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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils unter Nutzung von Haftkraft zum Festspannen.
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Aus
DE 103 44 430 A1 ist z.B. ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils unter Nutzung von Haftkraft zum Festspannen bekannt. Bei diesem Verfahren werden zwei Ausgangsteile bereitgestellt und in einer Bearbeitungseinrichtung bearbeitet, so dass das Bauteil fertiggestellt wird. Die Ausgangsteile werden zum Bearbeiten vorbereitet, indem sie in der Bearbeitungseinrichtung in einer vordefinierten Lage positioniert und in dieser Lage festgespannt werden. Das Festspannen der Ausgangsteile wird realisiert, indem in der Bearbeitungseinrichtung an mehreren Spannpositionen Haftkraft zum Wirken gebracht wird, so dass die Ausgangsteile durch die Haftkraft auf den Spannpositionen festhaften.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein weiteres Verfahren zum Herstellen eines Bauteils unter Nutzung von Haftkraft zum Festspannen bereitzustellen.
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Dies wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 erreicht. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Im Rahmen der Erfindung wurde die Nutzung von Warmumformung zum Herstellen eines Bauteils untersucht, wobei nach der Warmumformung und Härtung eines Ausgangsteils dieses als eine nachfolgende Bearbeitung mit einem Beschnitt versehen werden muss, um das gewünschte Bauteil fertigzustellen.
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Um die Bearbeitung durchzuführen, wird das Ausgangsteil in einer Bearbeitungseinrichtung in einer vordefinierten Lage positioniert und in dieser Lage festgespannt. Hierbei ist es wichtig, dass sich die Lage des Teils während der Bearbeitung nicht verändert, um Abweichungen der beschnittenen Geometrie von der durch den Beschnitt zu erzielenden Geometrie zu vermeiden. Eine solche Veränderung der Lage des Teils könnte verursacht werden, wenn das Festspannen z.B. mittels hydraulischer oder pneumatischer Spannklauen realisiert werden würde, welche das zu bearbeitende Teil auf eine jeweilige Spannposition klemmen und welche während der Bearbeitung ggf. geöffnet und wieder geschlossen werden müssten, um einen vollständigen Beschnitt zu ermöglichen. Solche Spannklauen sind zudem aufwändig einzustellen und verursachen eine höhere Bearbeitungszeit.
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Gemäß der Erfindung weist ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils zumindest die folgenden Verfahrensschritte auf: Bereitstellen eines Ausgangsteils, das mit einem ferromagnetischen Material gebildet ist; Warmumformen des Ausgangsteils zu einem Warmumformteil mit einer vordefinierten Form; und Bearbeiten des Warmumformteils in einer Bearbeitungseinrichtung, so dass das Bauteil fertiggestellt wird. Das Warmumformteil wird dabei zum Bearbeiten vorbereitet, indem das Warmumformteil in der Bearbeitungseinrichtung in einer vordefinierten Lage positioniert und in dieser Lage festgespannt wird. Das Festspannen des Warmumformteils wird realisiert, indem in der Bearbeitungseinrichtung an mindestens einer Spannposition Haftkraft zum Wirken gebracht wird, so dass das Warmumformteil durch die Haftkraft auf der mindestens einen Spannposition festhaftet. Das Ausgangsteil ist bevorzugt ein einziges integrales Teil.
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Dadurch, dass das Festspannen des Warmumformteils mittels der Haftkraft realisiert wird, werden vorteilhaft mechanische Spannklauen vermieden, welche in die Geometrie des Warmumformteils eingreifen und während der Bearbeitung ggf. geöffnet und wieder geschlossen werden müssten, um eine vollständige Bearbeitung zu ermöglichen. Dies vermeidet vorteilhaft durch Lageverschiebung des Warmumformteils induzierte Bearbeitungsfehler und reduziert den Spannaufwand und die Bearbeitungszeit.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Bearbeitungseinrichtung eine Laserschneidvorrichtung auf, wobei beim Bearbeiten das Warmumformteil mittels Laserstrahlung beschnitten wird. Dadurch, dass die Bearbeitung des Warmumformteils ein Beschneiden dessen mittels Laserstrahlung umfasst, können durch die Vermeidung von Lageverschiebungen des Warmumformteils während der Bearbeitung vorteilhaft Abweichungen der beschnittenen Geometrie von der durch den Beschnitt zu erzielenden Geometrie vermieden werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die mindestens eine Spannposition eine Spannfläche mit einer Topographie auf, die an eine Topographie einer mit der Spannfläche zusammenwirkenden Fläche des Warmumformteils angepasst ist. Durch die Anpassung der beiden Topographien aneinander wird die beim Festspannen wirksame Haftfläche vergrößert, wodurch sich die effektive Haftkraft erhöht. Damit können Lageverschiebungen des Warmumformteils in der Bearbeitungseinrichtung noch besser vermieden werden. Bevorzugt ist die Topographie der Spannfläche der mindestens einen Spannposition eben ausgebildet. Mit anderen Worten ausgedrückt ist auch die Topographie der mit der Spannfläche zusammenwirkenden Fläche des Warmumformteils eben, womit die Anpassung der beiden Topographien aneinander besonders einfach ist.
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Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung wird die Haftkraft an mindestens einer Spannposition zum Wirken gebracht, indem einem Elektromagneten an der Spannposition elektrischer Strom zugeschaltet wird, so dass zur Realisierung der Haftkraft eine magnetische Anziehungskraft auf das Warmumformteil einwirkt. Mit anderen Worten ausgedrückt wird zum in Wirkung und außer Wirkung Bringen der Haftkraft eine Stromversorgung eines Elektromagneten an der Spannposition eingeschaltet bzw. ausgeschaltet. Auf diese Weise lässt sich das in Wirkung und außer Wirkung Bringen der Haftkraft besonders einfach und verschleißarm realisieren.
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Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Haftkraft an mindestens einer Spannposition zum Wirken gebracht, indem ein Permanentmagnet an die Spannposition angestellt wird, so dass zur Realisierung der Haftkraft eine magnetische Anziehungskraft auf das Warmumformteil einwirkt. Mit anderen Worten ausgedrückt wird zum in Wirkung und außer Wirkung Bringen der Haftkraft ein Permanentmagnet an die Spannposition angestellt bzw. von der Spannposition abgestellt. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung wird die Haftkraft besonders einfach erzeugt. Das Anstellen und das Abstellen des Permanentmagneten kann vorteilhaft mittels eines pneumatischen Stellgliedes durchgeführt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Haftkraft an mindestens einer Spannposition zum Wirken gebracht, indem ein Sauger an die Spannposition angestellt und mit Vakuum beaufschlagt wird, so dass zur Realisierung der Haftkraft eine Saugkraft auf das Warmumformteil einwirkt. Mit anderen Worten ausgedrückt wird zum in Wirkung und außer Wirkung Bringen der Haftkraft ein Sauger an die Spannposition angestellt und eine Vakuumbeaufschlagung dessen eingeschaltet bzw. wird die Vakuumbeaufschlagung des Saugers ausgeschaltet und der Sauger von der Spannposition abgestellt. Diese Variante der Realisierung der Haftkraft lässt sich z.B. vorteilhaft auch an Stellen des Ausgangsteils einsetzen, welche möglicherweise keine ferromagnetischen Eigenschaften haben.
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Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung wird das Festspannen des Warmumformteils realisiert, indem in der Bearbeitungseinrichtung an mehreren Spannpositionen Haftkraft zum Wirken gebracht wird, so dass das Warmumformteil durch die Haftkraft auf den Spannpositionen festhaftet. Durch den Einsatz mehrerer Spannpositionen wird die effektive Gesamthaftkraft erhöht und können damit Lageverschiebungen des Warmumformteils in der Bearbeitungseinrichtung noch besser vermieden werden.
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Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden zur Realisierung der Haftkraft an den Spannpositionen mittels Vakuum erzeugte Saugkraft und magnetische Anziehungskraft auf das Warmumformteil zum Einwirken gebracht. Mit anderen Worten ausgedrückt werden gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung die oben beschriebenen erfindungsgemäßen Varianten der Realisierung der Haftkraft vorteilhaft miteinander kombiniert, so dass bei geringstem Aufwand die größte effektive Gesamthaftkraft erzielt wird.
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Die Erfindung erstreckt sich ausdrücklich auch auf solche Ausführungsformen, welche nicht durch Merkmalskombinationen aus expliziten Rückbezügen der Ansprüche gegeben sind, womit die offenbarten Merkmale der Erfindung - soweit dies technisch sinnvoll ist - beliebig miteinander kombiniert sein können.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben werden.
- 1 zeigt eine schematische Ansicht, welche einen ersten Teil eines Verfahrens zum Herstellen eines Bauteils gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erläutert.
- 2 zeigt eine schematische Ansicht, welche einen zweiten Teil des Verfahrens zum Herstellen eines Bauteils von 1 erläutert.
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 1 und 2 ein Verfahren (im Folgenden Herstellungsverfahren genannt) zum Herstellen eines Bauteils gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erläutert werden.
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Gemäß dem Herstellungsverfahren wird ein Ausgangsteil T1, das mit einem ferromagnetischen Material gebildet ist, bereitgestellt. In der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ist das Ausgangsteil T1 von einer Blechplatine aus warmumformbarem und härtbarem Metallmaterial (wie z.B. 22MnB5) gebildet. Natürlich sind aber auch andere Formen und Materialien für das Ausgangsteil T1 möglich. Das Ausgangsteil T1 kann z.B. ein vorumgeformtes und/oder beschnittenes Halbzeug mit einer dreidimensionalen Form sein. Das Ausgangsteil T1 kann außerdem z.B. aus Kombination von ferromagnetischem Material und nicht ferromagnetischem Material bestehen.
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Gemäß dem Herstellungsverfahren wird das Ausgangsteil T1 auf eine Warmumformtemperatur dessen erwärmt und in ein Warmumformwerkzeug 1 eingebracht, wie es beispielhaft in 1 gezeigt ist. Das in 1 gezeigte Warmumformwerkzeug 1 ist als Tiefziehwerkzeug mit einem Oberteil 10 und einem Unterteil 20 ausgebildet. Der Oberteil 10 umfasst eine Matrize 11, und der Unterteil 20 umfasst einen Stempel 21 zum Zusammenwirken mit der Matrize 11 und einen Blechhalter 22 zum Zusammenwirken mit einem äußeren Umfangsrand der Matrize 11.
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Das erwärmte Ausgangsteil T1 wird dann im Warmumformwerkzeug 1 zu einem Warmumformteil T2 mit einer vordefinierten Form warmumgeformt und bevorzugt mittels Abschreckens gehärtet.
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Gemäß dem Herstellungsverfahren wird das Warmumformteil T2 aus dem Warmumformwerkzeug 1 entnommen und in eine Bearbeitungseinrichtung 2 eingebracht, wie sie beispielhaft in 2 gezeigt ist. In der Bearbeitungseinrichtung 2 wird das Warmumformteil T2 so bearbeitet, dass das herzustellende Bauteil T3 fertiggestellt wird. Das herzustellende Bauteil T3 kann dabei ein Fertigteil oder aber auch ein Halbzeug oder Bauteil sein, welches einer weiteren Verarbeitung unterzogen wird und ggf. mit anderen Bauteilen zusammengefügt bzw. montiert wird. Bevorzugt ist das Bauteil T3 ein Fahrzeugkarosserieteil.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung weist die Bearbeitungseinrichtung 2 eine Laserschneidvorrichtung 30 auf und wird beim Bearbeiten das Warmumformteil T2 mittels Laserstrahlung 31 der Laserschneidvorrichtung 30 an einem Außenrand dessen beschnitten.
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Gemäß dem Herstellungsverfahren wird das Warmumformteil T2 zum Bearbeiten vorbereitet, indem das Warmumformteil T2 in der Bearbeitungseinrichtung 2 in einer vordefinierten Lage positioniert und in dieser Lage festgespannt wird. Das Festspannen des Warmumformteils T2 wird dabei realisiert, indem in der Bearbeitungseinrichtung 2 an mindestens einer Spannposition 41 eines Aufnahmetisches 40 der Bearbeitungseinrichtung 2 Haftkraft zum Wirken gebracht wird, so dass das Warmumformteil T2 durch die Haftkraft auf der mindestens einen Spannposition 41 des Aufnahmetisches 40 festhaftet.
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Um die Haftkraft an der mindestens einen Spannposition 41 des Aufnahmetisches 40 zu realisieren, ist an der mindestens einen Spannposition 41 eine Spanneinheit 42 in den Aufnahmetisch 40 integriert. Wie in 2 gezeigt, weist in der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung der Aufnahmetisch 40 der Bearbeitungseinrichtung 2 mehrere Spannpositionen 41 auf, welche jeweils mit einer Spanneinheit 42 versehen sind. Somit wird in der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung das Festspannen des Warmumformteils T2 realisiert, indem in der Bearbeitungseinrichtung 2 an mehreren Spannpositionen 41 Haftkraft zum Wirken gebracht wird, so dass das Warmumformteil T2 durch die Haftkraft auf den Spannpositionen 41 festhaftet.
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Bevorzugt weist die mindestens eine oder jede Spannposition 41 dabei eine Spannfläche 43 mit einer Topographie auf, die an eine Topographie einer mit der Spannfläche 43 zusammenwirkenden Fläche (einer Unterseite in 2) des Warmumformteils T2 angepasst ist. In der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ist sowohl die Topographie der Spannfläche 43 als auch die Topographie der mit der Spannfläche 43 zusammenwirkenden Fläche des Warmumformteils T2 eben ausgebildet.
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Um die Haftkraft an den Spannpositionen 41 zu realisieren, kann eine wie oben genannte Spanneinheit 42 der Bearbeitungseinrichtung 2 unterschiedliche Konfigurationen aufweisen. In einer ersten Konfiguration kann die Spanneinheit 42 einen Elektromagneten (nicht gezeigt) aufweisen, wobei zum in Wirkung und außer Wirkung Bringen der Haftkraft eine Stromversorgung des Elektromagneten eingeschaltet bzw. ausgeschaltet wird. Gemäß dem Herstellungsverfahren wird die Haftkraft an einer solchen Spannposition 41 zum Wirken gebracht, indem dem Elektromagneten der Spanneinheit 42 an der Spannposition 41 elektrischer Strom zugeschaltet wird, so dass zur Realisierung der Haftkraft eine magnetische Anziehungskraft auf das Warmumformteil T2 einwirkt.
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In einer zweiten Konfiguration kann die Spanneinheit 42 einen Permanentmagneten (nicht gezeigt) aufweisen, wobei zum in Wirkung und außer Wirkung Bringen der Haftkraft der Permanentmagnet an die Spannposition 41 angestellt bzw. von der Spannposition 41 abgestellt wird. Das Anstellen und das Abstellen des Permanentmagneten der Spanneinheit 42 kann vorteilhaft mittels eines pneumatischen Stellgliedes (nicht gezeigt) der Spanneinheit 42 durchgeführt werden. Gemäß dem Herstellungsverfahren wird die Haftkraft an einer solchen Spannposition 41 zum Wirken gebracht, indem der Permanentmagnet der Spanneinheit 42 an die Spannposition 41 angestellt wird, so dass zur Realisierung der Haftkraft eine magnetische Anziehungskraft auf das Warmumformteil T2 einwirkt.
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In einer dritten Konfiguration kann die Spanneinheit 42 einen Sauger (nicht gezeigt) aufweisen, wobei zum in Wirkung und außer Wirkung Bringen der Haftkraft der Sauger an die Spannposition 41 angestellt und eine Vakuumbeaufschlagung dessen eingeschaltet wird bzw. die Vakuumbeaufschlagung des Saugers ausgeschaltet und der Sauger von der Spannposition abgestellt wird. Gemäß dem Herstellungsverfahren wird die Haftkraft an einer solchen Spannposition 41 zum Wirken gebracht, indem der Sauger der Spanneinheit 42 an die Spannposition 41 angestellt und mit Vakuum beaufschlagt wird, so dass zur Realisierung der Haftkraft eine Saugkraft auf das Warmumformteil T2 einwirkt.
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Um auf optimale Weise eine größte effektive Gesamthaftkraft zum Festspannen des Warmumformteils T2 zu erzielen, kann gemäß dem Herstellungsverfahren zur Realisierung der Haftkraft an den Spannpositionen 41 mittels Vakuum erzeugte Saugkraft und magnetische Anziehungskraft auf das Warmumformteil T2 zum Einwirken gebracht werden. Mit anderen Worten ausgedrückt können die oben beschriebenen ersten und dritten und/oder zweiten und dritten und/oder ersten und zweiten Konfigurationen der Spanneinheit 42 beliebig zur Realisierung der Haftkraft miteinander kombiniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Warmumformwerkzeug
- 10
- Oberteil
- 11
- Matrize
- 20
- Unterteil
- 21
- Stempel
- 22
- Blechhalter
- 2
- Bearbeitungseinrichtung
- 30
- Laserschneidvorrichtung
- 31
- Laserstrahlung
- 40
- Aufnahmetisch
- 41
- Spannposition
- 42
- Spanneinheit
- T1
- Ausgangsteil
- T2
- Warmumformteil
- T3
- Bauteil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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