DE102016201433A1

DE102016201433A1 - Verfahren zum Bearbeiten und/oder Herstellen eines Bauteils

Info

Publication number: DE102016201433A1
Application number: DE102016201433.1A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Glück; Robert Kirschner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-02-01
Filing date: 2016-02-01
Publication date: 2017-08-03
Also published as: US20180333761A1; EP3411165B1; CN108290199A; US11247257B2; EP3411165A1; CN108290199B; WO2017133989A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten und/oder Herstellen eines Bauteils (1) mit den Schritten i) Bereitstellen eines Bauteils (1) oder eines Halbzeugs, das einen Grundkörper (2) mit einer ersten Oberfläche (3) und einer an der ersten Oberfläche (3) vorgesehenen ersten Oberflächenbeschichtung (5) aufweist, ii) Einkerben des Bauteils (1) oder des Halbzeugs an der mit der ersten Oberflächenbeschichtung (5) beschichteten ersten Oberfläche (3), wobei mindestens ein Teil der dabei einkerbenden ersten Oberflächenbeschichtung (5) entlang von Kerbflächen (7) erhalten bleibt und iii) Durchtrennen, Lochen oder Beschneiden des Bauteils (1) oder des Halbzeugs entlang der Einkerbung (8).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten und/oder Herstellen eines Bauteils, das insbesondere beim Bearbeiten und/oder Herstellen eines metallischen Blechbauteils oder Sandwichbauteils oder eines entsprechenden Halbzeugs Anwendung findet.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche mechanische Trennverfahren bekannt, mit deren Hilfe ein Blechbauteil beschnitten oder gelocht werden kann. Beispielhaft beschreibt DE 44 01 830 C1 ein Verfahren, bei dem ein Blechteil in einer Halterung fixiert und sodann beim Arbeitshub eines zur Anwendung kommenden Schnittwerkzeugs im Schneidespalt zwischen einem Obermesser und einem Untermesser zunächst plastisch verformt und anschließend, nach Rissbildung, vollständig durchtrennt wird. Nachteilig an diesen herkömmlichen Verfahren ist, dass bei Verwendung von (funktional) oberflächenbeschichteten Bauteilen, beispielsweise von verzinkten Bauteilen, auf den Schnittkanten, Lochrändern, Lochwänden, Laibungen und dergleichen, durch den Schneidevorgang eine unbeschichtete, im Beispielsfall eine zinkfreie Oberfläche, entsteht. Dies führt im Beispielfall zu einer ungewollten Beschädigung des Bauteils im Schnittbereich, was nur durch aufwendige Nachbearbeitung bzw. Nachbeschichtung mindestens teilweise behoben werden kann. Die unbeschichteten Schnittbereiche und dergleichen, bergen zudem die Gefahr der Unterwanderung der noch auf der Oberfläche des Bauteils vorhandenen Oberflächenbeschichtung. Dies kann zusätzliche Bauteilschäden verursachen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein technisch und aufwandtechnisch einfaches Verfahren zum Bearbeiten und/oder Herstellen eines Bauteils anzugeben, das Sekundärschäden am resultierenden Bauteil vorbeugt bzw. reduziert, und damit die hohe Funktionalität und Stabilität des Bauteils bewahrt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Bearbeiten und/oder Herstellen eines Bauteils dadurch gelöst, dass zunächst ein Bauteil oder ein Halbzeug bereitgestellt wird, das einen Grundkörper mit einer ersten Oberfläche und einer an der ersten Oberfläche vorgesehenen ersten Oberflächenbeschichtung aufweist, das Bauteil oder Halbzeug anschließend an der mit der ersten Oberflächenbeschichtung beschichteten ersten Oberfläche eingekerbt wird und sodann ein Durchtrennen, Lochen oder Beschneiden des Bauteils bzw. des Halbzeugs entlang der Einkerbung ausgeführt wird. Das Einkerben wird dabei so ausgeführt, dass mindestens ein Teil der dabei einkerbenden ersten Oberflächenbeschichtung entlang der beim Einkerbvorgang entstehenden Kerbflächen erhalten bleibt. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass der Kerbvorgang so ausgeführt wird, dass die zunächst auf der einzukerbenden ersten Oberfläche des Bauteils oder des Halbzeugs vorhandene erste Oberflächenbeschichtung in die entstehende Kerbe/Einkerbung mit einsinkt bzw. eingedrückt wird und nach Abschluss des Kerbvorganges entlang der gebildeten Kerbflächen vorhanden bleibt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf alle denkbaren Bauteile/Halbzeug anwendbar. Das Verfahren eignet sich insbesondere sowohl zum Bearbeiten bzw. Herstellen von metallischen Blechbauteilen, da durch das erfindungsgemäße Verfahren zudem eine Schnittgratbildung und Flitterbildung reduziert bzw. verhindert werden kann. Das zu verwendende Bauteil kann zudem ein- oder mehrschichtig aufgebaut sein und beispielsweise in Form eines Laminats vorliegen. Ferner ist das erfindungsgemäße Verfahren auch insbesondere anwendbar für Sandwichbauteile, die Schichten aus Kunststoff und beispielsweise Stahl umfassen.
Unter einer Oberflächenbeschichtung im Sinne der Erfindung wird allgemein eine funktionale Beschichtung verstanden, die aus ästhetischen Gründen, zur Funktionalisierung des Bauteils/Halbzeugs, aus Schutz- oder Stabilitätsgründen und insbesondere aus Gründen der chemischen bzw. mechanischen Stabilität, auf die Oberfläche des Grundkörpers des Bauteils/Halbzeugs aufgebracht ist. Die erste Oberflächenbeschichtung kann ein- oder mehrschichtig aufgebaut, stoffschlüssig mit der Grundkörperoberfläche verbunden oder lose auf dieser aufliegend sein. Ferner muss die erste Oberflächenbeschichtung die erste Oberfläche des Grundkörpers nicht vollständig bedecken, sondern kann an ausgewählten Abschnitten oder in vordefinierten Bereichen angeordnet sein.
Das Einkerben wird an einer solchen Stelle der ersten Oberfläche des Bauteils bzw. des Halbzeugs ausgeführt, an der die erste Oberflächenbeschichtung vorhanden ist. Durch das Einkerben entstehen sogenannte Kerbflächen, also die Flächen, die durch das Einkerben in Kerbrichtung gebildet werden. Diese Kerbflächen umfassen erfindungsgemäß mindestens einen Teil der einkerbenden ersten Oberflächenbeschichtung, was die Funktionalität des resultierenden Bauteils sowie seine Stabilität gegenüber Umwelteinflüssen und chemischen oder mechanischen Einwirkungen erhöht. Dies ist insbesondere dann gegeben, wenn die Kerbflächen durch das Einkerben zumindest zu 40%, insbesondere zumindest zu 70%, mit der ersten Oberflächenbeschichtung bedeckt sind. Vorzugsweise sind die Kerbflächen bis zu 100% mit der ersten Oberflächenbeschichtung bedeckt. Die durch die erste Oberflächenbeschichtung eingetragene Funktionalität bleibt auch nach dem Durchtrennen, Lochen oder Beschneiden im resultierenden Bauteil erhalten, nämlich zumindest an den eingekerbten Flächen, den Kerbflächen. Vielmehr können durch das Einbringen der ersten Oberflächenbeschichtung in die entstehende Kerbe, je nach verwendeter Oberflächenbeschichtung, in einem Arbeitsschritt zusätzliche Funktionalitäten in die Einkerbung und damit auch in das nach dem Lochen, Durchtrennen oder Beschneiden erhaltene Bauteil, eingebracht werden. Das Verfahren ist durch Kombination von Standardprozessen einfach, ohne hohen technischen Aufwand umsetzbar und ermöglicht die kostengünstige Bearbeitung bzw. Herstellung von hochfunktionalen und hochstabilen Bauteilen bzw. Halbzeugen mit hoher Taktung. Auf eine Nachbearbeitung zur nachträglichen Funktionalisierung oder Versiegelung der Schnittbereiche kann zudem verzichtet werden, wodurch zusätzlich Materialkosten sowie Arbeitsaufwand eingespart werden können.
Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Durchtrennen, Lochen oder Beschneiden des Bauteils oder des Halbzeugs unter Anwendung eines mechanischen Schneidverfahrens ausgeführt.
Weiter vorteilhaft weist das Bauteil oder das Halbzeug an einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche eine zweite Oberflächenbeschichtung auf.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil bzw. das Halbzeug sowohl an der mit der ersten Oberflächenbeschichtung beschichteten ersten Oberfläche als auch an der mit der zweiten Oberflächenbeschichtung beschichteten zweiten Oberfläche eingekerbt wird. Mit anderen Worten wird durch die erste Oberflächenbeschichtung, den Grundkörper des Bauteils/des Halbzeugs und die zweite Oberflächenbeschichtung eine Art Schichtstruktur gebildet, bei der der Grundkörper des Bauteils/des Halbzeugs zwischen den beiden Oberflächenbeschichtungen angeordnet ist. Die erste und die zweite Oberflächenbeschichtung können gleichartig ausgebildet sein oder sich in Art, Form, Gestaltung und/oder Funktionalität unterscheiden. Durch den beidseitigen Einkerbvorgang kann ein sich anschließendes Durchtrennen, Lochen oder Beschneiden mit verbesserter Schnittqualität erleichtert und die erste bzw. zweite Oberflächenbeschichtung entlang eines besonders großen Bereichs der Kerbflächen und damit auch in unmittelbarer Umgebung des entstehenden Schnittbereichs bzw. Lochbereichs, also an Lochrändern, Lochkanten, Laibungen, Schnittkanten, Schnittflächen und dergleichen, bereitgestellt werden. Die Funktionalisierung des entstehenden Bauteils wird damit maximiert.
Das Einkerben an der mit der ersten Oberflächenbeschichtung beschichteten ersten Oberfläche kann mit gewünschter Kerbtiefe ausgeführt werden. Wir nur von Seiten der ersten Oberflächenbeschichtung her eingekerbt, so kann eine Einkerbtiefe insbesondere bis zu 90% der Dicke des Grundkörpers, insbesondere aber mindestens bis zu 80% der Dicke des Grundkörpers ausgeführt werden. Die Dicke des Grundkörpers wird dabei in der vorgesehenen Kerbrichtung bestimmt, also der Richtung, in der der Einkerbvorgang ausgeführt werden soll bzw. ausgeführt wurde.
Um eine besonders gute Funktionalisierung im entstehenden Bauteil bereitzustellen, ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, dass das Einkerben an der mit der ersten Oberflächenbeschichtung beschichteten ersten Oberfläche und/oder an der mit der zweiten Oberflächenbeschichtung beschichteten zweiten Oberfläche jeweils bis zu einer Tiefe von weniger als der Hälfte der Dicke des Grundkörpers des Bauteils/Halbzeugs, insbesondere bis zu einer Tiefe von 10 bis 40% der Dicke des Grundkörpers, ausgeführt wird. Die Dicke des Grundkörpers wird dabei in der vorgesehenen Kerbrichtung bestimmt, also der Richtung, in der der Einkerbvorgang ausgeführt werden soll. Ein beidseitiges Einkerben mit je einer Tiefe von 50% der Dicke des Grundkörpers hat sich hingegen als eher nachteilig herausgestellt, da so die Kerbnasen der gegenüberliegend gebildeten Einkerbungen aneinander stoßen.
Um die Schnittqualität weiter zu verbessern erfolgt ferner vorteilhaft das Einkerben in Kerbrichtung symmetrisch, beispielsweise zylindrisch, kegelförmig oder in V-Form. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die Form der Einkerbung symmetrisch ausgebildet wird.
Um den technischen bzw. kostentechnischen Aufwand des erfindungsgemäßen Verfahrens weiter zu reduzieren, wird das Einkerben vorteilhaft mittels Prägen, Rollprägen, Walzen oder Rändeln ausgeführt. Die hier genannten Verfahren sind besonders gut geeignet das Einkerben so zu gestalten, dass sich die erste und/oder zweite Oberflächenbeschichtung an den entsprechenden Kerbflächen ausbildet bzw. wiederfindet.
Zur Förderung einer gratlosen Durchtrennung, Lochung oder Beschneidung, ist weiter vorteilhaft vorgesehen, dass das Einkerben an der mit der ersten Oberflächenbeschichtung beschichteten ersten Oberfläche und an der mit der zweiten Oberflächenbeschichtung beschichteten zweiten Oberfläche symmetrisch ausgeführt wird. Symmetrisch bedeutet hierbei mit derselben Kerbform und auch mit derselben Kerbtiefe.
Wie bereits beschrieben, ist die Oberflächenbeschichtung, und damit sowohl die erste Oberflächenbeschichtung als auch die zweite Oberflächenbeschichtung, im Einzelnen nicht beschränkt. Vorteilhaft ist bzw. sind die Oberflächenbeschichtungen ausgewählt aus mindestens einer Zinkschicht, mindestens einer Zink-Aluminiumschicht, mindestens einer adhäsiven Schicht und/oder mindestens einer polymeren Schicht.
Weitere vorteilhafte Beschichtungen sind beispielsweise KTL(Kathodischer Tauchlack)-Schichten und Lacke, z.B. für die Anwendung des Verfahrens auf bereits fertig beschichtete Bauteile/Halbzeuge (weiße Ware).
Hierbei sind Schichten aus Zink zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit des Bauteils bzw. des Halbzeugs von Vorteil. Dieser Korrosionsschutz dehnt sich aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens sodann auf die Kerbflächen und, aufgrund der Fernwirkung des Zinks, auch auf die – im Vergleich zum beschriebenen Stand der Technik deutlich geringeren verbleibenden – Schnittflächen, Schnittkanten, Lochränder, Laibungen und dergleichen aus, die nach dem Durchtrennen, Lochen oder Beschneiden des Bauteils bzw. des Halbzeugs am entstehenden nutzseitigen Bauteil zurückbleiben. Hierbei hat sich herausgestellt, dass eine mindestens 40%-ige, insbesondere eine mindestens 70%-ige Bedeckung der Kerbflächen mit Zink, aufgrund der Fernwirkung des Zinks, ausreichend ist, um einen hohen Korrosionsschutz im resultierenden Bauteil/Halbzeug zu gewährleisten.
Adhäsive Schichten eignen sich hingegen zum Eintrag einer weiteren Funktionalität an die Kerbflächen und somit auch an die Schnittbereiche, also die Schnittflächen, Schnittkanten, Lochkanten, Lochränder, Laibungen und dergleichen. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn mit den beim Trennvorgang, Schneid- oder Lochvorgang entstehenden Bereichen ein weiteres Bauteil/Halbzeug mittels adhäsiver Kräfte verbunden werden soll. Das erfindungsgemäße Verfahren erspart hierbei einen komplexen, zusätzlichen Schritt des nachträglichen Einbringens eines Adhäsivs in den Kerb- und Schnittbereich.
Ferner kann die entsprechende Oberflächenbeschichtung auch mindestens eine polymere Schicht umfassen. Beispielhaft seien hier Lackschichten, also Schutzlacke, Farblacke, Korrosionsschutzlacke und dergleichen, genannt. Die jeweilige Funktionalität wird durch das Einkerben im erfindungsgemäßen Verfahren auf die Kerbflächen auch auf die Schnittbereiche ausgeweitet. Das entstehende Bauteil zeichnet sich durch eine hohe Stabilität und Funktionalität aus.
Vorteilhaft beträgt eine Dicke des Grundkörpers des Bauteils/des Halbzeugs maximal 3 mm und insbesondere 0,5 bis 2,5 mm. Hierdurch kann eine gute Ausbreitung der Oberflächenbeschichtung(en) auf die entsprechende(n) Einkerbung(en) gesichert werden.
Weiter vorteilhaft beträgt eine Schichtdicke der ersten Oberflächenbeschichtung und/oder der zweiten Oberflächenbeschichtung auf der jeweiligen Oberfläche des Bauteils/Halbzeugs maximal 20 µm und insbesondere maximal 15 µm. Die Schichtdicke der jeweiligen Oberflächenbeschichtung wird senkrecht zur entsprechenden Oberfläche des Bauteils/Halbzeugs bestimmt und kann anhand von Schliffbildern ermittelt werden. Liegt die Schichtdicke der Oberflächenbeschichtung(en) im angegebenen Bereich, ist ausreichend Oberflächenbeschichtung zur Bedeckung der Einkerbung vorhanden, und zudem maximal so viel Oberflächenbeschichtung vorhanden, dass der Trennvorgang, Lochvorgang oder Beschneidungsvorgang besonders exakt ausgeführt werden kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird das Einkerben so ausgeführt, dass eine Schichtdicke der ersten Oberflächenbeschichtung entlang der Kerbflächen mindestens 20%, insbesondere mindestens 30% der Schichtdicke der ersten Oberflächenbeschichtung auf der ersten Oberfläche des Bauteils/Halbzeugs beträgt. Gleichzeitig oder alternativ wird das Einkerben so ausgeführt, dass eine Schichtdicke der zweiten Oberflächenbeschichtung entlang der Kerbflächen mindestens 20%, insbesondere mindestens 30% der Schichtdicke der zweiten Oberflächenbeschichtung auf der zweiten Oberfläche des Bauteils/Halbzeugs beträgt. Die Schichtdicke der jeweiligen Oberflächenbeschichtung entlang der Kerbflächen wird senkrecht zur entsprechenden Kerbfläche ermittelt. Hierdurch kann besonders gut gewährleistet werden, dass die Funktionalität, die durch die jeweilige Oberflächenbeschichtung eingetragen wird, auch in besonders hohem Maße auf den Kerbflächen und damit auf den Schnittflächen, Schnittkanten, Lochrändern, Laibungen und dergleichen, erhalten wird.
Ferner vorteilhaft ist vorgesehen, dass das Einkerben so ausgeführt wird, dass die Schichtdicke der ersten Oberflächenbeschichtung entlang der Kerbflächen und/oder die Schichtdicke der zweiten Oberflächenbeschichtung entlang der Kerbflächen einen Gradienten beschreiben. Insbesondere nimmt die Schichtdicke der Oberflächenbeschichtung von der Oberfläche des Bauteils/Halbzeugs entlang der Kerbrichtung gleichförmig oder stufenweise ab, so dass mit minimalem Aufwand an Oberflächenbeschichtungsmaterial eine maximale Funktionalisierung im resultierenden Bauteil/Halbzeug erzielt werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das Einkerben des Bauteils oder des Halbzeugs an der mit der ersten Oberflächenbeschichtung beschichteten ersten Oberfläche und/oder an der mit der zweiten Oberflächenbeschichtung beschichteten zweiten Oberfläche im gleichen Prozessschritt wie das Durchtrennen, Lochen oder Beschneiden des Bauteils oder des Halbzeugs entlang der Einkerbung ausgeführt wird. Dies reduziert die Anzahl der Prozessschritte und vereinfacht damit das erfindungsgemäße Verfahren. Bei Bauteilen oder Halbzeugen aus Kohlenstofffaserverbundkunststoffen (CFK) kann das Einkerben beispielweise bereits im Formgebungsschritt erfolgen, durch entsprechende Gestaltung des Formwerkzeugs. Bei Bauteilen oder Halbzeugen aus metallischem Blech kann die Einkerbung beispielsweise im Ziehwerkzeug mit eingedrückt werden.
Ebenfalls erfindungsgemäß wird auch ein Bauteil beschrieben, das nach dem vorstehend offenbarten Verfahren hergestellt ist. Das Bauteil zeichnet sich durch eine hohe Funktionalität und Stabilität aus.
Vorteilhaft ist das Bauteil dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der ersten und/oder zweiten Oberflächenbeschichtung entlang von Kerbflächen erhalten ist.
Ferner erfindungsgemäß wird auch eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens offenbart.
Insbesondere ist die Vorrichtung derart ausgebildet, dass das Einkerben und das Durchtrennen, Lochen oder Beschneiden des Bauteils oder des Halbzeugs in einem Arbeitsschritt ausgeführt werden kann. Beispielhaft wird eine Vorrichtung in Form eines Lochwerkzeugs bereitgestellt, das so ausgebildet ist, dass das Einkerben durch einen Niederhalter und eine Schneidmatrize und das eigentliche Lochen durch einen Lochstempel in einem einzigen Presshub ausgeführt werden kann.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
1 ein Schema eines Verfahrensablaufs eines Verfahrens zum Bearbeiten und/oder Herstellen eines Bauteils gemäß einer ersten Weiterbildung der Erfindung und
2 ein Schema eines Verfahrensablaufs eines Verfahrens zum Bearbeiten und/oder Herstellen eines Bauteils gemäß einer zweiten Weiterbildung der Erfindung.
Die vorliegende Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen im Detail erläutert. In den Figuren sind nur die hier interessierenden Aspekte des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, alle übrigen Aspekte sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Zudem beziffern gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente.
1 ist eine schematische Darstellung, die den Verfahrensablauf eines Verfahrens zum Bearbeiten und/oder Herstellen eines Bauteils gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufzeigt. Hierbei ist anzumerken, dass das Verfahren grundsätzlich sowohl für die Bearbeitung bzw. Herstellung von Halbzeugen als auch von Bauteilen geeignet ist. In den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen wird jedoch lediglich Bezug auf die Herstellung bzw. Bearbeitung eines Bauteils genommen. Analoge Ausführungen finden jedoch auch Anwendung auf die Bearbeitung oder Herstellung von Halbzeugen.
Zunächst wird ein Bauteil 1 bereitgestellt. Das Bauteil 1 ist im Einzelnen nicht beschränkt und kann beispielsweise ein Blechbauteil oder ein Sandwichbauteil sein. Das Bauteil 1 umfasst einen Grundkörper 2. Der Grundkörper 2 kann ein- oder mehrschichtig aufgebaut sein. Wie in 1 dargestellt, wird der Grundkörper 2 beispielhaft aus einer Schicht gebildet, die insbesondere ein Metallblech mit einer Dicke D_G von bis zu 3 mm ist.
Der Grundkörper 2 weist eine erste Oberfläche 3 und eine der ersten Oberfläche 3 gegenüberliegende zweite Oberfläche 4 auf. Auf der ersten Oberfläche 3 ist eine erste Oberflächenbeschichtung 5 vorgesehen und auf der zweiten Oberfläche 4 ist eine zweite Oberflächenbeschichtung 6 vorgesehen.
Die Oberflächenbeschichtungen 5, 6 können gleich oder unterschiedlich, also in Art und Ausbildung gleich oder unterschiedlich sein, lose auf der jeweiligen Oberfläche 3, 4 aufliegen oder stoffschlüssig mit der entsprechenden Oberfläche 3, 4 verbunden sein. Beispielhafte Oberflächenbeschichtungen umfassen mindestens eine Zinkschicht, mindestens eine Zink-Aluminiumschicht, mindestens eine adhäsive Schicht und/oder mindestens eine polymere Schicht.
Die erste Oberflächenbeschichtung 5 und die zweite Oberflächenbeschichtung 6 bedecken im vorliegenden Beispielsfall die entsprechende erste Oberfläche 3 und zweite Oberfläche 4 vollständig. Es ist aber auch möglich, dass die Oberflächenbeschichtung 5, 6 nur in bestimmten Teilabschnitten der jeweiligen Oberfläche 3, 4, also dort, wo das Einkerben ausgeführt werden soll, vorgesehen ist. Die erste Oberflächenbeschichtung 5 hat eine Schichtdicke auf der ersten Oberfläche 3 des Bauteils 1, die mit D_Ob1 gekennzeichnet ist. Sie wird senkrecht zur ersten Oberfläche 3 des Bauteils 1 bestimmt. Die zweite Oberflächenbeschichtung 6 hat eine Schichtdicke auf der zweiten Oberfläche 4 des Bauteils 1, die mit D_Ob2 gekennzeichnet ist. Sie wird senkrecht zur zweiten Oberfläche 4 des Bauteils 1 bestimmt. Die Schichtdicke kann anhand von Schliffbildern ermittelt werden.
In einem folgenden Verfahrensschritt erfolgt ein Einkerben des Bauteils 1 an der mit der ersten Oberflächenbeschichtung 5 beschichteten ersten Oberfläche 3 unter Erhalt einer Einkerbung 8. Das Einkerben kann mittels eines geeigneten Werkzeugs ausgeführt werden, insbesondere mittels eines Prägewerkzeugs. Prägewerkzeuge sind sehr gut geeignet während des Einkerbens mindestens einen Teil der dabei einkerbenden ersten Oberflächenbeschichtung 5 entlang der sich bildenden Kerbflächen 7 zu erhalten. Mit anderen Worten sinkt beim Einkerbvorgang nicht nur ein Bereich des Grundkörpers 1 ein, sondern ebenfalls die darauf befindliche erste Oberflächenbeschichtung 5. Die erste Oberflächenbeschichtung 5 kann insbesondere auch in die Einkerbung 8 eingedrückt werden. Hierbei ist es möglich, dass durch das Einkerben die Schichtdicke der ersten Oberflächenbeschichtung D_Ob1, die senkrecht zur ersten Oberfläche 3 des Bauteils 1 bestimmt wird, verdichtet. Hieraus resultiert, dass eine Schichtdicke der ersten Oberflächenbeschichtung entlang der Kerbflächen B kleiner ist als die Schichtdicke der Oberflächenbeschichtung D_Ob1 auf der ersten Oberfläche 3 des Bauteils 1. Die Schichtdicke der ersten Oberflächenbeschichtung entlang der Kerbflächen B wird senkrecht zu den entsprechenden Kerbflächen bestimmt.
Vorteilhaft beträgt die Schichtdicke der ersten Oberflächenbeschichtung D_Ob1 auf der ersten Oberfläche 3 des Bauteils 1 maximal 20 µm und insbesondere maximal 15 µm. Insbesondere wird das Einkerben so ausgeführt, dass die Schichtdicke der ersten Oberflächenbeschichtung entlang der Kerbflächen B mindestens 20% und insbesondere mindestens 30% der Schichtdicke der ersten Oberflächenbeschichtung auf der ersten Oberfläche des Bauteils D_Ob1 beträgt. Dies ist im vorliegenden Beispiel gezeigt. Ferner ist es möglich, dass die Schichtdicke der ersten Oberflächenbeschichtung entlang der Kerbflächen B einen Gradienten beschreibt und beispielhaft in Kerbrichtung K abnimmt.
Wie in 1 beispielhaft gezeigt, erfolgt das Einkerben in Kerbrichtung K symmetrisch, was in der Schnittansicht durch die V-Form der Einkerbung 8 dargestellt ist.
Wird das Einkerben, wie hier gezeigt, von einer Seite des Bauteils 1 aus, ausgeführt, so ist es bevorzugt, wenn die Einkerbtiefe möglichst groß ist. Die Einkerbtiefe, die in Kerbrichtung bestimmt wird, kann bis zu einer Tiefe von weniger als der Hälfte der Dicke des Grundkörpers D_G, insbesondere aber bis zu einer Tiefe von 90% der Dicke des Grundkörpers 1 D_G, ausgeführt werden.
In einem sich anschließenden Schritt erfolgt ein Durchtrennen, Lochen oder Beschneiden des Bauteils, beispielsweise mittels eines mechanischen Schnittwerkzeugs 10 entlang der Einkerbung 8 und in 1 beispielhaft in Kerbrichtung K. Als Schnittwerkzeug 10 kommen alle möglichen mechanischen Schnittwerkzeuge in Frage, beispielsweise ein Rollschnittwerkzeug, Scherschnittwerkzeug, Kerbbruchschnittwerkzeug, Stanzwerkzeug oder ein Schlagmesser, die ein Durchtrennen, Lochen oder Beschneiden des Bauteils 1 mit gewünschter Form ermöglichen. Im hier dargestellten Beispiel wird ein Stanzwerkzeug zum Erzeugen einer zylindrischen Aussparung im Bauteil 1 verwendet. Das resultierende Bauteil 1 weist über einen großen Teilbereich des Stanzloches 11 hinweg die erste Oberflächenbeschichtung 5 auf. Lediglich in einem kleinen Abschnitt des Stanzloches sind die Oberflächen des Grundkörpers 9 freiliegend. Die durch die erste Oberflächenbeschichtung 5 eingetragene Funktion bleibt somit auch im resultierenden Bauteil 1 erhalten und kann sogar auf die Schnittbereiche im Bauteil 1 ausgedehnt werden. Eine nachträgliche Versiegelung oder aufwendige Nachbehandlung zur Erhöhung der Schutzwirkung des Bauteils 1 oder aus ästhetischen Gründen oder Stabilitätsgründen, ist nicht erforderlich. Zudem kann, je nach verwendeter erster Oberflächenbeschichtung 5 auch eine zusätzliche Funktionalität in die Einkerbung 8 und damit auch in das nach dem Trennvorgang erhaltene Bauteil, eingebracht werden. Dies wäre beispielsweise der Fall, wenn die erste Oberflächenbeschichtung 5 z.B. eine adhäsive Beschichtung wäre. Die adhäsiven Eigenschaften wären nach dem Trennvorgang auch auf den Kerbflächen 7 vorhanden. Alternative funktionale Beschichtungen sind Farblacke, Schutzlacke und dergleichen. Das Verfahren ist ohne hohen technischen Aufwand ausführbar und ermöglicht die kostengünstige Herstellung von hochfunktionalen und hochstabilen Bauteilen mit hoher Taktung.
2 ist eine schematische Darstellung, die den Verfahrensablauf eines Verfahrens zum Bearbeiten und/oder Herstellen eines Bauteils gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufzeigt.
Im Unterschied zu dem in 1 dargestellten Verfahren, unterscheidet sich das in 2 dargestellte Verfahren dadurch, dass sowohl an der mit der ersten Oberflächenbeschichtung 5 beschichteten ersten Oberfläche 3 als auch an der mit der zweiten Oberflächenbeschichtung 6 beschichteten zweiten Oberfläche 4, also von sich gegenüber liegenden Seiten des Bauteils 1, eingekerbt wird. Es entstehen die Einkerbungen 8 und 12.
Das Einkerben an der mit der ersten Oberflächenbeschichtung 5 beschichteten ersten Oberfläche 3 und an der mit der zweiten Oberflächenbeschichtung 6 beschichteten zweiten Oberfläche 4 wird bis zu einer Tiefe von jeweils weniger als der Hälfte der Dicke des Grundkörpers D_G, insbesondere bis zu einer Tiefe von 10 bis 40% der Dicke des Grundkörpers D_G, ausgeführt. So wird verhindert, dass die entstehenden Kerbnasen aneinanderstoßen. Je tiefer die Einkerbung 8, 12 ausgeführt wird, desto größere Bereiche der Kerbflächen 7 werden mit der jeweiligen Oberflächenbeschichtung 5, 6, bedeckt.
Das Einkerben an der mit der ersten Oberflächenbeschichtung 5 beschichteten ersten Oberfläche 3 und an der mit der zweiten Oberflächenbeschichtung 6 beschichteten zweiten Oberfläche 4 wird symmetrisch ausgeführt. Somit sind die Einkerbungen 8 und 12 in Form und Kerbtiefe gleich ausgebildet. Hierdurch werden die erste Oberflächenbeschichtung 5 und die zweite Oberflächenbeschichtung 6 in die Kerbflächen 7 der jeweiligen Einkerbungen 8, 12 eingebracht und funktionalisieren somit die Kerbflächen 7 von Seiten der beiden Oberflächen 3, 4 des Bauteils 1. So wird es leichter möglich einen möglichst großen Kerbflächenbereich zu funktionalisieren.
Wiederum sinkt beim Einkerbvorgang nicht nur ein Bereich des Grundkörpers 1 ein, sondern ebenfalls die darauf befindliche erste Oberflächenbeschichtung 5 und die zweite Oberflächenbeschichtung 6. Hierbei ist es ferner möglich, dass durch das Einkerben die Schichtdicke der ersten Oberflächenbeschichtung D_Ob1, die senkrecht zur ersten Oberfläche 3 des Bauteils 1 bestimmt wird, sowie die Schichtdicke der zweiten Oberflächenbeschichtung D_Ob2, die senkrecht zur zweiten Oberfläche 4 des Bauteils 1 bestimmt wird, verdichten. Hieraus resultiert, dass eine Schichtdicke der ersten Oberflächenbeschichtung entlang der Kerbflächen B kleiner ist als die Schichtdicke der ersten Oberflächenbeschichtung D_Ob1 auf der ersten Oberfläche 3 des Bauteils 1. Ebenso ist eine Schichtdicke der zweiten Oberflächenbeschichtung entlang der Kerbflächen C kleiner als die Schichtdicke der zweiten Oberflächenbeschichtung D_Ob2 auf der zweiten Oberfläche 4 des Bauteils 1. Die Schichtdicken der ersten und zweiten Oberflächenbeschichtung entlang der Kerbflächen B, C werden senkrecht zu den Kerbflächen 7 bestimmt.
Auch gemäß dem in 2 veranschaulichten Verfahren wird ein Bauteil 1 mit hoher Funktionalität und chemischer und mechanischer Stabilität erhalten, das eine Nachversiegelung bzw. Nacharbeitung der Schnittbereiche nach dem Trennvorgang überflüssig macht.
Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Bauteil
2: Grundkörper des Bauteils
3: erste Oberfläche des Bauteils
4: zweite Oberfläche des Bauteils
5: erste Oberflächenbeschichtung
6: zweite Oberflächenbeschichtung
7: Kerbfläche
8: Einkerbung
9: freiliegende Oberfläche des Grundkörpers
10: Schnittwerkzeug
11: Stanzloch
12: Einkerbung
B: Schichtdicke der ersten Oberflächenbeschichtung entlang der Kerbflächen
C: Schichtdicke der zweiten Oberflächenbeschichtung entlang der Kerbflächen
D_G: Dicke des Grundkörpers
D_Ob1: Dicke der ersten Oberflächenbeschichtung auf der ersten Oberfläche
D_Ob2: Dicke der ersten Oberflächenbeschichtung auf der ersten Oberfläche
K: Kerbrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4401830 C1 [0002]

Claims

Verfahren zum Bearbeiten und/oder Herstellen eines Bauteils (1) umfassend die Schritte: – Bereitstellen eines Bauteils (1) oder eines Halbzeugs, das einen Grundkörper (2) mit einer ersten Oberfläche (3) und einer an der ersten Oberfläche (3) vorgesehenen ersten Oberflächenbeschichtung (5) aufweist, – Einkerben des Bauteils (1) oder des Halbzeugs an der mit der ersten Oberflächenbeschichtung (5) beschichteten ersten Oberfläche (3), wobei mindestens ein Teil der dabei einkerbenden ersten Oberflächenbeschichtung (5) entlang von Kerbflächen (7) erhalten bleibt und – Durchtrennen, Lochen oder Beschneiden des Bauteils (1) oder des Halbzeugs entlang der Einkerbung (8).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchtrennen, Lochen oder Beschneiden des Bauteils (1) oder des Halbzeugs unter Anwendung eines mechanischen Schneidverfahrens ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) oder das Halbzeug an einer der ersten Oberfläche (3) gegenüber liegenden zweiten Oberfläche (4) eine zweite Oberflächenbeschichtung (6) aufweist und das Bauteil (1) oder das Halbzeug sowohl an der mit der ersten Oberflächenbeschichtung (5) beschichteten ersten Oberfläche (3) als auch an der mit der zweiten Oberflächenbeschichtung (6) beschichteten zweiten Oberfläche (4) eingekerbt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einkerben an der mit der ersten Oberflächenbeschichtung (5) beschichteten ersten Oberfläche (3) und/oder an der mit der zweiten Oberflächenbeschichtung (6) beschichteten zweiten Oberfläche (4) bis zu einer Tiefe von weniger als der Hälfte der Dicke des Grundkörpers D_G, insbesondere bis zu einer Tiefe von 10 bis 40% der Dicke des Grundkörpers D_G, ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einkerben in Kerbrichtung symmetrisch erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einkerben mittels Prägen, Rollprägen, Walzen oder Rändeln ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einkerben an der mit der ersten Oberflächenbeschichtung (5) beschichteten ersten Oberfläche (3) und an der mit der zweiten Oberflächenbeschichtung (6) beschichteten zweiten Oberfläche (4) symmetrisch ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Oberflächenbeschichtung (5, 6) ausgewählt ist aus mindestens einer Zinkschicht, mindestens einer Zink-Aluminiumschicht, mindestens einer adhäsiven Schicht und/oder mindestens einer polymeren Schicht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke des Grundkörpers D_G maximal 3 mm, insbesondere 0,5 bis 2,5 mm, beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schichtdicke der ersten Oberflächenbeschichtung D_Ob1 und/oder eine Schichtdicke der zweiten Oberflächenbeschichtung D_Ob2 maximal 20 µm, insbesondere maximal 15 µm, beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schichtdicke der ersten Oberflächenbeschichtung entlang der Kerbflächen (B) mindestens 20%, insbesondere mindestens 30% der Schichtdicke der ersten Oberflächenbeschichtung auf der ersten Oberfläche des Bauteils D_Ob1 oder des Halbzeugs beträgt und/oder dass eine Schichtdicke der zweiten Oberflächenbeschichtung entlang der Kerbflächen (C) mindestens 20%, insbesondere mindestens 30% der Schichtdicke der zweiten Oberflächenbeschichtung auf der zweiten Oberfläche des Bauteils D_Ob2 oder des Halbzeugs beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der ersten Oberflächenbeschichtung entlang der Kerbflächen (B) und/oder die Schichtdicke der zweiten Oberflächenbeschichtung entlang der Kerbflächen (C) einen Gradienten beschreibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einkerben des Bauteils (1) oder des Halbzeugs an der mit der ersten Oberflächenbeschichtung (5) beschichteten ersten Oberfläche (3) und/oder an der mit der zweiten Oberflächenbeschichtung (6) beschichteten zweiten Oberfläche (4) im gleichen Prozessschritt wie das Durchtrennen, Lochen oder Beschneiden des Bauteils (1) oder des Halbzeugs entlang der Einkerbung (8) ausgeführt wird.
Bauteil, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis
Bauteil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der ersten Oberflächenbeschichtung (5) oder der zweiten Oberflächenbeschichtung (6) entlang von Kerbflächen (7) erhalten ist.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
Vorrichtung nach Anspruch 16, ausgebildet, um das Einkerben und das Durchtrennen, Lochen oder Beschneiden des Bauteils (1) oder des Halbzeugs in einem Arbeitsschritt auszuführen.