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Die Erfindung betrifft ein Metallblech mit einer deterministischen Oberflächenstruktur, wobei die Oberflächenstruktur in das Metallblech eingeprägt ist, wobei die Oberflächenstruktur mindestens eine Erhebung und mindestens eine Vertiefung aufweist, wobei die Erhebung eine Substruktur aufweist, wobei die Vertiefung eine Tiefe ausgehend von der Oberfläche der Erhebung aufweist.
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Bei der Herstellung und Weiterverarbeitung von Blechoberflächen werden an verschiedenen Prozessstufen unterschiedliche Prozessmedien eingesetzt, mit denen das Blech benetzt wird. Die zu benetzende Oberflächentopografie bleibt gleich, jedoch weisen die aufzubringenden Medien unterschiedliche Eigenschaften auf und sollen auf der Blechoberfläche verschiedene Zwecke erfüllen. Fluide Prozessmedien neigen in der Regel dazu, sich in den Blechvertiefungen zu sammeln bzw. durch das Abstreifen von den Blecherhebungen in die Blechvertiefungen verschoben zu werden. Grund hierfür ist zum einen die Tatsache, dass Flüssigkeiten bevorzugt in die Senken eines dressierten Blechs fließen. Zum anderen liegen in den mechanisch beanspruchten Bereichen des Blechs (Dressiertälern) häufig Unebenheiten durch Zerrüttung der Oberfläche, an denen Prozessmedien aufgrund von Kapillarkräften haften. Eine derartig inhomogene Verteilung der Prozessmedien auf der Oberfläche erweist sich an Folgestellen des Prozesses als nachteilig:
- • Schmierstoffe und Beölungen weisen nach Applikation auf der Blechoberfläche eine derart inhomogene Verteilung auf, da sich die Öle bevorzugt in den Blechvertiefungen und dort bevorzugt an den Randbereichen sammeln, vgl. beispielsweise DE 10 2019 214 136 A1 . Während des Umformprozesses, beispielsweise durch Tiefziehen, erfolgt die Freisetzung dieser Beölung durch eine Einebnung der oberflächennahen Bereiche. Bei geringen Flächenpressungen, also geringen Drücken, ist diese Einebnung geringer als bei höheren Flächenpressungen, also höheren Drücken. Dieses hat zur Folge, dass in den Vertiefungen der Oberfläche befindliche Öle erst bei erheblichen Flächenpressungen freigesetzt werden. Bei Tiefziehprozessen jedoch unterliegen große Bauteilbereiche, wie zum Beispiel in einem zu erzeugenden Flansch, eher niedrigen Flächenpressungen und weisen große Relativbewegungen zwischen Werkzeug und Werkstück auf. Unter diesen Bedingungen kommt es lokal zu einer hohen Beanspruchung an den Blecherhebungen, die aufgrund der inhomogenen Ölverteilung eine Mangelschmierung aufweisen. Deswegen liegen beim Tiefziehprozess tendenziell höhere Reibbeiwerte bei niedrigen Flächenpressungen vor;
- • Im Rahmen der Vorbehandlung bzw. Nachbehandlung von Blechoberflächen mit funktionalen Prozessmedien (Umformhilfen, Haftvermittler, Korrosionsschutzmittel etc.) kann sich eine inhomogene Benetzung des Mediums in Folgeschritten als störend erweisen. Wenn beispielsweise eine Umformhilfe vorwiegend in den Blechvertiefungen vorzufinden ist, dann steht sie der eigentlichen Kontaktfläche zwischen Werkzeug und Blecherhebungen nicht zur Verfügung. Gleiches gilt für eine Haftvermittler-Lösung, die nicht flächendeckend auf die Oberfläche appliziert wird und bevorzugt in die Vertiefungen der Blechoberfläche fließt. Der letztliche Haftvermittler zur Stabilisierung des Klebprozesses verstärkt dann lediglich die Haftung von Polymeren (Lacken/Klebstoffen) in den dressierten Bereichen, wo der Haftvermittler vorliegt. Da es sich bei den Vor-/Nachbehandlungen häufig um Lösungen handelt, die auf der Blechoberfläche Konversionsschichten bilden, können überflüssige, nicht abreagierte Teile der Lösung - auf der eigentlichen Konversionsschicht liegend - zusätzliche rissanfälligere Störstellen darstellen;
- • Auch im Zuge des Phosphatierungsprozesses ist eine flächendeckende homogene Benetzung mit der Aktivierungslösung gewünscht, damit flächendeckend eine homogene Phosphatschicht ausgebildet werden kann. Naturgemäß sammeln sich Aktivierungskeime jedoch bevorzugt in den Blechvertiefungen, sodass im weiteren Verlauf des Phosphatierungsprozesses in den Blechvertiefungen feinere Kristallstrukturen (höhere Konzentration von Aktivierungskeimen) entstehen als auf den Blecherhebungen (niedrigere Konzentration von Aktivierungskeimen).
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Des Weiteren ist die temporäre Verweildauer von Schmierstoffen/Beölungen auf der Oberfläche von zentraler Bedeutung, da mit zunehmender Lagerdauer beispielsweise bei einem aufgewickelten Metallband (Metallcoil) eine Ölumverteilung, beispielsweise hin zu den Randbereichen, stattfinden kann. Eine derartige Umverteilung des Öls kann sich negativ auf das Korrosions- und Umformverhalten auswirken. Demnach wäre eine Oberfläche vorteilhaft, auf denen Prozessmedien eine verbesserte Haftung aufweisen.
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Ein gattungsgemäßes Metallblech mit einer künstlichen Vergrößerung der Oberfläche, ist in der
DE 10 2019 219 651 A1 offenbart. Die gezielt eingestellte Oberflächenvergrößerung dient nicht nur als optimaler Haftgrund für einen Lacküberzug, sondern kann dadurch auch die Klebeignung durch eine größere bereitgestellte Grenzfläche begünstigen, indem dem Klebstoff eine entsprechende Reaktionsfläche angeboten werden kann.
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Die Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Metallblech mit einer deterministischen Oberflächenstruktur anzugeben, auf denen eine verbesserte, insbesondere homogene Verteilung sowie Haftung eines Prozessmediums gewährleistet werden kann.
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Die Bereitstellung einer definierten Oberflächenstruktur auf einem dressierten Metallblech ist wesentlich für weitere Prozesse insbesondere in der weiterverarbeitenden Industrie zum Herstellen von Blechbauteilen in der Automobilbranche. Im Zuge der Bauteilherstellung, insbesondere in Umformprozessen ist es vorteilhaft, wenn verwendete Prozessmedien, wie zum Beispiel Öl und/oder Schmierstoffe, homogen und in notwendiger Auflage an umformprozessrelevanten Stellen vorhanden sind. Um eine möglichst vorteilhafte Oberflächenrauheit auf Metallblechen für eine spätere Verarbeitung einstellen zu können, wird das Metallblech einem Walzvorgang (Dressieren) unterzogen, in welchem u. a. eine Rauheit unter Verwendung von texturierten Dressierwalzen am Metallblech eingestellt wird. Über das Dressieren können beispielsweise auch Bandwellen beseitigt und/oder kompensiert werden, wenn das Metallblech insbesondere vorher einer thermischen Behandlung (Glühen etc.) unterzogen worden ist. Das Dressieren bewirkt auch eine Dickenabnahme und/oder Längung zwischen einlaufendem und auslaufendem Blech/Band (Dressiergrad), so dass darüber u. a. auch die mechanischen Eigenschaften des Metallblechs gezielt eingestellt werden können.
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Die Erfinder haben festgestellt, dass Metallbleche mit einer deterministischen Oberflächenstruktur hergestellt werden können, welche eine verbesserte, insbesondere homogene Verteilung sowie Haftung eines Prozessmediums gewährleisten können, u. a. auch auf den Blecherhöhungen bzw. im Bereich der Blecherhöhungen, derart, dass die Substruktur als Subvertiefung mit einer Tiefe ausgehend von der Oberfläche der Erhebung ausgeführt ist, wobei ein Tiefenverhältnis von Subvertiefung zu Vertiefung zwischen 10 % und 70 % besteht.
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Die Substruktur auf der Erhebung bzw. auf den Erhebungen des mit einer deterministischen Oberflächenstruktur dressierten Metallblechs bildet quasi ein Reservoir, in welchem Prozessmedien, wie zum Beispiel Aktivierungslösungen, Schmierstoffe und Vor- bzw. Nachbehandlungen gut gespeichert werden können, sodass eine im Wesentlichen flächendeckende Benetzung mit einem Medium möglich ist. Damit die Substruktur ihre Wirkung entfalten kann, ist diese analog zu der oder den Vertiefungen in der Erhebung bzw. in den Erhebungen in Richtung der Blechebene eingeprägt, vorzugsweise als geschlossene Struktur, so dass ein Abfließen in die „eigentliche“ Vertiefung (bzw. Vertiefungen) der Oberfläche unterbunden werden kann. Ein Tiefenverhältnis unter 10 % hat keinen nennenswerten Einfluss. Das Tiefenverhältnis von Subvertiefung zu Vertiefung beträgt insbesondere mindestens 15 %, vorzugsweise mindestens 20 %, bevorzugt mindestens 25 %, besonders bevorzugt mindestens 30 % weiter bevorzugt mindestens 35 %, um die gewünschte Reservoirfunktion ausreichend erfüllen zu können. Das Tiefenverhältnis von Subvertiefung zu Vertiefung kann insbesondere auf maximal 65 %, vorzugsweise auf maximal 60 %, bevorzugt auf maximal 55 %, besonders bevorzugt auf maximal 50 %, weiter bevorzugt auf maximal 45 % begrenzt sein.
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Um die Tiefen der Vertiefung und Subvertiefung bestimmen zu können, wird die Oberfläche der Erhebung des Metallblechs quasi als Nulllinie bestimmt. Werden mehrere Erhebungen, insbesondere im Schnitt oder als Linie auf der Oberfläche des Metallblechs betrachtet, und liegen die Oberflächen der Erhebungen beispielsweise verfahrensbedingt nicht unbedingt oder nur zum Teil in einer gemeinsamen Ebene, kann dann eine gemittelte Nulllinie über die betrachteten Oberflächen der Erhebungen definiert und somit als Ausgangswert für die Bestimmung der Tiefen herangezogen werden.
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Unter deterministischer Oberflächenstruktur sind wiederkehrende Strukturen (mindestens eine Vertiefung respektive Vertiefungen und mindestens eine Erhebung respektive Erhebungen) zu verstehen, welche eine definierte Form und/oder Ausgestaltung aufweisen, vgl.
EP 2 892 663 B1 . Insbesondere gehören hierzu zudem Oberflächen mit einer (quasi-) stochastischen Anmutung, die jedoch mittels eines deterministischen Texturierungsverfahrens aufgebracht werden und sich somit aus deterministischen Formelementen zusammensetzen. Insbesondere ist eine durchgehende Erhebung mit mehreren, wiederkehrenden Vertiefungen als Oberflächenstruktur ausgeführt. Diese Variante entspricht einer geschlossenen Oberflächenstruktur. Ist hingegen beispielsweise eine durchgehende Vertiefung mit mehreren, wiederkehrenden Erhebungen als Oberflächenstruktur ausgeführt, wird von einer offenen Oberflächenstruktur gesprochen. Des Weiteren ist auch eine Mischung aus offener und geschlossener Oberflächenstruktur mit wiederkehrenden Elementen möglich.
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Unter Metallblech ist allgemein ein Metallflachprodukt zu verstehen, welches in Blechform bzw. in Platinenform oder in Bandform bereitgestellt werden kann.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor. Ein oder mehrere Merkmale aus den Ansprüchen, der Beschreibung wie auch der Zeichnung können mit einem oder mehreren anderen Merkmalen daraus zu weiteren Ausgestaltungen der Erfindung verknüpft werden. Es können auch ein oder mehrere Merkmale aus den unabhängigen Ansprüchen durch ein oder mehrere andere Merkmale verknüpft werden.
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Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Metallblechs ist die Substruktur punktuell oder auch linienförmig in der Erhebung bzw. in den Erhebungen der Oberflächenstruktur des Metallblechs ausgebildet. Die punktuelle Ausbildung kann kugelig und/oder oval als (Sub-) Vertiefung in der Erhebung ausgeführt sein oder die linienförmige Ausbildung als Kanal, entweder gerade oder geschlängelt, ausgeführt sein, wobei die punktuelle oder linienförmige Substruktur insbesondere eine Länge, Breite oder Durchmesser zwischen 0,1 und 15 µm, insbesondere zwischen 0,3 und 10 µm, vorzugsweise zwischen 0,8 und 5 µm, aufweist. Die punktuelle Ausgestaltung weist mindestens eine, vorzugsweise mehrere (Sub-) Vertiefungen, entweder nebeneinander oder versetzt zueinander, auf. Die linienförmige Ausgestaltung weist mindestens eine, vorzugsweise mehrere (Sub-) Vertiefungen, entweder nebeneinander, versetzt zueinander und/oder hintereinander, auf. Der Form der Substruktur sind keine Grenzen gesetzt, so dass auch andere Geometrien denkbar sind.
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Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Metallblechs ist das Metallblech mit einem metallischen Überzug beschichtet. Insbesondere ist das Metallblech ein Stahlblech. Das Metallblech kann mit einem zinkbasierten Überzug beschichtet sein, welcher durch Schmelztauchbeschichten aufgebracht ist. Vorzugsweise kann der Überzug neben Zink und unvermeidbaren Verunreinigungen zusätzliche Elemente wie Aluminium mit einem Gehalt von bis zu 5 Gew.-% und/oder Magnesium mit einem Gehalt von bis zu 5 Gew.-% in dem Überzug enthalten. Stahlbleche mit zinkbasiertem Überzug weisen einen sehr guten kathodischen Korrosionsschutz auf, welche seit Jahren im Automobilbau eingesetzt werden. Ist ein verbesserter Korrosionsschutz vorgesehen, weist der Überzug zusätzlich Magnesium mit einem Gehalt von mindestens 0,3 Gew.-%, insbesondere von mindestens 0,6 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,9 Gew.-% auf. Aluminium kann alternativ oder zusätzlich zu Magnesium mit einem Gehalt von mindestens 0,3 Gew.-% vorhanden sein, um insbesondere eine Anbindung des Überzugs an das Stahlblech zu verbessern und insbesondere eine Diffusion von Eisen aus dem Stahlblech in den Überzug bei einer Wärmebehandlung des beschichteten Stahlblechs im Wesentlichen zu verhindern, damit die positiven Korrosionseigenschaften weiterhin erhalten bleiben. Dabei kann eine Dicke des Überzugs zwischen 1 und 15 µm, insbesondere zwischen 2 und 12 µm, vorzugsweise zwischen 3 und 10 µm betragen. Unterhalb der Mindestgrenze kann kein ausreichender kathodischer Korrosionsschutz gewährleistet werden und oberhalb der Höchstgrenze können Fügeprobleme beim Verbinden des erfindungsgemäßen Stahlblechs respektive eines daraus gefertigten Bauteils mit einem anderen Bauteil auftreten, insbesondere kann bei Überschreiten der Dicke des Überzugs angegebene Höchstgrenze kein stabiler Prozess beim thermischen Fügen bzw. Schweißen sichergestellt werden. Beim Schmelztauschbeschichten werden zunächst die Stahlbleche mit einem entsprechenden Überzug beschichtet und anschließend dem Dressieren zugeführt. Das Dressieren erfolgt nach dem Schmelztauchbeschichten des Stahlblechs.
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Alternativ kann das Metallblech mit einem metallischen Überzug, insbesondere einem zinkbasierten Überzug beschichtet sein, welcher durch elektrolytisches Beschichten aufgebracht ist. Dabei kann eine Dicke des Überzugs zwischen 1 und 10 µm, insbesondere zwischen 1,5 und 8 µm, vorzugsweise zwischen 2 und 5 µm betragen. Im Vergleich zum Schmelztauchbeschichten kann das Stahlblech zunächst dressiert und anschließend elektrolytisch beschichtet werden. Je nach Dicke des Überzugs kann die Rauheit im Flankenbereich im Wesentlichen auch nach dem elektrolytischen Beschichten beibehalten werden. Alternativ ist auch zunächst ein elektrolytisches Beschichten mit anschließendem Dressieren denkbar.
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Denkbar ist auch, dass kein Überzug, beispielsweise kein metallischer Überzug vorgesehen ist. Denkbar ist es auch, dass das Metallblech mit einem nichtmetallischen Überzug beispielsweise in einer Bandbeschichtungsanlage beschichtet wird/ist, wobei das Metallblech vor oder nach der Beschichtung mit einem nichtmetallischen Überzug dressiert wird.
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Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Metallblechs ist das Metallblech mit einem Phosphatüberzug oder silanbasierten Überzug beschichtet, wobei insbesondere die Dicke des Phosphatüberzugs oder silanbasierten Überzugs kleiner 1000 nm ist. Um dennoch die Vorteile eines (Phosphat-)Überzugs, insbesondere hinsichtlich der Benetzungsverhaltens und/oder als Haftgrund für Lacküberzüge und/oder Klebsysteme beizubehalten und bestehende Prozessrouten, die auf phosphatierte Metallbleche ausgelegt worden sind, weiterhin bedienen zu können, kann das Metallblech mit einem Phosphatüberzug beschichtet sein oder mit einem silanbasierten Überzug. Die Dicke des Phosphatüberzugs oder silanbasierten Überzugs kann auf kleiner 1000 nm, insbesondere kleiner 500 nm, vorzugsweise kleiner 300 nm, bevorzugt kleiner 100 nm, besonders bevorzugt kleiner 50 nm eingestellt werden.
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Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer lasertexturierten Dressierwalze mit einer deterministischen Oberflächentextur zum Dressieren von Metallblech, wobei die Oberfläche der Dressierwalze mit einem Laser bearbeitet wird, um eine Oberflächentextur mittels Ablation zu erzeugen, welche mindestens eine Erhebung und mindestens eine Vertiefung aufweist, wobei die Vertiefung mindestens eine Subtextur umfasst.
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Erfindungsgemäß werden die einzelnen Laserpulse zur Ablation derart auf die zu texturierende Oberfläche gerichtet, dass in der Vertiefung die Subtextur als Suberhebung ausgebildet und ein Höhenverhältnis von Suberhebung zu Erhebung zwischen 51 % und 99 % erhalten werden.
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Die Höhe der Subtextur respektive Suberhebung in der Vertiefung respektive in den Vertiefungen der Dressierwalze ist geringer als die Höhe der „üblichen“ Erhebung respektive Erhebungen auf der Dressierwalze. Dementsprechend ist das Höhenverhältnis von Suberhebung zu Erhebung kleiner als 1, somit kleiner gleich 99 %, und größer als 0,5, somit größer gleich 51 %. Das Höhenverhältnis kann insbesondere größer gleich 55 %, vorzugsweise größer gleich 60 %, bevorzugt größer gleich 65 % und insbesondere kleiner gleich 95 %, vorzugsweise kleiner gleich 90 %, bevorzugt kleiner gleich 85 % sein.
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Auf einer Dressierwalze kann mindestens eine Vertiefung als eine offene Struktur ausgebildet sein. Erhebungen definieren somit lokale und immer wiederkehrende Erhebungen auf der Oberfläche der Dressierwalze. Durch entsprechende Einwirkung der Dressierwalze auf eine Oberfläche eines Metallblechs prägen sich die Erhebungen der Dressierwalze in die Oberfläche des Metallblechs ein und bilden eine Oberflächenstruktur mit einer im Wesentlichen geschlossenen Struktur (geschlossenes Volumen) aus. Die Erhebungen der Dressierwalze erzeugen somit taschenähnliche Strukturen auf der Oberfläche des Metallblechs aus. Das geschlossene Volumen, das sogenannte Leervolumen, kann ein für die spätere Verarbeitung insbesondere mittels Umformverfahren appliziertes Prozessmedium, beispielsweise Umformöl, aufnehmen. Zudem ist in der einen Vertiefung der Dressierwalze eine Subtextur als Suberhebung ausgebildet und ein Höhenverhältnis von Suberhebung zu Erhebung zwischen 51 % und 99 % eingestellt, durch Einwirken auf die Oberfläche des Metallblechs ein Tiefenverhältnis von Subvertiefung zu Vertiefung zwischen 10 % und 70 % erzeugt werden kann.
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Um die Höhen der Erhebung und Suberhebung bestimmen zu können, wird die Vertiefung respektive der Bereich innerhalb der Vertiefung der Dressierwalze quasi als Nulllinie bestimmt. Werden mehrere Vertiefungen, insbesondere im Schnitt oder als Linie auf der Oberfläche der Dressierwalze betrachtet, und liegen die Flächen/Bereiche der Vertiefungen beispielsweise verfahrensbedingt nicht unbedingt oder nur zum Teil in einer gemeinsamen Ebene, kann dann eine gemittelte Nulllinie über die betrachteten Flächen/Bereiche der Vertiefungen definiert und somit als Ausgangswert für die Bestimmung der Höhen herangezogen werden.
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Die Erzeugung einer deterministischen Oberflächentextur mit mindestens einer Erhebung, respektive Erhebungen und mindestens einer Vertiefung inklusive Subtextur auf der Oberfläche der Dressierwalze, kann gezielt mittels eines Laser-Texturierverfahrens erfolgen, vgl.
EP 2 892 663 B1 .
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Die geometrische Ausgestaltung (Größe und Tiefe) der deterministischen Oberflächentextur in Form von mindestens einer Erhebung respektive Erhebungen und mindestens einer Vertiefung inklusive Subtextur kann individuell durch die Verwendung eines Pulslasers infolge eines Materialabtrags auf der Oberfläche der Dressierwalze eingestellt werden. Insbesondere kann durch gezielte Ansteuerung der Energie und der Pulsdauer eines auf die Oberfläche der Dressierwalze einwirkenden Laserstrahls positiv Einfluss auf die Gestaltung der Textur(en) genommen werden. Mit hoher bzw. höherer Pulsdauer steigt die Wechselwirkungszeit von Laserstrahl und Dressierwalzenoberfläche und es kann mehr Material auf der Oberfläche der Dressierwalze abgetragen werden. Ein Puls hinterlässt auf der Dressierwalzenoberfläche einen im Wesentlichen kreisrunden, insbesondere konkaven Krater, der nach dem Dressieren die Oberfläche des Metallblechs abbildet. Eine Reduktion der Pulsdauer hat Einfluss auf die Ausbildung des Kraters, insbesondere kann dadurch der Durchmesser des Kraters verringert werden. Durch die Reduktion der Pulsdauer, insbesondere bei der Verwendung von Kurz- bzw. Ultrakurzpulslasern, ist es möglich, die geometrische Textur auf der Oberfläche einer Dressierwalze derart gezielt einzustellen, um damit eine Metallblechoberfläche funktionsgerecht strukturieren/dressieren zu können. Dies wird beispielsweise erreicht, wenn die Pulsdauer des Lasers, mit dem die Oberfläche der Dressierwalze texturiert wird, verringert wird und so die geometrische Textur auf der Dressierwalze mit höherer Auflösung erzeugt werden kann.
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Um die Subtextur in der Vertiefung respektive in den Vertiefungen der Dressierwalze erzeugen zu können, werden gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Laserpulse mit einem Laserpulsradius in Axialrichtung und/oder in Umfangrichtung der Dressierwalze derart gerichtet, dass ein Abstand mindestens zweier benachbarter Laserpulse in Axialrichtung und/oder in Umfangrichtung zwischen 1,25- und 3-mal dem Laserpulsradius gewählt wird, so dass die einzelnen Laserpulse einzelne Krater erzeugen und dadurch ein Teil der Suberhebung zwischen mindestens zwei benachbarten Kratern erzeugt wird. Würden die Laserpulse den Abstand von 3-mal dem Laserpulsradius überschreiten, würde in der Vertiefung keine Subtextur als Suberhebung, sondern eine vollwertige Erhebung, welche von der Höhe den anderen erzeugten Erhebungen entspräche, erzeugt werden. Würden die Laserpulse den Abstand von 1,25-mal dem Laserpulsradius unterschreiten, käme es zwar zur Erzeugung einer Subtextur, welche jedoch keinen Einfluss aufgrund der geringen Höhe in der Vertiefung im Dressierprozess haben dürfte. Der Abstand der Laserpulse kann insbesondere zwischen 1,5-mal und 2,75-mal, vorzugsweise zwischen 1,75-mal und 2,5-mal dem Laserpulsradius betragen.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zunächst die Laserpulse mit einem Laserpulsradius in Axialrichtung und/oder in Umfangrichtung der Dressierwalze derart gerichtet, dass ein Abstand mindestens zweier benachbarter Laserpulse in Axialrichtung und/oder in Umfangrichtung größer als 3-mal dem Laserpulsradius gewählt wird, so dass die einzelnen Laserpulse einzelne Krater erzeugen und zwischen mindestens zwei benachbarten Kratern erhalten wird, indem anschließend zumindest ein Teil der Suberhebung mit einem Laserpuls beaufschlagt wird, dessen Intensität geringer ist im Vergleich zu den Laserpulsen zur Erzeugung der Krater. Im Vergleich zu der vorherigen Ausgestaltung wird das Lasertexturieren bewusst derart durchgeführt, dass die Laserpulse den Abstand von 3-mal dem Laserpulsradius überschreiten, sodass ein zusätzlicher Laserpuls mit einer geringeren Intensität zwischen zwei benachbarten Kratern gerichtet wird, um nur eine Teilablation im Bereich zwischen den benachbarten Kratern zu bewirken, so dass eine Subtextur erzeugt werden kann.
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Im Folgenden werden konkrete Ausgestaltungen der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnung im Detail näher erläutert. Die Zeichnung und begleitende Beschreibung der resultierenden Merkmale sind nicht beschränkend auf die jeweiligen Ausgestaltungen zu lesen, dienen jedoch der Illustration beispielhafter Ausgestaltung. Weiterhin können die jeweiligen Merkmale untereinander wie auch mit Merkmalen der obigen Beschreibung genutzt werden für mögliche weitere Entwicklungen und Verbesserungen der Erfindung, speziell bei zusätzlichen Ausgestaltungen, welche nicht dargestellt sind. Gleiche Teile sind stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die Zeichnung zeigt in
- 1) eine schematische Teilschnittansicht einer Ausführungsform während des Dressierens und
- 2) eine schematische Teilschnittansicht einer Ausführungsform während des Umformens.
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In 1 ist eine schematische Teilschnittansicht einer Ausführungsform während des Dressierens gezeigt. Das Metallblech (1) wird mit einer deterministischen Oberflächenstruktur versehen, wobei die Oberflächenstruktur in das Metallblech (1) eingeprägt ist, wobei die Oberflächenstruktur mindestens eine Erhebung (1.1) und mindestens eine Vertiefung (1.2) aufweist, wobei die Erhebung (1.1) eine Substruktur (1.21) aufweist, wobei die Vertiefung (1.2) eine Tiefe (T) ausgehend von der Oberfläche der Erhebung (1.1) aufweist. Die Substruktur (1.21) ist als Subvertiefung mit einer Tiefe (t) ausgehend von der Oberfläche der Erhebung (1.1) ausgeführt, wobei ein Tiefenverhältnis (t)/(T) von Subvertiefung (1.21) zu Vertiefung (1.2) zwischen 10 % und 70 % besteht. Die Substruktur (1.21) kann punktuell oder linienförmig in der Erhebung (1.1) ausgebildet sein.
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Die zum Dressieren verwendete Dressierwalze (2) ist mit einem Laser bearbeitet worden, um eine Oberflächentextur mittels Ablation zu erzeugen, welche mindestens eine Erhebung (2.1) und mindestens eine Vertiefung (2.2) aufweist, wobei die Vertiefung (2.2) mindestens eine Subtextur (2.11) umfasst. Des Weiteren sind die einzelnen Laserpulse zur Ablation derart auf die zu texturierende Oberfläche gerichtet worden, dass in der Vertiefung (2.2) die Subtextur (2.11) als Suberhebung ausgebildet und ein Höhenverhältnis (h)/(H) von Suberhebung (2.11) zu Erhebung (2.1) zwischen 51 % und 99 % erhalten werden.
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Nicht gezeigt ist, wie die Laserbearbeitung im Detail durchgeführt worden ist. So können die Laserpulse mit einem Laserpulsradius in Axialrichtung und/oder in Umfangrichtung der Dressierwalze (2) derart gerichtet werden, dass ein Abstand mindestens zweier benachbarter Laserpulse in Axialrichtung und/oder in Umfangrichtung zwischen 1,25- und 3-mal dem Laserpulsradius gewählt wird, so dass die einzelnen Laserpulse einzelne Krater erzeugen und dadurch ein Teil der Suberhebung zwischen mindestens zwei benachbarten Kratern erzeugt wird. Alternativ könnten auch zunächst die Laserpulse mit einem Laserpulsradius in Axialrichtung und/oder in Umfangrichtung der Dressierwalze (2) derart gerichtet werden, dass ein Abstand mindestens zweier benachbarter Laserpulse in Axialrichtung und/oder in Umfangrichtung größer als 3-mal dem Laserpulsradius gewählt wird, so dass die einzelnen Laserpulse einzelne Krater erzeugen und zwischen mindestens zwei benachbarten Kratern erhalten wird, indem anschließend zumindest ein Teil der Suberhebung mit einem Laserpuls beaufschlagt wird, dessen Intensität geringer ist im Vergleich zu den Laserpulsen zur Erzeugung der Krater.
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Das Metallblech (1), welches vorzugsweise ein Stahlblech ist, kann mit einem metallischen Überzug beschichtet sein. Zusätzlich kann das Metallblech (1) respektive Stahlblech mit einem Phosphatüberzug oder silanbasierten Überzug beschichtet sein.
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In 2 ist eine schematische Teilschnittansicht einer Ausführungsform während des Umformens gezeigt. Vor dem Umformen ist oder wird die Oberfläche des Metallblechs (1) mit einer Umformhilfe (Prozessmedium) benetzt, beispielsweise einem Umformöl. Gut zu erkennen ist dabei, dass sich das Prozessmedium in der Substruktur (1,21), grau dargestellt, der Erhebung (1.1) sammelt und somit unterstützend und reibungsmindernd beim Kontakt im Umformwerkzeugs (3) wirken kann.
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Die einzelnen Merkmale sind, soweit technisch möglich, alle miteinander kombinierbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019214136 A1 [0002]
- DE 102019219651 A1 [0004]
- EP 2892663 B1 [0010, 0023]
