DE102017211624A1

DE102017211624A1 - Method for designing workpieces of a finished product

Info

Publication number: DE102017211624A1
Application number: DE102017211624.2A
Authority: DE
Inventors: Richard Haslauer; Mathias Hofmann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-07-07
Filing date: 2017-07-07
Publication date: 2019-01-10

Abstract

Es wird ein Verfahren (300) zur Auslegung von Werkstücken (100, 150) für ein Fertigungsprodukt, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, beschrieben. Das Verfahren (300) umfasst das Bereitstellen (301) eines Computer-basierten 3D Modells für ein erstes Werkstück (100) des Fertigungsprodukts, an das an einer Einfügeposition (101) im Rahmen eines Fügeprozesses ein Einfügeelement (102) gefügt werden soll, um ein gefügtes erstes Werkstück (150) bereitzustellen. Das 3D Modell definiert einen Verformungsbereich (201) des ersten Werkstücks (100) um die Einfügeposition (101). Außerdem umfasst das Verfahren (300) das Ermitteln (302) eines verformten 3D Modells (231) für den Verformungsbereich (201) des ersten Werkstücks (100). Das Verfahren (300) umfasst ferner das Ermitteln (303) eines 3D Modells des gefügten ersten Werkstücks (150) auf Basis des 3D Modells für das erste Werkstück (100) und auf Basis des verformten 3D Modells (231). Des Weiteren umfasst das Verfahren (300) das Ermitteln (304) eines 3D Modells eines zweiten Werkstücks (100) des Fertigungsprodukts, in Abhängigkeit von dem 3D Modell des gefügten ersten Werkstücks (150).

A method (300) for designing workpieces (100, 150) for a production product, in particular for a motor vehicle, is described. The method (300) comprises providing (301) a computer-based 3D model for a first workpiece (100) of the production product, to which an insertion element (102) is to be joined at an insertion position (101) as part of a joining process To provide joined first workpiece (150). The 3D model defines a deformation area (201) of the first workpiece (100) about the insertion position (101). In addition, the method (300) comprises determining (302) a deformed 3D model (231) for the deformation region (201) of the first workpiece (100). The method (300) further comprises determining (303) a 3D model of the joined first workpiece (150) based on the 3D model for the first workpiece (100) and based on the deformed 3D model (231). The method (300) further comprises determining (304) a 3D model of a second workpiece (100) of the manufactured product, in dependence on the 3D model of the joined first workpiece (150).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auslegung von Werkstücken für ein Fertigungsprodukt, insbesondere für ein Fahrzeug.The invention relates to a method for designing workpieces for a production product, in particular for a vehicle.

Ein Fertigungsprodukt, wie z.B. ein Straßenkraftfahrzeug, umfasst typischerweise eine Vielzahl von unterschiedlichen Werkstücken, die zusammengesetzt werden, um das Fertigungsprodukt herzustellen. Ein Werkstück kann z.B. ein Blech umfassen, dem im Rahmen eines Umformungsprozesses eine bestimmte Form gegeben wird. Des Weiteren können ein oder mehrere Einfügeelemente (z.B. Bolzen und/oder Stanzmuttern) im Rahmen eines Fügeprozesses (insbesondere im Rahmen eines Einpress- oder Schweißprozesses) mit einem Werkstück verbunden werden, um ein komplexes Werkstück bereitzustellen, das in diesem Dokument als ein gefügtes Werkstück bezeichnet wird. Die an einem gefügten Werkstück befestigten Einfügeelemente können z.B. dazu verwendet werden, das gefügte Werkstück mit ein oder mehreren anderen Werkstücken zu verbinden (z.B. zu verschrauben), um ein Fertigungsprodukt herzustellen.A manufacturing product, such as A road vehicle typically includes a plurality of different workpieces that are assembled to make the finished product. A workpiece may e.g. a sheet metal, which is given as part of a forming process a certain shape. Furthermore, one or more insert elements (eg, bolts and / or punching nuts) may be joined to a workpiece during a joining process (particularly as part of a pressfit or welding process) to provide a complex workpiece, referred to herein as a joined workpiece becomes. The insertion elements attached to a joined workpiece may be e.g. be used to connect (e.g., bolt) the joined workpiece to one or more other workpieces to produce a finished product.

In Vorbereitung auf die tatsächliche Fertigung eines Fertigungsproduktes wird typischerweise ein Computer-basiertes drei-dimensionales (3D) Modell der einzelnen Werkstücke und des sich daraus ergebenden Fertigungsproduktes erstellt. Die 3D Modelle können z.B. in einem CAD (Computer Aided Design) System erstellt werden. So kann im Vorfeld sichergestellt werden, dass die einzelnen Werkstücke zuverlässig miteinander verbunden werden können (z.B. über unterschiedliche Einfügeelemente an den Werkstücken).In preparation for the actual manufacturing of a finished product, typically a computer-based three-dimensional (3D) model of the individual workpieces and the resulting manufacturing product is created. The 3D models can e.g. be created in a CAD (Computer Aided Design) system. In this way, it can be ensured in advance that the individual workpieces can be reliably connected to one another (for example via different insertion elements on the workpieces).

Ein aus mehreren Werkstücken hergestelltes Fertigungsprodukt weist typischerweise aufgrund einer vorgegebenen äußeren Form des Fertigungsprodukts einen begrenzten Bauraum auf. Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, ein Verfahren zur Auslegung von Werkstücken, d.h. insbesondere zur Ermittlung von 3D Modellen für Werkstücke, bereitzustellen, das es ermöglicht, den verfügbaren Bauraum eines Fertigungsprodukts besser zu nutzen.A manufactured from several workpieces manufacturing product typically has a limited space on the basis of a given outer shape of the finished product. The present document deals with the technical problem of a method of designing workpieces, i. in particular for the determination of 3D models for workpieces, which makes it possible to make better use of the available installation space of a finished product.

Die Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.The object is solved by the independent claim. Advantageous embodiments are described i.a. in the dependent claims. It should be noted that additional features of a claim dependent on an independent claim without the features of the independent claim or only in combination with a subset of the features of the independent claim may form an independent invention independent of the combination of all features of the independent claim, the subject of an independent claim, a divisional application or a subsequent application. This applies equally to technical teachings described in the specification, which may form an independent invention of the features of the independent claims.

Gemäß einem Aspekt wird ein (Computer-implementiertes) Verfahren zur Auslegung von Werkstücken für ein Fertigungsprodukt, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, beschrieben. Die Werkstücke können z. B. Teil der Karosserie eines Kraftfahrzeugs sein. Im Rahmen der Auslegung der Werkstücke für ein Fertigungsprodukt kann jeweils ein 3D Modell der einzelnen Werkstücke ermittelt werden. Dabei kann das 3D Modell eines Werkstücks bzw. eines Objekts die geometrischen Abmessungen und/oder die geometrische bzw. räumliche Ausdehnung des Werkstücks bzw. Objekts in alle drei Raumrichtungen anzeigen bzw. beschreiben. Insbesondere kann das 3D Modell eines Werkstücks bzw. eines Objekts innerhalb eines CAD-Systems ermittelt und/oder verwendet werden. Das 3D Modell eines Werkstücks kann dann als Basis für die Herstellung des Werkstücks und/oder des Fertigungsprodukts verwendet werden.According to one aspect, a (computer-implemented) method for designing workpieces for a production product, in particular for a motor vehicle, is described. The workpieces can z. B. be part of the body of a motor vehicle. As part of the design of the workpieces for a finished product, a 3D model of the individual workpieces can be determined in each case. In this case, the 3D model of a workpiece or of an object can display or describe the geometric dimensions and / or the geometric or spatial extent of the workpiece or object in all three spatial directions. In particular, the 3D model of a workpiece or of an object can be determined and / or used within a CAD system. The 3D model of a workpiece can then be used as a basis for the manufacture of the workpiece and / or the finished product.

Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines Computer-basierten 3D Modells für ein erstes Werkstück des Fertigungsprodukts. An das erste Werkstück soll an einer Einfügeposition bzw. in einem Einfügebereich des ersten Werkstücks im Rahmen eines Fügeprozesses ein Einfügeelement gefügt werden, um ein gefügtes erstes Werkstück bereitzustellen, das das erste Werkstück und das mit dem ersten Werkstück verbundene Einfügeelement umfasst. Der Fügeprozess kann z.B. ein Einpressprozess sein. Das Einfügeelement kann ein Einpresselement, insbesondere einen Stanzbolzen oder eine Stanzmutter, umfassen. Des Weiteren kann das erste Werkstück ein Blech umfassen bzw. sein. Das mit dem ersten Werkstück verbundene Einfügeelement kann z.B. dazu verwendet werden, das gefügte erste Werkstück innerhalb des Fertigungsprodukts mit einem anderen Werkstück zu verbinden.The method includes providing a computer-based 3D model for a first workpiece of the manufactured product. An insert element is to be joined to the first workpiece at an insertion position or in an insertion region of the first workpiece as part of a joining process in order to provide a joined first workpiece which comprises the first workpiece and the insertion element connected to the first workpiece. The joining process may be e.g. be a press-in process. The insertion element may comprise a press-in element, in particular a punched bolt or a punch nut. Furthermore, the first workpiece may comprise or be a metal sheet. The insertion member connected to the first workpiece may e.g. be used to connect the joined first workpiece within the manufacturing product with another workpiece.

Das 3D Modell definiert einen Verformungsbereich des ersten Werkstücks, wobei der Verformungsbereich an der Einfügeposition bzw. an dem Einfügebereich angeordnet ist. Insbesondere kann der Verformungsbereich die Einfügeposition bzw. den Einfügebereich umschließen. Dabei ist der Verformungsbereich typischerweise größer als der Einfügebereich, der von dem gefügten Einfügeelement in Anspruch genommen wird. Das Einfügeelement kann im Rahmen des Fügeprozesses an der Einfügeposition bzw. in dem Einfügebereich entlang einer Fügerichtung zumindest teilweise durch das erste Werkstück geführt werden. Eine Ausdehnung des Verformungsbereichs quer zu der Fügerichtung (z.B. ein Radius des Verformungsbereichs) kann größer als eine Ausdehnung des Einfügeelements quer zu der Fügerichtung (z.B. ein Radius des Einfügeelements) sein, insbesondere um 10%, 20% oder mehr. Es kann somit ein Verformungsbereich des ersten Werkstücks betrachtet werden, der größer als der von dem Einfügeelement in Anspruch genommene Einfügebereich ist. Der Verformungsbereich umfasst daher typischerweise ein Werkstücksegment bzw. einen Teil des Werkstücks.The 3D model defines a deformation region of the first workpiece, wherein the deformation region is arranged at the insertion position or at the insertion region. In particular, the deformation region can enclose the insertion position or the insertion region. The deformation range is typically greater than the insertion area occupied by the joined insertion element. The insert element can be guided at least partially through the first workpiece in the joining position or in the insertion area along a joining direction in the context of the joining process. An extension of the deformation region transverse to the joining direction (eg a radius of the deformation region) may be greater than an extension of the insert member transverse to the joining direction (eg a radius of the insert member), in particular by 10%, 20% or more. It can thus be considered a deformation range of the first workpiece, which is greater than the insertion area occupied by the insertion element. The deformation region therefore typically comprises a workpiece segment or a part of the workpiece.

Außerdem umfasst das Verfahren das Ermitteln eines verformten 3D Modells für den Verformungsbereich des ersten Werkstücks. Dabei beschreibt das verformte 3D Modell die 3D Form des (verformten) Einfügeelements und des (verformten) Werkstücksegments in einem gefügten und verformten Zustand. Das verformte 3D Modell beschreibt somit nicht nur die Verformung des Einfügeelements infolge des Fügeprozesses sondern auch die Verformung eines bestimmten Ausschnittes bzw. Teils des ersten Werkstücks (d.h. des Werkstücksegments).In addition, the method comprises determining a deformed 3D model for the deformation region of the first workpiece. The deformed 3D model describes the 3D shape of the (deformed) insert element and the (deformed) workpiece segment in a fitted and deformed state. Thus, the deformed 3D model not only describes the deformation of the insert member as a result of the joining process but also the deformation of a certain portion of the first workpiece (i.e., the workpiece segment).

Das Verfahren umfasst ferner das Ermitteln eines 3D Modells des gefügten ersten Werkstücks auf Basis des 3D Modells für das erste Werkstück und auf Basis des verformten 3D Modells. Dabei kann das 3D Modell für das erste Werkstück in dem Verformungsbereich eine Aussparung (z.B. eine kreiszylinderförmige Aussparung) aufweisen. Des Weiteren kann das verformte 3D Modell für den Verformungsbereich einen äußeren Rand aufweisen, der der Form der Aussparung für den Verformungsbereich entspricht. Das Ermitteln des 3D Modells des gefügten ersten Werkstücks kann dann das Einfügen des verformten 3D Modells für den Verformungsbereich in die Aussparung des 3D Modells für das erste Werkstück umfassen.The method further includes determining a 3D model of the joined first workpiece based on the 3D model for the first workpiece and based on the deformed 3D model. In this case, the 3D model for the first workpiece in the deformation region may have a recess (for example a circular cylindrical recess). Furthermore, the deformed 3D deformed area model may have an outer edge corresponding to the shape of the deformation area recess. Determining the 3D model of the joined first workpiece may then include inserting the deformed 3D model for the deformation area into the recess of the 3D model for the first workpiece.

Das 3D Modell für das erste Werkstück kann die 3D Form des ersten Werkstücks außerhalb des Verformungsbereichs in einem Ursprungszustand beschreiben, wobei der Ursprungszustand des ersten Werkstücks einem Zustand vor Durchführen des Fügeprozesses entspricht. Das 3D Modell für das erste Werkstück außerhalb des Verformungsbereichs kann somit unabhängig von dem Fügeprozess sein und kann somit in effizienter Weise bereitgestellt werden.The 3D model for the first workpiece may describe the 3D shape of the first workpiece outside the deformation region in an original state, wherein the initial state of the first workpiece corresponds to a state before performing the joining process. The 3D model for the first workpiece outside the deformation range can thus be independent of the joining process and can thus be provided in an efficient manner.

Andererseits kann das verformte 3D Modell für den Verformungsbereich ein 3D Modell des im Rahmen des Fügeprozesses verformten Einfügeelements sowie ein 3D Modell des im Rahmen des Fügeprozesses verformten Werkstücksegments des ersten Werkstücks umfassen. Das verformte 3D Modell hängt somit typischerweise von dem Fügeprozess und/oder von dem ersten Werkstück, insbesondere von ein oder mehreren Parametern des Fügeprozesses und/oder des ersten Werkstücks, ab. Dabei handelt es sich jedoch um ein auf den Verformungsbereich lokalisiertes 3D Modell, das somit ebenfalls in effizienter Weise (z.B. über eine Datenbank mit vordefinierten, ggf. parametrisierbaren, verformten 3D Modellen) bereitgestellt werden kann.On the other hand, the deformed 3D model for the deformation region may comprise a 3D model of the insertion element deformed during the joining process and a 3D model of the workpiece segment of the first workpiece deformed during the joining process. The deformed 3D model thus typically depends on the joining process and / or on the first workpiece, in particular on one or more parameters of the joining process and / or the first workpiece. However, this is a 3D model located on the deformation area, which can thus also be provided in an efficient manner (for example via a database with predefined, possibly parameterizable, deformed 3D models).

Folglich kann durch die Festlegung eines Verformungsbereichs, der über den Einfügebereich eines Einfügeelements hinausgeht, in effizienter und präziser Weise ein 3D Modell für ein gefügtes erstes Werkstück bereitgestellt werden.Thus, by defining a deformation range that goes beyond the insertion area of an insertion member, a 3D model of an attached first workpiece can be provided in an efficient and precise manner.

Außerdem umfasst das Verfahren das Ermitteln eines 3D Modells eines zweiten Werkstücks des Fertigungsprodukts, in Abhängigkeit von dem 3D Modell des gefügten ersten Werkstücks. Das 3D Modell des gefügten ersten Werkstücks beschreibt dabei die tatsächlichen räumlichen Abmessungen des gefügten ersten Werkstücks, inklusive der Verformungen im Bereich des Einfügeelements. Somit kann ein zweites Werkstück in präziser Weise dimensioniert werden. Insbesondere können verfügbare Freiräume in der direkten Umgebung des (Einfügebereichs des) gefügten ersten Werkstücks genutzt werden, um den verfügbaren Bauraum eines Fertigungsprodukts möglichst vollständig zu nutzen. Außerdem können so Verbindungspunkte zwischen unterschiedlichen Werkstücken (die z.B. an einem Einfügeelement liegen) in präziser Weise ermittelt werden. Dadurch können die Fertigungskosten eines Fertigungsprodukts reduziert und die Qualität des Fertigungsprodukts erhöht werden.In addition, the method includes determining a 3D model of a second workpiece of the manufactured product, in dependence on the 3D model of the joined first workpiece. The 3D model of the joined first workpiece describes the actual spatial dimensions of the joined first workpiece, including the deformations in the region of the insertion element. Thus, a second workpiece can be dimensioned in a precise manner. In particular, available free spaces in the immediate vicinity of the (inserting area of) the joined first workpiece can be used in order to make the most of the available installation space of a finished product. In addition, connection points between different workpieces (e.g., located on an insert member) can be precisely determined. This can reduce the manufacturing cost of a finished product and increase the quality of the finished product.

Das Ermitteln des verformten 3D Modells für den Verformungsbereich des ersten Werkstücks kann das Ermitteln eines Eigenschaftswertes zumindest einer Eigenschaft, insbesondere der Stärke, des ersten Werkstücks umfassen. Das verformte 3D Modell kann dann in Abhängigkeit des Eigenschaftswertes ermittelt werden. Beispielsweise kann ein parametrisiertes 3D Modell bereitgestellt werden, das das verformte 3D Modell in Abhängigkeit des Eigenschaftswertes zumindest einer Eigenschaft des ersten Werkstücks beschreibt. So können in effizienter Weise unterschiedliche verformte 3D Modell für unterschiedliche erste Werkstücke bereitgestellt werden. Das parametrisierte 3D Modell kann ggf. von ein oder mehreren Eigenschaften des Einfügeelements und/oder des Füge-Werkszeugs für den Fügeprozess abhängen.Determining the deformed 3D model for the deformation region of the first workpiece may include determining a property value of at least one property, in particular the thickness, of the first workpiece. The deformed 3D model can then be determined as a function of the property value. For example, a parametric 3D model can be provided which describes the deformed 3D model as a function of the property value of at least one property of the first workpiece. Thus, different deformed 3D models for different first workpieces can be efficiently provided. The parameterized 3D model may depend on one or more properties of the insert element and / or the joining tool for the joining process.

Das Verfahren kann das Ermitteln von räumlichen Abmessungen des Verformungsbereichs des ersten Werkstücks umfassen. Der Verformungsbereich kann z.B. ein Kreiszylinder um die Einfügeposition sein. Es kann dann der Radius des Kreiszylinders als räumliche Abmessung ermittelt werden. Die räumlichen Abmessungen können ermittelt werden, in Abhängigkeit von: ein oder mehreren Eigenschaften, insbesondere einer Stärke, des ersten Werkstücks; ein oder mehreren Eigenschaften, insbesondere einer Form und/oder eines Materials, des Einfügeelements; und/oder ein oder mehreren Eigenschaften, insbesondere einer Form, des Füge-Werkzeugs für den Fügeprozess. So wird eine flexible und präzise Ermittlung des 3D Modells des gefügten ersten Werkstücks ermöglicht.The method may include determining spatial dimensions of the deformation region of the first workpiece. The deformation region may be, for example, a circular cylinder around the insertion position. It can then be determined as the spatial dimension of the radius of the circular cylinder. The spatial dimensions can be determined as a function of: one or more properties, in particular a strength, of the first Workpiece; one or more properties, in particular a shape and / or a material, of the insert element; and / or one or more properties, in particular a shape, of the joining tool for the joining process. This enables a flexible and precise determination of the 3D model of the joined first workpiece.

Das Verfahren kann das Ermitteln eines unverformten 3D Modells für den Verformungsbereich des ersten Werkstücks umfassen, wobei das unverformte 3D Modell eine 3D Form des (unverformten) Einfügeelements und des (unverformten) Werkstücksegments in einem gefügten und unverformten Zustand beschreibt. Das unverformte 3D Modell beschreibt z.B. den Zustand, bei dem das Einfügeelement zwar durch eine Öffnung des ersten Werkstücks an der Einfügeposition geführt wurde, bei dem aber noch keine feste Verbindung zwischen dem Einfügeelement und dem ersten Werkstück durch das Füge-Werkzeug (und durch eine Verformung des Einfügeelements und des ersten Werkstücks) bewirkt wurde.The method may include determining an undeformed 3D model for the deformation region of the first workpiece, wherein the undeformed 3D model describes a 3D shape of the (non-deformed) insert element and the (non-deformed) workpiece segment in a joined and undeformed state. The undeformed 3D model describes e.g. the state in which the insertion element has been guided through an opening of the first workpiece at the insertion position, but still no firm connection between the insert member and the first workpiece by the joining tool (and by a deformation of the insert member and the first workpiece ) was effected.

Das 3D Modell des zweiten Werkstücks kann dann auch in Abhängigkeit von dem unverformten 3D Modell für den Verformungsbereich des ersten Werkstücks ermittelt werden. Beispielsweise kann das zweite Werkstück derart ermittelt werden, dass das zweite Werkstück sowohl mit dem verformten 3D Modell als auch mit dem unverformten 3D Modell kompatibel ist. Dies kann z.B. für den Herstellungsprozess eines Fertigungsprodukts von Vorteil sein (z.B. um einen ausreichenden Zugang für ein Füge-Werkzeug bereitzustellen).The 3D model of the second workpiece can then also be determined as a function of the undeformed 3D model for the deformation region of the first workpiece. For example, the second workpiece may be determined such that the second workpiece is compatible with both the deformed 3D model and the undeformed 3D model. This can e.g. be beneficial to the manufacturing process of a finished product (e.g., to provide sufficient access for a joining tool).

Es können somit im Rahmen eines Computer-implementierten Verfahrens 3D Modelle für das gefügte erste Werkstück und für das zweite Werkstück bereitgestellt werden. Das Verfahren kann dann weiter umfassen (z.B. im Rahmen eines mechanischen Fertigungsprozesses), das Herstellen des gefügten ersten Werkstücks auf Basis des 3D Modells des gefügten ersten Werkstücks und/oder das Herstellen des zweiten Werkstücks auf Basis des 3D Modells des zweiten Werkstücks.Thus, 3D models for the joined first workpiece and for the second workpiece can be provided as part of a computer-implemented method. The method may then further include (e.g., as part of a mechanical manufacturing process) manufacturing the joined first workpiece based on the 3D model of the joined first workpiece and / or producing the second workpiece based on the 3D model of the second workpiece.

Es kann somit insbesondere das zweite Werkstück auf Basis des 3D Modells des zweiten Werkstücks hergestellt werden. Aufgrund der Tatsache, dass das (Computer-basierte) 3D Modell für das zweite Werkstück unter Berücksichtigung eines verformten 3D Modells für den Verformungsbereich des ersten Werkstücks ermittelt wird, kann ein zweites Werkstück bereitgestellt werden, durch das der Bauraum eines Fertigungsprodukts besser ausgenutzt wird und durch das die Herstellungskosten eines Fertigungsprodukts reduziert sowie die Qualität des Fertigungsprodukts erhöht werden können.It can thus be made in particular the second workpiece based on the 3D model of the second workpiece. Due to the fact that the (computer-based) 3D model for the second workpiece is determined taking into account a deformed 3D model for the deformation region of the first workpiece, a second workpiece can be provided, through which the space of a manufacturing product is better utilized and by that reduces the manufacturing cost of a manufacturing product and the quality of the manufacturing product can be increased.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Vorrichtung (z.B. ein Computer mit einem CAD-System) beschrieben, die eingerichtet ist, das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.In another aspect, an apparatus (e.g., a computer having a CAD system) configured to perform the method described in this document is described.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Straßenkraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus) beschrieben, das ein oder mehrere Werkstücke umfasst, die mit dem in diesem Dokument beschriebenen Verfahren ausgelegt und/oder hergestellt wurden.In another aspect, a road vehicle (particularly a passenger car or a truck or a bus) is described that includes one or more workpieces designed and / or manufactured by the method described in this document.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.In another aspect, a software (SW) program is described. The SW program can be set up to run on a processor and thereby perform the method described in this document.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.In another aspect, a storage medium is described. The storage medium may include a SW program that is set up to run on a processor and thereby perform the method described in this document.

Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.It should be understood that the methods, devices and systems described herein may be used alone as well as in combination with other methods, devices and systems described in this document. Furthermore, any aspects of the methods, devices, and systems described herein may be combined in a variety of ways. In particular, the features of the claims can be combined in a variety of ways.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen

1a bis 1c den Fügeprozess zum Verbinden eines Einfügeelements mit einem Werkstück;
2a bis 2d einen beispielhaften Prozess zur Modellierung eines gefügten Werkstücks mit einem Einfügeelement; und
3 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Auslegung von Werkstücken für ein Fertigungsprodukt.

Furthermore, the invention will be described in more detail with reference to exemplary embodiments. Show

1a to 1c the joining process for joining an inserting member to a workpiece;
2a to 2d an exemplary process for modeling a joined workpiece with an insert member; and
3 a flowchart of an exemplary method for designing workpieces for a finished product.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Ermittlung eines präzisen 3D Modells eines Werkstücks mit ein oder mehreren Einfügeelementen, sowie mit der Ermittlung eines 3D Modells eines Fertigungsprodukts, das ein Werkstück mit ein oder mehreren Einfügeelementen umfasst. Des Weiteren befasst sich das vorliegende Dokument mit der Herstellung eines Werkstücks bzw. eines Fertigungsprodukts basierend auf dem jeweiligen 3D Modell.As set forth above, the present document is concerned with the determination of a precise 3D model of a workpiece with one or more insert elements, as well as with the determination of a 3D model of a manufacturing product comprising a workpiece with one or more insert elements. Furthermore, the present is concerned Document with the production of a workpiece or a manufacturing product based on the respective 3D model.

1a zeigt ein Werkstück 100, z.B. ein Blech, mit einer Einfügeposition bzw. einem Einfügebereich 101, z.B. einer Öffnung bzw. einem Loch. Beispielsweise kann im Rahmen eines Stanzprozesses an der Einfügeposition bzw. im Einfügebereich 101 eine Öffnung aus dem Werkstück 100 herausgestanzt worden sein. Außerdem zeigt 1a ein Einfügeelement 102, das an der Einfügeposition 101 mit dem Werkstück 100 verbunden werden soll, um ein gefügtes Werkstück mit einem Einfügeelement 102 bereitzustellen. 1a shows a workpiece 100 , eg a sheet metal, with an insertion position or an insertion area 101 , eg an opening or a hole. For example, in the context of a punching process at the insertion position or in the insertion area 101 an opening from the workpiece 100 be punched out. Also shows 1a an insert element 102 at the insertion position 101 with the workpiece 100 should be connected to a joined workpiece with an insert 102 provide.

1b zeigt das Werkstück 100 und das Einfügeelement 102 in einer Seitenansicht. Durch ein (Press-) Werkzeug 110 kann das Einfügeelement 102 an der Einfügeposition 101 durch das Werkstück 100 geführt und mit dem Werkstück 100 verbunden werden. Das gefügte Werkstück 150 mit dem eingefügten Einfügeelement 102 ist in 1c dargestellt. Dabei zeigt 1c insbesondere ein unverformtes Einfügeelement 102, das an der Einfügeposition 101 mit dem unverformten Werkstück 100 verbunden wurde. Ein Ende des Einfügeelement 102 ragt über die Oberfläche des Werkstücks 100 mit einem Überstand 120 hinaus. Ein Werkstück 100, das mit ein oder mehreren Einfügeelementen 102 verbunden wurde, kann als gefügtes Werkstück 150 bezeichnet werden. 1b shows the workpiece 100 and the insert element 102 in a side view. Through a (press) tool 110 can be the insert element 102 at the insertion position 101 through the workpiece 100 guided and with the workpiece 100 get connected. The joined workpiece 150 with the inserted insert element 102 is in 1c shown. It shows 1c in particular an undeformed insertion element 102 at the insertion position 101 with the undeformed workpiece 100 was connected. An end of the insert element 102 protrudes over the surface of the workpiece 100 with a supernatant 120 out. A workpiece 100 that with one or more insert elements 102 can be joined as a joined workpiece 150 be designated.

Das in 1c dargestellte gefügte Werkstück 150 mit dem (unverformten) Einfügeelement 102 kann als Basis für ein 3D Modell des gefügten Werkstücks 150 verwendet werden. Insbesondere können die geometrischen Abmessungen des ursprünglichen (unverformten) Einfügeelements 102 mit den geometrischen Abmessungen des ursprünglichen (unverformten) Werkstücks 100 kombiniert werden, um die geometrischen Abmessungen für ein 3D Modell des gefügten Werkstücks 150 bereitzustellen.This in 1c shown joined workpiece 150 with the (undeformed) insert element 102 can be used as the basis for a 3D model of the joined workpiece 150 be used. In particular, the geometric dimensions of the original (non-deformed) insert element 102 with the geometric dimensions of the original (undeformed) workpiece 100 combined to the geometric dimensions for a 3D model of the joined workpiece 150 provide.

Das sich so ergebende 3D Modell des gefügten Werkstücks 150 berücksichtigt jedoch nicht die Tatsache, dass das Werkstück 100 und/oder das Einfügeelement 102 im Rahmen des Fügeprozesses verformt werden können. Ein auf Basis der 1c erstelltes 3D Modell des gefügten Werkstücks 150 beschreibt somit typischerweise nicht korrekt die geometrischen Abmessungen eines im Rahmen eines Fügeprozesses hergestellten gefügten Werkstücks 150. Insbesondere kann der Überstand 120 eines Einfügeelements 102 inkorrekt, typischerweise als zu groß, modelliert werden. Ein auf Basis der 1c erstelltes 3D Modell eines gefügten Werkstücks 150 wird in diesem Dokument als ein unverformtes 3D Modell des gefügten Werkstücks 150 bezeichnet.The resulting 3D model of the joined workpiece 150 However, does not take into account the fact that the workpiece 100 and / or the insert element 102 can be deformed in the context of the joining process. A based on the 1c created 3D model of the joined workpiece 150 thus typically does not correctly describe the geometric dimensions of a joined workpiece produced during a joining process 150 , In particular, the supernatant 120 an insert element 102 incorrectly, typically as too large to be modeled. A based on the 1c created 3D model of a joined workpiece 150 is referred to in this document as an undeformed 3D model of the joined workpiece 150 designated.

Wenn ein Fertigungsprodukt, insbesondere ein anderes Werkstück 100, 150 des Fertigungsprodukts, allein auf Basis eines unverformten 3D Modells eines Werkstücks 150 ausgelegt wird, so kann dies dazu führen, dass

• geometrische Abmessungen eines anderen Werkstücks 100, 150 ermittelt werden, die zwar einen Verbau des anderen Werkstücks 100, 150 in einem 3D Modell des Fertigungsprodukts ermöglichen, bei denen sich jedoch während des tatsächlichen Verbaus eines basierend auf dem 3D Modell gefertigten Werkstücks 100, 150 Probleme, wie z.B. eine ungewünschte Kontaktstelle zwischen Werkstücken 100, 150, ein Versatz von Verbindungspunkten zwischen Werkstücken 100, 150, etc., ergeben; und/oder
• der verfügbare Bauraum eines Fertigungsprodukts nicht korrekt, insbesondere nicht vollständig, genutzt wird.

If a finished product, especially another workpiece 100 . 150 of the finished product, based solely on an undeformed 3D model of a workpiece 150 is interpreted, this can lead to

• geometric dimensions of another workpiece 100 . 150 be determined, although a Verbau of the other workpiece 100 . 150 in a 3D model of the finished product, but during the actual assembly of a workpiece made based on the 3D model 100 . 150 Problems, such as an unwanted contact point between workpieces 100 . 150 , an offset of connection points between workpieces 100 . 150 , etc., result; and or
• The available space of a manufacturing product is not used correctly, especially not completely.

Die 2a bis 2d veranschaulichen ein Verfahren, mit dem die tatsächlichen Verformungen eines Werkstücks 100 und/oder eines Einfügeelements 102 im Rahmen eines Fügeprozesses in effizienter und präziser Weise berücksichtigt werden können. 2a zeigt einen beispielhaften Verformungsbereich 201 in der direkten Umgebung der Einfügeposition bzw. des Einfügebereichs 101. Der Verformungsbereich 201 kann den Bereich an der Einfügeposition 101 definieren, in dem sich das Werkstück 101 aufgrund des Fügeprozesses verformt. Die Abmessungen (z.B. der Radius) des Verformungsbereichs 201 kann von ein oder mehreren Parametern abhängen, wie z.B.

• dem Material des Werkstücks 100;
• der Dicke des Werkstücks 100;
• der geometrischen Abmessungen des Einfügeelements 102;
• dem Material des Einfügeelements 102; und/oder
• von ein oder mehreren Eigenschaften (z.B. der Form) des Füge-Werkzeugs 110.

The 2a to 2d illustrate a method by which the actual deformations of a workpiece 100 and / or an insert element 102 be taken into account in an efficient and precise manner within a joining process. 2a shows an exemplary deformation range 201 in the immediate vicinity of the insertion position or the insertion area 101 , The deformation area 201 can change the area at the insertion position 101 define in which the workpiece 101 deformed due to the joining process. The dimensions (eg the radius) of the deformation range 201 may depend on one or more parameters, such as

• the material of the workpiece 100 ;
• the thickness of the workpiece 100 ;
• the geometric dimensions of the insert element 102 ;
• the material of the insert element 102 ; and or
• one or more properties (eg the shape) of the joining tool 110 ,

Beispielsweise kann eine Zuordnungsfunktion bereitgestellt werden, die für unterschiedliche Typen von Einfügeelementen 102 und/oder für unterschiedliche Typen von Werkstücken 100 den Verformungsbereich 201 definiert. Die Zuordnungsfunktion kann z.B. auf Basis von Simulationen und/oder Messungen an tatsächlichen Werkstücken 100 ermittelt werden.For example, a mapping function may be provided that is for different types of insert elements 102 and / or for different types of workpieces 100 the deformation area 201 Are defined. The assignment function can eg be based on simulations and / or measurements on actual workpieces 100 be determined.

2b veranschaulicht den Verformungsbereich 201 in einer Seitenansicht. Der Verformungsbereich 201 kann als ein Teilsegment des Werkstücks 100 betrachtet werden, das die Einfügeposition 101 umfasst. Das Teilsegment des Werkstücks 100 kann im Rahmen des Einfügepozesses eines Einfügeelements 102 verformt werden. 2 B illustrates the deformation range 201 in a side view. The deformation area 201 can be considered a subsegment of the workpiece 100 be considered that the insertion position 101 includes. The subsegment of the workpiece 100 can as part of the insertion of an insert element 102 be deformed.

2c zeigt das gefügte Werkstück 150 mit einem verformten Einfügeelement 202, das im Rahmen des Fügeprozesses durch das Füge-Werkzeug 110 verformt wurde. Außerdem zeigt 2c ein verformtes Werkstücksegment 200 des Werkstücks 100, wobei das verformte Werkstücksegment 200 einem Teil des Werkstücks 100 entspricht, das im Rahmen des Fügeprozesses verformt wurde. Das verformte Einfügeelement 202 weist einen Überstand 220 auf, der sich von dem Überstand 220 des unverformten Einfügeelements 102 unterscheidet. Insbesondere ist der Überstand 220 typischerweise kleiner als der Überstand 120. Zur Modellierung der geometrischen Abmessungen des verformten, gefügten Werkstücks 150 kann ein verformtes 3D Modell 231 des Verformungsbereichs 201 des verformten, gefügten Werkstücks 150 bereitgestellt werden. Insbesondere können für unterschiedliche Typen von Werkstücken 100 und/oder für unterschiedliche Typen von Einfügeelementen 102 unterschiedliche verformte 3D Modelle 231 des jeweiligen Verformungsbereichs 201 bereitgestellt werden. Diese können z.B. im Vorfeld auf Basis von Messungen und/oder Simulationen ermittelt werden. 2c shows the joined workpiece 150 with a deformed insert element 202 , as part of the joining process by the joining tool 110 was deformed. Also shows 2c a deformed workpiece segment 200 of the workpiece 100 wherein the deformed workpiece segment 200 a part of the workpiece 100 corresponds, which was deformed in the context of the joining process. The deformed inserter 202 has a supernatant 220 on, which is different from the supernatant 220 of the undeformed inserter 102 different. In particular, the supernatant 220 typically smaller than the supernatant 120 , To model the geometric dimensions of the deformed, joined workpiece 150 can be a deformed one 3D model 231 the deformation area 201 the deformed, joined workpiece 150 to be provided. In particular, for different types of workpieces 100 and / or for different types of insert elements 102 different deformed 3D models 231 of the respective deformation range 201 to be provided. These can be determined in advance on the basis of measurements and / or simulations.

Das verformte 3D Modell 231 des Verformungsbereichs 201 kann mit einem 3D Modell des restlichen Teils des Werkstücks 100 kombiniert werden, um ein 3D Modell des verformten, gefügten Werkstücks 150 bereitzustellen. Dieses 3D Modell kann dann für die Modellierung und/oder die Auslegung eines Fertigungsproduktes mit ein oder mehreren anderen Werkstücken 100, 150 verwendet werden. So können die o.g. Probleme bei der Auslegung eines Fertigungsproduktes bzw. eines Werkstücks für ein Fertigungsprodukt vermieden werden.The deformed 3D model 231 the deformation area 201 Can with a 3D model of the remaining part of the workpiece 100 combined to form a 3D model of the deformed, joined workpiece 150 provide. This 3D model can then be used for modeling and / or designing a finished product with one or more other workpieces 100 . 150 be used. Thus, the above-mentioned problems in the design of a finished product or a workpiece for a finished product can be avoided.

Im Rahmen der Modellierung und/oder Auslegung eines Fertigungsproduktes kann ggf. zusätzlich ein unverformtes 3D Modell 232 des Verformungsbereichs 201 berücksichtigt werden (siehe 2d). Das unverformte 3D Modell 232 des Verformungsbereichs 201 beschreibt dabei die geometrischen Abmessungen des unverformten Einfügeelements 102 und des unverformten Werkstücks 100 in dem Verformungsbereich 201. Die Verwendung des unverformten 3D Modells 232 kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn der Fügeprozess an einem Werkstück 100 erfolgt, das bereits mit ein oder mehreren anderen Werkstücken 100 eines Fertigungsproduktes zusammenwirkt (und somit ein Zugang für das Füge-Werkzeug 110 bereitgestellt werden muss).As part of the modeling and / or design of a finished product may possibly additionally an undeformed 3D model 232 the deformation area 201 be considered (see 2d) , The undeformed 3D model 232 the deformation area 201 describes the geometric dimensions of the undeformed insertion element 102 and the undeformed workpiece 100 in the deformation area 201 , The use of the undeformed 3D model 232 can be particularly advantageous when the joining process on a workpiece 100 already done with one or more other workpieces 100 a production product cooperates (and thus an access for the joining tool 110 must be provided).

Das verformte 3D Modell 231 kann die Form des gefügten Werkstücks 150 im Verformungsbereich 201 beschreiben. Dabei kann die Form des gefügten Werkstücks 150 im Verformungsbereich 201 von ein oder mehrere ModellParametern abhängen. Die Modell-Parameter können insbesondere den Typ des Werkstücks 100 (beispielsweise die Dicke eines Blechs) und/oder den Typ des Einfügeelements 102 umfassen. So können in effizienter Weise unterschiedliche verformte 3D Modelle 231 in einem CAD-System für Werkstücke 100, 150 bzw. Fertigungsprodukte bereitgestellt werden.The deformed 3D model 231 can the shape of the joined workpiece 150 in the deformation area 201 describe. In this case, the shape of the joined workpiece 150 in the deformation area 201 depend on one or more model parameters. In particular, the model parameters can be the type of workpiece 100 (For example, the thickness of a sheet) and / or the type of insert element 102 include. This allows different deformed 3D models to work efficiently 231 in a CAD system for workpieces 100 . 150 or manufacturing products are provided.

Es kann somit ein CAD-System bereitgestellt werden, in dem Einfügeelemente 102 (insbesondere Einpresselemente) in effizienter und präziser Weise realitätsgenau dargestellt und bei der Auslegung von Werkstücken 100, 150 und/oder Fertigungsprodukten berücksichtigt werden können. Dabei können insbesondere für unterschiedliche Stärken eines Werkstücks 100 (insbesondere eines Blechs) über eine Parametrisierung in effizienter und präziser Weise unterschiedliche 3D Modelle eines gefügten Werkstücks 150 bereitgestellt werden. Zu diesem Zweck kann das 3D Modell eines ursprünglichen Werkstücks 100 in einem Verformungsbereich 201 durch ein verformtes 3D Modell 231 für den Verformungsbereich 201 des Werkstücks 100 ersetzt werden. Es kann somit dediziert für ein Einfügeelement 102 nur ein begrenzter Ausschnitt des 3D Modells des ursprünglichen Werkstücks 100 ersetzt werden, was eine effiziente und präzise Modellierung ermöglicht.Thus, a CAD system can be provided in which insert elements 102 (In particular press-in elements) in an efficient and precise manner realistically represented and in the design of workpieces 100 . 150 and / or manufacturing products can be considered. In this case, in particular for different strengths of a workpiece 100 (in particular a sheet metal) via a parameterization in an efficient and precise manner different 3D models of a joined workpiece 150 to be provided. For this purpose, the 3D model of an original workpiece 100 in a deformation area 201 through a deformed 3D model 231 for the deformation range 201 of the workpiece 100 be replaced. It can thus be dedicated to an insert element 102 only a limited section of the 3D model of the original workpiece 100 be replaced, which allows efficient and precise modeling.

Die lokale Anpassung eines 3D Modells eines Werkstücks 100, 150 in einem Verformungsbereich 201 ermöglicht es auch, zwischen einem verformten Modell 231 und einem unverformten Modell 232 (insbesondere zwischen einen verpressten und einem unverpressten Zustand) des Werkstücks 100, 150 umzuschalten. So kann das Design eines Fertigungsprodukts erleichtert werden.The local adaptation of a 3D model of a workpiece 100 . 150 in a deformation area 201 also allows it to move between a deformed model 231 and an undeformed model 232 (Especially between a compressed and a non-pressed state) of the workpiece 100 . 150 switch. This makes it easier to design a finished product.

Im Rahmen des CAD-Systems können für unterschiedliche Einfügeelemente 102 unterschiedliche verformte 3D Modelle 231 bereitgestellt werden. Die 3D Modelle 231 können dabei auch Information in Bezug auf das Gewicht des gefügten Werkstücks 100, 150 aufweisen.As part of the CAD system allows for different insertion elements 102 different deformed 3D models 231 to be provided. The 3D models 231 can also be information in relation to the weight of the joined workpiece 100 . 150 exhibit.

3 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 300 zur Auslegung von Werkstücken 100, 150 für ein Fertigungsprodukt, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Dabei können im Rahmen des Verfahrens 300 insbesondere ein erstes Werkstück 100, 150 und ein zweites Werkstück 100 ausgelegt werden, die zusammen innerhalb des Fertigungsprodukts verbaut werden. Dabei können sich das erste Werkstück 100, 150 und das zweite Werkstück 100 innerhalb des Fertigungsprodukts in unmittelbarer Nachbarschaft zueinander befinden. Des Weiteren können das erste Werkstück 100, 150 und das zweite Werkstück 100 innerhalb des Fertigungsprodukts miteinander verbunden (z.B. verschraubt) sein. 3 shows an exemplary method 300 for the design of workpieces 100 . 150 for a production product, in particular for a motor vehicle. It can in the context of the procedure 300 in particular a first workpiece 100 . 150 and a second workpiece 100 be designed, which are installed together within the manufacturing product. This can be the first workpiece 100 . 150 and the second workpiece 100 within the manufacturing product in close proximity to each other. Furthermore, the first workpiece 100 . 150 and the second workpiece 100 be connected (eg screwed) within the manufacturing product.

Das Verfahren umfasst das Bereitstellen 301 eines Computer-basierten 3D Modells für ein erstes Werkstück 100 des Fertigungsprodukts. Insbesondere kann ein 3D Modell für ein CAD-System bereitgestellt werden. An das erste Werkstück 100 soll an einer Einfügeposition bzw. an einem Einfügebereich 101 im Rahmen eines Fügeprozesses (z.B. im Rahmen eines Einpressprozesses) ein Einfügeelement 102 (z.B. ein Stanzbolzen oder eine Stanzmutter) gefügt werden, um ein gefügtes erstes Werkstück 150 bereitzustellen.The method includes providing 301 a computer-based 3D Model for a first workpiece 100 of the finished product. In particular, a 3D model for a CAD system can be provided. To the first workpiece 100 should be at an insertion position or at an insertion area 101 in the context of a joining process (eg as part of a press-in process) an insertion element 102 (For example, a punch or a punch nut) are joined to a joined first workpiece 150 provide.

Das 3D Modell des ersten Werkstücks 100 definiert dabei einen Verformungsbereich 201 des ersten Werkstücks 100 um die Einfügeposition bzw. um den Einfügebereich 101 herum. Beispielsweise kann das Einfügeelement 102 einen bestimmten Einfügebereich 101 im ersten Werkstück 100 einnehmen, wenn das Einfügeelement 102 mit dem ersten Werkstück 100 verbunden ist. Der Verformungsbereich 201 kann einen darüber hinaus gehenden Bereich des ersten Werkstücks 100 definieren. Insbesondere kann der Verformungsbereich 201 den Bereich des ersten Werkstücks 100 anzeigen, der im Rahmen des Fügeprozesses verformt wird. Somit umfasst der Verformungsbereich 201 typischerweise einen Teil bzw. ein Segment (d.h. ein Werkstücksegment 200) des Werkstücks 100. Das Verfahren 300 umfasst ferner das Ermitteln 302 eines verformten 3D Modells 231 für den Verformungsbereich 201 des ersten Werkstücks 100. Dabei beschreibt das verformte 3D Modell 231 eine 3D Form des (verformten) Einfügeelements 102, 202 und des (verformten) Werkstücksegments 200 in einem gefügten und verformten Zustand. Mit anderen Worten, das verformte 3D Modell 231 beschreibt die 3D Abmessungen des verformten Einfügeelements 202 und des verformten Werkstücksegments 200, d.h. des Bereichs des ersten Werkstücks 100, der im direkten Kontakt mit dem verformten Einfügeelement 202 steht.The 3D model of the first workpiece 100 defines a deformation range 201 of the first workpiece 100 at the insertion position or at the insertion area 101 around. For example, the insert element 102 a specific insertion area 101 in the first workpiece 100 occupy if the insert element 102 with the first workpiece 100 connected is. The deformation area 201 may be an outgoing area of the first workpiece 100 define. In particular, the deformation range 201 the area of the first workpiece 100 which is deformed during the joining process. Thus, the deformation range includes 201 typically a part or segment (ie, a workpiece segment 200 ) of the workpiece 100 , The procedure 300 further comprises determining 302 a deformed one 3D model 231 for the deformation range 201 of the first workpiece 100 , This describes the deformed 3D model 231 a 3D shape of the (deformed) insert element 102 . 202 and the (deformed) workpiece segment 200 in a fitted and deformed condition. In other words, the deformed 3D model 231 describes the 3D dimensions of the deformed insert element 202 and the deformed workpiece segment 200 ie the area of the first workpiece 100 in direct contact with the deformed inserter 202 stands.

Außerdem umfasst das Verfahren 300 das Ermitteln 303 eines 3D Modells des gefügten ersten Werkstücks 150 auf Basis des 3D Modells für das erste Werkstück 100 und auf Basis des verformten 3D Modells 231. Insbesondere kann dabei das verformte 3D Modell 231 in eine Aussparung des 3D Modells des ersten Werkstücks 100 eingesetzt werden, wobei die Aussparung dem Verformungsbereich 201 entspricht.In addition, the process includes 300 the determining 303 a 3D model of the joined first workpiece 150 based on the 3D Model for the first workpiece 100 and based on the deformed 3D model 231 , In particular, the deformed 3D model 231 in a recess of the 3D model of the first workpiece 100 be used, wherein the recess the deformation area 201 equivalent.

Des Weiteren umfasst das Verfahren 300 das Ermitteln 304 eines 3D Modells des zweiten Werkstücks 100 des Fertigungsprodukts, in Abhängigkeit von dem 3D Modell des gefügten ersten Werkstücks 150.Furthermore, the method includes 300 the determining 304 a 3D model of the second workpiece 100 of the finished product, depending on the 3D model of the joined first workpiece 150 ,

Auf Basis des in diesem Dokument beschriebenen Verfahrens 300 kann somit jeweils ein 3D Modell für ein oder mehrere Werkstücke 100, 150 sowie für ein Fertigungsprodukt erstellt werden. Diese ein oder mehreren 3D Modell können dann bei der Herstellung der ein oder mehreren Werkstücke 100, 150 und/oder des Fertigungsprodukts berücksichtigt werden. Insbesondere kann ein Fertigungsprodukt und/oder ein Werkstück hergestellt werden, das die Abmessungen des mittels des Verfahrens 300 ermittelten 3D Modells aufweist. So kann der Bauraum eines Fertigungsprodukts optimal genutzt werden. Des Weiteren können so Probleme beim Verbinden der unterschiedlichen Werkstücke 100, 150 vermieden werden. Somit kann auch die Qualität eines Fertigungsprodukts erhöht werden.Based on the procedure described in this document 300 Thus, in each case a 3D model for one or more workpieces 100 . 150 as well as for a finished product. These one or more 3D model can then be used in the manufacture of one or more workpieces 100 . 150 and / or the finished product. In particular, a production product and / or a workpiece can be produced which measures the dimensions of the method 300 has detected 3D model. Thus, the space of a manufacturing product can be optimally used. Furthermore, so can problems when connecting the different workpieces 100 . 150 be avoided. Thus, the quality of a finished product can be increased.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.The present invention is not limited to the embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and figures are intended to illustrate only the principle of the proposed methods, apparatus and systems.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100: Werkstückworkpiece
101101: Einfügeposition bzw. EinfügebereichInsert position or insertion area
102102: Einfügeelementinserter
110110: WerkzeugTool
120120: ÜberstandGot over
150150: gefügtes Werkstückjoined workpiece
200200: verformtes Werkstücksegmentdeformed workpiece segment
201201: Verformungsbereichdeformation zone
202202: verformtes Einfügeelementdeformed insert element
220220: ÜberstandGot over
231231: verformtes 3D Modelldeformed 3D model
232232: unverformtes 3D Modellundeformed 3D model
300300: Verfahren zur Auslegung eines FertigungsproduktsMethod for designing a finished product
301-304301-304: Verfahrensschrittesteps

Claims

Method (300) for designing workpieces (100, 150) for a production product, in particular for a motor vehicle; the method (300) comprising, - providing (301) a computer-based three-dimensional, in short 3D, model for a first workpiece (100) of the finished product to which an insertion element (101) is inserted at an insertion position (101) within the context of a joining process 102) to provide an assembled first workpiece (150); wherein the 3D model includes a deformation region (201) of the first workpiece (100) around the Insertion position (101) defined; wherein the deformation region (201) comprises a workpiece segment (200) of the workpiece (100); - determining (302) a deformed 3D model (231) for the deformation area (201) of the first workpiece (100); wherein the deformed 3D model (231) describes a 3D shape of the insert member (102) and the workpiece segment (200) in a joined and deformed state; - determining (303) a 3D model of the joined first workpiece (150) on the basis of the 3D model for the first workpiece (100) and on the basis of the deformed 3D model (231); and - determining (304) a 3D model of a second workpiece (100) of the manufactured product, in dependence on the 3D model of the joined first workpiece (150).

Method (300) according to Claim 1 in which - the 3D model for the first workpiece (100) has a recess in the deformation area (201); and - determining (303) the 3D model of the joined first workpiece (150) comprises inserting the deformed 3D model (231) for the deformation area (201) into the recess of the 3D model for the first workpiece (100).

Method (300) according to one of the preceding claims, wherein the 3D model for the first workpiece (100) describes a 3D shape of the first workpiece (100) outside the deformation region (201) in an original state; and - The original state of the first workpiece (100) corresponds to a state before performing the joining process.

Method (300) according to one of the preceding claims, wherein the deformed 3D model (231) comprises the deformation region (231), a 3D model of the insert element (202) deformed during the joining process; and - A 3D model of the deformed in the context of the joining process workpiece segment (200) of the first workpiece (100).

Method (300) according to one of the preceding claims, wherein determining (302) comprises the deformed 3D model (231) for the deformation region (201) of the first workpiece (100), - Determining a property value of at least one property, in particular the strength of the first workpiece (100); and - determining (302) the deformed 3D model (231) as a function of the property value.

The method according to claim 1, wherein the method comprises determining spatial dimensions of the deformation region of the first workpiece as a function of one or more properties, in particular a thickness, of the first workpiece (100); one or more properties, in particular a shape and / or a material, of the insert element (102); and or - One or more properties, in particular a shape, a joining tool (110) for the joining process.

Method (300) according to one of the preceding claims, wherein the method (300) comprises determining an undeformed 3D model (232) for the deformation area (201) of the first workpiece (100); the undeformed 3D model (232) describes a 3D shape of the insert member (102) and the workpiece segment (200) in a joined and undeformed condition; and - The 3D model of the second workpiece (100) is also determined in dependence on the undeformed 3D model (232) for the deformation region (201) of the first workpiece (100).

Method (300) according to one of the preceding claims, wherein the method (300) comprises fabricating the joined first workpiece (150) based on the 3D model of the joined first workpiece (150); and or the method (300) comprises fabricating the second workpiece (100) based on the 3D model of the second workpiece (100); and or - The second workpiece (100) based on the 3D model of the second workpiece (100) is produced.

Method (300) according to one of the preceding claims, wherein - the insert element (102) is guided at least partially through the first workpiece (100) along a joining direction during the joining process at the insertion position (101); and - An extension of the deformation region (201) transverse to the joining direction is greater than an extension of the insert member (102) transversely to the joining direction, in particular by 10%, 20% or more.

Method (300) according to one of the preceding claims, wherein - The joining process includes a press-fitting process; - The insert member (102) comprises a press-in element, in particular a punch or a pierce nut; and or - The first and / or the second workpiece (100) comprise a sheet.