DE102022126218B3

DE102022126218B3 - Method for producing a metallic hollow component

Info

Publication number: DE102022126218B3
Application number: DE102022126218.9A
Authority: DE
Inventors: Andreas HIGLE; Christian Heidenreich; Stephan Beer
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2022-10-10
Filing date: 2022-10-10
Publication date: 2023-12-21
Anticipated expiration: 2042-10-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Hohlbauteils (1), bei dem- eine Gussform (2) mit einem darin angeordneten mehrteiligen Kern (3) bereitgestellt wird, aus welchem zumindest ein Kernteil (4) entnehmbar ist,- das metallische Hohlbauteil (1) gegossen wird,- zumindest ein Kernteil (4) entnommen wird,- ein Kanalelement (6) in einen durch den entnommenen Kernteil (4) entstandenen Hohlraum (5) eingelegt wird,- das Kanalelement (6) durch Innenhochdruckumformen aufgeweitet wird, bis es sich zumindest teilweise an eine Innenmantelfläche des Hohlraums (5) anlegt,- der restliche Kern (3) entnommen wird.The invention relates to a method for producing a metallic hollow component (1), in which - a casting mold (2) is provided with a multi-part core (3) arranged therein, from which at least one core part (4) can be removed, - the metallic hollow component ( 1) is cast, - at least one core part (4) is removed, - a channel element (6) is inserted into a cavity (5) created by the removed core part (4), - the channel element (6) is expanded by hydroforming until it rests at least partially on an inner surface of the cavity (5), - the remaining core (3) is removed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Hohlbauteils. Die Erfindung betrifft außerdem ein nach diesem Verfahren hergestelltes metallisches Hohlbauteil sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen metallischen Hohlbauteils.The present invention relates to a method for producing a metallic hollow component. The invention also relates to a metallic hollow component produced by this method and to a motor vehicle with such a metallic hollow component.

Aus der DE 10 2019 201 085 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung für ein Bauteil mit integrierten Kanälen für eine interne Fluidführung bekannt, umfassend einen ersten Bereich, der mit einem zweiten Bereich verbunden ist und wobei die Kanäle sowohl durch den ersten als auch durch den zweiten Bereich verlaufen. Der erste Bereich wird dabei gegossen und mit verlorenen Modellen hinterschneidungsfrei hergestellt, wobei ausgehend von dem ersten Bereich der zweite Bereich unter Verwendung eines generativen Fertigungsverfahrens aufgebaut wird. Hierdurch soll eine vorteilhafte Kombination beider Fertigungsverfahren erreicht werden.From the DE 10 2019 201 085 A1 a method for producing a component with integrated channels for internal fluid guidance is known, comprising a first region which is connected to a second region and wherein the channels extend through both the first and the second region. The first area is cast and produced without undercuts using lost models, with the second area being built up from the first area using a generative manufacturing process. This is intended to achieve an advantageous combination of both manufacturing processes.

Aus der DE 101 30 408 A1 ist ein Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Auslasskanal bekannt, der durch einen in den Zylinderkopf eingegossenen, mindestens zweilagigen, mit einer wärmeisolierenden Schicht versehenen und einen Blechkanal aufweisenden Portliner gebildet ist, wobei der Blechkanal von einem schraubenförmig gewickelten Blechstreifen umgeben ist.From the DE 101 30 408 A1 a cylinder head of an internal combustion engine is known with at least one outlet channel, which is formed by an at least two-layer portliner cast into the cylinder head, provided with a heat-insulating layer and having a sheet metal channel, the sheet metal channel being surrounded by a helically wound sheet metal strip.

Aus der WO 2004 / 048 765 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines gegossenen Zylinderkurbelgehäuses bekannt, welches mindestens einen Führungskanal aufweist, der ein fluides Medium zu einer Bedarfsstelle weiterleitet. Für die Bildung des mindestens einen Führungskanals wird ein Rohr mit einem gewünschten Verlauf in eine zum Gießen benötigte Gussform eingebaut oder in einen Gießkern eingebracht oder in ein verlorenes Modell bzw. in dessen Formmedium-Hohlraumfüllung eingearbeitet, wonach anschließend das Zylinderkurbelgehäuse mit den jeweils einzusetzenden Gießverfahren gegossen wird. Hierdurch soll ein weniger aufwändiges Herstellungsverfahren erreicht werden können.From the WO 2004/048 765 A1 a method for producing a cast cylinder crankcase is known, which has at least one guide channel that forwards a fluid medium to a point of need. To form the at least one guide channel, a tube with a desired course is installed in a mold required for casting or introduced into a casting core or incorporated into a lost model or into its mold medium cavity filling, after which the cylinder crankcase is then cast using the respective casting method to be used becomes. This should enable a less complex manufacturing process to be achieved.

Aus der DE 103 35 911 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Druckgussteilen bekannt, wobei mindestens ein hohles Einlegeteil in einer mit Gussmaterial zu befüllenden Druckgussform angeordnet wird. Zur Abstützung gegen ein Kollabieren dieses Einlegeteils wird während der Befüllung der Druckgussform mit dem Gussmaterial ein den Hohlraum des Einlegeteils zumindest teilweise ausfüllendes Medium vorgesehen, welches rieselfähig und/oder auflösbar und/oder fließfähig ist.From the DE 103 35 911 A1 a method for producing die-cast parts is known, wherein at least one hollow insert part is arranged in a die-casting mold to be filled with casting material. To support this insert part from collapsing, a medium is provided which at least partially fills the cavity of the insert part during the filling of the die-casting mold with the casting material and is free-flowing and/or dissolvable and/or flowable.

Aus der EP 3 771 506 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mit einem Hohlraum bekannt, welches zumindest die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines Profils mit Rippen, Anordnen des Profils in einem Kerngusswerkzeug, sodass sich die Rippen in einem Zwischenraum zwischen dem Profil und im Kerngusswerkzeug erstrecken, Herstellen eines Kerns, Entnehmen des Profils mit dem darin angeordneten Kern, Anordnung des Profils in einem Gusswerkzeug, Gießen eines Gussmaterials, wobei der Mantel Kontakt zu dem Kern und zumindest abschnittsweise Kontakt zu zumindest einem Teil der Rippen hat, sowie abschließendes Entfernen des Kerns. Hierdurch soll es möglich sein, kostengünstig auch komplexere Hohlstrukturen herstellen zu können.From the EP 3 771 506 A1 a method for producing a component with a cavity is known, which comprises at least the following steps: providing a profile with ribs, arranging the profile in a core casting tool so that the ribs extend in a space between the profile and in the core casting tool, producing a core , removing the profile with the core arranged therein, arranging the profile in a casting tool, casting a casting material, the jacket being in contact with the core and at least partially in contact with at least part of the ribs, and finally removing the core. This should make it possible to produce more complex hollow structures cost-effectively.

Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Herstellungsverfahren ist jedoch, dass die Herstellung verzweigter und/oder hinterschnittartiger Kanäle in einem gegossenen Hohlbauteil nicht nur schwierig, sondern auch teuer ist.However, the disadvantage of the manufacturing methods known from the prior art is that the production of branched and/or undercut-like channels in a cast hollow component is not only difficult but also expensive.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Hohlbauteils eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, bei der insbesondere die beschriebenen Nachteile überwunden werden.The present invention therefore deals with the problem of specifying an improved or at least alternative embodiment for a method for producing a metallic hollow component, in which in particular the disadvantages described are overcome.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved according to the invention by the subject matter of independent claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, erstmals bei einem Verfahren zur Herstellung eines metallischen Hohlbauteils sowohl einen Kern, das heißt einen Gießkern, als auch das diesen Gießkern nach dem Gießen umgebende Hohlbauteil als Formwerkzeug zur Herstellung eines später darin verlaufenden Kanals zu nutzen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines metallischen Hohlbauteils wird zunächst eine Gussform mit einem darin angeordneten, mehrteiligen Kern, das heißt Gießkern, bereitgestellt, wovon von dem mehrteiligen Kern zumindest ein Kernteil entnehmbar ist. Der Kern bzw. der Gießkern dient dabei zur Herstellung interner Kanalstrukturen bzw. generell Hohlraumstrukturen und ist üblicherweise als Salzkern oder als Sandkern ausgebildet. Anschließend wird das metallische Hohlbauteil gegossen und nach dem Erstarren des Gusses zumindest ein Kernteil entnommen, wodurch sich ein Hohlraum ergibt. In diesen Hohlraum bzw. in den durch den entnommenen Kernteil freigewordenen Hohlraum wird anschließend entsprechend einer ersten Alternative ein Kanalelement eingelegt. Dieses Kanalelement wird wiederum anschließend durch Innenhochdruckumformen derart aufgeweitet, dass es sich zumindest teilweise an eine Innenmantelfläche des durch den entnommenen Kernteil freigegebenen Hohlraums angelegt. Anschließend wird der restliche Kern entnommen, beispielsweise durch Auflösen oder Spülen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es somit möglich, den nach dem Gießen des metallischen Hohlbauteils noch innerhalb desselben vorhandenen Gießkern bzw. generell Kern zumindest teilweise als Form für ein Innenhochdruckumformen des Kanalelements zu nutzen. Da der entnommene Kernteil nicht nur innerhalb des Kerns verlaufen kann, sondern auch direkt mit dem Gussmaterial des gegossenen metallischen Hohlbauteils in Kontakt kommt, kann somit das später durch Innenhochdruckumformen hergestellte Kanalelement sowohl das metallische Hohlbauteil als auch den Kern als Negativform verwenden. Dabei kann das erfindungsgemäße Verfahren unabhängig von dem Material des metallischen Hohlbauteils und zugleich unabhängig von dem Material des Kanalelements durchgeführt werden, sodass das Kanalelement beispielsweise aus Kunststoff oder ebenfalls aus Metall ausgebildet sein kann. Dadurch lassen sich insbesondere bislang nicht oder nur sehr schwierig zu fertigende Hybridbauteile, die sich besonders vorteilhaft auf ein Gewicht des herzustellenden metallischen Hohlbauteils auswirken, kostengünstig und qualitativ höchstwertig herstellen. Alternativ zum Einlegen des Kanalelements und einem Innenhochdruckumformen desselben ist entsprechend einer zweiten Alternative auch denkbar, dass ein Kanalelement in einem durch den entnommenen Kernteil entstandenen Hohlraum eingebracht bzw. hergestellt wird, insbesondere durch Schleuderguss. Beim Schleudergießen wird flüssiges Metall oder flüssiger Kunststoff in den rotierenden Kern gefüllt. Auch kann natürlich eine Schleudergusslanze rotieren. Dabei sei angemerkt, dass die beiden beschriebenen Alternativen keine abschließende Aufzählung darstellen, sodass auch noch weitere Alternativen denkbar sind.The present invention is based on the general idea of using, for the first time in a method for producing a metallic hollow component, both a core, i.e. a casting core, and the hollow component surrounding this casting core after casting as a mold for producing a channel that will later run therein. In the method according to the invention for producing a metallic hollow component, a casting mold with a multi-part core arranged therein, i.e. casting core, is first provided, of which at least one core part can be removed from the multi-part core. The core or the casting core is used to produce internal channel structures or generally cavity structures and is usually designed as a salt core or as a sand core. The metallic hollow component is then cast and, after the casting has solidified, at least one core part is removed, which results in a cavity. A channel element is then inserted into this cavity or into the cavity freed up by the removed core part in accordance with a first alternative. This channel element is then expanded by internal high-pressure forming in such a way that that it is at least partially applied to an inner surface of the cavity released by the removed core part. The remaining core is then removed, for example by dissolving or rinsing. With the method according to the invention, it is therefore possible to at least partially use the casting core or core in general that is still present within the metallic hollow component after casting the metallic hollow component as a mold for internal high-pressure forming of the channel element. Since the removed core part can not only run within the core, but also come into direct contact with the casting material of the cast metallic hollow component, the channel element later produced by hydroforming can use both the metallic hollow component and the core as a negative mold. The method according to the invention can be carried out independently of the material of the metallic hollow component and at the same time independently of the material of the channel element, so that the channel element can be made of plastic or also of metal, for example. This means that hybrid components that have previously been impossible or very difficult to manufacture and which have a particularly advantageous effect on the weight of the metallic hollow component to be produced can be produced cost-effectively and of the highest quality. As an alternative to inserting the channel element and hydroforming it, it is also conceivable according to a second alternative that a channel element is introduced or produced in a cavity created by the removed core part, in particular by centrifugal casting. During centrifugal casting, liquid metal or liquid plastic is poured into the rotating core. Of course, a centrifugal casting lance can also rotate. It should be noted that the two alternatives described do not represent an exhaustive list, so that other alternatives are also conceivable.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend der ersten Alternative wird als Kanalelement ein Schlauchelement aus Kunststoff verwendet. Ein derartiges Schlauchelement bietet den großen Vorteil, dass es aufgrund seiner Elastizität und Verformbarkeit vergleichsweise einfach in den durch den entnommenen Kernteil entstandenen Hohlraum eingeführt und dort positioniert werden kann. Zugleich bietet ein derartiges Schlauchelement aus Kunststoff den Vorteil, dass zum Innenhochdruckumformen deutlich weniger Druck erforderlich ist, als beispielsweise für ein metallisches Kanalelement. Der wesentliche Vorteil eines derartigen als Schlauchelement aus Kunststoff ausgebildeten Kanalelements liegt jedoch in der Möglichkeit, dass sich dieses beim Einschieben in den durch den entnommenen Kernteil freigegebenen Hohlraum verformen und dadurch auch kurvige Strecken innerhalb des Kerns bzw. des metallischen Hohlbauteils überwinden kann. Das als Schlauchelement aus Kunststoff ausgebildete Kanalelement kann beispielsweise durch einen Wärmeeintrag bzw. ein Erhitzen anschließend ausgehärtet werden.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention according to the first alternative, a plastic hose element is used as the channel element. Such a hose element offers the great advantage that, due to its elasticity and deformability, it can be inserted and positioned comparatively easily into the cavity created by the removed core part. At the same time, such a hose element made of plastic offers the advantage that significantly less pressure is required for hydroforming than, for example, for a metal channel element. However, the main advantage of such a channel element designed as a hose element made of plastic lies in the possibility that it can deform when pushed into the cavity released by the removed core part and can therefore also overcome curved paths within the core or the metallic hollow component. The channel element designed as a hose element made of plastic can then be hardened, for example, by applying heat or heating.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend der ersten Alternative wird das Kanalelement nach dem Innenhochdruckumformen abgetrennt. Zum Innenhochdruckumformen ist es erforderlich, dass das Kanalelement einen geschlossenen Hohlraum bildet, der mit entsprechendem Druck, beispielsweise mittels Pressluft oder einem Hydraulikfluid, beaufschlagbar ist. Da das Kanalelement nach der Herstellung jedoch durchlässig sein soll, wird dieses an entsprechenden Stellen abgetrennt, wobei an diesen Stellen beispielsweise anschließend noch ein Adapterelement zum Anschluss an weitere Leitungen bzw. Bauteile angebracht werden kann.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention according to the first alternative, the channel element is separated after hydroforming. For internal high-pressure forming, it is necessary that the channel element forms a closed cavity that can be pressurized, for example using compressed air or a hydraulic fluid. However, since the channel element should be permeable after production, it is separated at appropriate points, and an adapter element can then be attached to these points for connection to further lines or components.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend der ersten Alternative wird das Kanalelement durch Pressluft oder Flüssigkeit, insbesondere Hydraulikflüssigkeit, innenhochdruckumgeformt. Das Innenhochdruckumformen mittels Pressluft bietet den großen Vorteil, dass hierdurch eine hinsichtlich ökologischer Aspekte bzw. Arbeitssicherheitsaspekte einfache Handhabung möglich ist, wobei ein Innenhochdruckumformen mittels Pressluft beispielsweise bei Kanalelementen aus Kunststoff zum Einsatz kommt, die einen geringeren Druck zum Innenhochdruckumformen erfordern. Mittels Hydraulikflüssigkeit wiederum ist es möglich, deutlich höhere Drücke aufzubringen, wodurch auch Kanalelemente aus Metall problemlos umformbar sind.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention according to the first alternative, the channel element is internally high-pressure formed using compressed air or liquid, in particular hydraulic fluid. Internal high-pressure forming using compressed air offers the great advantage that it is easy to handle in terms of ecological and occupational safety aspects, with internal high-pressure forming using compressed air being used, for example, for channel elements made of plastic, which require lower pressure for internal high-pressure forming. Using hydraulic fluid, it is possible to apply significantly higher pressures, which means that metal channel elements can also be formed without any problems.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend der ersten Alternative wird das Kanalelement beim Innenhochdruckumformen erwärmt bzw. erhitzt. Ein Erhitzen des Kanalelements während des Innenhochdruckumformens erleichtert ein Anlegen desselben an eine Innenmantelfläche des durch den entnommenen Kernteil freigegebenen Hohlraums, wodurch eine verbesserte Formtreue im Hinblick auf die auszufüllende Form des Hohlraums erreicht werden kann.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention corresponding to the first alternative, the channel element is heated or heated during hydroforming. Heating the channel element during hydroforming makes it easier to place it on an inner lateral surface of the cavity released by the removed core part, whereby improved shape accuracy can be achieved with regard to the shape of the cavity to be filled.

Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein metallisches Hohlbauteil anzugeben, das entsprechend dem in den vorherigen Absätzen beschriebenen Verfahren hergestellt ist. Hierdurch können beispielsweise Kurbelgehäuse als Hybridbauteile hergestellt werden, insbesondere sofern beispielsweise für das Kanalelement ein anderes Metall als für das Kurbelgehäuse oder Kunststoff verwendet wird. Ein nach diesem Verfahren hergestelltes metallisches Hohlbauteil bietet darüber hinaus den großen Vorteil, dass der zum Herstellen weiterer Kanäle, beispielsweise Kühlmittelkanäle, eingesetzte Gießkern zumindest teilweise auch als Form für das Innenhochdruckumformen der Kanalelemente genutzt werden kann. Wird das Kanalelement beispielsweise aus Kunststoff ausgebildet, so kann eine Hybridbauweise erreicht werden, die im Vergleich zu herkömmlichen, rein metallischen Hohlbauteilen bzw. Kanalelementen eine deutliche Gewichtsersparnis mit sich bringt.The present invention is further based on the general idea of providing a metallic hollow component which is manufactured according to the method described in the previous paragraphs. In this way, for example, crankcases can be produced as hybrid components, in particular if, for example, a different metal is used for the channel element than for the crank housing or plastic is used. A metallic hollow component produced using this process also offers the great advantage that the casting core used to produce further channels, for example coolant channels, can at least partially also be used as a mold for hydroforming the channel elements. If the channel element is made of plastic, for example, a hybrid design can be achieved, which brings with it a significant weight saving compared to conventional, purely metallic hollow components or channel elements.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des metallischen Hohlbauteils ist zwischen dem entnehmbaren Kernteil und dem restlichen Kern eine Trennschicht angeordnet. Eine derartige Trennschicht kann beispielsweise eine Gleitschicht bilden, die ein erleichtertes Entnehmen des entnehmbaren Kernteils nach dem Gießen des metallischen Hohlbauteils ermöglicht.In a particularly preferred embodiment of the metallic hollow component, a separating layer is arranged between the removable core part and the remaining core. Such a separating layer can, for example, form a sliding layer that makes it easier to remove the removable core part after the metallic hollow component has been cast.

Denkbar ist selbstverständlich auch, dass der entnehmbare Kernteil und der restliche Kern aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet sind, beispielsweise auf Basis unterschiedlicher Bindersysteme, sodass der entnehmbare Kernteil z.B. wasserlöslich sein kann, insbesondere als organischer und anorganischer Sandkern. Alternativ ist auch der Einsatz unterschiedlicher Kernmaterialien denkbar, beispielsweise ein Salzkern (wasserlöslich) und ein Sandkern (thermisch, mechanisch entfernbar).It is of course also conceivable that the removable core part and the remaining core are made of different materials, for example based on different binder systems, so that the removable core part can be water-soluble, for example, in particular as an organic and inorganic sand core. Alternatively, the use of different core materials is also conceivable, for example a salt core (water-soluble) and a sand core (thermally, mechanically removable).

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des metallischen Hohlbauteils ist der entnehmbare Kernteil einstückig ausgebildet oder weist zumindest zwei Teile auf. Bei einer einstückigen Ausbildung des entnehmbaren Kernteils kann ein vereinfachtes Handling gewährleistet werden, während bei einem mehrteiligen Kernteil deutlich komplexere Strukturen, insbesondere auch Hinterschnittstrukturen, realisierbar sind.In a further advantageous embodiment of the metallic hollow component, the removable core part is formed in one piece or has at least two parts. With a one-piece design of the removable core part, simplified handling can be guaranteed, while with a multi-part core part, significantly more complex structures, in particular undercut structures, can be realized.

Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise einen Personenkraftwagen, mit einer Karosserie und mit mindestens einem metallischen Hohlbauteil entsprechend den vorherigen Absätzen auszustatten, welches an der Karosserie angebracht ist. Ein derartiges Kraftfahrzeug bietet somit den Vorteil, dass insbesondere bei einem als Schlauchelement aus Kunststoff ausgebildeten Kanalelement eine gewichtsreduzierende Hybridbauweise erreicht werden kann, die nicht nur eine kostengünstige Herstellung erlaubt, sondern bei dem Kraftfahrzeug auch für eine Reichweitensteigerung sorgt.The present invention is further based on the general idea of equipping a motor vehicle, preferably a passenger car, with a body and with at least one metallic hollow component according to the previous paragraphs, which is attached to the body. Such a motor vehicle therefore offers the advantage that, particularly with a channel element designed as a hose element made of plastic, a weight-reducing hybrid design can be achieved, which not only allows cost-effective production, but also ensures an increase in the range of the motor vehicle.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures based on the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den durch die Ansprüche definierten Rahmen der Erfindung zu verlassen. Vorstehend genannte und nachfolgend noch zu nennende Bestandteile einer übergeordneten Einheit, wie z.B. einer Einrichtung, einer Vorrichtung oder einer Anordnung, die separat bezeichnet sind, können separate Bauteile bzw. Komponenten dieser Einheit bilden oder integrale Bereiche bzw. Abschnitte dieser Einheit sein, auch wenn dies in den Zeichnungen anders dargestellt ist. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the invention as defined by the claims. The above-mentioned and below-mentioned components of a higher-level unit, such as a device, a device or an arrangement, which are designated separately, can form separate parts or components of this unit or can be integral areas or sections of this unit, even if this shown differently in the drawings. Preferred exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference numbers referring to the same or similar or functionally the same components.

Es zeigen, jeweils schematisch,

1 eine Schnittdarstellung durch eine Gussform mit einem darin angeordneten mehrteiligen Kern und einem bereits gegossenen metallischen Hohlbauteil,
2 eine Darstellung wie in 1, jedoch bei entnommenem Kernteil,
3 eine Darstellung wie in 2, jedoch mit einem in einen durch den entnommenen Kernteil entstandenen Hohlraum eingelegten Kanalelement,
4 eine Darstellung wie in 3, jedoch bei bereits innenhochdruckumgeformtem Kanalelement,
5 eine Darstellung wie in 4, jedoch bei entnommenem Kern und abgetrenntem Kanalelement.

It shows, schematically,

1 a sectional view through a casting mold with a multi-part core arranged therein and an already cast metallic hollow component,
2 a representation like in 1 , but with the core part removed,
3 a representation like in 2 , but with a channel element inserted into a cavity created by the removed core part,
4 a representation like in 3 , but with the channel element already hydroformed,
5 a representation like in 4 , but with the core and channel element removed.

Entsprechend der 1 wird zum Herstellen eines metallischen Hohlbauteils 1 zunächst eine Gussform 2 mit einem darin angeordneten, mehrteiligen Kern 3 bereitgestellt. Der Kern 3 kann dabei beispielsweise als Salzkern oder als Sandkern ausgebildet sein und hinterlässt nach der Herstellung des metallischen Hohlbauteils 1 entsprechende Hohlräume, die beispielsweise als Kanäle für Fluide oder als Leerräume zur Gewichtsersparnis und Ressourcenschonung genutzt werden können.According to the 1 To produce a metallic hollow component 1, a casting mold 2 with a multi-part core 3 arranged therein is first provided. The core 3 can be designed, for example, as a salt core or as a sand core and leaves behind corresponding cavities after the production of the metallic hollow component 1, which can be used, for example, as channels for fluids or as empty spaces to save weight and conserve resources.

Der Kern 3 besitzt dabei zumindest einen entnehmbaren Kernteil 4, wobei dieser Kernteil 4 beispielsweise einstückig oder aus mehreren Teilen ausgebildet sein kann, insbesondere sofern beispielsweise komplexe Hohlraumstrukturen herstellbar sein sollen.The core 3 has at least one removable core part 4, this core part 4 being, for example, in one piece or made up of several parts can be designed, in particular if, for example, complex cavity structures are to be able to be produced.

Entsprechend der 2 wurde das gegossene metallische Hohlbauteil 1 aus der Gussform 2 entnommen und der zumindest eine Kernteil 4 sowohl aus dem metallischen Hohlbauteil 1 als auch aus dem Kern 3 entfernt. Hierdurch entsteht ein Hohlraum 5, der sich abschnittsweise sowohl durch das metallische Hohlbauteil 1 als auch durch den Kern 3 erstreckt.According to the 2 the cast metallic hollow component 1 was removed from the casting mold 2 and the at least one core part 4 was removed both from the metallic hollow component 1 and from the core 3. This creates a cavity 5, which extends in sections both through the metallic hollow component 1 and through the core 3.

Betrachtet man nun die 3, so kann man erkennen, dass in den Hohlraum 5 entsprechend einer ersten Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Kanalelement 6 eingelegt wird, was anschließend entsprechend der 4 durch Innenhochdruckumformen umgeformt, insbesondere durch ein Blasverfahren aufgeblasen, wird. Hierdurch legt sich das Kanalelement 6 an eine Innenmantelfläche des Hohlraums 5 an, der sich - wie gesagt - sowohl durch den Kern 3 als auch durch das metallische Hohlbauteil 1 erstrecken kann.Now look at them 3 , it can be seen that a channel element 6 is inserted into the cavity 5 according to a first alternative of the method according to the invention, which is then done in accordance with 4 formed by hydroforming, in particular inflated by a blowing process. As a result, the channel element 6 rests against an inner lateral surface of the cavity 5, which - as mentioned - can extend both through the core 3 and through the metallic hollow component 1.

Alternativ zum Einlegen des Kanalelements 6 und einem Innenhochdruckumformen desselben ist entsprechend einer zweiten Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens auch denkbar, dass ein Kanalelement 6 in einem durch den entnommenen Kernteil 4 entstandenen Hohlraum 5 eingebracht bzw. hergestellt wird, insbesondere durch Schleuderguss.As an alternative to inserting the channel element 6 and hydroforming it, it is also conceivable according to a second alternative of the method according to the invention that a channel element 6 is introduced or produced in a cavity 5 created by the removed core part 4, in particular by centrifugal casting.

In 5 wird nun der noch verbliebene restliche Kern 3 aus dem metallischen Hohlbauteil 1 entnommen, beispielsweise ausgespült, woraufhin das Verfahren abgeschlossen ist.In 5 The remaining core 3 is now removed from the metallic hollow component 1, for example rinsed out, whereupon the process is completed.

Als Kanalelement 6 kann bei der ersten Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise ein Schlauchelement aus Kunststoff eingesetzt werden, welche sich durch ein pneumatisches Innenhochdruckumformen, das heißt ein Aufblasen, exakt an die Innenmantelfläche des Hohlraums 5 anlegt. Hierdurch ist insbesondere ein Hybridbauteil erzeugbar, mit einem metallischen Hohlbauteil 1 und einem Kanalelement 6 aus Kunststoff. Ein derartiges Hybridbauteil zeichnet sich insbesondere durch ein deutlich reduziertes Gewicht aus. Alternativ ist selbstverständlich auch denkbar, dass das Kanalelement 6 aus Metall ausgebildet ist, sodass in diesem Fall das Innenhochdruckumformen ebenfalls pneumatisch, d. h., durch ein Blasverfahren, oder durch eine Hydraulikflüssigkeit erfolgen kann. Um dabei das Innenhochdruckumformen zu erleichtern und insbesondere auch lediglich geringere Drücke einsetzen zu müssen, kann das Kanalelement 6 beim Innenhochdruckumformen erwärmt bzw. erhitzt werden. Hierdurch kann einerseits das Innenhochdruckumformen erleichtert und damit die Belastungen für den Kern 3 bzw. das metallische Hohlbauteil 1 während des Innenhochdruckumformen reduziert werden, und andererseits kann eine Aussteifung des Kanalelements 6 durch ein Abkühlen nach dem Innenhochdruckumformen erreicht werden.In the first alternative of the method according to the invention, a hose element made of plastic, for example, can be used as the channel element 6, which is applied precisely to the inner surface of the cavity 5 by pneumatic internal high-pressure forming, that is to say inflation. This makes it possible in particular to produce a hybrid component with a metallic hollow component 1 and a channel element 6 made of plastic. Such a hybrid component is characterized in particular by a significantly reduced weight. Alternatively, it is of course also conceivable that the channel element 6 is made of metal, so that in this case the internal high-pressure forming is also pneumatic, i.e. that is, can be done by a blowing process or by a hydraulic fluid. In order to make hydroforming easier and in particular to only have to use lower pressures, the channel element 6 can be heated or heated during hydroforming. As a result, on the one hand, hydroforming can be made easier and thus the loads on the core 3 or the metallic hollow component 1 can be reduced during hydroforming, and on the other hand, the channel element 6 can be stiffened by cooling after hydroforming.

Das gemäß der 5 dargestellte Entfernen des Kerns 3 kann beispielsweise durch ein Auflösen bzw. Auswaschen desselben erfolgen. Ebenfalls nach dem in 4 dargestellten Verfahrensschritt kann das Kanalelement 6 noch abgetrennt werden, das heißt es können Öffnungen 7, die während des Innenhochdruckumformen noch verschlossen sind, geöffnet werden.That according to the 5 The removal of the core 3 shown can be done, for example, by dissolving or washing it out. Also after the in 4 In the method step shown, the channel element 6 can still be separated, that is, openings 7 that are still closed during hydroforming can be opened.

Zwischen dem Kern 3 und dem zumindest einen entnehmbaren Kernteil 4 kann eine Trennschicht 8 angeordnet sein, die insbesondere ein Entnehmen des Kernteils 4 nach dem Gießen des metallischen Hohlbauteils 1 erleichtert, da es eine Art Gleitschicht bildet.A separating layer 8 can be arranged between the core 3 and the at least one removable core part 4, which in particular makes it easier to remove the core part 4 after the metallic hollow component 1 has been cast, since it forms a kind of sliding layer.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es somit möglich, ein metallisches Hohlbauteil 1 mit nahezu beliebigem innenliegenden Kanal mittels eines Kanalelements 6 herzustellen, wobei das Kanalelement 6 zudem aus einem anderen Werkstoff ausgebildet sein kann, als das metallische Hohlbauteil 1, wodurch ein gewichtsoptimiertes hybrides Bauteil herstellbar ist.With the method according to the invention, it is therefore possible to produce a metallic hollow component 1 with almost any internal channel by means of a channel element 6, wherein the channel element 6 can also be made of a different material than the metallic hollow component 1, whereby a weight-optimized hybrid component can be produced .

Eingesetzt werden kann ein derartiges erfindungsgemäßes metallisches Hohlbauteil 1, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug 9, insbesondere an einer Karosserie 10 desselben.Such a metallic hollow component 1 according to the invention can be used, for example in a motor vehicle 9, in particular on a body 10 of the same.

Claims

Method for producing a metallic hollow component (1), in which - a mold (2) is provided with a multi-part core (3) arranged therein, from which at least one core part (4) can be removed, - the metallic hollow component (1) is cast, - at least one core part (4) is removed, - a channel element (6) is inserted into a cavity (5) created by the removed core part (4), - the channel element (6) is expanded by hydroforming until it at least partially rests on an inner lateral surface of the cavity (5), or - a channel element (6) is introduced into a cavity (5) created by the removed core part (4), in particular by centrifugal casting, - the remaining core (3) is removed.

Procedure according to Claim 1 , first alternative, characterized in that as a channel element (6) a plastic hose element is used.

Procedure according to Claim 1 , first alternative or after Claim 2 , characterized in that the channel element (6) is separated after hydroforming.

Procedure according to Claim 1 , first alternative or after Claim 2 or 3 , characterized in that the channel element (5) is formed by internal high pressure using compressed air or liquid, in particular hydraulic fluid.

Procedure according to Claim 1 , first alternative or after one of the Claims 2 until 4 , characterized in that the channel element (6) is heated during hydroforming.

Metallic hollow component (1), produced by the method according to one of the preceding claims, wherein the metallic hollow component (1) is designed as a crankcase.

Motor vehicle (9), preferably passenger car, - with a body (10), - with at least one metallic hollow component (1). Claim 6 , which is attached to the body (10).