DE102018216550A1 - Method and tool for machining a bar - Google Patents
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- B29C53/08—Bending or folding of tubes or other profiled members
- B29C53/083—Bending or folding of tubes or other profiled members bending longitudinally, i.e. modifying the curvature of the tube axis
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines Stabes (1) aus einem Faserverbundwerkstoff umfassend die Schritte: Zugbelasten von Fasern des Stabs entlang einer Längsachse (100) des Stabs (1), sodass die Fasern vorgespannt sind, und Umformen des Stabs (1) mit den vorgespannten Fasern.The invention relates to a method for processing a rod (1) made of a fiber composite material, comprising the steps: tensile loading of fibers of the rod along a longitudinal axis (100) of the rod (1), so that the fibers are prestressed, and reshaping of the rod (1) the pre-stressed fibers.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines Stabes. Außerdem betrifft die Erfindung ein Werkzeug zum Bearbeiten eines Stabs. Das Bearbeiten des Stabes umfasst insbesondere ein Umformen des Stabs.The present invention relates to a method for machining a rod. The invention also relates to a tool for machining a rod. The processing of the rod includes, in particular, reshaping the rod.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass Stäbe, die aus einem Faserverbundkunststoff gefertigt sind, umgeformt werden können. Auf diese Weise lassen sich insbesondere Fahrzeugkomponenten aus Faserverbundkunststoff wie GFK oder CFK fertigen.It is known from the prior art that rods which are made from a fiber composite plastic can be shaped. In this way, vehicle components in particular can be made from fiber composite plastic such as GRP or CFRP.
Im Stand der Technik können allerdings Probleme auftreten, da während des Umformens der Stäbe Welligkeiten in den Stäben entstehen können. Auch kann der Stab, insbesondere bei Biegeumformprozessen, einseitig gezogen werden, wodurch der Stab in weiteren Prozessschritten nicht mehr verarbeitbar ist.Problems can occur in the prior art, however, since undulations can arise in the bars during the shaping of the bars. The rod can also be pulled on one side, in particular in the case of bending forming processes, as a result of which the rod can no longer be processed in further process steps.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Bearbeiten eines Stabs bereitzustellen, das bei einfacher und kostengünstiger Anwendung ein sicheres und zuverlässiges Umformen des Stabs ermöglicht. Ebenso ist es Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Werkzeug bereitzustellen.It is an object of the invention to provide a method for machining a rod, which enables safe and reliable reshaping of the rod while being simple and inexpensive to use. It is also an object of the invention to provide a corresponding tool.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.The task is solved by the features of the independent claims. The dependent claims contain preferred developments of the invention.
Somit wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Bearbeiten eines Stabs aus einem Faserverbundwerkstoff, das die folgenden Schritte umfasst: Zunächst erfolgt ein Zugbelasten von Fasern des Stabs entlang einer Längsachse des Stabs. Auf diese Weise lassen sich die Fasern vorspannen. Anschließend erfolgt ein Umformen des Stabs mit den vorgespannten Fasern. Das Umformen führt insbesondere zu einem dreidimensional gebogenen Stab, der somit eine Biegung in allen drei Raumrichtungen aufweist. Das Zugbelasten kann insbesondere auch durch das Einsetzen des Umformvorgangs selbst erfolgen. Durch das Vorspannen wird erreicht, dass die Fasern während des Umformens stets zugbelastet sind, wodurch das zuvor beschriebene Problem des Auftretens von Welligkeiten verhindert wird. Solche Welligkeiten treten zumeist in Form von Falten auf, da beispielsweise bei Biegungen unterschiedliche Lauflängen bei Innenradius und Außenradius vorhanden sind. Durch das Vorspannen der Fasern wird das Ausbilden dieser Falten verhindert oder zumindest erschwert. Somit kann ein optimales Umformen des Stabs sicher und zuverlässig durchgeführt werden.The object is thus achieved by a method for machining a rod made of a fiber composite material, which comprises the following steps: First, fibers of the rod are subjected to tensile loading along a longitudinal axis of the rod. In this way, the fibers can be pretensioned. The rod is then reshaped with the prestressed fibers. The shaping leads in particular to a three-dimensionally curved rod, which thus has a bend in all three spatial directions. The tensile loading can in particular also take place by inserting the forming process itself. The pretensioning ensures that the fibers are always subjected to tensile stress during the shaping, as a result of which the previously described problem of the appearance of undulations is prevented. Such ripples mostly occur in the form of folds, since, for example, there are different barrel lengths for the inner radius and outer radius in the case of bends. By pretensioning the fibers, the formation of these folds is prevented or at least made more difficult. Optimal forming of the rod can thus be carried out safely and reliably.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass durch das Umformen des Stabs ein Biegegrad und/oder ein Querschnitt des Stabs verändert werden. Insbesondere beim Verändern des Biegegrads besteht die Gefahr, dass Falten an dem Stab auftreten. Diese Gefahr wird durch das Vorspannen der Fasern gemindert.It is preferably provided that a degree of bending and / or a cross section of the rod are changed by the reshaping of the rod. In particular when changing the degree of bending there is a risk that folds will appear on the rod. This danger is reduced by pretensioning the fibers.
Der Stab wird vorteilhafterweise durch eine Mittenzentrierung an seinem Mittelpunkt fixiert. Durch die Mittenzentrierung wird erreicht, dass der Stab in einem Werkzeug zentriert ist, wodurch ein einseitiges Ziehen des Stabs wie im Stand der Technik vermieden wird. Somit ist die Gefahr, während des Umformprozesses Ausschuss zu produzieren, vermindert.The rod is advantageously fixed at its center by centering. The centering means that the rod is centered in a tool, thereby preventing the rod from being pulled on one side, as in the prior art. This reduces the risk of producing scrap during the forming process.
Besonders vorteilhaft wird der Stab durch ein Werkzeug gebogen, wobei das Werkzeug eine Oberschale und eine Unterschale aufweist. Es ist vorgesehen, dass die beschriebene Mittenzentrierung in der Oberschale integriert ist und den Mittelpunkt des Stabs auf die Unterschale drückt. Somit handelt es sich bei der Mittenzentrierung um ein Zusatzelement der Oberschale, das vor dem Zusammenführen von Oberschale und Unterschale den Stab festklemmen kann. Damit ist erreicht, dass der Stab sicher und zuverlässig in dem Werkzeug fixiert ist. Somit kann der Stab während des Umformens nicht mehr einseitig gezogen werden.The rod is particularly advantageously bent by a tool, the tool having an upper shell and a lower shell. It is provided that the centering described is integrated in the upper shell and presses the center of the rod onto the lower shell. Thus, the centering is an additional element of the upper shell, which can clamp the rod before the upper shell and lower shell are brought together. This ensures that the rod is securely and reliably fixed in the tool. This means that the rod can no longer be pulled on one side during the forming process.
Weiterhin ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass Randbereiche zum Vorspannen der Fasern durch Niederhalter der Unterschale gegen die Oberschale gedrückt werden. Die Niederhalter können insbesondere Schieber sein. Durch die Niederhalter lassen sich die Randbereiche fixieren, sodass selbst eine minimale Verformung des Stabs unmittelbar zu einer Vorspannung der Fasern führt. Dadurch ist erreichbar, dass die Zugbelastung der Fasern des Stabs einsetzt, sobald mit einem Umformvorgang des Stabs begonnen wird. Ein expliziter Schritt des Vorspannens ist damit nicht notwendig. Bei den Randbereichen des Stabs handelt es sich insbesondere um solche Bereiche, die sich von einer Stirnfläche des Stabs weg Richtung Mittelpunkt erstrecken. Insbesondere werden als solche Randbereiche maximal die äußeren 30% der Stablänge, insbesondere maximal die äußeren 20% der Stablänge, besonders bevorzugt maximal die äußeren 10% der Stablänge, angesehen. In einer alternativen Ausführungsform werden Randbereiche des Stabs durch die Niederhalter senkrecht zu der Mittelachse verschoben, wodurch die Fasern vorgespannt werden. In dieser alternativen Ausführungsform wird somit durch die Mittenzentrierung und das Verschieben der Randbereiche ein einfaches und aufwandsarmes Vorspannen der Fasern als separater Schritt erreicht.Furthermore, it is particularly preferably provided that edge regions for prestressing the fibers are pressed against the upper shell by holding down the lower shell. The hold-down devices can in particular be slides. The edge areas can be fixed with the hold-down device, so that even a minimal deformation of the rod leads directly to a pre-tensioning of the fibers. It can thereby be achieved that the tensile load on the fibers of the rod begins as soon as a forming process of the rod is started. An explicit step of prestressing is therefore not necessary. The edge regions of the rod are, in particular, those regions which extend away from an end face of the rod towards the center point. In particular, at most the outer 30% of the bar length, in particular at most the outer 20% of the bar length, particularly preferably at most the outer 10% of the bar length, are regarded as such edge regions. In an alternative embodiment, edge areas of the rod are displaced perpendicular to the central axis by the hold-down devices, as a result of which the fibers are pretensioned. In this alternative embodiment, the centering and the displacement of the edge regions result in a simple and effortless pretensioning of the fibers as a separate step.
Werden Oberschale und Unterschale zum Umformen des Stabs aufeinander zubewegt, so wird vorteilhafterweise durch die Niederhalter ein Ausgleich einer Biegeformung ausgeführt. Da der Stab gebogen wird, ändert sich seine Erstreckung entlang der ursprünglichen Mittelachse des Stabs. Dies führt dazu, dass eine Ausgleichbewegung der Randbereiche des Stabs relativ zu dem Werkzeug ausgeführt werden muss. Würden die Niederhalter die Randbereiche, ebenso wie die Mittenzentrierung, fest fixieren, so wäre ein Umformen durch Biegung nicht möglich. Daher erfolgt besagter Ausgleich der Biegeformung, um eine Bewegung der Randbereiche zu ermöglichen.If the upper and lower shells are moved towards each other to form the rod, then advantageously carried out by the hold-down a compensation of a bending shape. As the rod is bent, its extension changes along the rod's original central axis. This means that a compensating movement of the edge regions of the rod relative to the tool has to be carried out. If the hold-down devices were to fix the edge areas as well as the centering, then it would not be possible to bend them. The said bending shape is therefore compensated for in order to enable the edge regions to move.
Besonders vorteilhaft wird ein derartiger Ausgleich durch ein aufeinander zubewegen der Niederhalter bewirkt. Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass die Niederhalter eine Gleitbewegung zwischen Stab und Werkzeug ermöglichen. Besagte Gleitbewegung erfolgt insbesondere zwischen Stab und Niederhaltern, so dass die Niederhalter die Randbereiche nur derart gegen die Oberschale drücken, dass besagte Gleitbewegung weiterhin ausgeführt werden kann. Somit ist ein sicheres und zuverlässiges Umformen des Stabs durch Biegung ermöglicht. Such a compensation is particularly advantageously brought about by moving the hold-down devices towards one another. Alternatively or additionally, it is provided that the hold-down devices enable a sliding movement between the rod and the tool. Said sliding movement takes place in particular between the rod and the holding-down device, so that the holding-down device only presses the edge regions against the upper shell in such a way that said sliding movement can continue to be carried out. This enables safe and reliable bending of the rod.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Werkzeug zum Umformen eines Stabs aus einem Faserverbundwerkstoff. Insbesondere dient das Werkzeug zum Ausführen eines Verfahrens wie zuvor beschrieben. Das Werkzeug umfasst eine Oberschale sowie eine Unterschale, wobei der Stab insbesondere zwischen Oberschale und Unterschale einbringbar ist. In einem nicht ungeformten Zustand, d.h. in einem Zustand bevor der Stab durch das Werkzeug bearbeitet wird, ist der Stab insbesondere gerade entlang einer Längsachse ausgebildet. Die Oberschale des Werkzeugs weist bevorzugt eine Mittenzentrierung zum Fixieren eines Mittelpunkts des Stabs auf der Unterschale auf. Die Unterschale wiederum weist Niederhalter zum Drücken von Radbereichen des Stabs auf die Oberschale auf. Somit lassen sich mehrere Vorteile erreichen: Zum einen wird durch die Mittenzentrierung verhindert, dass der Stab während des Umformens, d.h. insbesondere während des Biegens, lediglich einseitig gezogen wird, was zu Ausschuss führen würde. Gleichzeitig wird durch die Mittenzentrierung und die Niederhalter erreicht, dass Fasern des Stabs vor dem Umformprozess vorgespannt werden können. Somit kann ein sicheres und zuverlässiges Biegen des Stabs erreicht werden, ohne dass Faltenbildung auftritt. Somit führt das Werkzeug zu einem sicheren und zuverlässigen Umformen des Stabs, wobei hochwertige Endprodukte herstellbar sind.The invention also relates to a tool for reshaping a rod from a fiber composite material. In particular, the tool is used to carry out a method as described above. The tool comprises an upper shell and a lower shell, the rod being insertable in particular between the upper shell and lower shell. In an unshaped state, i.e. in a state before the rod is machined by the tool, the rod is particularly straight along a longitudinal axis. The upper shell of the tool preferably has a centering for fixing a center point of the rod on the lower shell. The lower shell in turn has hold-down devices for pressing wheel areas of the rod onto the upper shell. Thus, several advantages can be achieved: Firstly, the centering prevents the rod from being deformed, i.e. especially during bending, is only pulled on one side, which would lead to rejects. At the same time, the centering and the hold-down devices mean that fibers of the rod can be pre-stressed before the forming process. A safe and reliable bending of the rod can thus be achieved without the formation of wrinkles. The tool thus leads to a safe and reliable reshaping of the rod, whereby high-quality end products can be produced.
Die Niederhalter sind insbesondere derart ausgebildet, dass diese aufeinander zubewegt werden können. Alternativ oder zusätzlich sind Niederhalter derart ausgebildet, dass diese eine Gleitbewegung des Stabs ermöglichen, wenn der Stab durch das Werkzeug umgeformt wird. Somit lässt sich der Stab zuverlässig umformen, insbesondere zuverlässig biegen, während gleichzeitig sichergestellt ist, dass während des gesamten Umformvorgangs die Fasern des Stabs auf Zug belastet und damit vorgespannt sind.The hold-down devices are in particular designed such that they can be moved towards one another. As an alternative or in addition, hold-down devices are designed such that they allow the rod to slide when the rod is deformed by the tool. The rod can thus be reliably deformed, in particular reliably bent, while at the same time ensuring that the fibers of the rod are subjected to tensile stress and are therefore prestressed during the entire shaping process.
Die Niederhalter können in einer bevorzugten Ausführungsform auch zum Ändern des Querschnitts des Stabs dienen. Insbesondere lassen sich somit die Randbereiche des Stabs umformen.In a preferred embodiment, the hold-down devices can also be used to change the cross section of the rod. In particular, the edge areas of the rod can thus be shaped.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
-
1 eine schematische Ansicht eines ersten Schritts eines Umformens eines Stabs mit einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Verwendung eines Werkzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
2 eine schematische Ansicht eines zweiten Schritts des Umformens des Stabs mit dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Verwendung des Werkzeugs gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
3 eine schematische Ansicht eines dritter Schritts des Umformens des Stabs mit dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Verwendung des Werkzeugs gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
4 eine schematische Ansicht eines vierter Schritts des Umformens des Stabs mit dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Verwendung des Werkzeugs gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und -
5 eine schematische Ansicht eines fünften Schritts des Umformens des Stabs mit dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Verwendung des Werkzeugs gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
1 FIG. 1 shows a schematic view of a first step of reshaping a rod using a method according to an embodiment of the invention using a tool according to an embodiment of the invention, -
2nd 2 shows a schematic view of a second step of reshaping the rod using the method according to the exemplary embodiment of the invention using the tool according to the exemplary embodiment of the invention, -
3rd 2 shows a schematic view of a third step of reshaping the bar using the method according to the exemplary embodiment of the invention using the tool according to the exemplary embodiment of the invention, -
4th FIG. 2 shows a schematic view of a fourth step of reshaping the rod using the method according to the exemplary embodiment of the invention using the tool according to the exemplary embodiment of the invention, and -
5 is a schematic view of a fifth step of reshaping the rod with the method according to the embodiment of the invention using the tool according to the embodiment of the invention.
Die
Das Werkzeug
Das Werkzeug
Der Stab
Die einzelnen Schritte, die in
Während des Umformvorgangs durch Biegung bleibt eine Zentrierung des Stabs
Um ein Umformen des Stabs
Das Werkzeug
In
Durch das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Werkzeug gemäß der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele ist ein sicheres und zuverlässiges Umformen des Stabs
BezugszeichenlisteReference list
- 11
- StabRod
- 22nd
- WerkzeugTool
- 33rd
- OberschaleUpper shell
- 44th
- UnterschaleLower shell
- 55
- NiederhalterHold-down
- 66
- MittenzentrierungCentering
- 100100
- MittelachseCentral axis
- 200200
- MittelpunktFocus
- 300300
- RandbereichEdge area
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018216550.5A DE102018216550A1 (en) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | Method and tool for machining a bar |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102018216550.5A DE102018216550A1 (en) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | Method and tool for machining a bar |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102018216550A1 true DE102018216550A1 (en) | 2020-04-02 |
Family
ID=69780942
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102018216550.5A Pending DE102018216550A1 (en) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | Method and tool for machining a bar |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102018216550A1 (en) |
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2018
- 2018-09-27 DE DE102018216550.5A patent/DE102018216550A1/en active Pending
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