DE102019212577A1

DE102019212577A1 - Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofil-Formteils

Info

Publication number: DE102019212577A1
Application number: DE102019212577.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Mertens; Nesibe Közen; Thomas Große; Fabian Fischer
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2019-08-22
Filing date: 2019-08-22
Publication date: 2021-02-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines, in einer Rohrlängsrichtung (x) eines langgestreckten Hohlprofil-Formteils (1), das aus zumindest zwei Organoblechen (7) aufgebaut ist, die im Formteil-Querschnitt einen Formteil-Hohlraum (3) begrenzen. Erfindungsgemäß weist das Verfahren einen formgebenden Umformprozessschritt (I) auf, bei dem zumindest ein Organoblech-Zuschnittteil (15) unter Druck und Wärme zu einem im Querschnitt schalenförmigen Profilteil umgeformt wird, das den noch offenen Formteil-Hohlraum (3) begrenzt, und einen daran anschließenden Fügeprozessschritt (II) aufweist, bei dem das schalenförmige Profilteil an zumindest einer Fügestelle mit dem weiteren Organoblechteil (7) verbunden wird, das den Formteil-Hohlraum (3) als Deckteil überdeckt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines, in einer Rohrlängsrichtung langgestreckten Hohlprofil-Formteils nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein solches Hohlprofil-Formteil nach dem Anspruch 10.
Profile aus faserverstärkten Kunststoffen werden in der Regel durch Pultrusion, Wickeln oder Flechten hergestellt. Bei diesen Verfahren ist die Flexibilität hinsichtlich der Faserwinkel und Lagenzahlen sowie der lokalen Verwendung verschiedener Fasertypen eingeschränkt. Zudem erfordern diese Verfahren eine komplexe Maschinen- und Anlagentechnik sowie relativ teure Formwerkzeuge oder Wickel-/Flechtkerne. Bei der Pultrusion existieren Verfahrensvarianten, die neben der Verwendung unidirektional in Profilrichtung eingezogener Fasern auch Vliese und Gewebe in das Werkzeug einbeziehen. Beim Wickeln und Flechten können prinzipiell verschiedene Fasertypen verwendet werden, allerdings sind diese prinzipbedingt dann immer über den gesamten Umfang des Profils angeordnet.
Ein gattungsgemäßes Profilrohr ist aus zumindest zwei Organoblechteilen aufgebaut, die im Profilrohr-Querschnitt einen Profilrohr-Hohlraum begrenzen. Unter einem Organoblechteil ist vorliegend ein Blechteil aus einem endlosfaserverstärkten, thermoplastischen Faser-Verbund-Kunststoff zu verstehen. Das Organoblechteil kann dabei aus verschiedenen Endlosfaser-Materialien bestehen, wie zum Beispiel Kohlenstoff, Basalt und verschiedenen thermoplastischen Matrixsystemen, zum Beispiel Polyamid, Polypropylen.
Aus der DE 20 2015 102 888 U1 ist ein Kraftstoffverteilerrohr sowie ein Kraftfahrzeugbauteil bekannt. Aus der DE 10 2016 224 340 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines schalenförmigen, aus flächigen Bereichen gebildeten, zum Teil hohlen Bauteils eines Fahrzeuggestells bekannt. Aus der DE 10 2012 021 493 A1 ist eine Querträgeranordnung und ein Herstellungsverfahren hierfür bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofil-Formteils aus Kunststoff bereitzustellen, bei dem im Vergleich zum Stand der Technik ein Werkzeugaufwand reduziert ist und in fertigungstechnisch einfacher Weise eine lokal variable Wanddicke des Hohlprofil-Formteils realisierbar ist.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder des Anspruches 10 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 weist das Verfahren einen formgebenden Umformprozessschritt auf, dem ein Fügeprozessschritt nachgelagert ist. Im Umformprozessschritt wird zumindest ein Organoblech-Zuschnittteil (ebenflächig bereitgestellt) unter Druck und Wärme zu einem, im Querschnitt schalenförmigen, Profilteil umgeformt. Das schalenförmige Profilteil begrenzt den noch offenen Formteil-Hohlraum. Im anschließenden Fügeprozessschritt wird das schalenförmige Profilteil an zumindest einer Fügestelle mit dem weiteren Organoblechteil verbunden, das den Formteil-Hohlraum als Deckteil überdeckt.
Die Erfindung betrifft allgemein die Herstellung eines Profils, insbesondere ein Rohr, das aus mehreren einzelnen, wie nachfolgend beschrieben gefalteten Organoblechen zusammengesetzt wird, sowie das dadurch entstehende Bauteil.
Die verwendeten Organobleche werden nach dem Zuschneiden lokal in einem begrenzten, linienartigen Bereich erwärmt und an dieser Stelle mit einfachen Hilfsmitteln, zum Beispiel beweglichen Platten, einer Abkantbank oder einer Abkantpresse, gefaltet, das heißt umgeformt. Nach dem Abkühlen liegt dann ein Organoblech zum Beispiel in einer L-Form vor. Dies gilt bei Rohren, die einen 90° Winkel aufweisen. Bei anderen Querschnitten müssen entsprechend andere Winkel gefaltet werden. Nach dem Falten werden die einzelnen L-förmigen Organobleche miteinander zu einem Profil verbunden. Dies kann über Kleben, Schweißen oder Nieten erfolgen. Bevorzugt erfolgt das Schweißen bzw. Pressfügen ohne Zusatzwerkstoff, da es sich bei Organoblechen um eine thermoplastische Matrix handelt.
Die Erfindung ermöglicht ein Zusammensetzen und Verbinden der mit einfachen Hilfsmitteln umgeformten Organobleche zu einem Profilrohr, auch mit unterschiedlicher Wanddicke, Faserarten, Faserrichtungen und Faservolumenanteil.
Alternativ können die Organobleche tiefgezogen werden, was einen erhöhten Aufwand bedeutet. Andere geometrische Formen als die einfach gebogene L-Form sind denkbar. Beispielsweise zweifachgeformte U-Formen. Auch müssen die Profile/Rohre nicht rechteckig sein. Es sind andere Formen denkbar, selbst abgerundete.
Profilrohre aus einfach gefalteten Organoblechen können sehr einfach und damit preiswert hergestellt werden, da sie keine teuren Tiefziehwerkzeuge benötigen. Auch gegenüber zwei- oder mehrfach gefalteten sind die einfach gefalteten im Vorteil, da sich kleinere Geometrien herstellen lassen. Mehrfach gefaltete Organobleche sind durch Mindestabstände zwischen den Faltungen in den Dimensionen eingeschränkt. Es werden daher bei der Erfindung keine hohen Investitionen in Tiefziehwerkzeuge, Wickelanlagen, Flechtanlagen oder Pultrusionsanlagen benötigt. Darüber hinaus entfallen Formwerkzeuge und Kerne. Es reicht das Erwärmen beispielsweise mittels eines Infrarotstrahlers und eine Abkantbank oder eine Abkantpresse mit einem standardisierten Abkantwerkzeug. Dies ist bei kleinsten und kleinen Stückzahlen besonders wichtig und dafür ist die Erfindung in besonderem Maße geeignet. Zudem ermöglicht das Verfahren die Kombination von unterschiedlichen Organoblechen und damit eine lokale Variation von Wanddicke, Faservolumenanteilen, -orientierungen und -typen.
Für den Umformschritt wird ein Organoblech lokal begrenzt entlang der späteren Umformungslinie gezielt von einer oder beiden Seiten, bevorzugterweise von beiden Seiten, erwärmt, so dass der thermoplastische Kunststoff seine Schmelztemperatur erreicht. Anschließend kann das Organoblech entlang dieser Linie gefaltet werden. Bei Unterschreiten der Schmelztemperatur, also nach dem Ende der Wärmezufuhr, erstarrt der Kunststoff wieder. Das Erwärmen geschieht vorzugsweise kontaktlos mit Infrarotstrahlern oder Heißluft, aber auch andere Erwärmungstechniken, mit Oberflächenkontakt wie konduktive oder induktive Heizmatten oder über mit Heizmedien wie Öl oder Wasser erwärmte Stempel oder intrinsisch, zum Beispiel durch widerstandselektrische Erwärmung, sind ebenfalls zielführend. Der Vorgang des Faltens kann mit einfachen Hilfsmitteln und ohne spezielle Werkzeuge durchgeführt werden. Bevorzugt wird eine Abkantpresse mit einem Abkantwerkzeug, welches nur auf den erforderlichen Faltwinkel ausgelegt werden muss. Das Falten kann aber auch mit einer Abkantbank oder mit beweglichen Platten durchgeführt werden.
Beispielhaft kann ein Rohr im Querschnitt quadratisch sein und aus insgesamt vier gefalteten Organoblechen bestehen. Die vier Organobleche wurden, wie zuvor beschrieben, einmal im rechten Winkel gefaltet und sind alle identisch als L-förmige Profile ausgeführt. Über die gezielte Positionierung von identisch gefalteten L-förmigen Organoblechen mit definierter Länge kann nun die Wanddicke variiert werden. Die Abstufung der Wanddickenvariation ist dabei lediglich durch die Dicke der eingesetzten Organobleche limitiert.
Um diese einzelnen L-förmigen Profile zu einem Rohr zu fügen, stehen mehrere Verbindungstechniken zur Verfügung, beispielsweise Kleben, Schweißen oder Nieten. Bevorzugt wird das Schweißen, bzw. Pressfügen ohne Zusatzwerkstoff, da es sich bei Organoblech um einen thermoplastischen Kunststoff mit Faserverstärkungen handelt.
Alle Organobleche können bevorzugt identisch sein und können so zueinander angeordnet werden, dass ein Rohr mit einem prinzipiell quadratischen Querschnitt entsteht.
Andere Formen der Profile sind selbstverständlich denkbar, beispielsweise Rohre aus zwei U-förmigen Profilen, die auch abhängig von der Werkzeugform beim Herstellen unterschiedlich aussehen können. So kann man die Profile mit kleinen Radien oder einem großen Radius herstellen.
Mit kleinen Radien wird das U-Profil mit einem breiten Werkzeug und einer Faltung oder in zwei einzelnen Faltungen hergestellt. Das ist abhängig vom Hilfswerkzeug beim Falten. Verfügt das Faltwerkzeug über einen großen Radius kann in einer Faltung ein abgerundetes Profil erzeugt werden, was dann zu einem ovalen Rohr führt. Auch denkbar sind daher runde Rohre, die aus zwei identischen runden Profilen hergestellt und dann auf Stoß gefügt werden.
Die Organobleche müssen nicht immer gleich groß, gleich gefaltet, von gleichem Material, Faserart, Faserrichtung oder Dicke sein. Dadurch kann auf die Form und die mechanischen Eigenschaften gezielt Einfluss genommen werden. Zudem muss das Profil nicht geschlossen sein und kann über die Länge des späteren Bauteils hinsichtlich der Geometrie, Form und Faltradien variiert werden.
Vorzugsweise wird bei der Faltung mit einem Innenradius im Bereich von 2 bis 10mm, besonders bevorzugt im Bereich 4 bis 6 mm gearbeitet. Wird mit einem sehr großen Innenradius gearbeitet, kann sogar ein prinzipiell runder Querschnitt erzeugt werden, wenn der Innenradius über die gesamte Breite des Organoblechstreifens geht.
Aufgrund der einfachen Herstellung von Organoblechen mit nur einer Faltung wird diese Ausführung bevorzugt. Organobleche, die mehr als einmal gefaltet werden, um beispielsweise einen U-förmigen Querschnitt herzustellen, sind geometrisch schwieriger zu handhaben und bedürfen eines bestimmten Mindestabstands der Faltungen zueinander. Außerdem wird die Tendenz der Organobleche zum sog. Loften, das heißt zum Bilden von Lufteinschlüssen zwischen den Faserlagen, durch nur eine Faltung gering gehalten.
Das Herstellen des Bauteils erfolgt vorzugsweise in folgender Prozessabfolge, nämlich Falten von Organoblechen, wobei die Art und Anzahl sich aus dem gewünschten Rohrprofil ergibt; Anordnen zweier Organobleche oder des bereits gefügten Teilprofiles mit einem weiteren Organoblech; Verbinden der Organobleche oder des Teilprofils mit dem Organoblech durch eine Fügeoperation.
Die erfindungsgemäß hergestellten Profile aus gefalteten Organoblechen haben auch bei hoher Komplexität einen geringen maschinellen Aufwand gegenüber beispielsweise geflochtenen Rohren. Zudem sind die Investitionskosten für Profile aus gefalteten Organoblechen aufgrund einer für die meisten üblichen Profile verwendbaren Abkantpresse und universeller Hilfswerkzeuge gering. Ferner hat das Falten gegenüber dem Tiefziehen von Organoblechen den Kostenvorteil durch universell anwendbare Hilfswerkzeuge anstelle von Tiefziehwerkzeugen. Durch die Kombination von Organoblechen steigt die Flexibilität hinsichtlich der lokalen Variation von Faseranteil, -winkel, -orientierung und -typ.
Nachfolgend werden Erfindungsaspekte im Einzelnen hervorgehoben: So kann in einer bevorzugten technischen Umsetzung im Umformprozessschritt das Organoblech-Zuschnittteil in einem Faltprozess ausschließlich unter Faltung bzw. Umformung entlang zumindest einer, in der Rohrlängsrichtung ausgerichteten Faltachse bzw. Umformlinie gefaltet bzw. umgeformt werden. Fertigungstechnisch bevorzugt ist es, wenn im Umformprozessschritt alleine ein solcher Faltprozess erfolgt, das heißt ohne weitere Umformprozesse, etwa einer Umformung quer zur Faltachse oder dergleichen.
Zur Vorbereitung des Faltprozesses reicht es bereits aus, das Organoblech-Zuschnittteil lediglich zumindest entlang der späteren Umformlinie lokal zu erwärmen. Die lokale Erwärmung erfolgt bis zum Erreichen einer Schmelztemperatur (Umformtemperatur) der Kunststoffmatrix des Organoblech-Zuschnittteils. Auf diese Weise ist das Organoblech-Zuschnittteil im Faltprozess einer Warmumformung unterworfen.
Im Hinblick auf einen einfachen Fügevorgang ist die Bauteilgeometrie an der Fügestelle von besonderer Relevanz. Bevorzugt kann die Fügestelle zwischen den beiden Organoblechteilen als ein Überlappstoß realisiert sein. Bei einem solchen Überlappstoß überlappen die einander zugewandten Längsränder der Organoblechteile mit einem Überlappmaß einander. Zudem sind die Längsränder der Organoblechteile am Überlappstoß kraftübertragend miteinander verbunden. Bei der Realisierung der Fügestelle als Überlappstoß kann fertigungstechnisch vorteilhaft auf eine Flanschbildung an den Organoblechteil-Längsträgern verzichtet werden, wie es bei einer Bördelstoß-Verbindung der Fall wäre. Bei einer solchen Bördelstoß-Verbindung sind die einander zugewandten Längsränder der zu verbindenden Organoblechteile mit radial nach außen abgewinkelten Fügeflanschen zu versehen, was mit fertigungstechnischem Aufwand verbunden ist.
Bevorzugt kann das Hohlprofil-Formteil im Querschnitt ein Mehrkantprofil, insbesondere ein Rechteckprofil, oder alternativ auch ein Rundprofil aufweisen. Im Hinblick auf eine vereinfachte Fertigung ist es bevorzugt, wenn jedes der Organoblechteile im Umformprozessschritt mit genau einem Faltvorgang um genau eine Faltachse zu einem Winkelprofilteil gefaltet wird. Die beiden Profilwände des Winkelprofilteils können an einer, in der Rohrlängsrichtung ausgerichteten, die Faltachse definierenden Faltkante zusammenlaufen. In diesem Fall können die beiden Profilwände des Winkelprofilteils einen Inneneckbereich mit bevorzugt einem Winkel von 90° aufspannen. Das mit Rechteckprofil realisierte Hohlprofilformteil kann vier Rechteck-Längskanten aufweisen, deren Längskanten-Verläufe durch die im Umformprozessschritt erforderlichen Faltachsen definiert ist.
Im Hinblick auf eine weitere Prozessvereinfachung ist es bevorzugt, wenn eine Bauteil-Varianz der vorzuhaltenden Organoblechteile reduziert ist. Von daher können sämtliche Organoblechteile bevorzugt nach dem Umformprozessschritt als Gleichteile identisch ausgeführt sein, wodurch die Bauteil-Varianz reduziert ist. Die als Gleichteile realisierten Organoblechteile können im nachfolgenden Fügeprozessschritt zu dem Hohlprofil-Formteil zusammengefügt werden.
Das oben dargelegte Ausführungsbeispiel ist aufgrund der einfachen Herstellung der Organoblechteile mit jeweils nur einer Faltung fertigungstechnisch besonders vorteilhaft. Mittels solcher, nur einfach gefalteter Organoblechteilen kann in einfacher Weise ein mit Rechteckprofil ausgeführtes Hohlprofilformteil erzeugt werden. Bei dem rechteckigen Hohlprofil-Formteil können die jeweiligen Profilwände voneinander in Rohr-Umfangsrichtung benachbarter Organoblechteile bevorzugt komplett überlappt sein. In diesem Fall weist das Hohlprofil-Formteil eine Doppelwandstruktur mit radial inneren Profilwänden und mit radial äußeren Profilwänden auf.
In der Rohr-Umfangsrichtung betrachtet können die einander zugewandten freien Längs-Schnittkanten der inneren und äußeren Profilwände unter Bildung eines Toleranz-Freigangs voneinander beabstandet sein. Auf diese Weise können gegebenenfalls Bauteiltoleranzen der einzelnen Organoblech-Winkelprofilteile ausgeglichen werden.
In einer alternativen Ausführungsform können die beiden Organoblechteile im Umformprozessschritt nicht zu Winkelprofilteilen (mit jeweils nur einer Faltung) gefaltet werden, sondern vielmehr zu U-Profilteilen, mit jeweils einem Profilboden, von dem Seitenwände hochgezogen sind. In diesem Fall kann im Fügeprozessschritt ein erstes U-Profilteil in ein zweites U-Profilteil eingefügt werden. Die im zusammengefügten Zustand in Anlage befindlichen Seitenwände der U-Profilteile können unter Bildung eines Überlappstoßes miteinander kraftübertragend verbunden werden.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügte Figuren beschrieben.
Es zeigen:

1 in einer perspektivischen Darstellung ein Hohl-Formteil im zusammengebauten Zustand;
2 in schematischer Ansicht eine Prozessabfolge zur Herstellung des Hohl-Formteils; und
3 bis 6 in Ansichten entsprechend der 1 weitere Ausführungsbeispiele des Hohl-Formteils.

In der 1 ist ein sich in einer Rohrlängsrichtung x linear erstreckendes Hohlprofil-Formteil 1 gezeigt. Das Hohlprofil-Formteil 1 ist als ein rohrförmiger Längsträger mit einem Rechteckprofil sowie mit im Querschnitt geschlossenem Formteil-Hohlraum 3 realisiert. Die vier Rechteck-Längskanten 5 des Hohlprofil-Formteils 1 erstrecken sich in Längsflucht zur Rohrlängsrichtung x. Das Hohlprofil-Formteil ist in der 1 aus insgesamt vier Organoblechteilen 7 aufgebaut.
Die insgesamt vier Organoblechteile 7 sind als Gleichteile ausgeführt, wobei jedes der Gleichteile ein Winkelprofilteil ist, bei dem jeweils zwei Profilwände 9 unter Bildung der Längskanten 5 zusammenlaufen. Die Profilwände 9 des jeweiligen Organoblechteils 7 spannen einen Inneneckbereich mit einem Winkel α (2) von 90° auf. In der 1 überlappen sich die Profilwände 9 von einander in einer Rohr-Umfangsrichtung benachbarter Organoblechteile 7, und zwar unter Bildung eines großflächigen Überlappstoßes 11. Am Überlappstoß 11 sind die beiden sich überlappenden Profilwände 9 in kraftübertragender Verbindung (zum Beispiel durch eine Schweißverbindung). Auf diese Weise ergibt sich im Hohlprofil-Formteil 1 eine Doppelwandstruktur mit radial inneren Profilwänden 9 sowie mit radial äußeren Profilwänden 9. Die als Winkelprofilteile realisierten Organoblechteile 7 sind so bemessen, dass die in der Rohr-Umfangsrichtung einander zugewandten freien Längs-Schnittkanten 13 der inneren und äußeren Profilwände 9 um einen Toleranz-Freigang f voneinander beabstandet sind.
Nachfolgend wird anhand der 2 eine Prozessabfolge zur Herstellung des in der 1 gezeigten Hohlprofil-Formteils 1 beschrieben: Demzufolge werden zunächst insgesamt vier gleiche ebenflächige Organoblech-Zuschnittteile 15 bereitgestellt. Diese werden in einem Umformprozessschritt I jeweils einem Faltprozess unterworfen. Im Faltprozess wird jedes Organoblech-Zuschnittteil 15 unter Bildung eines Winkelprofilteils mit genau einem Faltvorgang um genau eine Faltachse F gefaltet. Nach dem Faltvorgang sind sämtliche vier Organoblechteile 7 als Gleichteile realisiert, die im nachfolgenden Fügeprozessschritt II zu dem Hohlprofil-Formteil 1 zusammengefügt werden. Die Faltachsen F der jeweiligen Winkelprofilteile (Organoblechteile 7) definieren die Längskanten 5 im fertiggestellten Hohlprofil-Formteil 1.
In der 3 ist ein Hohlprofil-Formteil 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt, dessen grundsätzlicher Aufbau identisch mit dem in der 1 gezeigten Hohlprofil-Formteil 1 ist. Im Unterschied zur 1 weist das Hohlprofil-Formteil 1 in der 3 eine lokale Wanddickenerhöhung 8 auf. Diese ist in der 3 durch ein weiteres, als Winkelprofilteil gefertigtes Zusatz-Organoblechteil realisiert. Das Zusatz-Organoblechteil 8 umgreift mit seinen beiden Schenkeln 10 eine Längskante 5 des Hohlprofil-Formteils 1. Zudem sind die Schenkel 10 des Zusatz-Organoblechteils 8 jeweils mit den äußeren Profilwänden 9 des Hohlprofil-Formteils 1 kraftübertragend verbunden. Im Bereich der lokalen Wanddickenerhöhung 8 ergibt sich somit im Querschnitt ein Dreilagenaufbau, bestehend aus der radial inneren Profilwand 9, der radial äußeren Profilwand 9 sowie dem Schenkel 10 der Wanddickenerhöhung 8. Die Wanddickenerhöhung 8 kann ebenfalls, bis auf ihre Länge in der Rohrlängsrichtung x, ein Gleichteil der Organoblechteile 7 sein.
In der 4 ist ein Hohlprofil-Formteil 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt. Wie aus der 4 hervorgeht, ist das Hohlprofil-Formteil 1 aus insgesamt zwei Organoblechteilen 7 hergestellt. Jedes der Organoblechteile 7 ist in einem Umformprozessschritt zu einem U-Profilteil gefaltet, und zwar jeweils mit einem Profilboden 17 sowie davon hochgezogenen Seitenwänden 19. Im Fügeprozessschritt wird daher ein erstes U-Profilteil in ein zweites U-Profilteil gefügt. Die aneinander liegenden Seitenwände 19 der U-Profilteile bilden einen Überlappstoß 11, an dem die beiden Seitenwände 19 kraftübertragend (zum Beispiel durch Schweißverbindung) zusammengefügt sind. Im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen der 1 bis 3 ist in der 4 jedes der Organoblechteile 7 in einem vergleichsweise aufwändigen Umformprozessschritt um jeweils zwei Faltachsen F genau zweimal zu falten oder alternativ mittels eines teureren speziellen (Tiefzieh-)Werkzeugs herzustellen.
In der 5 weist das Hohlprofil-Formteil 1 ein Rundprofil auf. Das Hohlprofil-Formteil 1 ist aus zwei Organoblechteilen 7 aufgebaut, die jeweils in einem Faltprozess entlang einer Faltachse F zu schalenförmigen Profilteilen umgeformt sind. Die Längsränder 6 der beiden schalenförmigen Profilteile sind ebenfalls in einer Überlappstoß-Verbindung 11 miteinander verbunden, und zwar unter Bildung eines im Querschnitt geschlossenen Formteil-Hohlraums 3. In gleicher Weise ist auch das in der 6 gezeigte Hohlprofil-Formteil 1 ausgebildet. Im Unterschied zur 5 sind in der 6 die beiden Organoblechteile 7 nicht mit einem Überlappstoß 11 aneinander gefügt. Vielmehr ist die Fügestelle zwischen den beiden Organoblechteilen 7 als ein Stumpfstoß 12 realisiert, bei dem die einander zugewandten Längsrand-Schnittkanten 21 der Organoblechteile 7 ohne Überlappung kraftübertragend (zum Beispiel durch Schweißung) verbunden sind.
Bezugszeichenliste

1: Hohlprofil-Formteil
3: Formteil-Hohlraum
5: Formteil-Längskanten
6: Organoblechteil-Längsränder
7: Organoblechteile
9: Profilwände
11: Überlappstoß
12: Stumpfstoß
13: Längs-Schnittkante der Profilwände 9
15: Organoblech-Zuschnittteile
17: Profilboden
19: Seitenwände
21: Schnittkanten
x: Rohrlängsrichtung
f: Toleranzfreigang
I: Umformprozessschritt
II: Fügeprozessschritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202015102888 U1 [0004]
DE 102016224340 A1 [0004]
DE 102012021493 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines, in einer Rohrlängsrichtung (x) eines langgestreckten Hohlprofil-Formteils (1), das aus zumindest zwei Organoblechteilen (7) aufgebaut ist, die im Formteil-Querschnitt einen Formteil-Hohlraum (3) begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen formgebenden Umformprozessschritt (I) aufweist, bei dem zumindest ein Organoblech-Zuschnittteil (15) unter Druck und Wärme zu einem im Querschnitt schalenförmigen Profilteil umgeformt wird, das den noch offenen Formteil-Hohlraum (3) zumindest teilweise begrenzt, und einen daran anschließenden Fügeprozessschritt (II) aufweist, bei dem das schalenförmige Profilteil an zumindest einer Fügestelle (11, 12) mit dem weiteren Organoblechteil (7) verbunden wird, das den Formteil-Hohlraum (3) als Deckteil überdeckt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Umformprozessschritt (I) das Organoblech-Zuschnittteil (15) in einem Faltprozess ausschließlich unter Faltung bzw. Umformung entlang zumindest einer, in der Rohrlängsrichtung (x) ausgerichteten Faltachse (F) bzw. Umformlinie gefaltet bzw. umgeformt wird, und zwar insbesondere ohne weitere Umformprozesse, etwa einer Umformung quer zur Faltachse (F).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorbereitung des Faltprozesses das Organoblech-Zuschnittteil (15) zumindest entlang der späteren Umformlinie (F) lokal erwärmt wird bis Erreichen einer Schmelztemperatur der Kunststoffmatrix des Organoblech-Zuschnittteils (15), so dass das Organoblech-Zuschnittteil (15) im Faltprozess einer Warmumformung unterworfen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügestelle zwischen den Organoblechteilen (7) als ein Überlappstoß (11) realisiert ist, bei der die einander zugewandten Längsränder (6) der Organoblechteile (7) mit einem Überlappmaß einander überlappen und kraftübertragend miteinander verbunden sind, oder dass die Fügestelle zwischen den Organoblechteilen (7) als ein Stumpfstoß (12) realisiert ist, bei dem die Organoblechteile (7) ohne Überlappung an einander gegenüberliegenden Längsrand-Schnittkanten (21) miteinander kraftübertragend verbunden sind, und zwar insbesondere ohne eine Flanschbildung an den Organoblechteil-Längsrändern (6), wie es bei einer Bördelstoßverbindung der Fall ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil-Formteil (1) im Querschnitt ein Mehrkantprofil, insbesondere ein Rechteckprofil, oder ein Rundprofil aufweist, und/oder dass jedes der Organoblechteile (7) im Umformprozessschritt (I) mit genau einem Faltvorgang um genau eine Faltachse (F) zu einem Winkelprofilteil gefaltet ist, dessen beiden Profilwände (9) an einer in der Rohrlängsrichtung (x) ausgerichteten, die Faltachse (F) definierenden Längskante (5) zusammenlaufen, und dass die beiden Profilwände (9) des Winkelprofilteils einen Inneneckbereich mit insbesondere einem Winkel (α) von 90° aufspannen, und/oder dass das Rechteckprofil vier Rechteck-Längskanten (5) aufweist, deren Kantenverläufe durch Faltachsen (F) definiert ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Organobleche (7) nach dem Umformprozessschritt als Gleichteile ausgeführt sind, die im Fügeprozessschritt zu dem Hohlprofil-Formteil (1) zusammengefügt werden.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem mit Rechteckprofil ausgebildeten Hohlprofil-Formteil (1) die Profilwände (9) voneinander in Rohr-Umfangsrichtung benachbarter Organoblechteile (7) einander insbesondere komplett großflächig überlappen, so dass das Hohlprofil-Formteil (1) eine Doppelwandstruktur mit radial inneren Profilwänden (9) und mit radial äußeren Profilwänden (9) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in einer Rohr-Umfangsrichtung einander zugewandten freien Längs-Schnittkanten (13) der inneren und äußeren Profilwänden (9) unter Bildung eines Toleranz-Freigangs (f) voneinander beabstandet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Organoblechteile (7) im Umformprozessschritt jeweils zu einem U-Profilteil gefaltet werden und zwar mit einem Profilboden (17), von dem Seitenwände (19) hochgezogen sind, und dass im Fügeprozessschritt (II) ein erstes U-Profilteil in ein zweites U-Profilteil gefügt wird, so dass die aneinander liegenden Seitenwände (19) der U-Profilteile in einem Überlappstoß (11) miteinander unter Bildung einer Doppelwandstruktur verbindbar sind.
Hohlprofil-Formteil, das mit einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.