DE102017120192A1

DE102017120192A1 - Niederhalterpresse zur Herstellung eines Halbzeugs aus Blechmaterial mit ausgedünnten Bereichen sowie Verfahren zur Herstellung eines Blechumformbauteils

Info

Publication number: DE102017120192A1
Application number: DE102017120192.0A
Authority: DE
Inventors: Erik Hochapfel; Thomas Henksmeier
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2017-09-01
Filing date: 2017-09-01
Publication date: 2019-03-07
Also published as: US20190143624A1; CN109420706A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Niederhalterpresse 2 zur Herstellung eines Halbzeuges 13 aus Blechmaterial 14 mit ausgedünnten Bereichen, wobei das Halbzeug 13 nach dem Umformen Bereiche mit voneinander verschiedenen Wandstärken aufweist und die Niederhalterpresse 2 ein Oberwerkzeug 11 und ein Unterwerkzeug 9 sowie einen Niederhalter 3 aufweist, und zwischen Oberwerkzeug 11 und Unterwerkzeug 9 eine Ausbauchung 4 an dem Blechmaterial 14 erzeugt wird, so dass durch Abstreckung das Blechmaterial 14 bereichsweise ausgedünnt wird, wobei an dem Niederhalter 3 eine Sperrnocke 8 ausgebildet ist, dergestalt, dass ein Nachlauf des Blechmaterials 14 gehemmt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Niederhalterpresse zur Herstellung eines Halbzeugs aus Blechmaterial mit ausgedünnten Bereichen gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Blechumformbauteils mit voneinander verschiedenen Wandstärken gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 9.
Aus dem Stand der Technik ist es insbesondere zur Herstellung von Kraftfahrzeugbauteilen bekannt, Bleche umzuformen. Hierzu werden Bleche aus Stahllegierungen verwendet aber auch Bleche aus Leichtmetalllegierungen.
Das Umformverfahren geschieht derart, dass das Blechmaterial in Form einer Platine mit konstanter Wandstärke bereitgestellt wird und zu dem gewünschten Blechumformbauteil umgeformt wird. Solche Blechumformbauteile im Kraftfahrzeugbereich, mithin Kraftfahrzeugbauteile, sind beispielsweise Längsträger, Querträger, Crashboxen oder sonstige Karosseriestrukturbauteile. Auch können Achsbauteile, wie beispielsweise Lenker, Achshilfsrahmen oder ähnliches mittels solcher Umformverfahren hergestellt werden.
Zur Reduzierung des CO₂-Ausstoßes und zur Verbesserung von Crasheigenschaften bei gleichzeitiger Verbesserung der Fahrdynamikeigenschaften wird die Umsetzung von Leichtbaumaßnahmen gefordert.
Blechumformbauteile für Kraftfahrzeuge werden derart dimensioniert, dass diese ein möglichst geringes Eigengewicht bei hinreichend geforderten Steifigkeitseigenschaften aufweisen. Aus dem Stand der Technik sind hierzu Tailored Formed Blanks bekannt. So werden Platinen bereitgestellt, die voneinander verschiedene Wandstärken und/oder verschiedene Materialeigenschaften aufweisen. Beispielsweise werden zwei Bleche mit voneinander verschiedenen Wandstärken aneinandergeschweißt und im Anschluss zu dem Blechumformbauteil umgeformt. Auch kann eine Platine partiell abgewalzt werden und im Anschluss daran zu dem Kraftfahrzeugbauteil umgeformt werden.
Aus der DE 10 2015 103 721 B3 ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Blechumformbauteils mit bereichsweise voneinander verschiedenen Wandstärken bekannt, bei welchem auf einer Niederhalterpresse an einem Blechmaterial mit zunächst konstanter Wandstärke eine Ausbauchung erzeugt wird. Diese Ausbauchung streckt das Blechmaterial lokal ab. In dem abgestreckten Bereich wird somit das Blechmaterial in seiner Wandstärke reduziert. Nach einem anschließenden Geraderichten des Blechmaterials mit Ausbauchung wird somit ein Halbzeug bzw. eine Platine bereitgestellt, die voneinander verschiedene Wandstärken aufweist. Im Anschluss daran kann dann das weitere Umformen zu dem Blechumformbauteil durchgeführt werden.
Der Vorteil dieses Verfahrens ist, dass nicht beispielsweise wie beim lokalen Abwalzen der Platine über die gesamte Platinenbreite der Abwalzprozess durchgeführt werden muss, sondern gezielt, beispielsweise in einem Binnenbereich der Platine, ein Bereich lokal abgestreckt werden kann.
Der gesamte Inhalt vorgenannter Druckschrift wird durch Referenz mit in dieses Dokument einbezogen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Niederhalterpresse zur Herstellung eines Halbzeugs sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Blechumformbauteils weiter zu verbessern.
Die zuvor genannte Aufgabe wird mit einer Niederhalterpresse gemäß den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst.
Der verfahrenstechnische Teil der Aufgabe wird weiterhin mit einem Verfahren zur Herstellung eines Blechumformbauteils mit den Merkmalen im Anspruch 9 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Niederhalterpresse ist vorgesehen zur Herstellung eines Halbzeugs aus Blechmaterial mit ausgedünnten Bereichen, wobei das Halbzeug nach dem Umformen in der Niederhalterpresse Bereiche mit voneinander verschiedenen Wandstärken aufweist. Die Niederhalterpresse weist ein Oberwerkzeug und ein Unterwerkzeug auf. Oberwerkzeug und Unterwerkzeug können auch als Matrize und Patrize bezeichnet werden.
Ferner weist die Niederhalterpresse einen Niederhalter auf. Der Niederhalter kann bevorzugt auf dem Unterwerkzeug zur Auflage kommen. Der Niederhalter kann jedoch auch auf einer dem Niederhalter gegenüberliegenden Auflagenfläche, welche nicht zum Unterwerkzeug gehört, zur Auflage kommen. Es kann auch der Blechhalter schon zum Unterwerkzeug, aber nicht direkt zur Patrize gehören. Zudem können Matrize und Patrize auch vertauscht sein, so dass die Matrize im Unterwerkzeug angeordnet ist.
Zwischen dem Oberwerkzeug und dem Unterwerkzeug wird eine Ausbauchung an dem Blechmaterial erzeugt. Die Ausbauchung bedingt eine Zunahme der Länge, was zugleich eine Abnahme der Wandstärke bedingt. Somit wird durch eine Abstreckung der Bereich des Blechmaterials ausgedünnt. Insbesondere ist dies der Bereich, der innerhalb des Niederhalters liegt.
Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, dass an dem Niederhalter selbst eine Sperrnocke ausgebildet ist, dergestalt, dass ein Nachlauf des Blechmaterials unterbunden ist.
Erfindungsgemäß ist es somit vorgesehen, dass das Blechmaterial im Bereich des Niederhalters eingeklemmt wird und festgehalten wird, so dass ein Nachlaufen oder Nachrücken des Blechmaterials von einem Bereich außerhalb des Niederhalters im Wesentlichen vollständig unterbunden wird. Somit kann durch die hergestellte Geometrie der Ausbauchung gezielt die Wandstärke in dem vom Niederhalter eingeschlossenen Bereich bzw. zwischen zwei Niederhaltern eingeschlossenen Innenbereich des Blechmaterials abgestreckt und somit ausgedünnt werden.
Insbesondere ist die Sperrnocke als über den Niederhalter überstehender Nocken bzw. Ausprägung ausgebildet. Die Sperrnocke selbst kann im Querschnitt abgerundet, jedoch auch im Querschnitt eckig, insbesondere rechteckig oder trapezförmig oder mehrstufig abgestuft ausgebildet sein. In Draufsicht ist die Sperrnocke bevorzugt linienförmig ausgebildet. Die Sperrnocke kann auch als unterbrochene Linie ausgebildet sein. Bei punktförmigen Sperrnocken sind mehrere Sperrnocken verteilt nebeneinander, bevorzugt auf einer Linie angeordnet. Bei einer linienförmig verlaufenden Sperrnocke kann diese bevorzugt geradlinig verlaufen. Die linienförmige Sperrnocke kann jedoch auch bogenförmig oder wellenförmig verlaufen. Hierdurch kann sich die Sperrwirkung, die ein Nachfließen außenseitigen Materials verhindert, verbessert werden.
In bevorzugter Ausgestaltungsvariante ist auf oder in einer dem Niederhalter gegenüberliegenden Auflagenfläche eine Sperrsicke ausgebildet. Die Sperrsicke kann derart ausgebildet sein, dass sie eine Geometrie aufweist, die komplementär zur Sperrnocke ausgebildet ist. Bei Zusammenfahren der Niederhalterpresse wird somit das Blechmaterial zwischen Sperrnocke und Sperrsicke eingeschlossen und festgehalten, respektive fixiert oder geklemmt. Die Sperrsicke ist gegenüber einer Oberfläche und um das Maß der Blechstärke verbreitert und vertieft ausgebildet.
Alternativ können auch zwei Sperrnocken auf einer Auflagenfläche ausgebildet sein, dergestalt, dass die Sperrnocke des Niederhalters dann bei Zusammenfahren entweder in die Sperrsicke oder zwischen die zwei Sperrnocken unter Einschluss des Blechmaterials eingreift. Eine inverse Anordnung ist ebenfalls vorstellbar. Somit sind zwei Sperrnocken an dem Niederhalter ausgebildet sowie eine Sperrnocke auf der Auflagenfläche. Bei Zusammenfahren der Niederhalterpresse kommt dann die Sperrnocke der Auflagenfläche zwischen den zwei Sperrnocken des Niederhalters formschlüssig zur Anlage, gleiches gilt für Sperrnocken und Sperrsicken.
Bevorzugt stehen dazu die Sperrnocken mit weniger als 10% der Blechstärke über, so dass die Sperrnocken max. bis zu 10% in das Material eindringen und ein Nachfließen von außen unterbinden. Dies bedeutet, das außenliegende Material hat die ursprüngliche Wandstärke. Im Bereich der Sperrnocke ist ein Eindringen aufgrund der geringen Eindringtiefe kaum zu verzeichnen, nach Lösen des Niederhalters.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsvariante steht im geöffneten Zustand die Sperrnocke des Niederhalters vor, dergestalt, dass die Sperrnocke bei Schließen der Niederhalterpresse vor dem Oberwerkzeug zur Anlage an dem Blechmaterial kommt. Somit kann bei Positionierung des Blechmaterials in der Niederhalterpresse sichergestellt werden, dass zunächst das Blechmaterial durch die Sperrnocke des Niederhalters eingeklemmt wird und im Anschluss daran dann durch weiteres Zusammenfahren von Oberwerkzeug und Unterwerkzeug entsprechend mit der Ausbauchung umgeformt und abgestreckt wird.
Weiterhin besonders bevorzugt kann die Sperrnocke im Querschnitt eine abgerundete Kontur aufweisen. Dies wirkt sich insbesondere vorteilig auf das Blechmaterial aus, indem dieses an den ansonsten vorliegenden Eckbereichen nicht eingeschnürt oder abgeknickt wird, so dass es hier später zu einer Rissbildung kommen könnte. Je nach Anwendungsfall kann jedoch die Sperrnocke auch eine im Querschnitt eckige Kontur aufweisen. Im Bereich der Ecken erfolgt eine Fixierung bzw. Klemmung mit hoher Rückhaltekraft, so dass gerade ein Nachfließen des Blechmaterials vermieden wird. Besonders bevorzugt wird eine Mischform ausgebildet, so dass insbesondere die in Richtung der Abstreckung zu erzeugende Sperrnocke, respektive Sperrsicke eine im Querschnitt eckige Kontur aufweist, wobei die in Richtung zur Abstreckung angeordnete Ecke bzw. Kante abgerundet ausgebildet ist. An dieser Ecke bzw. Kante erfolgt die höchste Beanspruchung in Zugrichtung, so dass eine Einschnürung bzw. Einkerbung vermieden wird. Durch die auf der der Abstreckrichtung gegenüberliegenden Seite angeordneten eckigen Konturen von Sperrnocke und Sperrsicke erfolgt eine besonders gute Fixierung, so dass ein Nachfließen vermieden wird.
Gerade in diesem Bereich wird somit eine kritische Ausdünnung bzw. Einschnürung oder gar ein Abknicken oder Einknicken des Blechmaterials vermieden.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Blechumformbauteils mit voneinander verschiedenen Wandstärken. Das Blechumformbauteil wird insbesondere als Kraftfahrzeugbauteil aus einem Stahlwerkstoff oder Leichtmetallwerkstoff eingesetzt. Das Verfahren zeichnet sich durch folgende Merkmale aus:

- Bereitstellen eines Blechmaterials mit einer insbesondere konstanten Wandstärke,
- Vorformen des Blechmaterials zu einem Halbzeug als Vorform mit einer Niederhalterpresse, wobei in einem inneren Bereich des Blechmaterials zumindest eine Ausbauchung erzeugt wird, so dass sich das Material abstreckt und eine reduzierte Wandstärke aufweist, wobei außen an diesem Bereich ein Niederhalter angeordnet ist, welcher mindestens eine Sperrnocke aufweist, dergestalt, dass das Blechmaterial von dem Niederhalter eingeklemmt wird und nicht von außen nachfließt,
- Abflachen und/oder Ausbreiten der so hergestellten Vorform,
- wobei das Blechmaterial vor, während oder nach dem Vorformen zu einer Platine vereinzelt wird,
- Optionales Beschneiden und/oder Lochen der Platine,
- Umformen der Platine zu dem Blechumformbauteil .

Das Verfahren wird insbesondere auf einer zuvor beschriebenen Niederhalterpresse durchgeführt. Im Rahmen der Erfindung kann bevorzugt ein Blechmaterial mit einheitlich konstanter Wandstärke verwendet werden, welches durch ein Verfahren in ein sogenanntes Tailored Blank, mithin in ein belastungsgerecht und/oder umformgerecht ausgebildetes Halbzeug umgewandelt werden. Es ist aber auch möglich, ein bereits verschiedene Wandstärken im Querschnitt oder im Längsschnitt aufweisendes Blechmaterial zu verwenden, um mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine zielgerichtetere Dickenverteilung und damit ein maximales Leichtbaupotential im Blechumformbauteil zu erreichen. Als Blechmaterial kann im Rahmen der Erfindung auch ein sogenanntes Tailored Extruded Blank aus einer Leichtmetalllegierung eingesetzt werden, welches gemäß EP 3 170 570 A1 durch Strangpressen mit im Querschnitt verschiedenen Wandstärken hergestellt wurde. Dieses wird dann nochmals lokal abgestreckt.
In vorteilhafter Weiterbildung des Verfahrens ist weiterhin vorgesehen, dass nicht nur in einem Binnenbereich eine Ausbauchung hergestellt wird, sondern, dass mehrere Ausbauchungen in je einem Binnenbereich an einer Vorform gleichzeitig hergestellt werden. Diese Ausbauchungen können beispielsweise in entgegengesetzter Richtung ausgebildet sein, jedoch auch in gleicher Richtung. Es können auch weitere Ausbauchungen, beispielsweise drei, vier oder mehr Ausbauchungen zum Abstrecken eines Binnenbereiches vorgesehen werden. Dies wirkt sich insbesondere vorteilig auf den anschließenden Prozess zur Herstellung einer Platine aus der Vorform aus.
Insbesondere kann der Prozess auch durchgeführt werden mit der Warmumform- und Presshärtetechnologie. Hierzu wird die begradigte Platine zumindest bereichsweise austenitisiert warmumgeformt und gehärtet. Auch wäre es vorstellbar, dass das Herstellen der Vorform als zumindest Halbwarmform- oder Warmumformprozess durchgeführt wird, da hier die Formgebungsfreiheitsgrade bei einer härtbaren Stahllegierung vergrößert sind. Bei Einsatz von Leichtmetalllegierungen sind ebenfalls thermische Vorbehandlungsverfahren möglich, um entsprechende Formgebungsfreiheitsgrade zu erreichen bzw. im Anschluss daran gezielt gewünschte Härteeigenschaften einzustellen.
Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausgestaltungsvarianten werden in schematischen Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfacheren Verständnis der Erfindung. Es zeigen:

1 den erfindungsgemäßen Umformprozess,
2 eine erfindungsgemäße Niederhalterpresse,
3 eine erfindungsgemäße Niederhalterpresse mit zwei Niederhaltern, bei der gleichzeitig zwei Bereiche eines Blechmaterials ausgedünnt werden,
4a bis 4c den Herstellungsprozess auf einer Niederhalterpresse gemäß 2,
5 eine alternative Ausgestaltungsvariante einer Niederhalterpresse zu 1 und
6a bis 6c voneinander verschiedene Konturen der Sperrnocke und Sperrsicke,
7 Sperrnocken im Eingriff an einer Blechplatine,
8 eine erfindungsgemäße Niederhalterpresse,
9 eine Detailansicht von 8,
10 a und b eine erfindungsgemäß hergestellte Vorform sowie die Vorform nach Durchführung eines Abflachvorganges,
11 a und b einen erfindungsgemäß hergestellten Integralträger mit zwei Zwischenbereichen mit verringerter Wandstärke und
12 a, b, c einen jeweiligen Niederhalter in Draufsicht.

1 zeigt ein Blechmaterial 1 auf die Bildebene bezogen oben in Seitenansicht und die Bildebene unten in Perspektivansicht. Dieses Blechmaterial 1 mit konstanter Wandstärke W wird in einem ersten Verfahrensschritt in eine Niederhalterpresse 2 eingelegt, wobei die Niederhalterpresse 2 auf zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils einen Niederhalter 3 aufweist. Durch Beaufschlagung der Niederhalter 3 mit einem erhöhten Niederhalterdruck gegen ein Gegenlager wird an dem Blechmaterial 1 zwischen Oberwerkzeug 11 und Unterwerkzeug 9 bei weiterem Schließen eine Ausbauchung 4 erzeugt, die zu einer Verlängerung der ursprünglichen Länge L des Blechmaterials 1 führt. In der unteren Bildebene ist gut zu erkennen, dass die Ausbauchung 4 über die gesamte Breite B des Blechmaterials 1 erstreckend ausgebildet ist. Sie kann auch nur teilweise über die Breite B ausgebildet sein. Das in die Längenänderung fließende Material bedingt eine Verringerung der Wandstärke W1 im Bereich der Ausbauchung 4 relativ zur ursprünglichen Wandstärke W mithin der Ausgangswandstärke.
In einem weiteren Verfahrensschritt ist hier ein Druckumformwerkzeug 5 gezeigt, in dem die hergestellte Vorform 6 abgeflacht wird und somit eine Platine 7 mit einem mittleren abgestreckten Bereich 16 mit reduzierter Wandstärke W1 hergestellt wird. Diese Platine 7 weist eine Länge L1 auf, wobei die Länge L1 länger ist als die Länge L und die Wandstärke W1 in dem abgestreckten Bereich kleiner ist als die Wandstärke W der ursprünglichen Blechplatine 1, welche noch im jeweiligen Randbereich bzw. nicht vorgeformten Bereichen der Platine 7 vorliegend ist. Insbesondere erfolgt das Abflachen als Crashformen, so dass keine weitergehende Zentrierung oder Justierung notwendig ist. Bei der später herzustellenden Formgebung in einem hier nicht näher dargestellten Umformwerkzeug kann aufgrund des Dickenübergangs oder auch aufgrund der Ausbauchung (Vorform) von den abgestreckten Bereichen mit reduzierter Wandstärke W1 zu Bereichen mit regulärer Wandstärke Weine Eigenzentrierung im Umformwerkzeug erfolgen.
2 zeigt nunmehr eine erfindungsgemäße Niederhalterpresse 2, bei der in dem Niederhalter 3 selbst zwei Sperrnocken 8 angeordnet sind. In dem Unterwerkzeug 9 ist eine dem Niederhalter 3 gegenüberliegende Auflagenfläche 10 vorgesehen, welche ebenfalls eine Sperrnocke 8 aufweist. Bei Schließen der Niederhalterpresse 2 kommt zunächst in Pressenhubrichtung 12 der Bereich des Blechmaterials 14 zwischen den Sperrnocken 8 zur Anlage und wird hier eingeklemmt. Danach wird eine Ausbauchung 4 erzeugt durch eine entsprechend formgebende Geometrie zwischen Oberwerkzeug 11 und Unterwerkzeug 9. Dabei wird das Blechmaterial 14 im Bereich der herzustellenden Ausbauchung 4 abgestreckt und dabei die Wandstärke W1 reduziert. Ein so hergestelltes Halbzeug 13 ist ebenfalls in 2 dargestellt bzw. in 1 als Vorform mit Bezugszeichen 6 benannt.
3 zeigt eine alternative Ausgestaltungsvariante, analog dem Aufbau zu 2, wobei hier an einem Blechmaterial 14 gleichzeitig zwei Ausbauchungen 4 hergestellt werden. Somit sind insgesamt vier Niederhalter 3 an dem hier dargestellten Oberwerkzeug 11 ausgebildet mit jeweiliger Sperrkontur. Das Blechmaterial 14 ist in 1 mit Bezugszeichen 1 gekennzeichnet.
4a bis 4c zeigen den erfindungsgemäßen Herstellungsprozess auf einer Niederhalterpresse gemäß 3. Zunächst wird ein Blechmaterial 14 bereitgestellt, welches eine konstante Wandstärke W aufweist. Dieses Blechmaterial 14 wird in die Niederhalterpresse 2 gemäß 3 eingelegt. Es wird sodann ein Halbzeug 13 hergestellt mit zwei Ausbauchungen 4 wie in 4b gezeigt. Vergrößert dargestellt sind jeweils erzeugte Sperrgeometrien 15 im Randbereich der Ausbauchung 4. Ferner liegt zur Ausbauchung 4 hin hier auch ein Dickenübergangsbereich 22 vor. Bei einem anschließenden Abflachen bzw. Ausbreiten des Halbzeuges 13 wird dann eine Platine 7 hergestellt, welche eine Länge L1 aufweist, die größer ist als die Länge L des Blechmaterials 14 sowie Bereiche mit voneinander verschiedener Wandstärke besitzt. Die Wandstärke W1 ist kleiner bzw. dünner gegenüber der Wandstärke W des Blechmaterials 14. Hierdurch werden abgestreckte Bereiche 16 mit geringerer Wandstärke W1 hergestellt.
5 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Niederhalterpresse 2. Hier ist der Niederhalter 3 separat von Oberwerkzeug 11 und Unterwerkzeug 9 angeordnet. Eine Auflagenfläche 10 auf der gegenüberliegenden Seite des Niederhalters 3 ist ebenfalls auf einem separaten Werkzeug angeordnet. Dies bietet den Vorteil, dass in Pressenhubrichtung 12 der Niederhalter 3 separat zu dem Oberwerkzeug 11 verfahren werden kann. Hierdurch werden die Freiheitsgrade beim Herstellen eines abgestreckten Halbzeuges 13 als Vorform erweitert.
6a bis c zeigen voneinander verschiedene Ausgestaltungsvarianten der erfindungsgemäßen Sperrnocke 8 an einem Niederhalter 3. Gemäß 6a ist die Sperrnocke 8 gegenüber dem Niederhalter 3 bzw. einer Oberfläche 18 des Niederhalters 3 in Pressenhubrichtung 12 vorstehend ausgebildet. Die Sperrnocke 8 kommt hier auf einer ebenen Auflagenfläche 10, beispielsweise des Unterwerkzeuges 9 unter Einschluss eines nicht näher dargestellten Blechmaterials zur Auflage. Die Sperrnocke 8 drückt sich folglich in das Blechmaterial zumindest bereichsweise ein und verhindert ein Nachfließen des Blechmaterials in Abstreckrichtung 19. Die Abstreckrichtung 19 ist hier auf die Bildebene bezogen nach rechts dargestellt.
6b zeigt eine weitere Ausgestaltungsvariante. Hier ist ebenfalls die Sperrnocke 8 gegenüber der Oberfläche 18 des Niederhalters 3 vorstehend ausgebildet. Gegenüber einer Auflagenfläche 10 ist vertieft eine Sperrsicke 17 ausgebildet. Im geschlossenen Zustand, wie in 6b dargestellt, greift die Sperrnocke 8 somit in die Sperrsicke 17 ein und bildet einen dazwischen liegenden Formhohlraum 20, in welchem das Blechmaterial eingeschlossen wird. Die in Abstreckrichtung 19 orientierte Ecke bzw. Kante ist als abgerundete Kante 21 ausgebildet. Ein Einschnüren des Blechmaterials 14 wird hierdurch vermieden.
6c zeigt eine weitere Ausgestaltungsvariante. Hier sind Sperrnocke 8 und Auflagenfläche 10 als wellenförmiger Bereich ausgebildet. Die Auflagenfläche 10 selbst ist ebenfalls durch zwei Sperrnocken 8 ausgebildet. Durch diese Kontur erfolgt eine Klemmung, gleichzeitig jedoch nicht die Gefahr, dass im Bereich einer Ecke eine zu starke Abstreckung oder Einknickung eintritt.
7 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Niederhalterpresse 2. Ein Teil einer Blechplatine 1 ist hier eingelegt und es sind Sperrnocken 8 von oben sowie unten kommend angeordnet. Die Sperrnocken 8 greifen jeweils mit einer Höhe 23 bzw. Eindringtiefe in die Blechplatine 1 ein. Die Höhe 23 ist dabei kleiner gleich 10% der Wandstärke W der Blechplatine 1. Bevorzugt können Blechplatinen mit einer Wandstärke von 1 bis 8 mm mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitet werden. Bevorzugt werden Blechplatinen mit einer Wandstärke von 1 bis 3 mm bearbeitet. Trotz der geringen Eindringtiefe der Sperrnocken 8 wird jedoch eine hinreichende Haltekraft erzeugt, so dass ein Nachrücken bzw. Nachfließen von außen unterbunden wird. Somit können beispielsweise auch Blechplatinen bevorzugt mit einer Wandstärke von größer 3 mm partiell ausgedünnt werden.
8 zeigt eine erfindungsgemäße Niederhalterpresse 2. Die Niederhalterpresse 2 weist ein Oberwerkzeug 11 sowie ein Unterwerkzeug 9 auf. Außenseitig sind Niederhalter 3, auch Blechhalter genannt, angeordnet. Links und rechts auf die Bildebene bezogen sind jeweils die Sperrnocken 8 beispielsweise gemäß 7 ausgebildet. Dies zeigt insbesondere eine vergrößerte Darstellung in der 9. Wird eine Blechplatine 1 eingelegt und ist, wie hier nicht dargestellt, das Unterwerkzeug 9 noch in Pressenhubrichtung 12 geöffnet, so liegt die Blechplatine 1 zwischen Oberwerkzeug 11 und Niederhalter 3 an. Die hier dargestellte Wellenform zur Herstellung von Ausbauchungen an der Blechplatine 1 des Oberwerkzeugs 11 greifen dabei noch nicht in die hier noch flache Blechplatine 1 ein. Wird nunmehr das Unterwerkzeug 9 in Pressenhubrichtung 12 geschlossen, so wird die in 8 dargestellte Wellengeometrie 24 erzeugt. Ein Nachrücken der Blechplatine 1 von außen wird durch die Sperrnocken 8 vollständig unterbunden. Das heißt, der zwischen den in 8 auf der linken Seite und rechten Seite dargestellten Sperrnocken 8 erhaltene Bereich wird durch Erzeugung der Wellengeometrie 24 und der damit verbundenen Ausbauchungen abgestreckt und dadurch ausgedünnt.
Die damit hergestellte Vorform ist dargestellt in 10. Es sind wellenförmige Ausbauchungen 4 hergestellt, so dass hier eine verringerte Wandstärke W1 hergestellt ist. Links- und rechtsseitig ist jeweils eine Einprägung 25 vorhanden aufgrund der Sperrnocken 8. Diese Einprägung 25 ist jedoch zu vernachlässigen bzw. werden bei der in 10 b abgeflachten Platine 7 kaum Einbuchtungen oder Einprägungen 25 erhalten bleiben. Jeweils außenseitig der Einprägungen 25 ist die ursprüngliche Wandstärke W vorhanden.
11 a und b zeigt ein erfindungsgemäß hergestelltes Bauteil in Form eines Integralträgers bzw. einer Federbrücke 26, welche insbesondere bei einem Achshilfsträger zum Einsatz kommt. Die Federbrücke ist in einer Perspektivansicht dargestellt sowie in Seitenansicht. Im Querschnitt ist dieses Bauteil hutförmig konfiguriert.
Es sind in der Federbrücke 26 zwei Zwischenabschnitte 27 ausgebildet, wobei in den Zwischenabschnitten 27 die verringerte Wandstärke hergestellt ist. In einem jeweiligen Endabschnitt 28 sowie in einem Mittelabschnitt 29 ist die ursprüngliche Wandstärke vorhanden. Hierbei wird eine Abstreckung mit Sperrnocken 8 in einer erfindungsgemäßen Niederhalterpresse 2 durchgeführt, wobei jeweils links- und rechtsseitig des Zwischenabschnittes 27 Sperrnocken 8 angeordnet sind, so dass hier die Wandstärke durch die Ausbauchung abgestreckt und damit ausgedünnt wird.
12 a bis c zeigen einen jeweiligen Niederhalter 3 in Draufsicht mit linienförmig verlaufenden Sperrnocken 8. Die beispielsweise in 7 im Querschnitt gezeigten Sperrnocken 8 sind hier in einer Draufsicht dargestellt. In Längsrichtung 30 der Sperrnocken 8 erstrecken sich diese gemäß 12 a linienförmig als gerade Linie. Die Linie erstreckt sich bevorzugt über eine Tiefe bzw. Breite 31 des Niederhalters 3. Gemäß 12 b können die Linien auch wellenförmig oder schlangenförmig ausgebildet sein. Die effektive Länge der Sperrnocke 8 wird dadurch vergrößert und dadurch wiederum die Haltekraft gesteigert. Gemäß 12 c wäre es auch vorstellbar, dass die Sperrnocke 8 in deren Längsrichtung 30 nur abschnittsweise ausgebildet ist.
Bezugszeichenliste

1 -: Blechplatine
2 -: Niederhalterpresse
3 -: Niederhalter
4 -: Ausbauchung
5 -: Druckumformwerkzeug
6 -: Vorform
7 -: Platine
8 -: Sperrnocke
9 -: Unterwerkzeug
10 -: Auflagenfläche
11 -: Oberwerkzeug
12 -: Pressenhubrichtung
13 -: Halbzeug
14 -: Blechmaterial
15 -: Sperrgeometrien
16 -: abgestreckter Bereich
17 -: Sperrsicke
18 -: Oberfläche zu 3
19 -: Abstreckrichtung
20 -: Formhohlraum
21 -: abgerundete Kante
22 -: Dickenübergang von W zu W1
23 -: Höhe
24 -: Wellengeometrie
25 -: Einprägung
26 -: Federbrücke
27 -: Zwischenabschnitt
28 -: Endabschnitt
29 -: Mittelabschnitt
30 -: Längsrichtung
31 -: Breite
L -: Länge
L1 -: Länge zu 7
B -: Breite
W -: Wandstärke
W1 -: verringerte Wandstärke

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015103721 B3 [0007]
EP 3170570 A1 [0027]

Claims

Niederhalterpresse (2) zur Herstellung eines Halbzeuges (13) aus Blechmaterial (14) mit ausgedünnten Bereichen, wobei das Halbzeug (13) nach dem Umformen Bereiche mit voneinander verschiedenen Wandstärken aufweist und die Niederhalterpresse (2) ein Oberwerkzeug (11) und ein Unterwerkzeug (9) sowie einen Niederhalter (3) aufweist, und zwischen Oberwerkzeug (11) und Unterwerkzeug (9) eine Ausbauchung (4) an dem Blechmaterial (14) erzeugt wird, so dass durch Abstreckung das Blechmaterial (14) bereichsweise ausgedünnt wird, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Niederhalter (3) eine Sperrnocke (8) ausgebildet ist, dergestalt, dass ein Nachlauf des Blechmaterials (14) unterbunden ist.
Niederhalterpresse (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Niederhalter (3) eine gegenüber diesem überstehende Sperrnocke (8) ausgebildet ist und/oder dass an einem Unterwerkzeug (9) eine gegenüber diesem überstehende Sperrnocke (8) ausgebildet ist.
Niederhalterpresse (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf oder in einer dem Niederhalter (3) gegenüberliegenden Auflagenfläche (10) eine Sperrsicke (17) ausgebildet ist, dergestalt, dass die Sperrnocke (8) des Niederhalters (3) bei Zusammenfahren der Niederhalterpresse (2) in die Sperrsicke (17) eingreift.
Niederhalterpresse (2) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer dem Niederhalter (3) gegenüber liegenden Auflagenfläche (10) zwei Sperrnocken (8) ausgebildet sind, dergestalt, dass die Sperrnocke (8) des Niederhalters (3) bei Zusammenfahren der Niederhalterpresse (2) zwischen die zwei Sperrnocken (8) unter Einschluss des Blechmaterials (14) eingreift.
Niederhalterpresse (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrnocken (8) sowie die Sperrsicke (17) bzw. die zwei gegenüberliegenden Sperrnocken (8) eine zueinander komplementäre Geometrie aufweisen.
Niederhalterpresse (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrnocken (8) linienförmig verlaufen, wobei bevorzugt eine gerade Linie oder eine bogenförmige Linie ausgebildet ist.
Niederhalterpresse (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrnocke (8) des Niederhalters (3) in Pressenhubrichtung (12) vorsteht, dergestalt, dass die Sperrnocke (17) vor dem Oberwerkzeug (11) zur Anlage an dem Blechmaterial (14) kommt.
Niederhalterpresse (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrnocke (8) im Querschnitt eine abgerundete Kontur aufweist oder dass die Sperrnocke (8) im Querschnitt eine eckige Kontur, insbesondere rechteckige Kontur aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Blechumformbauteils mit voneinander verschiedenen Wandstärken (W, W1), insbesondere eines Kraftfahrzeugbauteils aus einem Stahlwerkstoff oder Leichtmetallwerkstoff, gekennzeichnet, durch folgende Verfahrensschritte: - Bereitstellen eines Blechmaterials (14) mit einer Wandstärke (W), - Vorformen des Blechmaterials (14) zu einem Halbzeug (13) als Vorform mit einer Niederhalterpresse (2), wobei in einem inneren Bereich des Blechmaterials (14) zumindest eine Ausbauchung (4) erzeugt wird, so dass sich das Material abstreckt und eine reduzierte Wandstärke (W1) aufweist, wobei außen an diesem Bereich ein Niederhalter (3) angeordnet ist, welcher mindestens eine Sperrnocke (8) aufweist, dergestalt, dass das Blechmaterial (14) von dem Niederhalter (3) eingeklemmt wird und nicht von außen nachfließt, - Abflachen und/oder Ausbreiten der so hergestellten Vorform, - wobei das Blechmaterial (14) vor, während oder nach dem Vorformen zu einer Platine (7) vereinzelt wird, - Optionales Beschneiden und/oder Lochen der Platine (7), - Umformen der Platine (7) zu dem Blechumformbauteil .
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei in entgegengesetzte Richtungen orientierte Ausbauchungen (4) zur ursprünglichen Ebene des Blechmaterials (14) erzeugt werden oder dass zwei in gleiche Richtung orientierte Ausbauchungen (4) erzeugt werden oder dass eine mehrfach geschwungene Wellenform, insbesondere eine sinusförmige Wellenform erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausbauchung (4), insbesondere Wellenform über die gesamte Breite (B) des Blechmaterials (14) erstreckt oder dass die Ausbauchung (4) in einem Binnenbereich des Blechmaterials (14) ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrnocke (8) mit einer Höhe (23) gegenüber dem Niederhalter (3) bzw. Unterwerkzeug (9) übersteht, wobei die Höhe (23) kleiner gleich 10% der Wandstärke (W) im Bereich der Klemmung ist.