DE102017003715B4 - Composite component formed with a separation point and method for adapting such a composite component - Google Patents

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Abstract

Verbundbauteil (10) mit zwei flächigen und räumlich geformten Schalenelementen (20, 30), die sich in einem Überdeckungsbereich flächig berühren und stoffschlüssig miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Überdeckungsbereich eine vorgegebene Trennstelle (40) ausgebildet ist, an der eines der Schalenelemente (30, 20) entlang einer Schnittlinie (60) durchtrennt werden kann, ohne dabei das andere Schalenelement (20, 30) zu beschädigen, wozu an der Trennstelle (40) ein dem vorgesehenen Schnittlinienverlauf folgender Blechstreifen (50) zwischen den Schalenelementen (20, 30) angeordnet ist, der eine Dicke von 0,3 mm bis 1,0 mm und quer zur Schnittlinie (60) eine Breite von 10 mm bis 30 mm aufweist.Composite component (10) with two flat and three-dimensionally shaped shell elements (20, 30), which touch flatly in an overlapping area and are materially connected to one another, characterized in that a predetermined separation point (40) is formed in the overlapping area, at which one of the shell elements (30, 20) can be severed along a cutting line (60) without damaging the other shell element (20, 30), for which purpose a metal strip (50) following the planned course of the cutting line is inserted between the shell elements (20, 30) is arranged, which has a thickness of 0.3 mm to 1.0 mm and transverse to the cutting line (60) has a width of 10 mm to 30 mm.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbundbauteil mit zwei flächigen Schalenelementen, die sich in einem Überdeckungsbereich flächig berühren und stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Anpassung eines solchen Verbundbauteils.The invention relates to a composite component with two flat shell elements which touch flatly in an overlapping area and are materially connected to one another. The invention also relates to a method for adapting such a composite component.

Ein Schalenelement bzw. Schalenbauteil ist ein flächiges, blechartiges und räumlich geformtes Bauteil. Ein Verbundbauteil im erfindungsgemäßen Sinne weist wenigstens zwei solcher Schalenelemente auf, die sich in einem Überdeckungsbereich berühren und stoffschlüssig, insbesondere durch Verschweißung, Verlötung oder Verklebung, miteinander verbunden sind. Eines der Schalenelemente kann ein Grund- bzw. Basisbauteil sein und das andere Schalenelement kann ein Verstärkungsbauteil sein. Verbundbauteile der betreffenden Art werden bevorzugt als Karosseriebauteile im Automobilbau verwendet.A shell element or shell component is a flat, sheet-like and three-dimensionally shaped component. A composite component in the sense of the invention has at least two such shell elements which touch in an overlapping area and are connected to one another in a materially bonded manner, in particular by welding, soldering or gluing. One of the shell members may be a base member and the other shell member may be a reinforcing member. Composite components of the type in question are preferably used as body components in automobile construction.

Solche Verbundbauteile sowie Verfahren zu deren Herstellung sind in den Patentschriften DE 197 42 818 A1 , DE 101 35 647 C1 und DE 100 49 660 B4 beschrieben.Such composite components and methods for their production are in the patents DE 197 42 818 A1 , DE 101 35 647 C1 and DE 100 49 660 B4 described.

Die DE 10 2012 207 359 A1 offenbart Verfahren zum Wiederverwerten von Verbundbauteilen sowie eine Trennanordnung.the DE 10 2012 207 359 A1 discloses methods of recycling composite components and a separator assembly.

Die DE 101 35 647 C1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines räumlich geformten, aus einem Basisblech und aus wenigstens einem kleineren, lokal angeordneten Verstärkungsblech bestehenden Blechumformteils, insbesondere eines Strukturbauteils für den ein Kraftfahrzeug, bei dem das Basisblech im Flachzustand oder in einem unvollständig umgeformten Verformungszustand mit dem Verstärkungsblech an der für die spätere Verstärkungsstelle vorgesehene Stelle verbunden wird.the DE 101 35 647 C1 discloses a method for producing a three-dimensionally formed sheet metal part consisting of a base sheet and at least one smaller, locally arranged reinforcement sheet, in particular a structural component for a motor vehicle, in which the base sheet is in the flat state or in an incompletely formed state of deformation with the reinforcement sheet at the for the future amplification point is connected to the point provided.

Die DE 10 2008 027 130 A1 offenbart ein Verfahren zur trennenden Bearbeitung von Werkstücken mit einem Laserstrahl, bei dem ein fokussierter Laserstrahl auf die Oberfläche eines Werkstücks zur Ausbildung einer Schnittfuge gerichtet und der Werkstoffabtrag ausschließlich durch Ablation erreicht wird.the DE 10 2008 027 130 A1 discloses a method for the separating processing of workpieces with a laser beam, in which a focused laser beam is directed onto the surface of a workpiece to form a kerf and the material is removed exclusively by ablation.

Nach der Herstellung eines solchen Verbundbauteils ist eine Anpassung, bei der nur eines der Schalenelemente durchtrennt bzw. gekürzt werden muss, nicht mehr möglich, weil es dabei zwangsläufig zu einer Beschädigung des anderen Schalenelements kommt.After the production of such a composite component, an adjustment in which only one of the shell elements has to be severed or shortened is no longer possible because this inevitably leads to damage to the other shell element.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verbundbauteil eingangs genannter Art anzugeben, dass diesen Nachteil nicht aufweist.The invention is based on the object of specifying a composite component of the type mentioned at the outset that does not have this disadvantage.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das erfindungsgemäße Verbundbauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Mit dem nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Anpassung eines erfindungsgemäßen Verbundbauteils. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung und der Zeichnung.This object is achieved by the composite component according to the invention with the features of patent claim 1. With the subordinate patent claim, the invention also extends to a method for adapting a composite component according to the invention. Preferred further developments and refinements result analogously for both objects of the invention from the dependent patent claims, the following description of the invention and the drawing.

Das erfindungsgemäße Verbundbauteil weist im Überdeckungsbereich (wenigstens) eine vorgegebene Trennstelle auf, an der eines der Schalenelemente durchtrennt werden kann, ohne dass dabei das andere Schalenelement beschädigt wird, wozu an dieser Trennstelle ein dem vorgesehenen Trenn- bzw. Schnittlinienverlauf folgender Trennstreifen zwischen den Schalenelementen angeordnet ist.The composite component according to the invention has (at least) one predetermined separation point in the overlapping area, at which one of the shell elements can be severed without damaging the other shell element, for which purpose a separating strip that follows the intended course of the separation or cutting line is arranged between the shell elements at this separation point is.

Ein Trennstreifen ist ein streifenartiger bzw. bandartiger Einleger, dessen Form sich im Wesentlichen aus dem Verlauf einer Trennlinie bzw. Trennnaht ergibt. Der Trennstreifen hat primär nur eine Trenn- bzw. Barrierefunktion (Primärfunktion), wie nachfolgend noch näher erläutert. Allerdings kann der Trennstreifen auch eine lokale Verstärkungsfunktion haben (Sekundärfunktion).A separating strip is a strip-like or band-like insert whose shape essentially results from the course of a separating line or separating seam. The separating strip primarily has only a separating or barrier function (primary function), as explained in more detail below. However, the separating strip can also have a local reinforcing function (secondary function).

Das erfindungsgemäße Verbundbauteil ist insbesondere ein Automobilbauteil, wie z. B. ein Karosseriebauteil bzw. ein Bauteil für eine Karosseriestruktur.The composite component according to the invention is in particular an automotive component such. B. a body part or a component for a body structure.

Das erfindungsgemäße Verbundbauteil ist räumlich geformt, wobei der Trennstreifen formfolgend ausgebildet ist. Die Trennstelle ist insbesondere ein Bereich (Trennbereich), in dem am zu durchtrennenden Schalenelement eine Trennnaht bzw. Trennfuge erzeugt werden kann, bspw. mittels Laser- oder Wasserstahl, wobei der Trennstreifen die Beschädigung des nicht zu durchtrennenden Schalenelements verhindert, indem dieser gewissermaßen als Barriere bzw. Schutzschicht fungiert.The composite component according to the invention is three-dimensionally shaped, with the separating strip being designed to follow the shape. The separating point is in particular an area (separation area) in which a separating seam or separating joint can be produced on the shell element to be severed, e.g or protective layer functions.

Die Trennstelle kann durch eine Markierung, die auf wenigstens einem der Schalenelemente aufgebracht ist, sichtbar bzw. kenntlich gemacht sein. Eine solche Markierung kann z. B. eine aufgedruckte oder eingeprägte Linie für den Schnittlinien- bzw. Trennnahtverlauf sein.The point of separation can be made visible or identified by a marking applied to at least one of the shell elements. Such a marking can e.g. B. be a printed or embossed line for the course of the cutting line or separating seam.

Der Trennstreifen kann nur mit dem nicht zu durchtrennenden Schalenelement stoffschlüssig verbunden sein. Ebenso kann der Trennstreifen nur mit dem zu durchtrennenden Schalenelement stoffschlüssig verbunden sein. Eine stoffschlüssige Verbindung ist hierbei insbesondere eine Schweiß-, Löt- oder Klebverbindung. Somit besteht zwischen den beiden Schalenelementen an der Trennstelle weder eine unmittelbare (d. h. direkte) noch eine mittelbare (d. h. über den Trennstreifen indirekte) stoffschlüssige Verbindung.The separating strip can only be materially bonded to the shell element that is not to be severed. Likewise, the dividing strip can only be used with be materially bonded to the shell element to be severed. A materially bonded connection is in particular a welded, soldered or glued connection. Thus, there is neither a direct (ie direct) nor an indirect (ie indirect via the separating strip) integral connection between the two shell elements at the point of separation.

Der Trennstreifen weist quer zur Trenn- bzw. Schnittlinie eine Breite von 10 mm bis 30 mm und bevorzugt von 15 mm bis 25 mm auf und ist erfindungsgemäß aus Blech, insbesondere Aluminium- oder Stahlblech, gebildet. Der Trennstreifen, der ein Blechstreifen ist, weist erfindungsgemäß eine im Wesentlichen homogene Dicke von 0,3 mm bis 1,0 mm und bevorzugt von 0,5 mm bis 0,8 mm auf.The separating strip has a width of 10 mm to 30 mm and preferably 15 mm to 25 mm transversely to the separating or cutting line and is formed according to the invention from sheet metal, in particular aluminum or steel sheet. According to the invention, the separating strip, which is a metal strip, has an essentially homogeneous thickness of 0.3 mm to 1.0 mm and preferably of 0.5 mm to 0.8 mm.

Die beiden Schalenelemente und der Trennstreifen können aus Stahlblech gebildet sein. Die beiden Schalenelemente und der Trennstreifen können auch aus Aluminiumblech gebildet sein. Ferner können die beiden Schalenelemente aus Faserkunststoffverbund (FKV) und der Trennstreifen aus Metallblech, insbesondere Aluminium- oder Stahlblech, gebildet sein. Grundsätzlich sind nahezu alle Materialkombinationen möglich.The two shell elements and the separating strip can be formed from sheet steel. The two shell elements and the separating strip can also be formed from aluminum sheet. Furthermore, the two shell elements can be made of fiber-reinforced plastic (FRP) and the separating strip can be made of sheet metal, in particular sheet aluminum or steel. In principle, almost all material combinations are possible.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Anpassung eines Verbundbauteils umfasst folgende Schritte:

  • - Bereitstellen eines erfindungsgemäßen Verbundbauteils;
  • - gegebenenfalls Einlegen des Verbundbauteils in eine Werkstückaufnahme;
  • - Durchtrennen eines der Schalenelemente an der Trennstelle durch Erzeugen einer Trennnaht bzw. Trennfuge mit einem Laserstrahl, wobei der Trennstreifen an der Trennstelle die Beschädigung des nicht zu durchtrennenden Schalenelements verhindert;
  • - gegebenenfalls Entfernen des abgetrennten Schalenabschnitts;
  • - gegebenenfalls Nachbearbeiten des anderen Schalenelements, wobei z. B. ein Fügeflansch erzeugt werden kann;
  • - gegebenenfalls Zuführen des angepassten Verbundbauteils der weiteren Verwendung.
The method according to the invention for adapting a composite component comprises the following steps:
  • - Providing a composite component according to the invention;
  • - Optionally, inserting the composite component into a workpiece holder;
  • - Severing one of the shell elements at the separation point by producing a separating seam or separating gap with a laser beam, the separating strip at the separation point preventing damage to the shell element that is not to be severed;
  • - optionally removing the severed portion of shell;
  • - Optionally rework the other shell element, where z. B. a joint flange can be generated;
  • - If necessary, supplying the adapted composite component for further use.

Die Erfindung wird nachfolgend in nicht einschränkender Weise mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die in der Zeichnung gezeigten oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch losgelöst von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden.

  • 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein erfindungsgemäßes Verbundbauteil.
  • 2 zeigt das Verbundbauteil aus 1 mit einem teilweise entfernten inneren Schalenelement.
The invention is explained in more detail below in a non-limiting manner with reference to the drawing. The features shown in the drawing or explained below can be general features of the invention, even detached from specific combinations of features, and develop the invention accordingly.
  • 1 shows a composite component according to the invention in a perspective view.
  • 2 shows the composite part 1 with a partially removed inner shell member.

Das in 1 gezeigte Verbundbauteil 10 weist ein äußeres Schalenelement (Basiselement) 20 und ein inneres Schalenelement (Verstärkungselement) 30 auf. Die beiden Schalenelemente 20 und 30 sind aus Blechmaterial gebildet und mittels Schweißpunkten oder Schweißnähten miteinander verschweißt. (Die Schalenelemente 20 und 30 können auch in sonstiger Weise stoffschlüssig verbunden sein.) Das Verbundbauteil 10 ist z. B. ein Karosseriebauteil für einen bestimmten Fahrzeugkarosserietyp.This in 1 The composite component 10 shown has an outer shell element (base element) 20 and an inner shell element (reinforcement element) 30 . The two shell elements 20 and 30 are formed from sheet metal material and are welded to one another by means of spot welds or weld seams. (The shell elements 20 and 30 can also be cohesively connected in some other way.) The composite component 10 is z. B. a body component for a specific vehicle body type.

Das Verbundbauteil 10 weist eine Trennstelle 40 auf, an der das innere Schalenelement 30 entlang einer Schnittlinie 60 mit einem Laserstrahl (oder dergleichen) durchtrennt werden kann. Das Verbundbauteil 10 kann z. B. auf dem inneren Schalenelement 30 mit einer Markierung versehen sein, die den Schnittlinienverlauf 60 vorgibt, was insbesondere für eine manuelle Durchtrennung vorteilhaft ist. Ebenso kann auch eine automatisierte Durchtrennung mit programmierter Bahnkurve erfolgen.The composite component 10 has a separation point 40 at which the inner shell element 30 can be severed along a cutting line 60 with a laser beam (or the like). The composite component 10 can, for. B. be provided on the inner shell element 30 with a marking that specifies the course of the cutting line 60, which is particularly advantageous for a manual severing. Likewise, an automated severing with a programmed trajectory can also take place.

Damit das äußere Schalenelement 20 beim Durchtrennen des inneren Schalenelements 30 nicht vom Laserstrahl beschädigt wird, ist an der Trennstelle 40 ein aus Blechmaterial gebildeter Trennstreifen 50 zwischen den Schalenelementen 20 und 30 angeordnet. Der Trennstreifen 50 ist im Wesentlichen symmetrisch zur vorgesehenen Schnittlinie (bzw. Trennnahtverlauf) 60 ausgebildet, wodurch sich dessen streifenartige bzw. streifenförmige Gestalt ergibt. Die Streifenform kann abhängig vom Schnittlinienverlauf 60 variieren. Der Trennstreifen 50 ist hier beispielhaft ein Rechteckstreifen und erstreckt sich durchgängig von einem Außenrand bis zum gegenüberliegenden Außenrand des inneren Schalenelements 30, d. h. der Trennstreifen 50 ist nicht vollständig eingeschlossen bzw. umschlossen, sondern liegt an seinen schmalen Enden frei. Der Trennstreifen 50 kann, je nach Zielsetzung, nur mit dem äußeren Schalenelement 20, nur mit dem inneren Schalenelement 30 oder mit keinem der Schalenelemente 20/30 verschweißt oder in sonstiger Weise stoffschlüssig verbunden sein.So that the outer shell element 20 is not damaged by the laser beam when the inner shell element 30 is severed, a separating strip 50 formed from sheet metal material is arranged between the shell elements 20 and 30 at the separating point 40 . The separating strip 50 is formed essentially symmetrically to the intended cutting line (or course of the separating seam) 60, resulting in its strip-like or strip-like shape. The shape of the strip can vary depending on the course of the cutting line 60 . The separating strip 50 is here exemplary a rectangular strip and extends continuously from one outer edge to the opposite outer edge of the inner shell element 30, i. H. the release strip 50 is not fully enclosed, but is exposed at its narrow ends. Depending on the objective, the separating strip 50 can only be welded to the outer shell element 20, only to the inner shell element 30, or not to any of the shell elements 20/30, or it can be bonded in some other way.

Nachdem das innere Schalenelement 30 durchtrennt ist, kann der nicht mehr benötigte abgetrennte Schalenabschnitt 31 entfernt werden, wie in 2 gezeigt. Das innere Schalen- bzw. Verstärkungselement 30 wird quasi teilweise abgetragen. Ferner kann der Trennstreifen 50 entfernt werden und/oder das äußere Schalenelement 20 entlang der Schnittlinie 70 beschnitten werden. Gegebenenfalls sind zunächst beide Trennschnitte entlang der Schnittlinien 60 und 70 auszuführen, um die nicht mehr benötigten Schalenabschnitte 21 und 31 gemeinsam entfernen zu können. Außerdem kann durch geeignete Schnittführung am äußeren Schalenelement 20 und/oder am inneren Schalenelement 30 ein Fügeflansch erzeugt werden.After the inner shell element 30 has been severed, the severed shell section 31 that is no longer required can be removed, as shown in FIG 2 shown. The inner shell or reinforcement element 30 is quasi partially removed. Furthermore, the release strip 50 can be removed and/or the outer shell member 20 can be trimmed along the cut line 70 . given If so, both separating cuts must first be made along the cutting lines 60 and 70 in order to be able to remove the shell sections 21 and 31 that are no longer required together. In addition, a joining flange can be produced on the outer shell element 20 and/or on the inner shell element 30 by suitable cutting.

Das Verbundbauteil 10 kann in der zuvor beschriebenen Weise z. B. so angepasst werden, dass dieses auch für andere Karosserietypen oder Fahrzeugbaureihen verwendbar ist.The composite component 10 can in the manner described above z. B. be adjusted so that it can also be used for other body types or vehicle series.

Claims (10)

Verbundbauteil (10) mit zwei flächigen und räumlich geformten Schalenelementen (20, 30), die sich in einem Überdeckungsbereich flächig berühren und stoffschlüssig miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Überdeckungsbereich eine vorgegebene Trennstelle (40) ausgebildet ist, an der eines der Schalenelemente (30, 20) entlang einer Schnittlinie (60) durchtrennt werden kann, ohne dabei das andere Schalenelement (20, 30) zu beschädigen, wozu an der Trennstelle (40) ein dem vorgesehenen Schnittlinienverlauf folgender Blechstreifen (50) zwischen den Schalenelementen (20, 30) angeordnet ist, der eine Dicke von 0,3 mm bis 1,0 mm und quer zur Schnittlinie (60) eine Breite von 10 mm bis 30 mm aufweist.Composite component (10) with two flat and three-dimensionally shaped shell elements (20, 30), which touch flatly in an overlapping area and are materially connected to one another, characterized in that a predetermined separation point (40) is formed in the overlapping area, at which one of the shell elements (30, 20) can be severed along a cutting line (60) without damaging the other shell element (20, 30), for which purpose a metal strip (50) following the planned course of the cutting line is inserted between the shell elements (20, 30) is arranged, which has a thickness of 0.3 mm to 1.0 mm and transverse to the cutting line (60) has a width of 10 mm to 30 mm. Verbundbauteil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Trennstelle (40) durch eine aufgedruckte oder eingeprägte Linie, die auf wenigstens einem der Schalenelemente (20, 30) aufgebracht ist, der Schnittlinienverlauf kenntlich gemacht ist.Composite component (10) after claim 1 , characterized in that at the separation point (40) by a printed or embossed line, which is applied to at least one of the shell elements (20, 30), the course of the cutting line is identified. Verbundbauteil (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechstreifen (50) nur mit dem nicht zu durchtrennenden Schalenelement (20) stoffschlüssig verbunden ist.Composite component (10) after claim 1 or 2 , characterized in that the metal strip (50) is materially bonded only to the shell element (20) that is not to be severed. Verbundbauteil (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechstreifen (50) nur mit dem zu durchtrennenden Schalenelement (30) stoffschlüssig verbunden ist.Composite component (10) after claim 1 or 2 , characterized in that the metal strip (50) is materially connected only to the shell element (30) to be severed. Verbundbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechstreifen (50) eine Breite von 15 mm bis 25 mm aufweist.Composite component (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the metal strip (50) has a width of 15 mm to 25 mm. Verbundbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechstreifen (50) eine Dicke von 0,5 mm bis 0,8 mm aufweist.Composite component (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the metal strip (50) has a thickness of 0.5 mm to 0.8 mm. Verbundbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalenelemente (20, 30) und der Blechstreifen (50) aus Stahlblech gebildet sind.Composite component (10) according to one of the preceding Claims 1 until 6 , characterized in that the shell elements (20, 30) and the metal strip (50) are formed from sheet steel. Verbundbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalenelemente (20, 30) und der Blechstreifen (50) aus Aluminiumblech gebildet sind.Composite component (10) according to one of the preceding Claims 1 until 6 , characterized in that the shell elements (20, 30) and the metal strip (50) are formed from aluminum sheet. Verbundbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalenelemente (20, 30) aus Faserkunststoffverbund gebildet sind.Composite component (10) according to one of the preceding Claims 1 until 6 , characterized in that the shell elements (20, 30) are formed from fiber plastic composite. Verfahren zur Anpassung eines Verbundbauteils (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: - Bereitstellen des Verbundbauteils (10); - Durchtrennen eines der Schalenelemente (30) an der Trennstelle (40) entlang einer Schnittlinie (60) mit einem Laserstrahl, wobei der Blechstreifen (50) zwischen den Schalenelementen (20, 30) die Beschädigung des nicht zu durchtrennenden Schalenelements (20) verhindert.Method for adapting a composite component (10) according to one of the preceding claims, with the steps: - Providing the composite component (10); - Cutting through one of the shell elements (30) at the separation point (40) along a cutting line (60) with a laser beam, the metal strip (50) between the shell elements (20, 30) preventing damage to the shell element (20) that is not to be severed.
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