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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Batteriegehäuseanordnung, welche eine Batteriewanne und in der Batteriewanne fixierte Längsstege und/oder Querstege und/oder Batteriefixierelemente aufweist.
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Durch die
DE 10 2016 121 247 A1 zählt ein Batterieträger für Elektrofahrzeuge zum Stand der Technik. Der Batterieträger weist eine Batteriewanne zur Aufnahme einer Mehrzahl von Batterien auf sowie einen die Batteriewanne verschließenden Deckel. Die Batteriewanne ist einstückig durch Umformen eines dünnwandigen Blechbauteils hergestellt und weist nach innen gerichtete Einprägungen sowie außen Verstärkungsstreben auf.
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Eine tiefgezogene Batteriewanne aus Aluminium für einen Batterieträger ist in der
DE 10 2017 102 685 A1 offenbart. Zur Erzielung enger Radienbereiche zwischen dem Boden der Batteriewanne und den Seitenwänden ebenso wie in den Eckbereichen zwischen Seitenwänden erfolgt eine lokale Temperierung der Blechplatine und ein Tiefziehen in einem lokal beheizten Umformwerkzeug.
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Generell muss jede Batteriewanne, gleich ob tiefgezogene Batteriewanne oder aus verschiedenen Teilen zusammengebaute Batteriewanne, vor der Weiterverarbeitung auf Dichtheit geprüft werden, da trotz einer ordnungsgemäßen Formgebung Risse vorhanden sein können. Die Dichtheitsprüfungen im Laufe des Herstellungsprozesses sind relativ aufwändig.
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Aus der
DE 101 53 600 B4 ist ein Verfahren zum Tiefen mit nachfolgendem hydromechanischen Tiefziehen bekannt. Hierbei wird eine Blechplatine zunächst mittels eines hydrostatischen Mediums in Ziehrichtung vorgeformt und in einem abschließenden hydromechanischen Tiefziehprozess mittels eines Ziehstempels in seine Endform gebracht.
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Eine Ausgestaltung des aktiven hydrodynamischen Tiefziehens ist in der
DE 199 45 635 A1 beschrieben. Hierbei wird die Speicherkammer eines Unterwerkzeugs mit einem hydraulischen Wirkmedium befüllt, die Blechplatine auf die Speicherkammer aufgelegt, wonach das Volumen der Speicherkammer verkleinert, ein Ziehstempel niedergefahren und das Blechteil ausgeformt wird.
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Ein Verfahren zum hydromechanischen Stülpziehen von Metallblechen, insbesondere großflächigen Blechteilen von Fahrzeugkarosserieteilen ist auch in der
DE 197 17 953 A1 offenbart. Hierbei wird die Blechplatine in einem Umformwerkzeug druckdicht eingespannt und zunächst von unten her durch ein hydraulisches Wirkmedium gestreckt. Anschließend wird die Blechplatine von oben her mittels eines Formstempels umgestülpt und endgeformt.
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Die
DE 10 2018 105 526 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Batterieträgers für ein elektrisches Batteriemodul. Hierbei wird eine Werkstoffplatine zu einer Aufnahmewanne umgeformt, beispielsweise durch Faltung oder durch Tiefziehen.
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Die
DE 196 24 036 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Bauteilen aus flächigen, vorzugsweise metallischen Halbzeugen, z.B. Blechen in mehreren Umformphasen.
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Ebenfalls zum technologischen Hintergrund zählt das in der
GB 1 252 307 A beschriebene Verfahren und die zugehörige Vorrichtung zum hydromechanischen Tiefziehen.
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Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein rationelles Verfahren zur Herstellung einer qualitativ verbesserten Batteriegehäuseanordnung aufzuzeigen.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einem Verfahren gemäß Anspruch 1.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können in rationeller Weise Batteriegehäuseanordnungen hergestellt werden, welche qualitativ höchsten Anforderungen genügen. Solche Batteriegehäuseanordnungen weisen eine Batteriewanne und in der Batteriewanne fixierte Längsstege und/oder Querstege und/oder Batteriefixierelemente auf. Diese bilden Aufnahmen für Batterie- bzw. Energiespeichermodule aus. Besonderen Anforderungen unterliegen die Batteriegehäuseanordnung und deren Batteriewanne hinsichtlich der Dichtheit, aber auch der Bauteilstabilität und insbesondere der Beulsteifigkeit.
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Zur Herstellung einer Batteriegehäuseanordnung wird eine in der Regel ebene Blechplatine, gegebenenfalls aber auch vorgeformte Blechplatine, in ein Umformwerkzeug gelegt und zwischen einem Unterwerkzeug und einem Niederhalter druckdicht eingespannt. Anschließend wird die Blechplatine mit einem hydraulischen Wirkmedium beaufschlagt und entgegen der finalen Umformrichtung vorgestreckt. Dies erfolgt mit einem definierten Druck, wobei der Druck zwischen 20 und 30 bar betragen kann. Die Blechplatine wird entgegen der finalen Umformrichtung geformt und hierbei über die spätere Batteriewannenfläche, insbesondere den Boden und die Seitenwände der Batteriewanne, vorgestreckt. Bevorzugt wird die Blechplatine über die gesamte spätere Bauteilfläche vorgestreckt. Das Vorstrecken kann so weit erfolgen, bis die Blechplatine am Formstempel zur Anlage gelangt. Durch die steuerbare Vorstreckung der Blechplatine tritt eine Kaltverfestigung ein, die eine Verbesserung der späteren Batteriewannenfestigkeit, insbesondere hinsichtlich der Beulsteifigkeit bewirkt. Nach dem Vorstrecken wird die Blechplatine in der finalen Umformrichtung an die Kontur des Formstempels angelegt und zur Batteriewanne ausgeformt. Hierbei werden der Formstempel und das Unterwerkzeug relativ zueinander bewegt. Der Formstempel kann in das Unterwerkzeug bzw. in die im Unterwerkzeug befindliche Matrize bewegt werden. Auch kann das gesamte Untersystem aus Unterwerkzeug, Niederhalter und Blechplatine gegen den Formstempel gedrückt werden.
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Während der Ausformung der Batteriewanne kann der Druck des Wirkmediums konstant gehalten werden.
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Der Druck des Wirkmediums kann beim Ausformen der Blechplatine auch progressiv oder degressiv geregelt werden, um gezielt Bauteilfestigkeiten einzustellen.
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Eine Option bei der finalen Ausformung der Batteriewanne besteht darin, zum Schluss des Ausformvorganges nochmals einen hohen Druck des Wirkmediums aufzubauen, um die Blechplatine besonders formgenau an die Kontur des Formstempels anzulegen und auszuformen. Hierdurch können insbesondere sehr kleine und stabile Formradien zwischen dem Boden und den Seitenwänden der Batteriewanne ebenso wie kleine und stabile Eckradien zwischen zwei benachbarten Seitenwänden ausgeformt werden.
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Bei der Herstellung der Batteriewanne durch einen aktiven hydromechanischen Tiefziehprozess wird eine Drucküberwachung durchgeführt. Diese Drucküberwachung dient insbesondere als Dichtheitsprüfung der Batteriewanne vor der Weiterverarbeitung und der Komplettierung zur Batteriegehäuseanordnung. Eine separate Dichtheitsprüfung in diesem Verfahrensstadium kann so eingespart werden.
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Im Anschluss an die hydromechanische Ausformung der Batteriewanne wird diese aus dem Umformwerkzeug entfernt bzw. entnommen und die Längsstege und/oder die Querstege und/oder Batteriefixierelemente mit dem Boden und/oder den Seitenwänden der Batteriewanne stoffschlüssig gefügt. Danach erfolgt eine abschließende Dichtheitsprüfung der Batteriegehäuseanordnung. Hierzu wird die Batteriegehäuseanordnung oberseitig verschlossen. Dazu wird ein Deckel oder ein Schließbauteil dicht auf die Oberseite der Batteriewanne platziert und ein Prüfmedium in das Innere der Batteriegehäuseanordnung geleitet.
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Danach wird die komplettierte und auf Dichtigkeit geprüfte Batteriegehäuseanordnung der Weiterverarbeitung bzw. Weiterverwendung zugeführt.
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Ein vorteilhafter Aspekt der Erfindung sieht vor, dass eine Blechplatine aus einem Leichtmetall, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung, verwendet wird.
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Alternativ kann eine Blechplatine aus einer Stahllegierung verwendet werden. Insbesondere besteht die Blechplatine aus einer Stahllegierung, ausgewählt aus der Gruppe Mehrphasenstahl, Komplexphasenstahl oder Hochmanganstahl.
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Die Einbauteile, also die Längsstege, die Querstege und/oder die Batteriefixierelemente bestehen vorteilhafterweise aus dem gleich Werkstoff wie die Blechplatine bzw. die Batteriewanne.
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Die Wand- bzw. Blechstärke einer Blechplatine aus Leichtmetall, insbesondere einer Blechplatine aus einer Aluminiumlegierung, liegt vorzugsweise zwischen 1,0 mm und 5,5 mm. Eine bevorzugte Wandstärke beträgt bei Leichtmetallplatinen 1,5 mm bis 5,0 mm. Besonders bevorzugt beträgt die Wandstärke mindestens 2,0 mm und maximal 4,0 mm.
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Die Wand- bzw. Blechplatinenstärke bei Blechplatinen aus Stahllegierungen liegt zwischen 0,7 mm und 4,0 mm. Eine bevorzugte Wandstärke beträgt bei Blechplatinen aus Stahllegierungen 0,8 mm bis 3,5 mm. Insbesondere liegt die Wandstärke zwischen 1,0 mm und maximal 2,5 mm.
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Hohe bzw. höhere Wandstärken werden insbesondere dann verwendet, wenn die Batteriegehäuseanordnung auch Unterfahrschutzfunktion übernimmt oder kein separater Unterfahrschutz am Fahrzeug angeordnet ist. Minimalwerte bzw. kleinere Wandstärken werden verwendet, wenn die Batteriegehäuseanordnung keinerlei Unterfahrschutzfunktion selbst zu erfüllen hat.
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Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Blechplatine beim Vorstrecken auf ihrer dem Wirkmedium abgewandten Seite, also der zum Formstempel gewandten Seite, zumindest bereichsweise mechanisch gestützt wird. Dies erfolgt insbesondere durch den Formstempel oder Segmente des Formstempels, also Formstempelsegmenten.
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Erfindungsgemäß wird beim Vorstrecken der Blechplatine ein erster Bereich der Blechplatine mit zumindest einem ersten Formstempelsegment des Formstempels zuerst zur Anlage gebracht, wonach anschließend ein benachbarter zweiter Bereich der Blechplatine mit einem nacheilenden zweiten Formstempelsegment des Formstempels zur Anlage kommt. Auf diese Weise wird beim Vorstrecken lokal ein gezielter Materialfluss in der Blechplatine erzeugt. Auf diese Weise kann das Material bzw. der Werkstoff der Blechplatine gezielt in Radienbereiche der Batteriewanne geformt werden.
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Beim Ausformen der Batteriewanne wird ein Formradius zwischen dem Boden und den Seitenwänden der Batteriewanne erzeugt, der kleiner gleich (≤) 7-mal der Wandstärke der Blechplatine ist. Insbesondere ist der Formradius kleiner gleich (≤) 5-mal, besonders bevorzugt kleiner gleich (≤) 3-mal und vorzugsweise zwischen 1-mal und 2,5-mal der Wandstärke der Blechplatine.
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Des Weiteren wird beim Ausformen der Batteriewanne ein Eckenradius zwischen benachbarten Seitenwänden der Batteriewanne erzeugt, der kleiner gleich (≤) 10-mal der Wandstärke der Blechplatine ist. Ein besonders vorteilhaftes Maß eines Eckradius beträgt kleiner gleich (≤) 8-mal der Wandstärke der Blechplatine. Wiederum bevorzugt ist ein Eckenradius kleiner gleich (≤) 5-mal und vorzugsweise zwischen 1,5-mal und 3-mal der Wandstärke.
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Insbesondere sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Formradien bzw. Eckradien ohne Risse herstellbar, die durch konventionelles Tiefziehen oder konventionelles Hydroformen nicht herstellbar wären.
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Eine Reduktion der nötigen Pressenfläche des Umformwerkzeugs und damit der Presskraft bei gleicher Umformkraft kann durch Verwendung eines Umformwerkzeugs mit einem Unterwerkzeug, in welchem ein Dichtstempel angeordnet ist. Beim Ausformen der Batteriewanne wird das Umformwerkzeug geschlossen und in diesem Zustand gehalten. Hierbei kommt die Blechplatine zumindest bereichsweise zwischen dem Formstempel und dem Dichtstempel zur Anlage. Das Wirkmedium im Unterwerkzeug, also dem sogenannten Speicherraum oder Wasserkasten des Unterwerkzeugs, wird durch den Dichtstempel in Richtung der Seitenwände der Batteriewanne verdrängt. Durch die Verdrängung des Wirkmediums in Richtung der Seitenwände wird das Wirkmedium in Richtung der Formradien und der Eckenradien der Batteriewanne verdrängt. Auf diese Weise erfolgt die Reduktion der nötigen Pressfläche und der Presskraft bei gleicher Umformkraft.
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Als hydraulisches Wirkmedium kommt besonders bevorzugt Wasser zur Verwendung, wobei 7 % Lösung aus Schmier-/Korrosionsschutz und Algenschutzmittel zugemischt ist.
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Das Ausformen der Batteriewanne in der finalen Umformrichtung erfolgt mit Druck, der bis zu 120 bar, insbesondere bis zu 80 bar betragen kann. Der hohe Maximaldruck kann lokal, insbesondere durch Einsatz eines das Wirkmedienvolumen reduzierenden Dichtstempels, angeordnet innerhalb der Speicherkammer bzw. zwischen Formstempel und Unterwerkzeug erreicht werden. Insbesondere erfolgt hierbei der Einsatz eines Pressenantriebs einschließlich Druckübersetzer für Hochdruck.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Zeichnungen ergänzend beschrieben. Es zeigen:
- 1 die Batteriewanne einer Batteriegehäuseanordnung in einer Seitenansicht;
- 2 die Batteriewanne in einem Längsschnitt;
- 3 einen Ausschnitt aus der Batteriewanne bzw. der Batteriegehäuseanordnung;
- 4 die Batteriewanne in einer Draufsicht;
- 5, 6 und 7 ein Umformwerkzeug und die Herstellung einer Batteriewanne in drei Verfahrensstadien und
- 8, 9 und 10 eine Ausgestaltung eines Umformwerkzeuges und die Herstellung einer Batteriewanne gemäß einer Alternative in drei Verfahrensstadien.
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Anhand der 1 bis 4 ist eine Batteriegehäuseanordnung 1 erläutert. Die Batteriegehäuseanordnung 1 weist eine Batteriewanne 2 und in der Batteriewanne 2 fixierte Längsstege 3 und/oder Querstege 4 und/oder Batteriefixierelemente 5 auf. Andeutungsweise sind in dem in der 3 dargestellten Ausschnitt der Batteriegehäuseanordnung 1 Längsstege 3, Querstege 4 und Batteriefixierelemente 5 dargestellt. Die Längsstege 3, die Querstege 4 und die Batteriefixierelemente 5 sind innenseitig der Batteriewanne 2 angeordnet und mit der Batteriewanne 2 stoffschlüssig gefügt.
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Die Batteriewanne 2 ist aus einer Blechplatine 6 gefertigt (siehe hierzu auch 5 bis 7 sowie 8 bis 10). Diese kann aus Leichtmetall bestehen, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung, oder aus einer Stahllegierung bestehen. Bei der Verwendung einer Blechplatine 6 aus einer Stahllegierung kommt insbesondere eine Stahlblechplatine aus einem Mehrphasenstahl, einem Komplexphasenstahl oder einem Hochmanganstahl zur Anwendung.
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Die Batteriewanne 2 weist einen Boden 7 und umlaufend Seitenwände 8 auf. Bei der Herstellung der Batteriewanne 2 wird ein Formradius r1 zwischen dem Boden 7 und den Seitenwänden 8 der Batteriewanne 2 hergestellt, der kleiner gleich (≤) 7-mal der Wandstärke s der Blechplatine 6 beträgt. Besonders vorteilhaft ist der Formradius r1 kleiner gleich (≤) 5-mal, besonders bevorzugt kleiner gleich (≤) 3-mal und vorzugsweise zwischen 1-mal und 2,5-mal der Wandstärke s der Blechplatine 6 bemessen.
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Des Weiteren weist die Batteriewanne 2 in den Eckbereichen 9 zwischen zwei ineinander übergehenden benachbarten Seitenwänden 8 einen Eckenradius r2 auf, der kleiner gleich (≤) 10-mal der Wandstärke s der Blechplatine 6 ist. Beim Ausformen der Batteriewanne 2 wird insbesondere ein Eckenradius r2 erzeugt, der kleiner gleich (≤) 8-mal, besonders bevorzugt kleiner gleich (≤) 5-mal und vorzugsweise zwischen 1,5-mal und 3-mal der Wandstärke s der Blechplatine 6 bemessen ist.
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Die Herstellung der Batteriewanne 2 einer Batteriegehäuseanordnung 1 ist anhand der 5, 6 und 7 erläutert.
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Eine Blechplatine 6 wird in ein Umformwerkzeug 10 gelegt und zwischen einem Unterwerkzeug 11 und einem Niederhalter 12 druckdicht eingespannt (siehe 5). Von dem Umformwerkzeug 10 ist in den 5, 6 und 7 jeweils eine Werkzeughälfte dargestellt. Der Pfeil P1 verdeutlicht die Einspannung und die Zuhaltekraft, mit welcher der Niederhalter 12 gegen das Unterwerkzeug 11 drückt und die Blechplatine 6 einspannt. Das Unterwerkzeug 11 weist eine Speicherkammer 13 für ein hydraulisches Wirkmedium W auf. Über die Speicherkammer 13 erstreckt sich die Blechplatine 6. Ein Formstempel 14 des Umformwerkzeugs 10 befindet sich in seiner Ausgangsstellung oberhalb der Blechplatine 6 und der Speicherkammer 13 des Unterwerkzeugs 11.
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In der nächsten Herstellungsphase (6) wird das hydraulische Wirkmedium W mit Druck beaufschlagt. Die Druckerzeugung und die Druckbeaufschlagung sind in der 6 durch den Pfeil P2 verdeutlicht. Das hydraulische Wirkmedium W drückt von unten, also von der Seite der Speicherkammer 13 her, gegen die Blechplatine 6. Durch die Beaufschlagung der Blechplatine 6 mit dem hydraulischen Wirkmedium W wird die Blechplatine 6 entgegen der finalen Umformrichtung (Pfeil U) verformt und vorgestreckt. Die Vorstreckung ist durch den Pfeil V verdeutlicht. Die Vorstreckung V der Blechplatine 6 erfolgt so weit bis die Blechplatine 6 in ihrem mittleren Bereich 15 stirnseitig am Formstempel 14 zur Anlage gelangt. Nach der Vorstreckung, bei der die Blechplatine 6 entgegen der finalen Umformrichtung U ausgebeult wird, wird der Formstempel 14 abwärts bewegt und hierbei die Blechplatine 6 in der finalen Umformrichtung U gegen den Druck des hydraulischen Wirkmediums W an die Kontur des Formstempels 14 angelegt und zur Batteriewanne 2 ausgeformt. Die Umformung der Blechplatine 6 erfolgt gegen den Druck des Wirkmediums W, welches aus der Speicherkammer 13 beim Ausformen der Blechplatine 6 entsprechend dem Pfeil P3 verdrängt wird. Es erfolgt eine Endkalibrierung der Form der Batteriewanne 2. Beim Ausformen der Blechplatine 6 wird der Druck des Wirkmediums W überwacht. Die Drucküberwachung erfolgt als Dichtheitsprüfung der Batteriewanne 2 während der Umformung. Dies erfolgt vor der Weiterverarbeitung der Batteriewanne 2 zur Batteriegehäuseanordnung 1. Beim Ausformen der Blechplatine 6 zur Batteriewanne 2 und der Endkalibrierung werden die Formradien r1 und die Eckenradien r2 in der geometrischen Maßgabe wie zuvor erläutert erzeugt.
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Beim Vorstrecken der Blechplatine 6 wird diese auf ihrer dem Wirkmedium W abgewandten Seite 16 zumindest bereichsweise mechanisch gestützt, insbesondere durch den Formstempel 14 oder durch Formstempelsegmente des Formstempels 14.
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Nachdem die Batteriewanne 2 ausgeformt und während des Umformvorgangs eine Dichtheitsprüfung synchron durchgeführt worden ist, wird die Batteriewanne 2 aus dem Umformwerkzeug 10 entfernt. In einem sich hieran anschließenden Schritt werden die Längsstege 3 und/oder die Querstege 4 und/oder die Fixierelemente 5 mit dem Boden 2 und/oder den Seitenwänden 8 der Batteriewanne 2 stoffschlüssig gefügt. Dies erfolgt mittels thermischen stoffschlüssigen Fügeverfahren, insbesondere Verschweißen. Danach wird eine weitere Dichtheitsprüfung der Batteriegehäuseanordnung 1 durchgeführt. Hierzu wird die Batteriegehäuseanordnung 1 oberseitig, beispielsweise durch einen Deckel oder ein Schließbauteil, verschlossen und ein Prüfmedium in das Innere der Batteriegehäuseanordnung 1 geleitet. Nach der Dichtheitsprüfung werden Batteriegehäuseanordnungen 1, welche die Dichtheitsprüfung bestanden haben, der Weiterverwendung bzw. Verarbeitung zugeleitet.
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Die Vorgehensweise zur Herstellung einer Batteriegehäuseanordnung 1 ist rationell. Es werden Batteriegehäuseanordnungen 1 mit Batteriewannen 2 hergestellt, die eine verbesserte Bauteilstabilität aufweisen, insbesondere eine höhere Beulsteifigkeit und eine höhere Oberflächenqualität. Hierdurch kann auch Bauteilgewicht bei den Batteriewannen 2 eingespart werden. Vorteilhaft ist insbesondere, dass die erste Dichtheitsprüfung synchron bzw. während des hydrodynamischen Ausformens der Batteriewanne 2 erfolgt. Es wird nur eine separate zweite Dichtheitsprüfung der Batteriegehäuseanordnung 1 durchgeführt. Dies erfolgt nach dem Einbau bzw. dem Fügen der Längsstege 3, der Querstege 4 und/oder der Batteriefixierelemente 5.
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Eine erfindungsgemäße Vorgehensweise bei der Herstellung einer Batteriewanne 2 einer Batteriegehäuseanordnung 1 ist in den 8, 9 und 10 dargestellt und erläutert. Einander entsprechende Bauteile bzw. Bauteilkomponenten sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Das Umformwerkzeug 10 weist einen segmentierten Formstempel 14 auf, bei dem einzelne Formstempelsegmente 17, 18, 19 aktiv separat bewegt werden können. Des Weiteren ist in der Speicherkammer 13 des Unterwerkzeugs 11 ein Dichtstempel 20 integriert. Der Dichtstempel 20 ist mit einer separaten Versorgung 21 für die Zuführung oder Ableitung von hydraulischem Wirkmedium W versehen. Alternativ ist am Dichtstempel 20 eine Leckagesammelleitung ausgebildet.
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Zur Herstellung einer Batteriewanne 2 wird, wie zuvor beschrieben, eine Blechplatine 6 aus Metall, insbesondere einer Aluminiumlegierung oder einer Stahllegierung, in das Umformwerkzeug 10 eingelegt und zwischen dem Unterwerkzeug 11 und dem Niederhalter 12 druckdicht eingespannt (8). Die Blechplatine 6 wird dann entgegen der finalen Umformrichtung U vorgestreckt. Dies erfolgt durch die Beaufschlagung mit dem hydraulischen Wirkmedium W unter Druck. Die Blechplatine 6 wird entgegen der finalen Umformrichtung U vorgeformt und ausgebeult. Bei dieser Vorstreckung V wird die Blechplatine 6 auf ihrer dem Wirkmedium W abgewandten Seite 16 zumindest bereichsweise mechanisch gestützt. Dies erfolgt durch den Formstempel 14 bzw. durch die Formstempelsegmente 17, 18, 19 des Formstempels 14. Diese können aktiv bewegt werden (Pfeil P4, Pfeil P5). Insbesondere kommt beim Vorstrecken der Blechplatine 6 ein erster Bereich 22 der Blechplatine 6 mit einem ersten Formstempelsegment 17 des Formstempels 14 zuerst zur Anlage. Anschließend kommt ein benachbarter zweiter Bereich 23 der Blechplatine 6 mit einem nacheilenden zweiten Formstempelsegment 18 an der Blechplatine 6 zur Anlage. Durch den gezielten Anlagekontakt und die Druckbeaufschlagung kann beim Vorstrecken lokal ein gezielter Materialfluss in der Blechplatine 6 erzeugt werden. Hierbei wird insbesondere Material der Blechplatine 6 in Richtung zu den auszuformenden Formradien r1 und Eckenradien r2 verschoben.
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Die 10 zeigt die Ausformung der Blechplatine 6 zur Batteriewanne 2. Hierbei erfolgt eine Kalibrierung der Endgeometrie der Batteriewanne 2. Die Randbereiche des Bodens 7 und die Seitenwände 8 der auszuformenden Batteriewanne 2 gelangen in Anlage mit dem Formstempelsegment 19 des Formstempels 14. Die beim Vorziehen voreilenden Formstempelsegmente werden beim Endformen wieder relativ zueinander zurückgeführt und an die benachbarten Formstempelsegmente 17 bzw. 19 angeglichen. Beim Ausformen der Batteriewanne 2 ist das Umformwerkzeug 10 geschlossen. Die sich in der Umformung befindliche Blechplatine 6 kommt zumindest bereichsweise zwischen dem Formstempel 14 und dem Dichtstempel 20 zur Anlage. Insbesondere bei der Endkalibrierung der Batteriewanne 2 ist die Blechplatine 6 zwischen dem Formstempel 14 und dem Dichtstempel 20 eingespannt. Durch den Dichtstempel 20 wird hydraulisches Wirkmedium W im Unterwerkzeug 11 bzw. der Speicherkammer 13 des Unterwerkzeugs 11 in Richtung der Seitenwände 8 und hier insbesondere zu den Formradien r1 zwischen dem Batterieboden 7 und den Seitenwänden 8 sowie den Eckenradien r2 zwischen benachbarten Seitenwänden 8 verdrängt. Auf diese Weise erfolgt eine besonders vorteilhafte qualitativ sehr gute Ausformung einer Batteriewanne 2 mit kleinen Formradien r1 und Eckenradien r2. Die Batteriewanne 2 weist eine hohe Bauteilstabilität mit höherer Beulsteifigkeit auf.
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Bei der Herstellung der Batteriewanne 2 wird eine Drucküberwachung des Wirkmediums W als Dichtheitsprüfung der Batteriewanne 2 vor der Weiterverarbeitung zur Batteriegehäuseanordnung 1 durchgeführt. Zwischen einem Druckbegrenzungsventil 24 und der Wirkmedienleitung 25 zur Zuführung und Abführung des Wirkmediums W ist ein Druckmesser 26 zur Drucküberwachung eingegliedert. Dieser kann auch an beliebiger anderer Stelle den Druck des Wirkmediums W erfassend angeordnet sein. Zum Zwecke der Dichtheitsprüfung ist dieser mit einer Steuerung bzw. einem Leitrechner zur Signalauswertung und zum Soll/Ist-Abgleich verbunden. Weiterhin ist parallel zu dem Druckbegrenzungsventil 24 ein Rückschlagventil 27 angeordnet, so dass das Wirkmedium W auf die Bildebene bezogen von links nach rechts in das Umformwerkzeug 10 geführt werden kann, jedoch nur bei Überschreiten eines maximalen Auslegungsdrucks durch das Druckbegrenzungsventil 24 zurückfließen kann. Nachdem die Batteriewanne 2 ausgeformt ist, wird diese aus dem Umformwerkzeug 10 entnommen. Durch die Fügung von Längsstegen 3 und/oder Querstegen 4 und/oder Batteriefixierelementen 5 mit dem Boden 7 und/oder den Seitenwänden 8 wird die Batteriewanne 2 zur Batteriegehäuseanordnung 1 komplettiert. Nach dem stoffschlüssigen Fügen wird eine zweite Dichtheitsprüfung der Batteriegehäuseanordnung 1 durchgeführt, wozu die Batteriegehäuseanordnung 1 oberseitig verschlossen und ein Prüfmedium in das Innere der Batteriegehäuseanordnung 1 geleitet wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1 -
- Batteriegehäuseanordnung
- 2 -
- Batteriewanne
- 3 -
- Längsstege
- 4 -
- Querstege
- 5 -
- Batteriefixierelemente
- 6 -
- Blechplatine
- 7 -
- Boden von 2
- 8 -
- Seitenwände von 2
- 9 -
- Eckbereich
- 10 -
- Umformwerkzeug
- 11 -
- Unterwerkzeug
- 12 -
- Niederhalter
- 13 -
- Speicherkammer
- 14 -
- Formstempel
- 15 -
- mittlerer Bereich
- 16 -
- Seite von 6
- 17 -
- Formstempelsegment
- 18 -
- Formstempelsegment
- 19 -
- Formstempelsegment
- 20 -
- Dichtstempel
- 21 -
- Versorgung
- 22 -
- erster Bereich von 6
- 23 -
- zweiter Bereich von 6
- 24 -
- Druckbegrenzungsventil
- 25 -
- Wirkmedienleitung
- 26 -
- Druckmesser
- 27 -
- Rückschlagventil
- P1 -
- Pfeil
- P2 -
- Pfeil
- P3 -
- Pfeil
- P4 -
- Pfeil
- P5 -
- Pfeil
- r1 -
- Formradius
- r2 -
- Eckenradius
- s -
- Wandstärke von 6
- U -
- Umformrichtung
- V -
- Vorstreckung
- W -
- Wirkmedium
