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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugsitz-Bauteil, das für einen Fahrzeugsitz vorgesehen ist, und bei Einwirkung hoher Kräfte, z. B. einem Fahrzeug-Unfall, deformierbar ist.
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Die
DE 699 20 189 T2 zeigt einen Rahmen als Beispiel für ein derartiges Fahrzeugsitz-Bauteil. Indem gezielt Deformationsbereiche ausgebildet werden, kann die bei z. B. einem Auffahrunfall einwirkende Energie gezielt in einigen Bereichen absorbiert werden. Gemäß der
DE 699 20 189 T2 können einige Bereiche durch Temperaturbehandlung, insbesondere Anlassen, in ihrer Widerstandsfähigkeit vermindert werden, um gezielt als Verformungszone bzw. Deformationsbereich ausgebildet zu werden. Demnach kann insbesondere das gesamte Bauteil durch Erhitzen in eine martensitische Struktur übergeführt werden, woraufhin durch die weitere Temperaturbehandlung des Anlassens eine Verformungszone in ihrer Widerstandsfähigkeit geschwächt wird.
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Derartige großflächige Temperaturbehandlungen erfordern hierbei jedoch erheblichen Energieaufwand; auch weisen großflächige Martensit-Bereiche zum Teil ungünstige mechanische Eigenschaften auf.
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Die
DE 10 2013 216 217 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils eines Fahrzeugsitzes, bei dem ein Bereich durch Wärmebehandlung die Duktilität erhöht wird, insbesondere bei Eisen-Mangan-Stählen oder Aluminium-Legierungen. Der wärmebehandelte Bereich weist somit eine bessere reversible, plastische Verformbarkeit auf. Die Wärmebehandlung kann insbesondere durch einen Laser erfolgen, z. B. als Lasernaht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeugsitz-Bauteil und ein Verfahren zu seiner Herstellung zu schaffen, die eine Ausbildung mit relativ geringem Aufwand ermöglichen und geeignete mechanische Eigenschaften, insbesondere eine gezielte Deformierbarkeit aufweisen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Fahrzeugsitz-Bauteil nach Anspruch 1 und ein Verfahren zu dessen Herstellung gelöst. Ergänzend ist vorteilhafterweise ein Fahrzeugsitz mit mindestens einem derartigen Fahrzeugsitz-Bauteil vorgesehen.
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Somit wird ein durch Erhitzen gehärteter Bereich ausgebildet, neben dem ein Deformationsbereich angeordnet ist. Vorteilhafterweise wird insbesondere ein Deformationsbereich zwischen zwei gehärteten Bereichen ausgebildet, so dass der nicht gehärtete Bereich als Deformationsbereich gezielt zwischen den gehärteten Bereichen deformieren, z. B. einknicken oder einbeulen, kann.
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Der gehärtete Bereich wird durch mindestens eine Schweißnaht ausgebildet. Insbesondere können ein oder mehrere linienförmige Schweißnähte ausgebildet werden. Eine besonders vorteilhafte Ausbildung ergibt sich, indem mehr als eine Schweißnaht in dem Blechmaterial bzw. der Stahlplatte des Fahrzeugsitz-Bauteils ausgebildet wird, und die Schweißnähte zueinander beabstandet bzw. zumindest stellenweise beabstandet sind.
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Somit kann das Stahlblech-Material des Fahrzeugsitz-Bauteils grundsätzlich ohne eine die Struktur bzw. das Gefüge des Blechmaterials grundsätzlich ändernde Temperaturbehandlung verbleiben. Die gehärteten Bereiche können durch Setzen ein oder mehrerer Schweißnähte gehärtet werden, so dass selbst die gehärteten Bereiche nicht vollständig durchgehärtet sind bzw. eine Martensit-Ausbildung aufweisen. Es zeigt sich, dass ein gehärteter Bereich mit z. B. mehreren Schweißnähten bereits eine hohe Steifigkeit aufweist, um im Deformationsfall undeformiert zu bleiben; ein neben dem gehärteten Bereich, insbesondere zwischen zwei gehärteten Bereichen, verbleibender Deformationsbereich wird hierbei gezielt einknicken bzw. deformieren.
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Somit kann auch der gehärtete Bereich in seinen Zwischenlinien-Stellen zwischen den Schweißnähten grundsätzlich eine nicht-martensitische Grund-Struktur bzw. Gefüge aufweisen, z. B. in bekannter Weise als Perlit, Austenit usw. Durch die Schweißnähte wird stellenweise eine Martensit-Ausbildung zur Härtung erreicht.
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Hierin unterscheiden sich das Fahrzeugsitz-Bauteil und das Verfahren insbesondere auch von denjenigen der eingangs genannten
DE 10 2013 216 317 A1 , bei denen derartige Stähle oder Aluminium-Legierungen eingesetzt werden, dass mit der nachfolgenden Wärmebehandlung eine höhere Duktilität statt einer Härtung ausgebildet wird; der wärmebehandelte Bereich dient somit selbst als Deformationsbereich, statt wie in der vorliegenden Erfindung an den Deformationsbereich anzugrenzen oder zwischen zwei Deformationsbereichen zu liegen.
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Die Schweißnähte können insbesondere durch Laserschweißen schnell und sicher sowie kostengünstig ausgebildet werden. Derartige Laserschweiß-Verfahren sind bei der Stahlbearbeitung bereits bekannt, so dass das zusätzliche Setzen von Laser-Schweißnähten wenig Aufwand, insbesondere keinen erheblichen zusätzlichen apparativen Aufwand, und nur einen geringeren Zeitaufwand in der Prozessführung erfordert, insbesondere einen geringeren Zeit- und Energieaufwand als ein komplettes Durchhärten, ggf. mit nachfolgendem Anlassen, eines Bauteils. Da bei der Montage ohnehin oftmals bereits Laserschweiß-Verfahren eingesetzt werden, ist der apparative Mehraufwand gering.
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Die Ausbildung eines gehärteten Bereichs durch mehrere Schweißnähte ermöglicht hierbei eine große Gestaltungs-Freiheit bezüglich der Härtung und Ausrichtung. So können zunächst Schweißnähte mit unterschiedlicher Dicke ausgebildet werden, indem z. B. ein Laser mit unterschiedlicher Geschwindigkeit geführt wird. Weiterhin können Schweißnähte mit unterschiedlichem Abstand zueinander, und/oder mit unterschiedlicher Geometrie ausgebildet werden.
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So können belastete Bereiche, z. B. Aufnahmen für weitere Bauteile, z. B. eine Querstange, ein Querrohr, oder als Gelenkaufnahme, durch die Schweißnähte besonders verstärkt werden. Hierbei ist vorteilhafterweise eine astlochartige Struktur vorgesehen, bei der ein oder mehrere Schweißnähte einen derartigen belasteten Bereich bzw. einen belasteten Teil-Bereich stellenweise umgeben oder umlaufen. So können insbesondere mehrere Schweißnähte um den belasteten Bereich herum dichter gesetzt sein, und außerhalb dieses belasteten Bereichs mit größerem Abstand verlaufen.
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Hierbei wird erkannt, dass die bionische Struktur eines Astloches bzw. der Verlauf von Holzfasern um ein Astloch herum bei der Ausbildung von Schweißnähten nachgebildet werden kann. Somit können derartige belastete Bereiche ohne großen Mehraufwand besonders gestärkt werden.
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Weiterhin können die Schweißnähte auch nach geometrischen Mustern verlaufen, d. h. durch parallele Linien, und/oder sich kreuzende Linien gezielt und definiert ausgebildet werden. Weiterhin können die Linien auch z. B. wellenförmig oder zickzackförmig verlaufen, um keine ungewünschte Vorzugsrichtung auszubilden.
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Insbesondere die Ausbildung von Laser-Schweißnähten eignet sich für die Härtung eines Bereichs, da außerhalb der Laser-Schweißnaht, d. h. in Zwischenlinien-Bereichen, keine relevante thermische Belastung des Stahl-Materials, z. B. auch keine Martensit-Bildung auftritt, so dass größere Bereiche durch mehrere Schweißnähte ohne Beeinträchtigung des Blechmaterials ausgebildet werden können.
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Die Schweißnähte stellen somit Verstärkungs-Schweißnähte dar, d. h. sie dienen nicht zur Verbindung mit einem anderen Bauteil.
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Derartige Fahrzeugsitz-Bauteile können z. B. ein Sitz-Seitenteil sein, das im Crash-Fall z. B. in einem Knickbereich oder Ausbeul-Bereich deformiert, weiterhin jedoch z. B. Querstangen oder Querrohre zur Querstabilität aufnimmt, die gesondert belastet sind, und z. B. auch in einem Crash-Fall nicht das Querrohr bzw. eine Querstange freigeben sollen. Weiterhin sind an einem derartigen Sitz-Seitenteil z. B. auch Schwingen oder Koppeln angelenkt. Auch Schwingen oder Koppeln selbst, bzw. z. B. weitere Strukturteile des Fahrzeugsitzes zur Sitzkissenverstellung, können gezielt mit Deformationsbereichen und gehärteten Bereichen ausgebildet sein. Auch z. B. Schienen, d. h. eine Unterschiene oder Oberschiene, weiterhin jedoch auch Teile der Rückenlehne wie z. B. Seitenholme, können gezielt als erfindungsgemäße Fahrzeugsitz-Bauteile ausgebildet werden.
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Bei dem Herstellungsverfahren wird somit das Fahrzeugsitz-Bauteil aus einer Stahlplatte oder einem Stahlblech ausgebildet, z. B. auch mit Stanzen oder anderem Ausbilden von Löchern für spätere Aufnahmen, sowie ggf. mit Bördeln und anderen, die Steifigkeit erhöhenden Verformungen. Nachfolgend kann durch ein oder mehrere Schweißnähte, vorzugsweise mittels eines Laserschweißverfahrens, ein gehärteter Bereich, und insbesondere ein zwischen zwei gehärteten Bereichen ausgebildeter Deformationsbereich ausgebildet werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Fahrzeugsitz-Bauteil in Seitenansicht mit gehärteten Bereichen und Deformationsbereichen;
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2 einen Fahrzeugsitz mit mehreren Fahrzeugsitz-Bauteilen;
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3 verschiedene Linienmuster zur Ausbildung gehärteter Bereiche.
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Ein in 2 mit seinen Strukturteilen gezeigter Fahrzeugsitz 1 weist mehrere Strukturteile auf, u. a. in seinem Sitzteil 2 zwei Sitz-Seitenteile 3 (Seitenprofile), zur Höhenverstellung des Sitzteils 2 dienende Lenker 4 und 5 (Schwingen), sowie z. B. in seiner Rückenlehne 6 zwei Lehnenholme 7, wobei diese Fahrzeugsitz-Bauteile 3, 4, 5, 7 als im Wesentlichen flächige Bauteile aus Stahl-Blech oder Stahlplatten, ausgebildet sind; der Fahrzeugsitz 1 ist bezüglich seiner rechten und linken Seite im Wesentlichen symmetrisch, so dass die sich im Wesentlichen entsprechenden Fahrzeugsitz-Bauteile 3, 4, 5, 7 durch z. B. Querrohre 8, 9, 10 bzw. Querstangen verbunden werden, die in Querstangen-Aufnahmen 12 der Fahrzeugsitz-Bauteile 3, 4, 5, 7 – je nach Belastung und auszubildender Kinematik – starr aufgenommen oder auch drehbar gelagert sein können.
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Weitere relevante Fahrzeugsitz-Bauteile sind gemäß 2 u. a. eine Unterschiene 14, eine Oberschiene 15 zur Längsverstellung des Fahrzeugsitzes 1, weiterhin grundsätzlich auch die Verbindungsteile bzw. Querrohre 8, 9, 10 selbst.
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Der Fahrzeugsitz 1 ist crashsicher ausgebildet, um insbesondere im Falle eines Auffahr-Unfalls, bei dem von hinten ein hinteres Fahrzeug auffährt, oder auch eines Frontal-Auffahrunfalls, die auftretenden bzw. angreifenden Deformationen auffangen kann. Somit sind einige oder alle Fahrzeugsitz-Bauteile 3, 4, 5, 7 deformierbar ausgebildet, um die auftretenden Kräfte unter Energieverzehr abbauen zu können, und die Belastung oder Gefährdung eines Sitzinsassen gering zu halten.
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1 zeigt ein Fahrzeugsitz-Bauteil 3, das z. B. ein Sitz-Seitenteil 3 bzw. Seitenprofil eines Sitzteils 2 sein kann, detaillierter in einigen Ausbildungen. Das Fahrzeugsitz-Bauteil 3 ist somit aus einem Stahlblech gefertigt, das ggf. dreidimensional profiliert bzw. geformt sein kann, z. B. auch mit umgelegtem oder umgebördelten Rand. Das Fahrzeugsitz-Bauteil 3 weist gehärtete Bereiche 20, 21 auf, von denen hier zwei gehärtete Bereiche 20, 21 gezeigt sind, z. B. im Bereich der Aufnahmen 12 für die Querrohre 8, 9. Aber auch andere Bereiche können gehärtet sein; so sind z. B. neben den Aufnahmen 12 für das vordere Querrohr 8 und hintere Querrohr 9 auch die Anbindung der Lenker 4, 5 größeren Belastungen ausgesetzt und daher vorzugsweise gehärtet. Gemäß 2 sind z. B. gehärtete Bereiche 20, 21 um die Aufnahme 12 herum ausgebildet, bzw. die Aufnahmen 12 sind in den gehärteten Bereichen 20, 21 ausgebildet.
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Zwischen den gehärteten Bereichen 20, 21 ist ein Deformationsbereich 22, z. B. ein Beulbereich oder Knickbereich, ausgebildet. Bei einer Überlastung bzw. bei einem Crash soll in dem Deformationsbereich 22 somit gezielt eine Deformation erfolgen.
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Die gehärteten Bereiche 20, 21 sind mit mehreren Schweißnähten 25, 26 versehen, die z. B. gemäß 1 im Wesentlichen eine Längserstreckung aufweisen, bzw. zwischen ihren Endpunkten 25a, 26a weitgehend gleichgerichtet oder sogar parallel verlaufen, wobei hier eine astlochartige Struktur 27 ausgebildet wird, bei der innere Schweißnähte 26, die an die Aufnahmen 12 bzw. Ausnehmungen der Aufnahmen 12 angrenzen, in weiterem Abstand von den Aufnahmen 12 näher aneinander liegen, und nachfolgend in ihrem weiteren Verlauf in der Nähe der Aufnahme 12 die Aufnahme 12 umgeben bzw. um diese herumlaufen. Die Schweißnähte 25, 26 bilden somit die astlochartige Struktur 27 um die Aufnahmen 12 herum, wobei vorteilhafterweise die Schweißnähte 26, 25 den Formverlauf bzw. die Struktur der Aufnahmen 12 in einem weiterem Abstand jeweils in geringerem Maße aufnehmen, d. h. in weiterem Abstand zur Aufnahme 12 hin z. B. geradliniger und mit geringerer Einbuchtung verlaufen. Nahe an der Aufnahme 12 können auch um die Aufnahme 12 herum verlaufende geschlossene bzw. ringförmige Schweißnähte 28 entsprechend 3h) ausgebildet werden.
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Somit können die gehärteten Bereiche 20, 21 allein durch Ausbildung der Schweißnähte 25, 26 auf oder in dem Blechmaterial 16 des Fahrzeugsitz-Bauteils 3 ausgebildet werden. Die Schweißnähte 25, 26 sind durch Laserschweißen ausgebildet, d. h. das Blechmaterial 3 wird bei der Ausbildung kurzzeitig durch einen Laser stark erhitzt, vorteilhafterweise unter Martensit-Bildung.
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Die Härtung des gehärteten Bereichs 20, 21 kann somit durch die Anzahl und Dichte der Schweißnähte 25, 26, 28 sowie ihren Abstand, ggf. auch die Dicke bzw. Intensität der Ausbildung der Schweißnähte 25, 26, 28 eingestellt werden. Hierbei ergibt sich die Dimensionierung des gehärteten Bereichs 20, 21, jeweils durch die Ausmaße der Schweißnähte 25, 26, 28, d. h. insbesondere die Endpunkte 25a, 26a sowie äußeren Schweißnähte 25 bestimmen die Dimensionierung des gehärteten Bereichs 20, 21.
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Die Linien bzw. Linienführung der Schweißnähte 25, 26 kann auf die einzuleitenden Kräfte bzw. die relevanten Kräfte, z. B. durch Querrohre in den Aufnahmen 12, sowie Kräfte im Crash-Fall bei der Deformation, abgestimmt werden. Gemäß 1 sind somit gehärtete Bereiche 20, 21 um die Aufnahmen 12 herum vorgesehen, so dass hier angebundene Querrohre 8, 9 auch bei einer Deformation weiter aufgenommen bleiben, jedoch der Deformationsbereich 22, z. B. Knickbereich oder Beulbereich, gezielt eine Deformation erfährt.
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Vorzugsweise ist hierbei ein Deformationsbereich 22 zwischen zwei gehärteten Bereichen 20, 21 vorgesehen, so dass er definiert verformen, z. B. einknicken kann.
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Somit wird nicht der gesamte gehärtete Bereich 20, 21 einer Temperatur-Behandlung unterzogen; das Blechmaterial in Zwischenlinien-Stellen 29 zwischen den Schweißnähten 25, 26, 28 bleibt im Wesentlichen intakt, da durch die Hitzeeinwirkung bei einer Laser-Bearbeitung eine sehr gezielte, punktuelle Krafteinleitung nur in die Linien erfolgen kann.
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In 3 sind einige Linienmuster 30a, b, c, d, e, f, g, h, i gezeigt, die jeweils aus mehreren Schweißnähten 25 und/oder 26 und/oder 28 ausgebildet sind. Gemäß Fig. 30a und b sind Schweißnähte 25 gleichlaufend oder sogar parallel, z. B. auch mit gleichem Abstand, ausgebildet, jeweils in im wesentlichen quadratischer oder rechtwinkliger Ausbildung, mit Verlauf der Schweißnähte 25 parallel zu einer Seitenkante des Rechteckes, oder nicht-parallel (Karo-artig, trapez-artig),
gemäß 30c wellenförmig, d. h. mit mehreren, sich gleichartig oder sogar parallel erstreckenden wendenförmigen Schweißnähten 25,
gemäß Linienmuster 30d durch sich schneidende Schweißnähte 25, z. B. sich rechtwinklig schneidenden parallelen Schweißnähten 25, ggf. auch mit einer Variation der Abstände.
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Das Linienmuster 30e zeigt mehrere unterbrochene Schweißnähte 25, bzw. eine gestrichelte Ausbildung der Schweißnähte 25; indem die einzelnen Schweißnähte 25 hinreichend dicht aneinandergesetzt sind, bilden die einzelnen Schweißnähte 25 somit ein gemeinsames Linienmuster aus.
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Gemäß dem Linienmuster 30f wird in Abwandlung zu 30 a) der Abstand zwischen den einzelnen Schweißnähte 25d variiert, insbesondere nach außen vergrößert, so dass die Härte lateral zum Rand hin abnimmt, das Linienmuster 30g zeigt einen Zickzack-Verlauf, so dass die Schweißnähte 25 dicht aneinanderliegen können, ohne eine Vorzugsrichtung wie bei parallelem Verlauf auszubilden.
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Das Linienmuster 30h zeigt einen konzentrischen oder im Wesentlichen konzentrischen Verlauf, der insbesondere zur Stabilisierung einer zentralen Aufnahme 12 hilfreich ist; die Linien 28 können auch z. B. langgezogen sein oder ausgebeult sein.
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3i zeigt dann die bereits in 2 gezeigten astlochartige Struktur 27 zur Stärkung einer Aufnahme 12 oder auch eines anderen Bereichs, wobei hier wahlweise eine ringförmige Schweißnaht 28 zunächst (konzentrisch oder nicht konzentrisch) um die Aufnahme 12 herum verlaufen kann, und die nachfolgenden, sich nach außen anschließenden Schweißnähte 25 und 26 allmählich in ein gleichmäßiges bzw. geradliniges Linienmuster übergehen können.
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Somit kann die Anordnung der Schweißnähte 25, 26, 28 geometrischen Mustern, d. h. Linien, Kreisen usw. oder auch ionischen Prinzipien wie Baumring-Strukturen um Astlöcher folgen.
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Das gewünschte Bauteilverhalten des Fahrzeugsitz-Bauteils 3, 4, 5, 7, 14, 15 kann im Deformations-Fall durch Knicken, Beulen, Falten erfolgen.
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Bei der Herstellung kann in einem Schritt St1 zunächst in gewohnter Weise das Grundteil des jeweiligen Fahrzeugsitz-Bauteils 3, 4, 5, 7, 14, 15 aus einer Stahlplatte oder Stahlblech, aber z. B. auch aus einem Rohr als Halbzeug ausgeschnitten werden, gegebenenfalls mit Stanzen von Löchern, Aufnahmen 12 und Formen zur Ausbildung einer Profilierung oder eines Randes. In Schritt St2 erfolgt – nach oder auch vor der Verformung oder dem Ausschneiden – die Ausbildung der Schweißnähte 25, 26, 28 mittels eines Lasers, der z. B. auch zur Anbindung von Bauteilen wie den Querrohren 8, 9, 10 in den Aufnahmen dienen kann.
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Somit können die Schritte St1 und St2 auch in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 69920189 T2 [0002, 0002]
- DE 102013216217 A1 [0004]
- DE 102013216317 A1 [0011]
