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Es wird ein Verfahren zum Freiformbiegen von Profilen angegeben.
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Gebogene Profile dienen u.a. zur Leitung von Fluiden und Gasen oder ermöglichen z.B. die Konstruktion von Strukturen mit niedrigem Eigengewicht und geringem Füge- und Zerspanungsaufwand. Sie finden z.B. zunehmend Anwendung im Flugzeug-, Schienenfahrzeug- und Automobilbau. Neben der Funktionalität spielt auch das Design eine immer größere Rolle. Mit dem Ziel neue Trends zu schaffen, werden die Teilegeometrien immer komplexer. Wo früher Biegegeometrien - bestehend aus mehreren konstanten Radien - eingesetzt wurden, besteht heute die Forderung auch kontinuierliche Radienverläufe zu realisieren. Solche Biegekonturen können mit dem so genannten Freiformbiegen hergestellt werden.
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Das Freiformbiegen ist ein Verfahren der kinematischen Gestaltgebung beim Profilbiegen. Die Formgebung des Werkstückes erfolgt hierbei werkzeugungebunden. Vielfältige Biegeverläufe können mit einem Werkzeugsatz z.B. durch Zustellen der Biegerolle bzw. einer Biegehülse und anschließendem oder auch gleichzeitigem Profilvorschub realisiert werden. Um bei Längsprofilen beim Biegen ein Zusammenfallen zu verhindern, ist im Biegebereich typischerweise ein Biegedorn angeordnet.
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Die Druckschrift
DE 10 2005 013 750 B3 zeigt eine Vorrichtung zum Freiformbiegen von Längsprofilen mit einer das Längsprofil erfassenden Vorschubeinheit, mit einer der Vorschubeinheit in deren Vorschubrichtung nachgeordneten und das Längsprofil form- und/oder kraftschlüssig erfassenden Axialhülse und mit einer der Axialhülse in Vorschubrichtung nachgeordneten Biegehülse. Im Rohr sitzt im Bereich der Axialhülse und der Biegehülse ein flexibler Dorn, der am hinteren Ende des Rohres über eine Dornstange gehalten ist.
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Nachteilig bei den im Stand der Technik bekannten Verfahren zum Freiformbiegen von Profilen ist, dass - insbesondere aufgrund des Einsatzes von Biegedornen - ein Biegen von Profilrohren mit unterschiedlichen Wandstärken bzw. mit unterschiedlichen Innendurchmessern nicht möglich ist.
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Es ist daher eine zu lösende Aufgabe zumindest einiger Ausführungsformen, ein Verfahren zum Freiformbiegen von Profilen anzugeben, durch welches Profile mit unterschiedlichen Wandstärken bzw. mit unterschiedlichen Innendurchmessern gebogen werden können.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen gehen weiterhin aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen hervor.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden bei dem hier beschriebenen Verfahren eine Biegevorrichtung zum Freiformbiegen von Profilen bzw. Profilbauteilen sowie ein Profilbauteil, welches gebogen werden soll, bereitgestellt. Die Biegevorrichtung kann hier und im Folgenden auch als Freiformbiegevorrichtung bezeichnet werden. Vorzugsweise weist die Freiformbiegevorrichtung eine Biegematrize und eine zur Biegematrize beweglich angeordnete Biegehülse bzw. einen beweglichen Biegekopf auf. Weiterhin weist die Freiformbiegevorrichtung vorzugsweise eine Vorschubeinheit, wie z.B. eine Schubstange, auf, mit welcher ein Profilbauteil durch die Biegematrize geschoben werden kann. Durch die bewegliche Biegehülse kann ein in der Freiformbiegevorrichtung angeordnetes Profilbauteil nach Belieben gebogen werden. Das Profilbauteil wird also zum Umformen durch die feste Biegematrize geschoben, wobei das Profilbauteil durch die bewegliche Biegehülse gebogen wird, ohne den Querschnitt des Profilbauteils zu verändern.
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Das Profilbauteil kann insbesondere ein rohrförmiger Körper bzw. ein Rohr sein. Vorzugsweise weist das Profilbauteil einen geschlossenen Profilabschnitt auf, welcher einen Hohlraum einschließt und im Querschnitt, d.h. insbesondere senkrecht zu einer Profillängsrichtung des Profilstrukturteils, eine vollständig geschlossene Umfangslinie aufweist.
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Bei dem Verfahren wird das Profilbauteil durch die Biegevorrichtung gebogen, wobei zu einer inneren Abstützung des Profilbauteils ein Fluid verwendet wird. Das Fluid wird insbesondere zur inneren Abstützung des Profilbauteils während des Biegens des Profilbauteils durch die Freiformbiegevorrichtung verwendet. Dazu kann insbesondere das Profilbauteil vor dem Biegen und/oder während des Biegens mit dem Fluid befüllt werden.
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Das Fluid kann ein gasförmiges Medium bzw. ein Gas, wie z.B. Stickstoff oder Druckluft, oder ein flüssiges Medium bzw. eine Flüssigkeit sein.
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Das Profilbauteil wird also durch das Fluid mit einem Innendruck beaufschlagt. Dadurch wird die Profil-Innenwand gestützt, somit kann der Biegedorn entfallen und das Freiformbiegen von Profilbauteilen mit unterschiedlichen Wandstärken wird ermöglicht.
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Folglich kann das Profilbauteil, insbesondere entlang einer Längsrichtung, unterschiedliche Wandstärken aufweisen. Die Freiformbiegevorrichtung ist vorzugsweise frei von Biegedornen bzw. weist vorzugsweise keinen Biegedorn auf.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Profilbauteil während des Biegens an einem Ende, insbesondere an seinem der Vorschubeinheit bzw. Schubstange abgewandten Ende, durch einen Verschlussdeckel verschlossen. Der Verschlussdeckel sorgt dafür, dass das Gas bzw. die Flüssigkeit nicht entweichen kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vorschubeinheit bzw. die Schubstange einen Fluideinlass auf, durch welchen das Profilbauteil mit dem Fluid befüllbar ist. Das Fluid kann vor und/oder während des Biegens durch den Fluideinlass in das Innere des Profilbauteils gelangen. Der Fluideinlass kann z.B. eine oder mehrere Düsen aufweisen. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann der Verschlussdeckel einen Fluideinlass zum Befüllen des Profilbauteils mit dem Fluid aufweisen.
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Durch das hier beschriebene Freiformbiegeverfahren können vorteilhafterweise Profilbauteilen, welche entlang ihrer Länge verschiedene Wandstärken aufweisen, umgeformt bzw. gebogen werden. Dies hat z.B. den Vorteil, dass durch den Einsatz von solchen Profilbauteilen mit unterschiedlichen Wandstärken eine erhebliche Gewichtsreduzierung, beispielsweise beim Einsatz derartiger Profilbauteile in Kraftfahrzeugen, erzielt werden kann.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des hier beschriebenen Verfahrens zum Freiformbiegen von Profilen ergeben sich aus der im Folgenden in Verbindung mit den 1 bis 4 beschriebenen Ausführungsformen. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Freiformbiegen von Profilen gemäß einem Ausführungsbeispiel,
- 2 und 3 schematische Darstellungen eines Verfahrens zum Freiformbiegen von Profilen gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
- 4 eine schematische Darstellung eines durch das hier beschrieben Verfahren hergestellten Profilbauteils gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zum Freiformbiegen von Profilen gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Freiformbiegevorrichtung 1 weist eine feststehende Biegematrize 6 und eine zur Biegematrize 6 beweglich angeordnete Biegehülse 7 auf.
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In den 2 und 3 sind schematische Darstellungen des hier beschriebenen Verfahrens zum Freiformbiegen von Profilen gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt. Dabei werden die in der 1 gezeigte Freiformbiegevorrichtung 1 sowie ein Profilbauteil 2, welches durch die Freiformbiegevorrichtung 1 gebogen werden soll, bereitgestellt. Das Profilbauteil 2 weist einen ersten Teilbereich A mit einer ersten Wandstärke sowie einen zweiten Teilbereich B mit einer zweiten Wandstärke, welches sich von der ersten Wandstärke unterscheidet, auf. Mittels einer Vorschubeinheit 5, welche Schubstange ausgebildet ist, wird das Profilbauteil 2 in einer Schubrichtung 9 durch die Biegematrize 6 geschoben, wobei das Profilbauteil 2 durch eine Bewegung bzw. Verstellung der Biegehülse 7 gebogen werden kann.
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Vor und/oder während des Schiebens des Profilbauteils 2 wird ein Fluid 3 durch einen Fluideinlass 8 in der Vorschubeinheit 5 in das Innere des Profilbauteils 2 geleitet, sodass eine innere Abstützung des Profilbauteils 2 auch ohne Einsatz eines Biegedorns erfolgen kann. Damit das Fluid 3 am anderen Ende des Profilbauteils 2 nicht entweichen kann, ist ein Verschlussdeckel 4 an dem der Vorschubeinheit 5 gegenüberliegenden Ende des Profilbauteils 2 angeordnet, welches das Profilbauteil 2 fest verschließt.
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Durch das Beaufschlagen des Profilbauteils 2 mittels des Fluid 3 kann die Profilinnenwand des Profilbauteils 2 gestützt werden, sodass kein Biegedorn benötigt wird und vorteilhafterweise das Freiformbiegen von Profilbauteilen mit unterschiedlichen Wandstärken möglich ist.
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Alternativ oder zusätzlich können die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele weitere Merkmale gemäß den Ausführungsformen der allgemeinen Beschreibung aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Biegevorrichtung zum Freiformbiegen
- 2
- Profilbauteil
- 3
- Fluid
- 4
- Verschlussdeckel
- 5
- Vorschubeinheit
- 6
- Biegematrize
- 7
- Biegehülse
- 8
- Fluideinlass
- 9
- Schubrichtung
- A - E
- Bauteilbereiche mit unterschiedlichen Wandstärken
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005013750 B3 [0004]
