DE102014000944B3

DE102014000944B3 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung mehrskalig oberflächenstrukturierter Hohlprofile mittels mediengestützten Umformens

Info

Publication number: DE102014000944B3
Application number: DE201410000944
Authority: DE
Inventors: Maik Gude; Werner Hufenbach; Johann Maaß; Reinhard Mauermann; Raik Grützner
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Technische Universitaet Dresden
Priority date: 2014-01-24
Filing date: 2014-01-24
Publication date: 2015-04-02
Anticipated expiration: 2034-01-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (1) zur Herstellung mehrskalig oberflächenstrukturierter Hohlprofile (8) mittels mediengestützten Umformens unter Mitwirkung einer Vorrichtung (1), die zumindest aus – einem Außenwerkzeug (2) und – einem in das Außenwerkzeug (2) einbringbaren Innenwerkzeug (3), zwischen denen das Hohlprofil (8) eingelegt wird, besteht. Dabei erfolgen in einem ersten Schritt eine Stauchung auf das Hohlprofil (8) mittels eines Außendrucks pA über das Außenwerkzeug (2) zum Innenwerkzeug (3) gerichtet zum Formen einer Mesostruktur und/oder einer Mikrostruktur am Hohlprofil (8) und in einem zweiten Schritt wird eine Expansion des Hohlprofils (8) mittels eines Innendrucks pI über das Innenwerkzeug (3) zum Außenwerkzeug (2) gerichtet zum Formen einer Makrostruktur am Hohlprofil (8) durchgeführt, wobei in dem ersten Schritt durch Einbringen eines Mediums (26) mit dem Außendruck pA eine plastische Stauchung des Hohlprofils (8) in Richtung zum Innenwerkzeug (3) erzielt wird, wobei Mesostrukturierungs-Formelemente (14) und/oder Mikrostrukturierungs-Formelemente (15) in das Hohlprofil (8) eingebracht werden, indem die Innenkontur des Hohlprofils (8) an das Innenwerkzeug (3) angepresst wird, und wobei in dem zweiten Schritt durch Einbringen des Mediums (26) mit dem Innendruck pI über das Innenwerkzeug (3) eine plastische Aufdehnung des Hohlprofils (8) in Richtung zum Außenwerkzeug (2) realisiert wird, wobei zumindest ein im Außenwerkzeug (2) vorgeformtes Makrostrukturierungs-Formelement (13) aktiv ausgebildet wird, indem die Hohlprofilgeometrie durch das Außenwerkzeug (2) geformt wird, wobei eine mehrskalige Strukturierung des Hohlprofils (8) mittels mindestens eines Makrostrukturierungs-Formelements (13), mindestens eines Mesostrukturierungs-Formelements (14) und mindestens eines Mikrostrukturierungs-Formelements (14) ausgebildet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung mehrskalig oberflächenstrukturierter Hohlprofile mittels mediengestützten Umformens mit einer Vorrichtung, die zumindest aus

– einem Außenwerkzeug und
– einem in das Außenwerkzeug einbringbaren Innenwerkzeug, zwischen denen das Hohlprofil eingelegt wird,

Das technische Anwendungsgebiet besteht darin, dass für die Ausbildung einer mehrskaligen Struktur als Schnittstelle eines Metall-FVK-Hybridverbundes das mediengestützte Umformen hauptsächlich als Hydroumformverfahren für metallische Hohlprofile angewendet wird.
Die Druckschrift DE 198 30 623 B4 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Umformung von Werkstücken, insbesondere von Hohlkörpern, durch Einwirkung eines Druckmediums unter Anwendung von wenigstens zwei ein Hochdruck-Umformwerkzeug bildenden Werkzeugteilen, wobei nach dem Schließen der beiden Werkzeugteile das Umformen des Werkstücks unter Einwirkung eines Druckmediums erfolgt.
Die nach außen in Richtung zum Werkzeug weisende Wandung des Werkzeugs wird

– an den Positionen, an welchen der Querschnitt des Werkstückes zu verringern ist, und/oder
– an den Positionen, an welchen eine erhöhe Reibung zwischen Werkstück und Werkzeug auftritt,
– durch das Druckmedium mit einem Außenhochdruck beaufschlagt und
– es wird bedarfsweise an der Innenwandung des Werkstücks ein Innenhochdruck mit dem Druckmedium erzeugt.

Die Vorrichtung umfasst ein Außenwerkzeug und ein in das Außenwerkzeug einbringbares Innenwerkzeug, zwischen denen das Hohlprofil eingelegt ist, wobei das Außenwerkzeug zumindest eine Zuführungsleitung für das Druckmedium hat und wobei das Innenwerkzeug entweder von der Seite der ersten Eingangsöffnung in den Hohlraum des Außenwerkzeugs und/oder von der Seite der zweiten Eingangsöffnung innerhalb des Hohlprofils in den Hohlraum einschiebbar ist, wobei das Innenwerkzeug zumindest eine zweite Zuführungsleitung für das Druckmedium hat.
Die Druckschrift DE 198 33 550 B4 betrifft ein Umformwerkzeug zum Umformen mittels eines Druckmittels, wobei das Umformwerkzeug eine Druckmittelzuführung für das Druckmittel und eine Gravur entsprechend einer gewünschten Endkontur eines Werkstückes aufweist und die Gravur mit Mikrostrukturen versehen ist.
Die Gravur ist in den Bereichen mit Mikrostrukturen versehen, in denen sich das Druckmittel vor Einlegen eines nächsten Werkstückes sammeln kann. Die Mikrostrukturen nehmen während des Anpressens des Werkstückes an die Gravur das in der Gravur haftende Druckmittel auf.
Dem Werkzeug sind somit Makrostrukturierungs-Formelemente und Mikrostrukturierungs-Formelemente zugeordnet.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum wirkmediengestützten Umformen eines Halbzeuges sind in der Druckschrift DE 103 55 959 B4 beschrieben, wobei das Wirkmedium an gegenüberliegenden Seiten des Halbzeuges zugeführt und wobei zumindest im umzuformenden Bereich einander entgegenwirkende Mediendrücke angelegt werden.
Dabei wird an eine der gegenüberliegenden Seiten des Halbzeuges nach Zuführung von Wirkmedium und nach Druckanlegen auf beiden Seiten, weiteres Wirkmedium zugeführt und an der entsprechend anderen der gegenüberliegenden Seiten des Halbzeuges ein entsprechendes Volumen an Wirkmedium abgeführt.
Der Nachteil besteht darin, dass mit der angegebenen Hydroumformung nur eine globale Formung bzw. Formgebung von Halbzeugen durchgeführt wird. Es liegt keine detaillierte Oberflächenstrukturierung eines Halbzeuges vor.
Auch das Hydroumformen belastungsangepasster Baugruppen wie Tailored Blanks ist in der Druckschrift DE 103 55 959 B4 beschrieben, wobei damit Strukturen gemeint sind, die aus zwei oder mehreren Teilen bestehen, wobei Halbzeugdicke, -festigkeit und -anordnung variabel auf die Belastung im Herstellungs- und Nutzungsprozess eingestellt sind.
Die einzelnen Teile werden üblicherweise durch Laserschweißen und/oder Kleben verbunden.
Die belastungsangepassten Baugruppen werden mit lasergeschweißter geradliniger oder gekrümmter Stumpfnaht (Welded Blanks, als geklebte oder geschweißte Überlappstruktur (Bonded Blanks, Patchwork), als gewalztes Halbzeug (Rolled Blanks) und als Rohrhalbzeug (Tailored Tubes) hydrogeformt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung mehrskalig oberflächenstrukturierter Hohlprofile mittels mediengestützten Umformens anzugeben, die derart geeignet ausgebildet sind, dass mit dem vorgeschlagenen Hydroumformverfahren in Einzelphasen eine mehrskalige Innenoberflächenstrukturierung eines metallischen Hohlprofils realisiert wird, die z. B. für eine spätere vorzugsweise formschlüssige Verbindung mit einem Faser-Kunststoff-Verbund(FKV)-Profil genutzt werden kann.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 6 gelöst. Das Verfahren zur Herstellung mehrskalig oberflächenstrukturierter Hohlprofile mittels mediengestützten Umformens wird mit einer Vorrichtung durchgeführt, die zumindest aus

_A

_I

_A

_I

Vor der Durchführung der Stauchung wird ein Einlegen des Hohlprofils in den Hohlraum des Außenwerkzeuges in Verbindung mit dem Innenwerkzeug durchgeführt.
Zwischen dem ersten Schritt und dem zweiten Schritt kann wahlweise als Zwischenschritt eine Drehung des Innenwerkzeuges zur Verstärkung der Meso- und Mikrostrukturierung in der Innenoberfläche des Hohlprofils durchgeführt werden. Dabei kann das Innenwerkzeug zumindest einen feststehenden Teil und einen drehbaren Teil für die Ausführung der Drehung aufweisen.
Mit den Mesostrukturierungs-Formelementen und/oder den Mikrostrukturierungs-Formelementen kann wahlweise durch eine zusätzliche Drehung nach dem ersten Schritt um einen Winkel mit vorzugsweise wenigen Grad oder einem Winkel bis zu 360 Grad ein aktives Einformen von feilespitz- oder spitzartigen Konturen am Innenwerkzeug in tangentialer Richtung erreicht werden.
Mittels eines Makrostrukturierungs-Formelementes an der Innenfläche des Außenwerkzeuges wird eine Formfixierung an der Außenoberfläche des Hohlprofils erhalten.
Die das Verfahren ausführende Vorrichtung zur Herstellung mehrskalig oberflächenstrukturierter Hohlprofile mittels mediengestützten Umformens umfasst zumindest ein Außenwerkzeug und ein in das Außenwerkzeug einbringbares Innenwerkzeug, zwischen denen das Hohlprofil eingelegt ist,
wobei gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 6

– das Außenwerkzeug mit einem nahezu zylinderförmigen Hohlraum versehen ist und an seiner Innenfläche Ausnehmungen besitzt, die als Makrostruktur-Formelemente ausgebildet sind, und in Richtung der Vorrichtungsachse sich gegenüberliegende Eingangsöffnungen aufweist, wobei das Außenwerkzeug zumindest eine erste Zuführungsleitung für das Druckmedium hat,
– das Innenwerkzeug entweder von der Seite der ersten Eingangsöffnung in den Hohlraum des Außenwerkzeugs und/oder von der Seite der zweiten Eingangsöffnung jeweils innerhalb des Hohlprofils in den Hohlraum einschiebbar ist, wobei das Innenwerkzeug zumindest eine zweite Zuführungsleitung für das Druckmedium hat,

Das Innenwerkzeug kann zumindest aus einem ersten Innenwerkzeugteil und einem zweiten Innenwerkzeugteil bestehen, wobei das erste Innenwerkzeugteil von der Seite der ersten Eingangsöffnung in den Hohlraum des Außenwerkzeugs und das zweite Innenwerkzeugteil von der Seite der zweiten Eingangsöffnung wahlweise gemeinsam mit dem Hohlprofil und innerhalb des Hohlprofils in den Hohlraum des Außenwerkzeuges einschiebbar sind.
Zwischen den beiden gegenüberliegenden Stirnseiten der beiden in das Hohlprofil eingesteckten/eingeschobenen Innenwerkzeugteile kann sich mindestens ein der zweiten Zuführungsleitung zugeordneter bzw. ein mit der zweiten Zuführungsleitung verbundener Zwischenkanal befinden, der zu einem Zwischenluftraum geführt ist. Der Zwischenluftraum ist nach der Einlegung des Hohlprofils in die Vorrichtung zwischen der Innenoberfläche des Hohlprofils und der Außenfläche des Innenwerkzeugs vorhanden.
Zwischen der Innenfläche des Außenwerkzeuges und der Außenfläche des Innenwerkzeuges befindet sich ein weitgehend ringförmiger Hohlraum, der derart dimensioniert ist, dass in ihm das zu verändernde Hohlprofil einfügbar ist.
In dem Außenwerkzeug befindet sich zumindest die erste Zuführungsleitung wahlweise mit einem ersten Druckmedienanschluss, wobei die erste Zuführungsleitung bis in das Makrostrukturierungs-Formelement zum Hohlraum des Außenwerkzeuges führt, wobei über die erste Zuführungsleitung eine Zufuhr des Mediums unter Außendruck p_A in den Hohlraum erfolgt.
In einem der beiden Innenwerkzeugteile befindet sich zumindest eine zweite Zuführungsleitung wahlweise mit einem zweiten Druckmedienanschluss, wobei über die zweite Zuführungsleitung eine Zufuhr des Mediums mit dem Innendruck p_I in den gestauchten Bereich des ursprünglichen Zwischenluftraums zur Verpressung des Hohlprofils an die mit den Makrostrukturierungs-Formelementen versehene Innenfläche des Außenwerkzeugs erfolgt.
Als Medium bzw. Druckmedium kann vorzugsweise Flüssigkeit eingesetzt werden.
Die Innenwerkzeugteile können jeweils einen dem Außenwerkzeug abgewendeten verbreiterten Sockel oder Flansch, die zugleich einen Angriffsbereich für vorzugsweise seitlich gelagerte, jeweils die Innenwerkzeugteile in den Hohlraum drückende und halternde Stempel sind und die vorzugsweise eine Abdichtfunktion an den Eingangsöffnungen für beabsichtigte Druckzuführungen des Mediums über die erste Zuführungsleitung und die zweite Zuführungsleitung darstellen.
Im Hinblick der Zusammenfügung des Hohlprofils mit einem Faser-Kunststoff-Verbund(FKV)-Hohlprofil kann das Innenwerkzeug zumindest folgende Formelemente besitzen:

– mindestens ein Mesostrukturierungs-Formelement, das für das Einbinden von einzelnen Faserbündeln im FVK-Profil genutzt wird,
– mindestens ein Mikrostrukturierungs-Formelement, wobei bei Einsatz von mehreren Mikrostrukturierungs-Formelementen die Mikrostrukturierungs-Formelemente für das Einbinden einer Vlieslage bzw. für ein Eindringen von Faserverbund-Matrixmaterial für Mikroformschluss genutzt werden.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass mit dem im Wesentlichen zweiphasigen Umformverfahren Metall-Lasteinleitungskomponenten mit skalenübergreifender gradierter Strukturierung auf der Mikroebene, der Mesoebene und der Makroebene zur Verbindung mit FKV-Hohlprofilen hergestellt werden können.
Die Mikrostrukturierung und die Mesostrukturierung werden in einer ersten Hydroumformphase eines neuartigen zweiphasigen Hydroumformprozesses mit Durchmesserreduktion und die Makrostruktur in der zweiten Phase mit Durchmesserexpansion erzeugt.
Die Mehrphasigkeit bezieht sich auf einen ersten Prozessschritt mit Ausbildung der Mikrostruktur und Mesostruktur am Innendurchmessers des Hohlprofils und einem zweiten Prozessschritt mit Ausbildung der Makrostruktur am Außendurchmesser des Hohlprofils, insbesondere eines als rohrförmiges metallisches Lasteinleitungselement ausgebildeten Hohlprofils, das zur Verbindung mit einem FKV-Hohlprofil genutzt werden soll.
Vor der Ausführung der beiden Phasen wird beispielsweise das rohrförmige Metallhalbzeug gemeinsam mit dem mikrostrukturierten und mesostrukturierten Innenwerkzeug in das makrostrukturierte Außenwerkzeug eingelegt. Folgende Skalendimensionen und angestrebte Funktionen der einzelnen Formelemente in und an den Werkzeugteilen werden angestrebt:
Makrostrukturierungs-Formelemente (500–5000 μm) zum späteren formschlüssigen Einbinden des FVK-Profils,
Mesostrukturierungs-Formelemente (50–500 μm) zur gezielten Einbindung von Faserbündeln im FVK-Profil,
Mirostrukturierungs-Formelemente (< 50 μm) für das Einbinden einer Kunststoff-Matrix und einer Glasfaser(GF)-Funktionsschicht.
In einer ersten Phase wird mit Aufbringen eines Außendruckes p_A durch tangentiale plastische Stauchung eine Durchmesserreduzierung in der späteren Fügezone des als Metallrohr ausgebildeten Hohlprofils erzielt. Dabei werden die Mesostrukturierungs-Formelemente und die Mirostrukturierungs-Formelemente invers plastisch abgebildet, indem sich die Innenkontur des Hohlprofils am Innenwerkzeug anformt.
In der zweiten Phase wird durch Aufbringen eines Innendruckes p_I eine plastische Durchmesseraufweitung des Metallrohres realisiert, wobei das Makrostrukturierungs-Formelement wie in einem Standard-IHU-Prozess am Außenwerkzeug abgeformt wird. Die Mesostrukturierungs-Formelemente und die Mirostrukturierungs-Formelemente werden in dieser Phase ebenfalls plastisch beeinflusst, was in der Auslegung berücksichtigt werden muss.
Eine Durchmesserreduzierung und eine Durchmesservergrößerung müssen mindestens über der radialen Amplitude der Struktur am Innenwerkzeug liegen, um das Einbringen des Innenwerkzeuges am Prozessbeginn und die Entformbarkeit trotz der hinterschnittigen Formelemente am Prozessende zu gewährleisten.
Die Abdichtung des Wirkmediums im notwendigerweise geteilten Außenwerkzeug ist für den Serieneinsatz aufwändig. Für die zwei Phasen/zwei Schritte können unterschiedliche Außenwerkzeuge verwendet werden. In der ersten Phase/dem ersten Schritt wird mit einem einfachen ungeteilten Außenwerkzeug das Dichtproblem stark vereinfacht. In der zweiten Phase/In dem zweiten Schritt wird das innenstrukturierte Hohlprofil mit eingeformtem Innenwerkzeug in das geteilte und makrostrukturierte Außenwerkzeug eingelegt und hydrogeformt.
Als Außendruck p_A wird der über das Außenwerkzeug eingeführte Mediumdruck, als Innendruck p_I wird der über das Innenwerkzeug eingeführte Mediumdruck bezeichnet.
Die Erfindung wird mittels eines Ausführungsbeispiels anhand mehrerer Zeichnungen beschrieben.
Es zeigt:
1 eine schematische Längsschnitt-Darstellung des als Metallhohlprofil ausgebildeten oberflächenungeformten Hohlprofils in der Einlegungsphase des nachfolgenden mehrphasigen Hydroumformprozesses zur Herstellung eines oberflächenstrukturierten Hohlprofils, wobei
1a einen vergrößerten Ausschnitt, Detail A, aus 1 zu den Makrostruktur-Formelementen des Außenwerkzeuges und zu den Mesostruktur-Formelementen des Innenwerkzeuges und
1b einen nochmals vergrößerten Ausschnitt, Detail B, aus 1a zu den Mesostruktur-Formelementen und den Mikrostruktur-Formelementen des Innenwerkzeuges
zeigen,
2 eine schematische Längsschnitt-Darstellung der Vorrichtung mit der ersten Phase des Hydroumformprozesses zur Herstellung eines oberflächenstrukturierten Hohlprofils,
3 einen vergrößerten Ausschnitt aus der schematischen Längsschnitt-Darstellung der ersten Phase des Hydroumformprozesses zur Herstellung eines oberflächenstrukturierten Hohlprofils nach 2,
4 einen nochmals vergrößerten Ausschnitt aus der schematischen Längsschnitt-Darstellung der ersten Phase des Hydroumformprozesses zur Herstellung eines oberflächenstrukturierten Hohlprofils nach nach 2 und 3,
5 eine schematische Längsschnitt-Darstellung der Vorrichtung mit einer wahlweisen Zwischenphase des Hydroumformprozesses zur Herstellung eines oberflächenstrukturierten Hohlprofils durch eine Drehung von Innenteilen des Innenwerkzeugs,
6 eine schematische Längsschnitt-Darstellung der Vorrichtung mit einer zweiten Phase des Hydroumformprozesses zur Herstellung eines oberflächenstrukturierten Hohlprofils,
7 eine schematische Längsschnitt-Darstellung des oberflächenstrukturierten Hohlprofils nach den 1 bis 6,
8 eine schematische Längsschnitt-Darstellung eines erfindungsgemäß hergestellten Hohlprofils im Verbund mit einer Faser-Thermoplast-Verbund-Hohlstruktur in Form eines skalenübergreifenden Formschlusses des intrinsischen Hybridverbundes zwischen dem strukturierten Hohlprofil gemäß 7 und dem FKV-Profil, wobei
8a im Detail C die Oberflächen-Strukturierung mittels Makrostrukturierungs-Formelementen,
8b im Detail C1 die Oberflächen-Strukturierung mittels Mesostrukturierungs-Formelementen und
8c im Detail C1.1 die Oberflächen-Strukturierung mittels Mikrostrukturierungs-Formelementen zeigen.
In 1 ist in einer schematischen Längsschnitt-Darstellung ein als Metallprofil ausgebildetes ungeformtes Hohlprofil 8 in der Einlegungsphase für den nachfolgenden mehrphasigen Hydroumformprozess zur Herstellung eines oberflächenstrukturierten Hohlprofils 8 gezeigt.
In 1 weist die als Werkzeuganordnung ausgebildete Vorrichtung 1

– ein Außenwerkzeug 2 mit einem nahezu zylinderförmigen Hohlraum 19, das an seiner Innenfläche 20 Ausnehmungen besitzt, die als Makrostruktur-Formelemente 13 ausgebildet sind, und in Richtung der Vorrichtungsachse 18 mit sich gegenüberliegenden Eingangsöffnungen 16, 17 versehen ist, wobei das Außenwerkzeug 2 zumindest eine erste Zuführungsleitung 6 für das Druckmedium 26 in eine der Ausnehmungen 13 geführt ist,
– ein Innenwerkzeug 3, das zumindest aus einem ersten Innenwerkzeugteil 4 und einem zweiten Innenwerkzeugteil 5 besteht, wobei das erste Innenwerkzeugteil 4 von der Seite der ersten Eingangsöffnung 16 in den Hohlraum 19 des Außenwerkzeugs und das zweite Innenwerkzeugteil 5 von der Seite der zweiten Eingangsöffnung 17 in den Hohlraum 19 einschiebbar sind, wobei das Innenwerkzeug 3 zumindest eine zweite Zuführungsleitung 7 für das Druckmedium 26 in einen zwischen der Außenfläche 21 des Innenwerkzeugs 2 und der Innenoberfläche 22 des Hohlprofils 8 vorhandenen Zwischenluftraum 10 besitzt, auf, wobei dem Außenwerkzeug 2 die Makrostrukturierungs-Formelemente 13 und dem Innenwerkzeug 3; 4, 5 die Mesostrukturierungs-Formelemente 14 und die Mikrostrukturierungs-Formelemente 14 zugeordnet sind und die Formelemente 13, 14, 15 mehrskalig ausgebildet sind.

In 1 weist die zweite Zuführungsleitung 7 einen zwischen den beiden gegenüberliegenden Stirnseiten 23, 24 der beiden Innenwerkzeugteile 4, 5 befindlichen Zwischenkanal 9 auf.
Innerhalb der Innenfläche 20 des Außenwerkzeuges 2 befindet sich ein etwa zylinderförmiger Hohlraum 19, der derart dimensioniert ist, dass in ihm das als Hohlprofil 8 ausgebildete rohrartige Profil einfügbar ist und zugleich der Zwischenluftraum 10 zwischen der Innenoberfläche 22 des rohrartigen Hohlprofils 8 und der Außenfläche 21 des Innenwerkzeugs 3 vorhanden ist.
In dem Außenwerkzeug 2 befindet sich zumindest die erste Zuführungsleitung 6 mit einem ersten Druckmedienanschluss 11, wobei die erste Zuführungsleitung 6 z. B. bis in eines der Makrostrukturierungs-Formelemente 13 führt. Über die erste Zuführungsleitung 6 kann eine Zufuhr des Mediums 26 mit dem Außendruck p_A erfolgen. Die erste Zuführungsleitung 6 kann vorzugsweise senkrecht zur Vorrichtungsachse 18 in das Außenwerkzeug 2 eingefügt sein.
Zumindest kann sich in einem der beiden Innenwerkzeugteile 4 oder 5 eine zweite Zuführungsleitung 7 mit einem zweiten Druckmedienanschluss 12 befinden. Über die zweite Zuführungsleitung 7 kann eine Zufuhr des Mediums 26 mit dem Innendruck p_I in den Zwischenluftraum 10 erfolgen. Die zweite Zuführungsleitung 7 kann vorzugsweise parallel zur Vorrichtungsachse 18 im Innern des Innenwerkzeuges 3 bis zur Außenoberfläche geführt sein.
Die Innenwerkzeugteile 4 und 5 können jeweils eine dem Außenwerkzeug 2 abgewendeten verbreiterten Sockel besitzen, die zugleich einen Angriffsbereich für die Innenwerkzeugteile 4, 5 in den Hohlraum 19 drückenden und halternden Stempel (nicht eingezeichnet) sind und die eine Abdichtfunktion an den Eingangsöffnungen 16 und 17 für beabsichtigte Druckzuführungen des Mediums über die erste Zuführungsleitung 6 und die zweite Zuführungsleitung 7 darstellen.
Das Verfahren zur Herstellung mehrskalig oberflächenstrukturierter Hohlprofile 8 mittels mediengestützten Umformens kann unter Mitwirkung der vorgenannten Vorrichtung 1 durchgeführt werden, die zumindest aus

– einem Außenwerkzeug 2 und
– einem in das Außenwerkzeug 2 einbringbaren Innenwerkzeug 3, zwischen denen das Hohlprofil 8 eingelegt wird,

– in einem ersten Schritt erfolgt eine Stauchung des Hohlprofils 8 mittels eines Außendrucks p_A über das Außenwerkzeug 2 auf Hohlprofil 8 in Richtung zum Innenwerkzeug 3 zum Formen einer Mesostruktur und/oder einer Mikrostruktur am Hohlprofil 8 und
– in einem zweiten Schritt wird eine Expansion des Hohlprofils 8 mittels eines Innendrucks p_I über das Innenwerkzeug 3 zum Außenwerkzeug 2 gerichtet zum Formen einer Makrostruktur am Hohlprofil 8 durchgeführt,

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_A

8

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15

8

3

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_I

3

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2

13

2

8

13

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Vor der Durchführung der Stauchung wird das Hohlprofil 8 in den Hohlraum 19 des Außenwerkzeuges 2 gemeinsam mit dem Innenwerkzeug 3; 4, 5 eingelegt. Zwischen dem ersten Schritt und dem zweiten Schritt kann wahlweise als Zwischenschritt eine Drehung des Innenwerkzeuges 2 zur Verstärkung der Meso- und Mikrostrukturierung in der Innenoberfläche 22 des Hohlprofils 8 durchgeführt werden.
Mit dem Mesostrukturierungs-Formelement und/oder dem Mikrostrukturierungs-Formelement 15 kann wahlweise durch eine zusätzliche Drehung nach dem ersten Schritt um einen Winkel von vorzugsweise wenigen Grad oder bis zu 360 Grad ein aktives Einformen von feilespitz- oder spitzlochartigen oder anderer topografischer Konturen am Innenwerkzeug 3 in tangentialer Richtung erreicht werden.
Mittels eines Makrostrukturierungs-Formelementes 13 an der Innenfläche 20 des Außenwerkzeuges 2 wird eine Formfixierung an der Außenoberfläche 25 des Hohlprofils 8 erhalten.
In 1a ist ein vergrößerter Ausschnitt, Detail A, zu den Makrostruktur-Formelementen 13 und Mesostruktur-Formelementen 14 und in 1b ist ein nochmals vergrößerter Ausschnitt, Detail B, zu den Mesostruktur-Formelementen 14 und den Mikrostruktur-Formelementen 15 an der Außenfläche 21 des Innenwerkzeuges 3 gezeigt, wobei die Innenfläche 20 des Außenwerkzeugs 2 die Makrostruktur-Formelemente 13 aufweist.
Die Außenfläche 21 des Innenwerkzeugs 3 enthält Vorsprünge oder Ausbuchtungen, die als Mesostrukturierungs-Formelemente 14 und/oder als Mikrostrukturierungs-Formelemente 15 ausgebildet sind.
Für eine faserverbundgerechte Ausbildung des metallischen Hohlprofils 8 als Fügepartner sind Kombinationen aus Einlaufgraduierung auf der Makroebene, Wellengraduierung auf der Mesoebene und lokaler Feinstrukturierung auf der Mikroebene vorhanden.
Die Formgebung der Makrostruktur-Formelemente 13 und Mesowerkzeugstruktur-Formelemente 14 kann spanend erfolgen. Die Mikrostruktur-Formelemente 15 können mittels Strahlen mit unterschiedlichen Medien oder partieller Umformung der noch ungehärteten Innenwerkzeugkontur durch ein Zackenschlagen realisiert werden.
Das ringförmige Hohlprofil 8 ist zwischen der Innenfläche 20 des Außenwerkzeuges 2 und der Außenfläche 21 des Innenwerkzeuges eingelegt.
Im Folgenden werden die 2, 3 und 4 gemeinsam betrachtet, um die Funktionsweise der Vorrichtung 1 näher zu erläutern.
Die 2 zeigt eine schematische Längsschnitt-Darstellung der als Werkzeuganordnung ausgebildeten Vorrichtung 1 mit der ersten Phase des Hydroumformprozesses zur Herstellung eines oberflächenstrukturierten, als Metallprofil ausgebildeten Hohlprofils 8.
Dabei wird über den ersten Druckmedienanschluss 11 und die erste Zuführungsleitung 6 das Medium 26 in den mit dem Hohlprofil 8 und dem Innenwerkzeug 3 bzw. 4 und 5 bestückten Hohlraum 19 des Außenwerkzeuges 2 mit dem vorgegebenen Außendruck p_A gedrückt.
Durch die Ausbreitung des Außendruckes p_A wird das Medium 26 an der Außenfläche 25 des Hohlprofils 8 wirksam und presst, wie in 3 gezeigt ist, das rohrförmige Hohlprofil 8 an die Außenfläche 21 des Innenwerkzeuges 3 bzw. 4 und 5, so dass ein formschlüssiger Kontakt zwischen der Außenfläche 25 des Innenwerkzeuges 3 bzw. 4 und 5 und der Innenoberfläche 22 des Hohlprofils 8 ausgebildet wird.
Während der Kontaktausbildung entstehen durch die Mesostrukturierungs-Formelemente 14 kegelförmige Einbuchtungen 30 in der Innenoberfläche 22 des Hohlprofils 8. Außerdem entstehen während der Kontaktausbildung durch die Mikrostrukturierungs-Formelemente 15 miniaturisierte spitzlochartige Einfügungen 31 in der Innenoberfläche des Hohlprofils 8.
Dabei sind die Abstände zwischen den kegelförmigen Einbuchtungen 30 zueinander größer als die Abstände der spitzlochartigen Einfügungen 31 zueinander. In den kegelförmigen Einbuchtungen 30 können sich auch feilespitz- oder spitzlochartige Einfügungen 31 befinden, wie in 7 gezeigt ist.
Mit der Verpressung des Hohlprofils 8 erfolgt eine Durchmesserreduktion des ursprünglich eingelegten Hohlprofils 8.
Dabei zeigt die 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus der schematischen Längsschnitt-Darstellung der ersten Phase des Hydroumformprozesses zur Herstellung des oberflächenstrukturierten Hohlprofils 8 nach 2 und in der 4 wird ein vergrößerter Ausschnitt aus der schematischen Längsschnitt-Darstellung der ersten Phase des Hydroumformprozesses zur Herstellung des oberflächenstrukturierten Hohlprofils 8 nach 3 gezeigt.
Die 5 zeigt eine schematische Längsschnitt-Darstellung der Werkzeuganordnung 1 mit einer wahlweisen ausgeführten Zwischenphase/mit einem Zwischenschritt – Drehung – des Hydroumformprozesses zur Herstellung des Oberflächen 22, 25 strukturierten Hohlprofils 8. Die Zwischenphase der Drehung des Innenwerkzeuges 3 oder der Innenwerkzeugteile 4 und 5 sind dann erforderlich, wenn die Mesostrukturierungs-Formelemente 14 und die Mikrostrukturierungs-Formelemente 15 nur linear oder in einem zur Vorrichtungsachse 18 parallel gerichteten Bereich der Außenfläche 21 des Innenwerkzeuges 3 bzw. 4 und 5 vorhanden ist. Um eine ringförmige Strukturierung der Innenoberfläche 22 des Hohlprofils 8 zu erreichen, wird das Innenwerkzeug 3 bzw. 4 und 5 bei feststehenden Außenwerkzeug 2 und festgehaltertem Hohlprofil 8 in Drehrichtung 27 gedreht. Dabei bleibt auch die Außenoberfläche 25 des Hohlprofils 8 weiterhin unter der Einwirkung des von außen angelegten Außendruckes p_A im statischen Zustand.
Eine besondere Werkzeuganordnung 1 zur Realisierung des wahlweisen Zwischenschrittes einer Drehung 27 von drehbaren Innenteilen 42,52 zur Verstärkung der Mesostrukturierung und Mikrostrukturierung wird im Folgenden angegeben. Die Fixierung des Hohlprofils 8 zum Außenwerkzeug 2 erfolgt über die feststehenden Innenwerkzeugsockel 41, 51 des Innenwerkzeugteils 4, 5 des Innenwerkzeugs 3 durch Formschluss.
Zur Ausführung der Drehung 27 kann die als Werkzeuganordung ausgebildete Vorrichtung 1 zumindest umfassen:
Das erste Innenwerkzeugteil 4 kann zumindest aus einem feststehenden ersten Sockel 41 und einem im Sockel 41 bewegbaren Innenteil 42 bestehen.
Das zweite Innenwerkzeugteil 5 kann zumindest aus einem feststehenden zweiten Sockel 51 und einem im Sockel 51 bewegbaren Innenteil 52 bestehen.
Beide drehbare Innenteile 42, 52 können in Verbindung über die Stirnflächen 23, 24 stehen und mit gleicher Geschwindigkeit gedreht werden. Die Sockel 41, 51 können beispielsweise halternde Passelemente darstellen.
Alternativ zu der in 5 angegebenen getrennten Form des Innenwerkzeugs 3 mit separaten Innenteilen 42, 52 können in einer anderen Form die Innenteile 42, 52 auch als ein Einzelstück als Innenform ausgebildet sein.
In der 6 wird eine schematische Längsschnitt-Darstellung der Werkzeuganordnung 1 mit einer zweiten Phase des Hydroumformprozesses zur Herstellung eines oberflächenstrukturierten Hohlprofils 8 gezeigt.
Dabei wird über den zweiten Druckmedienanschluss 12 und der zweiten Zuführungsleitung 7 das Medium 26 in den mit dem Hohlprofil 8 und dem Innenwerkzeug 3 bzw. 4 und 5 bestückten Hohlraum 19 des Außenwerkzeuges 2 mit einem vorgegebenen Innendruck p_I in den ursprünglichen und nach der ersten Phase verpressten Zwischenluftraum 10 gedrückt.
Durch die Ausbreitung des Innendruckes p_I über zweite Zuführungsleitung 7 wird das Medium 26 an der Innenoberfläche 22 des Hohlprofils 8 wirksam und presst, wie in 6 gezeigt ist, das rohrförmige Hohlprofil 8 an die Innenfläche 20 des Außenwerkzeuges 2, so dass ein formschlüssiger Kontakt zwischen der Innenfläche 20 des Außenwerkzeuges 2 und der Außenoberfläche 25 des Hohlprofils 8 ausgebildet wird.
Während der Kontaktausbildung entstehen, wie in 6 gezeigt ist, durch die Makrostrukturierungs-Formelemente 13 ringförmige umlaufende Ausbuchtungen 29 in der Außenoberfläche 25 des Hohlprofils 8.
Mit der Innendruckbeaufschlagung des Hohlprofils 8 mittels des Innendruckes p_I erfolgt eine Durchmesserexpansion des ursprünglich eingelegten Hohlprofils 8 in Richtung zum Außenwerkzeug 2.
In 7 ist eine schematische Längsschnitt-Darstellung des oberflächenstrukturierten Hohlprofils 8 nach der Absolvierung der in den 1 bis 6 angegebenen Phasen gezeigt. Dabei weist das oberflächenstrukturierte Hohlprofil 8 die strukturierte mit Ausbuchtungen 29 versehene Außenoberfläche 25 und die strukturierte mit Einbuchtungen 30 und Einfügungen 31 versehene Innenoberfläche 22 auf.
In 8 ist eine schematische Längsschnitt-Darstellung des erfindungsgemäß hergestellten Hohlprofils 8 im Verbund mit einer Faser-Thermoplast-Verbund-Hohlraumstruktur 28 in Form eines skalenübergreifenden Formschlusses des intrinsischen Hybridverbundes zwischen dem als ein metallisches Lasteinleitungselement ausgebildeten strukturierten Hohlprofil 8 gemäß 7 gezeigt, wobei im Detail C die 8a die Dimensionierung der Oberflächen-Strukturierung 29 mittels eines Makrostrukturierungs-Formelements 13, die 8b im Detail C1 die Dimensionierung der Oberflächen-Strukturierung 30 mittels eines Mesostrukturierungs-Formelements 14 und die 8c im Detail C1.1 die Dimensionierung der Oberflächen-Strukturierung 31 mittels eines Mikrostrukturierungs-Formelements 15 zeigen, um die mehrskalige Strukturierung des oberflächenstrukturierten Hohlprofils 8 anzuzeigen.
Als Anwendung der Erfindung wird in 8 eine schematische Darstellung eines nach einem Schlauchblas-Integral(SBI)-Prozess zur Herstellung eines rohrförmigen Thermoplastverbund-Metall-Hohlprofils für eine angeformte FKV-Hohlstruktur 28 an ein als Hohlprofil 8 ausgebildetes metallisches Lasteinleitungselement gezeigt.
Die Prozessschritte der Konsolidierung der Verbund-Hohlstruktur und der Anformung eines Tape-Flechtpreforms an die metallischen Lasteinleitungselemente (Metall-Hohlprofile) können im Schlauchblas-Integral-Verfahren erfolgen.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung/Werkzeuganordnung
2: Außenwerkzeug
3: Innenwerkzeug
4: erstes Innenwerkzeugteil
5: zweites Innenwerkzeugteil
6: erste Zuführungsleitung
7: zweite Zuführungsleitung
8: Hohlprofil/Metallprofil/Lasteinleitungselement
9: Zwischenkanal
10: Zwischenluftraum
11: erster Druckmedienanschluss
12: zweiter Druckmedienanschluss
13: Makrostrukturierungs-Formelement
14: Mesostrukturierungs-Formelement
15: Mikrostrukturierungs-Formelement
16: erste Eingangsöffnung
17: zweite Eingangsöffnung
18: Vorrichtungsachse
19: Hohlraum des Außenwerkzeugs
20: Innenfläche des Außenwerkzeugs
21: Außenfläche des Innenwerkzeugs
22: Innenoberfläche des Hohlprofil
23: Stirnseite des ersten Innenwerkzeugteils
24: Stirnseite des zweiten Innenwerkzeuges
25: Außenoberfläche des Hohlprofil
26: Medium
27: Drehrichtung
28: Faser-Kunststoff-Verbund-Hohlstruktur
29: ringförmige Ausbuchtungen durch Makrostrukturierungs-Formelemente 13
30: ringförmige grabenförmige Einbuchtungen durch Mesostrukturierungs-Formelemente 14
31: feilespitz- oder spitzlochartige Einfügungen durch Mikrostrukturierungs-Formelemente 15
41: feststehender erster Sockel
42: drehbares erstes Innenteil
51: feststehender zweiter Sockel
52: drehbares zweites Innenteil
p_A: Außendruck des Druckmediums über das Außenwerkzeug
p_I: Innendruck des Druckmediums über das Innenwerkzeug

Claims

Verfahren zur Herstellung mehrskalig oberflächenstrukturierter Hohlprofile (8) mittels mediengestützten Umformens unter Mitwirkung einer Vorrichtung (1), die zumindest aus – einem Außenwerkzeug (2) und – einem in das Außenwerkzeug (2) einbringbaren Innenwerkzeug (3), zwischen denen das Hohlprofil (8) eingelegt wird, besteht, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – in einem ersten Schritt erfolgt eine Stauchung auf das Hohlprofil (8) mittels eines Außendrucks p_A über das Außenwerkzeug (2) zum Innenwerkzeug (3) gerichtet zum Formen einer Mesostruktur und/oder einer Mikrostruktur am Hohlprofil (8) und – in einem zweiten Schritt wird eine Expansion des Hohlprofils (8) mittels eines Innendrucks p_I über das Innenwerkzeug (3) zum Außenwerkzeug (2) gerichtet zum Formen einer Makrostruktur am Hohlprofil (8) durchgeführt, wobei in dem ersten Schritt durch Einbringen des Mediums (26) mit dem Außendruck p_A eine plastische Stauchung des Hohlprofils (8) in Richtung zum Innenwerkzeug (3) erzielt wird, wobei Mesostrukturierungs-Formelemente (14) und/oder Mikrostrukturierungs-Formelemente (15) in das Hohlprofil (8) eingebracht werden, indem die Innenkontur des Hohlprofils (8) an das Innenwerkzeug (3) angepresst wird, und wobei in dem zweiten Schritt durch Einbringen des Mediums (26) mit dem Innendruck p_I über das Innenwerkzeug (3) eine plastische Aufdehnung des Hohlprofils (8) in Richtung zum Außenwerkzeug (2) realisiert wird, wobei zumindest ein im Außenwerkzeug (2) vorgeformtes Makrostrukturierungs-Formelement (13) aktiv ausgebildet wird, indem die Hohlprofilgeometrie durch das Außenwerkzeug (2) geformt wird, wobei eine mehrskalige Strukturierung des Hohlprofils (8) mittels mindestens eines Makrostrukturierungs-Formelements (13), mindestens eines Mesostrukturierungs-Formelements (14) und mindestens eines Mikrostrukturierungs-Formelements (14) ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Durchführung der Stauchung ein Einlegen des Hohlprofils (8) in den Hohlraum (19) des Außenwerkzeuges (2) gemeinsam mit dem Innenwerkzeug (3; 4, 5) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Schritt und dem zweiten Schritt wahlweise als Zwischenschritt eine Drehung des Innenwerkzeuges (2) zur Verstärkung der Mikrostrukturierung in der Innenoberfläche (22) des Hohlprofils (8) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Mesostrukturierungs-Formelement und/oder dem Mikrostrukturierungs-Formelement (15) wahlweise durch eine zusätzliche Drehung nach dem ersten Schritt um einen Winkel von vorzugsweise wenigen Grad oder bis zu 360 Grad ein aktives Einformen von feilespitz- oder spitzlochartigen oder anderer topografischer Konturen am Innenwerkzeug (3) in tangentialer Richtung erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Makrostrukturierungs-Formelementes (13) an der Innenfläche (20) des Außenwerkzeuges (2) eine Formfixierung an der Außenoberfläche (25) des Hohlprofils (8) erhalten wird.
Vorrichtung (1) zur Herstellung mehrskalig oberflächenstrukturierter Hohlprofile (8) mittels mediengestützten Umformens, zumindest umfassend ein Außenwerkzeug (2) und ein in das Außenwerkzeug (2) einbringbares Innenwerkzeug (3; 4, 5), zwischen denen das Hohlprofil (8) eingelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass – das Außenwerkzeug (2) mit einem nahezu zylinderförmigen Hohlraum (19) versehen ist und an seiner Innenfläche (20) Ausnehmungen besitzt, die als Makrostruktur-Formelemente (13) ausgebildet sind, und das in Richtung der Vorrichtungsachse (18) sich gegenüberliegende Eingangsöffnungen (16, 17) aufweist, wobei das Außenwerkzeug (2) zumindest eine erste Zuführungsleitung (6) für das Druckmedium (26) hat, – das Innenwerkzeug (3) entweder von der Seite der ersten Eingangsöffnung (6) in den Hohlraum (19) des Außenwerkzeugs (2) und/oder von der Seite der zweiten Eingangsöffnung (17) innerhalb des Hohlprofils (8) in den Hohlraum (19) einschiebbar ist, wobei das Innenwerkzeug (3; 4, 5) zumindest eine zweite Zuführungsleitung (7) für das Druckmedium (26) hat, wobei dem Außenwerkzeug (2) die Makrostrukturierungs-Formelemente (13) und dem Innenwerkzeug (3; 4, 5) Mesostrukturierungs-Formelemente (14) und die Mikrostrukturierungs-Formelemente (14) zugeordnet sind und die Formelemente (13, 14, 15) mehrskalig ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenwerkzeug (3) zumindest aus einem ersten Innenwerkzeugteil (4) und einem zweiten Innenwerkzeugteil (5) besteht, wobei das erste Innenwerkzeugteil (4) von der Seite der ersten Eingangsöffnung (6) in den Hohlraum (19) des Außenwerkzeugs (2) und das zweite Innenwerkzeugteil (5) von der Seite der zweiten Eingangsöffnung (17) wahlweise gemeinsam mit dem Hohlprofil (8) und innerhalb des Hohlprofils (8) in den Hohlraum (19) des Außenwerkzeuges (2) einschiebbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen den beiden gegenüberliegenden Stirnseiten (23, 24) der beiden Innenwerkzeugteile (4, 5) ein zur ersten Zuführungsleitung (6) zugeordneter Zwischenkanal (9) befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Stauchung ein ringförmiger Zwischenluftraum (10) zwischen der Innenoberfläche (22) des Hohlprofils (8) und der Außenfläche (21) des Innenwerkzeugs (3) zur Verpressung des Hohlprofils (8) auf die Innenoberfläche (22) vorhanden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich in dem Außenwerkzeug (2) zumindest die erste Zuführungsleitung (6) mit einem ersten Druckmedienanschluss (11) befindet, wobei die erste Zuführungsleitung (6) bis in das Makrostrukturierungs-Formelement (13) führt, wobei über die erste Zuführungsleitung (6) eine Zufuhr des Mediums (26) mit Außendruck p_A in den Hohlraum (19) erfolgen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest in einem der beiden Innenwerkzeugteile (4, 5) mindestens eine zweite Zuführungsleitung (7) mit einem zweiten Druckmedienanschluss (12) befindet, wobei über die zweite Zuführungsleitung (7) eine Zufuhr des Mediums (26) unter Innendruck p_I in den gestauchten Bereich des Zwischenluftraums (10) zur Verpressung des Hohlprofils (8) an die mit Makrostrukturierungs-Formelementen (13) versehene Innenfläche (20) des Außenwerkzeuges (3) erfolgen.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwerkzeugteile (4, 5) jeweils eine dem Außenwerkzeug (2) abgewendeten verbreiterten Sockel besitzen, die zugleich einen Angriffsbereich für die Innenwerkzeugteile (4, 5) in den Hohlraum (19) drückenden und halternden Stempel sind und die vorzugsweise eine Abdichtfunktion an den Eingangsöffnungen (16, 17) für beabsichtigte Druckzuführungen des Mediums (26) über die erste Zuführungsleitung (6) und die zweite Zuführungsleitung (7) darstellen.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in Hinblick der Zusammenfügung des Hohlprofils (8) mit einem Faser-Kunststoff-Verbund(FKV)-Hohlprofil (28) das Innenwerkzeug (3; 4, 5) zumindest folgende Formelemente (13, 14, 15) besitzt: – mindestens ein Mesostrukturierungs-Formelement (14), das für das Einbinden von einzelnen Faserbündeln im FVK-Hohlprofil (28) genutzt wird, – mindestens ein Mikrostrukturierungs-Formelement (15), wobei bei Einsatz von mehreren Mikrostrukturierungs-Formelementen (15) die Mikrostrukturierungs-Formelemente (15) für das Einbinden einer Vlieslage oder für ein Eindringen von Faserverbund-Matrixmaterial für Mikroformschluss genutzt werden.