicht. Der signifikanteste Prozessparameter „Stickout“ nimmt Einfluss auf die Nahtgeometrie, muss jedoch bei den untersuchten Strukturtiefen nicht konstant gehalten werden.
Zur Integration strukturierter Bleche in konventionelle Konstruktionen wurden verschiedene Schweißverbindungen mit verschiedenen Blechdicken untersucht, Prozessparameter ermittelt und die Schweißnahtqualität nachgewiesen. Es wurden keine signifikanten Unterschiede zwischen den Schweißverfahren, Stoßarten, Anbindungsvarianten in Bezug auf die Härte festgestellt. Ebenso zeigten sich keine wesentlichen Unterschiede in den Festigkeiten von Stumpf- und Überlappverbindungen, da die Proben ausschließlich im Grundwerkstoff versagten. Die Anbindungsvarianten ZZ 0° und 90° sowie die Referenzschweißungen und die MAG-Punktschweißung in 0°-Richtung zeigen die gleichen Maximalkräfte. Die Steppnahtverbindungen ertragen aufgrund der reduzierten Schweißnahtlänge geringere Zugkräfte.
Die Verbindungen von strukturierten mit glatten Blechen führten zur Erfindung, nämlich der Entwicklung eines strukturierten Tailored Blanks, bestehend aus strukturierten Blechen und glatten Blechen. Die Festigkeiten des Tailored Blank sind besser als Festigkeiten von Referenzschweißungen an glatten Blechen. Durch den Schweißpfad entstehen ungleichmäßig ausgeprägte Wärmeeinflusszonen, die keinen Einfluss auf die Festigkeit nehmen.
zeigt ein strukturiertes Tailored Blank im Schnitt an einer charakteristischen Stelle, wobei ein glatter Fügepartner mit einem strukturierten Fügepartner gefügt wurde, wobei die beiden Fügepartner unterschiedliche Dicken aufweisen.
zeigt ein strukturiertes Tailored Blank im Schnitt an einer charakteristischen Stelle, wobei ein glatter Fügepartner mit einem strukturierten Fügepartner gefügt wurde, wobei beide Fügepartner die gleiche Dicke aufweisen.
zeigt ein strukturiertes Tailored Blank im Schnitt an einer charakteristischen Stelle, wobei zwei strukturierte Fügepartner miteinander gefügt wurden und beider Fügepartner die gleiche Dicke aufweisen.
zeigt eine Darstellung eines strukturierten Fügepartners mit einer positiven Strukturlage, wohingegen 5 einen strukturierten Fügepartner mit einer negativen Strukturlage aufzeigt. Die Fügepartner können eine unterschiedliche Strukturlage aufweisen. Im Sinne der Erfindung bezeichnet eine positive Strukturlage, wenn die Struktur insbesondere der Beanspruchungsrichtung zugewandt ist und eine negative Strukturlage entsprechend die entgegengesetzte Orientierung der Struktur. Es hat überraschenderweise gezeigt, dass durch die unterschiedlichen Strukturlagen Variationen der Schichten vorgenommen werden können. Insbesondere bei viellagigen bzw. vielschichtigen oder mehrschichtigen Leichtbauelementen oder Schichtelementen steigt die Variationsvielfalt insbesondere exponentiell an.
zeigt die einen bevorzugten strukturierten Fügepartner, wobei sich die Schichtdicke (h), aus der inneren Höhe des Versteifungselements (t) und der Fügepartnerdicke (s) ergibt.
zeigt die charakteristische Maße an strukturierten Blechen.
zeigt in a) Strukturprofile und in b) Prozessparameter am strukturierten Blech.
zeigt Makroschliffe der Modellversuche (CMT) mit variierendem Kontaktrohrabstand bei verschiedenen Anstellwinkeln α (Versuchsreihe 1).
zeigt Makroschliffe zu den Modellversuchen (CMT) mit Variation des Kontaktrohrabstandes bei steigenden und fallenden Schweißen (Versuchsreihe 2).
zeigt das Lichtbogenverhalten bei einem Anstellwinkel α von 30° a–c) CMT; d–f) MAG.
zeigt Makroschliffe beim Brennerwinkel 0° für steigendes und fallendes Schweißen bei verschiedenen Kontaktrohrabständen bei CMT (Versuchsreihe 3).
zeigt einen durch Versatzarten erzeugten Spalt.
zeigt exemplarische Anbindungsvarianten zwischen strukturierten und glatten Blechen a) ZZ 0°, b) ZZ 90°, c) SN-Ü und d) P 0°.
zeigt a) Querschliffe am Beispiel ZZ 90° im Steg (S), Blechdicke 0,7 mm und b) Härteverlauf der Schweißnaht ZZ 0°.
zeigt den Härteverlauf ZZ 0° in der Wabe (W) und b–c) Schliffe; MAG; Blechdicke 0,7 mm.
zeigt die Lage der Thermoelemente.
zeigt Temperaturzyklen eines strukturierten Tailored Blank a) auf dem strukturierten Blech, b) auf dem glatten Blech.
Bezugszeichenliste

1: glatter Fügepartner
2: Fügestelle
3: strukturierter Fügepartner

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 8716668 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 8593 [0032]

Claims

Strukturiertes Tailored Blank, umfassend mindestens zwei Bleche, wobei – mindestens ein Blech ein strukturiertes Blech ist, wobei – das strukturierte Blech regelmäßig angeordnete Versteifungselemente ohne ebenflächige Abschnitte insbesondere wabenförmige Formen umfasst, die von Stegen voneinander getrennt sind, und wobei – das strukturierte Blech an mindestens ein weiteres Blech gefügt ist, und – beide Bleche nicht gleichartig sind.
Strukturiertes Tailored Blank nach Anspruch 1, umfassend mindestens einen im Wesentlichen glattes Blech, wobei – das im Wesentlichen glatte Blech mindestens an ein strukturiertes Blech gefügt ist.
Strukturiertes Tailored Blank nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – die Bleche im Stumpfstoß gefügt sind.
Strukturiertes Tailored Blank nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – die Bleche im Überlappstoß gefügt sind.
Strukturiertes Tailored Blank nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bleche nicht übereinander gefügt sind.
Strukturiertes Tailored Blank nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – das strukturierte Blech und mindestens ein weiteres Blech mit dem das strukturierte Blech gefügt ist nicht die gleiche Dicke aufweisen.
Strukturiertes Tailored Blank nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – das strukturierte Blech und mindestens ein weiteres Blech mit dem das strukturierte Blech gefügt ist im Wesentlichen die gleiche Dicke aufweisen.
Strukturiertes Tailored Blank nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – das strukturierte Blech und mindestens ein weiteres strukturiertes Blech miteinander gefügt sind und wobei – mindestens zwei der miteinander gefügten strukturierten Bleche unterschiedliche Dicken aufweisen.
Strukturiertes Tailored Blank nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – das strukturierte Blech und mindestens ein weiteres Blech mit dem das strukturierte Blech gefügt ist unterschiedliche Werkstoffe umfassen.
Strukturiertes Tailored Blank nach Anspruch 10, wobei die Bleche im Wesentlichen die gleiche oder unterschiedliche Dicken aufweisen.
Strukturiertes Tailored Blank nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – mindestens ein strukturiertes Blech eine Schlüsselweite von 0,1 mm bis 5000 mm, bevorzugt 25 mm bis 40 mm, bevorzugt 30 mm bis 35 mm, besonders bevorzugt 33 mm aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines strukturierten Tailored Blanks, nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend die folgenden Schritte – Bereitstellung eines ersten strukturierten Bleches, wobei – das erste strukturierte Blech regelmäßig angeordnete Versteifungselemente ohne ebenflächige Abschnitte insbesondere wabenförmige Formen umfasst, die von Stegen voneinander getrennt sind, und – Bereitstellung mindestens eines weiteren Bleches, welches dem ersten Blech nicht gleicht, und – Fügen des ersten Bleches mit mindestens einem weiteren Blech.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei – das Fügeverfahren insbesondere ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend mechanisches Fügen, Löten, Hartlötverfahren, Weichlötverfahren, Schweißen, Schutzgasschweißverfahren, Metall und Wolfram Schutzgasschweißverfahren und/oder Kleben.
Verwendung des strukturierten Tailored Blanks nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 als Halbzeug oder Endprodukt.
Verwendung des Halbzeugs nach dem vorhergehenden Anspruch als Bauelement, insbesondere als Wandelement, Bodenelement, Deckenelement und/oder Element einer Chassis eines Fahrzeugs.