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Die Erfindung betrifft ein Umformwerkzeug zum Umformen, insbesondere Falzen, wenigstens eines Bauteils gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Umformwerkzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 6.
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Derartige Umformwerkzeuge zum Umformen, insbesondere Falzen, wenigstens eines Bauteils sowie derartige Verfahren zum Herstellen eines solchen Umformwerkzeug sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. 1 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht ein Umformwerkzeug 10, welches im Rahmen einer Massenproduktion von Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen, zum Einsatz kommt. Mittels des Umformwerkzeugs 10 wird ein in 2 in einer schematischen Seitenansicht gezeigtes Bauteil in Form eines Kotflügels 12 eines Personenkraftwagens zumindest in einem Teilbereich umgeformt. Dabei wird der Kotflügel 12 zumindest in einem in 2 durch eine gestrichelte Linie veranschaulichten Falzbereich 14 mittels des Umformwerkzeugs 10 gefalzt.
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Das Umformwerkzeug 10 gemäß dem Stand der Technik ist als Gussteil, insbesondere als Stahlgussteil, ausgebildet. Das Umformwerkzeug 10 weist ein Formteil 16 zum Umformen, das heißt Falzen des Kotflügels 12 auf. Ferner umfasst das Umformwerkzeug 10 ein Grundteil 18, über welches das Umformwerkzeug 10 an einem korrespondierenden Halteelement befestigbar ist. Beim Umformen, insbesondere Falzen, des Kotflügels 12 wird das Umformwerkzeug 10 beispielsweise über das Grundteil 18 am Halteelement abgestützt, sodass unerwünschte Relativbewegungen zwischen dem Umformwerkzeug 10 und dem Kotflügel 12 beim Falzen vermieden werden können. Aus 1 ist ferner erkennbar, dass das einstückig ausgebildete Umformwerkzeug 10 ein Zwischenteil 20 aufweist, mittels welchem das Formteil 16 in einem Abstand zum Grundteil 18 gehalten ist.
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Das Umformwerkzeug 10 ist als sogenannte Formauflage ausgebildet und wird auch als Falzbett bezeichnet. Beim Falzen beziehungsweise Umfalzen des Kotflügels 12 wird dieser insbesondere im Falzbereich 14 in Stützanlage mit dem Umformwerkzeug 10 gebracht, sodass der Kotflügel 12 zumindest mittelbar und insbesondere direkt am Formteil 16 abgestützt ist und anliegt. Hierbei ist das Formteil 10 bezogen auf die Bildebene von 2 hinter dem Kotflügel 12 angeordnet. Das Formteil 16 ist ein formgebender Bereich des Umformwerkzeugs 10. Dieser formgebende Bereich (Formteil 16) sorgt beim Falzen des Kotflügels 12 für eine gewünschte Form des Kotflügels 12 nach dem Umformen, insbesondere dem Falzen.
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Das Falzen kann auch als Fügeprozess genutzt werden, um beispielsweise wenigstens ein Bauteil mit wenigstens einem weiteren Bauteil durch das Falzen des einen Bauteils zu verbinden. Für unterschiedliche Zwecke, das heißt für unterschiedliche Umform- und/oder Fügeprozesse ist üblicherweise die Herstellung von unterschiedlichen, als Gusskörper ausgebildeten Umformwerkzeugen 10 erforderlich, was sehr zeitaufwendig ist und einen großen Anteil an Abfall in Form von Form-Styropor und Sand-Binder-Systemen zur Folge hat. Schnelle, kurzfristige Änderungen des Umformwerkzeugs 10 können üblicherweise nur in Grenzen durch spanende Bearbeitung, insbesondere Fräsen des bestehenden Umformwerkzeugs 10 erfolgen, sodass die kurzfristige Verfügbarkeit von neuen, formabweichenden Umformwerkzeugen sehr beschränkt ist.
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Die
DE 10 2007 056 357 A1 offenbart einen Niederhalter für ein Umformwerkzeug, mit einer Mehrzahl von Segmenten, die mittels eines generativen Fertigungsverfahrens hergestellt und zur Ausbildung des Niederhalters miteinander verbunden sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Umformwerkzeug und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchem sich eine besonders einfache, zeit- und kostengünstige Variantenbildung des Umformwerkzeugs realisieren lässt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Umformwerkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Herstellen eines Umformwerkzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um ein Umformwerkzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchem sich eine besonders einfache, zeit- und kostengünstige Variantenbildung des Umformwerkzeugs realisieren lässt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das wenigstens eine Formteil und das wenigstens eine Grundteil als separat voneinander hergestellte und zumindest mittelbar miteinander verbundene Bauelemente ausgebildet sind. Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, das Umformwerkzeug nach dem Baukastenprinzip aus Einzelteilen in Form des Formteils und des Grundteils auszubilden, sodass das Umformwerkzeug in besonders kurzer Zeit und auf besonders einfache und kostengünstige Weise an zumindest nahezu beliebige Formanforderungen angepasst werden kann.
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Das Grundteil ist beispielsweise ein tragendes, bauvariantenübergreifendes Standardbauteil, welches als Guss- oder Schmiedeteil ausgebildet ist. Das Formteil ist bauvariantenspezifisch und mit dem Grundteil vorzugsweise zerstörungsfrei lösbar verbunden. Zur Bildung von unterschiedlichen Varianten des Umformwerkzeugs sind lediglich Varianten des Formteils zu bilden, wobei diese Varianten des Formteils mit dem bauvariantenübergreifenden Grundteil insbesondere zerstörungsfrei lösbar verbunden werden können. Mit anderen Worten ist es möglich, das bauvariantenübergreifende Standardbauteil mit unterschiedlichen, bauvariantenspezifischen Formteilen zu verbinden und somit für unterschiedliche Bauvarianten des Umformwerkzeugs zu verwenden.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei gezeigt, wenn das Formteil mittels eines generativen Fertigungsverfahrens, insbesondere mittele Lasersinterns, hergestellt ist. Dadurch kann das Formteil besonders zeit- und kostengünstig hergestellt und an unterschiedliche Anforderungen, insbesondere Formanforderungen, angepasst werden. Nach der Herstellung des Formteils und des Grundteils können diese unter Ausbildung des Umformwerkzeugs beziehungsweise unter Ausbildung einer Bauvariante des Umformwerkzeugs miteinander verbunden werden.
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Um eine weitere Bauvarianten des Umformwerkzeugs zu bilden, wird lediglich das einen formgebenden Bereich des Umformwerkzeugs darstellende Formteil ausgewechselt, während das restliche Umformwerkzeug beibehalten werden kann. Hierdurch kann eine besonders hohe Variabilität des Umformwerkzeugs dargestellt werden.
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Durch den Einsatz eines generativen Fertigungsverfahrens kann das Formteil abfallfrei und besonders schnell hergestellt werden, wonach lediglich eine Montage des hergestellten Formteils an übrige Teile, insbesondere an das Grundteil, des Umformwerkzeugs erforderlich ist.
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Um ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchem sich auf einfache, zeit- und kostengünstige Weise unterschiedliche Varianten des Umformwerkzeugs realisieren lassen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das wenigstens eine Formteil und das wenigstens eine Grundteil separat voneinander hergestellt und nach ihrer Herstellung zumindest mittelbar miteinander verbunden werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Umformwerkzeugs sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen anzusehen und umgekehrt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
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1 eine schematische und perspektivische Draufsicht auf ein Umformwerkzeug gemäß dem Stand der Technik, welches ein Formteil zum Umformen eines Bauteils und wenigstens ein Grundteil aufweist, über welches das Umformwerkzeug an einem korrespondierenden Halteelement befestigbar ist;
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2 eine schematische Seitenansicht auf ein Bauteil gemäß dem Stand der Technik, welches mittels des Umformwerkzeugs gemäß 1 umgeformt, insbesondere gefalzt, wird; und
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3 eine schematische und perspektivische Draufsicht auf ein Umformwerkzeug zum Umformen, insbesondere Falzen, wenigstens eines Bauteils, wobei das wenigstens eine Formteil und das wenigstens eine Grundteil des Umformwerkzeugs als separat voneinander hergestellte und zumindest mittelbar miteinander verbundene Bauelemente ausgebildet sind.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Während 1 und 2 ein Umformwerkzeug 10 gemäß dem Stand der Technik zeigen, mittels welchem ein Kotflügel 12 eines Personenkraftwagens gefalzt und somit umgeformt wird, zeigt 3 in einer schematischen und perspektivischen Draufsicht ein Umformwerkzeug 21, welches eine schnelle, zeit- und kostengünstige Variantenbildung ermöglicht.
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Das Umformwerkzeug 21 umfasst ein Formteil 22 und wenigstens ein Grundteil 24, über welches das Umformwerkzeug 21 an einem korrespondierenden Halteelement befestigbar ist. Das Umformwerkzeug 21 wird zum Umformen, insbesondere Falzen, wenigstens eines Bauteils verwendet. Beispielsweise kann der in 2 gezeigte Kotflügel 12 mittels des Umformwerkzeugs 21 im Falzbereich 14 gefalzt werden. Bezüglich des Umformprozesses, insbesondere des Falzprozesses, übernehmen das Formteil 22 und das Grundteil 24 des Umformwerkzeugs 21 die gleichen Funktionen wie das Formteil 16 und das Grundteil 18 des Umformwerkzeugs 10.
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Dies bedeutet, dass das Formteil 22 ein formgebender Bereich, das heißt ein Formbereich des Umformwerkzeugs 21 ist, wobei der Kotflügel 12 zumindest im Falzbereich 14 in zumindest mittelbare und beispielsweise direkte Stützanlage mit dem Formbereich gebracht und mittels des Formbereichs umgeformt wird. Insbesondere wird der Kotflügel 12 im Falzbereich 14 um das Formteil 22 umgefalzt, sodass der formgebende Bereich (Formteil 22) für eine vorgebbare und gewünschte Form des Kotflügels 12 beim und nach dem Falzen sorgt. Somit ist das Umformwerkzeug 21 beispielsweise als Falzbett ausgebildet, mittels welchem der Kotflügel 12 im Falzbereich 14 umgeformt, das heißt gefalzt wird.
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Unter Halteelement soll alles zu verstehen sein, was dem Umformwerkzeug 21 beim Umformen, insbesondere beim Falzen Halt gibt, so dass das Umformwerkzeug 21 beim Ausüben einer Falzkraft bzw. einer Falzbewegung nicht ausweichen kann und somit die Prozesssicherheit gewährleistet ist. Das Haltelement kann unter anderem der Hallenboden sein, an dem das Umformwerkzeug 21 befestigt ist. Weiterhin ist es denkbar, dass das Halteelement ein Roboter ist, der ortsfest oder zumindest so angeordnet ist, dass er gegenüber dem Umformwerkzeug 21 keinerlei Relativbewegungen ausführt. Diese Variante ist insbesondere bei leichten kleinen Umformwerkzeugen vorstellbar.
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Als Abstandshalteelement umfasst das Umformwerkzeug 21 Podeste 26, welche stiftförmig ausgebildet sind. Vorliegend weisen die Podeste 26 jeweils einen zumindest im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt auf. Das Formteil 22 ist als Formplatte ausgebildet und generativ erstellt. Mit anderen Worten ist das Formteil 22 mittels eines generativen Fertigungsverfahrens, beispielsweise mittels Lasersinterns, hergestellt. Das Grundteil 24 ist als Grundplatte und beispielsweise als Gussteil, insbesondere Stahlgussteil, oder Schmiedeteil ausgebildet. Das Formteil 22 ist dabei mit Hilfe der Podeste 26 auf dem Grundteil 24 positioniert.
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Das Grundteil 24 weist beispielsweise mehrere Aufnahmen in Form von Bohrungen auf, in welchen die Podeste 26 teilweise aufgenommen sind. Beispielsweise sind die Bohrungen entsprechend dem Einsatzzweck nur teilweise mit Podesten bestückt. Vorliegend sind alle Bohrungen mit Podesten 26 bestückt. Die Podeste 26 sind in die Aufnahme und somit in das Grundteil 24 gesteckt. Vorzugsweise sind die Podeste 26 mit dem Grundteil 24 zerstörungsfrei lösbar verbunden, wobei die Podeste 26 mit dem Grundteil 24 verschraubt sein können. Das generativ erstellte Formteil 22 wird von den Podesten 26 vorzugsweise in einer reinen Steckverbindung getragen, wobei dazwischen ein als Tragplatte ausgebildetes Tragteil 28 des Umformwerkzeugs 21 gelagert sein kann.
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Das Formteil 24 und das Tragteil 28 sind beispielsweise als Ausbrennplatten ausgebildet. Mit anderen Worten sind die Grundplatte und die Tragplatte beispielsweise ausgebrannt, das heißt durch Brennschneiden von einem großen Metallblock, insbesondere Stahlblock abgeschnitten.
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Um unterschiedliche Varianten des Umformwerkzeugs 21 auf einfache, zeit- und kostengünstige Weise zu realisieren, sind das Formteil 22, das Grundteil 24, die Podeste 26 und das Tragteil 28 als separat voneinander hergestellte und zumindest mittelbar miteinander verbundene Bauelemente ausgebildet. Das Grundteil 24, die Podeste 26 und das Tragteil 28 sind dabei Standardbauteile, welche bauvariantenübergreifend, das heißt für unterschiedliche Bauvarianten des Umformwerkzeugs 21 verwendet werden können.
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Das Formteil 22 hingegen ist bauvariantenspezifisch und wird zur Darstellung von unterschiedlichen Bauvarianten des Umformwerkzeugs 21 variiert. Mittels des generativen Fertigungsverfahrens kann das Formteil 22 auf einfache Weise an unterschiedlichen Formanforderungen angepasst werden. Mit anderen Worten ist das Umformwerkzeug 21 nach dem Baukastenprinzip ausgebildet. Dabei können beispielsweise unterschiedliche Formteile 22, welche sich in ihrer Form voneinander unterscheiden, mit den gleichen, bauvariantenübergreifenden Standardbauteilen verwendet, das heißt mit diesen unter Ausbildung einer jeweiligen Bauvariante des Umformwerkzeugs 21 verbunden werden. Durch die Podeste 26 ist dabei jeweils ein Grundgerippe geschaffen, mittels welchem das Formteil 22 an einem vorgebbaren Abstand zur Grundplatte gehalten wird.
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Das generative Fertigungsverfahren ermöglicht eine ressourcenschonende Herstellung des Formteils 22, wobei kein oder nur sehr geringfügig Abfall anfällt. Darüber hinaus kann die Herstellung des Formteils 22 mit einem nur sehr geringen Programmieraufwand einer Maschine zum Herstellen des Formteils 22 erfolgen, da beispielsweise Programmierdaten direkt an die Maschine übermittelt werden.
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Mittels des Umformwerkzeugs 21 lassen sich auch besonders schnelle Durchlaufzeiten in einer Fahrzeugprojektphase realisieren, da beispielsweise unterschiedliche Prototypen mittels der unterschiedlichen Bauvarianten des Umformwerkzeugs 21 besonders schnell hergestellt werden können. Ferner lässt sich eine besonders schnelle Ersatzteillieferung realisieren.
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Eine spanende Bearbeitung, insbesondere ein Fräsen, des Formteils 22 um dessen Form zu variieren ist nicht vorgesehen und nicht erforderlich, da das Formteil 22 mit unterschiedlichen Formen auf einfache, zeit- und kostengünstige Weise mittels eines generativen Fertigungsverfahrens hergestellt werden kann. Dadurch kann schneller auf Änderungen, insbesondere Formänderungen, reagiert werden.
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Das Formteil 22 kann mehrteilig ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass das Formteil 22 eine Mehrzahl von Formelementen aufweisen kann. Diese Mehrteiligkeit des Formteils 22 kann beispielsweise in Abhängigkeit davon vorgesehen sein, ob Bereiche existieren, die beim Umformen, insbesondere Falzen, gegenüber Verschleiß oder Beschädigungen besonders anfällig sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007056357 A1 [0006]
