DE19726406A1 - Verfahren zum Formen dünnwandiger Elemente und Vorrichtung hierfür - Google Patents

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen dünnwandiger Elemente, wie Freiformteile aus Metall oder dgl. Material mit unter bestimmten Bedingungen plastischen Eigenschaften mit folgenden Verfahrensschritten: Einbringen des Elements in zumindest eine Kavität eines Werkzeuges, Druckbeaufschlagen des Elements mit einem gasförmigen Medium, so daß es die Kontur der Kavität annimmt.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens, mit einem zumindest eine Kavität bildenden Werkzeug, in die zumindest ein dünnwandi­ ges Element einlegbar ist, und einem Aggregat zum Erzeugen eines unter Druck stehenden gasförmigen Mediums, wobei die­ ses Medium der Kavität zugeführt wird.

STAND DER TECHNIK

Im Automobilbau werden sogenannte Hitzeabschirmschilder benötigt, um temperaturempfindliche Bauelemente vor hohen Temperaturen zu schützen. Insbesondere im Bereich des Abgas­ krümmers eines Motorenaggregats kommt es zu einer hohen Tem­ peraturentwicklung, so daß diese Schilder auch in diesem Bereich eingesetzt werden, wobei aufgrund der jeweils vor­ handenen komplexen Geometrie sogenannte Freiformblechteile zum Einsatz kommen. Die bekannten Hitzeabschirmschilder sind als doppelwandige Blechschilder ausgebildet, wobei zwischen den Blechen eine Isolierpappe zur Wärmeisolierung angeordnet ist. Die Verbindung beider Bleche erfolgt bevorzugt durch eine Umbördelung. Derartige Hitzeabschirmschilder sind auf­ grund des Einsatzes zweier unterschiedlicher Materialien relativ aufwendig in der Herstellung und hinsichtlich einer wirtschaftlichen Herstellung nicht optimal. Inbesondere beim Wiederverwerten entsteht aufgrund der dann zu trennenden unterschiedlichen zwei Materialien ein recht hoher Aufwand.

Es ist weiterhin bekannt, zum Formen dünnwandiger Elemente diese Elemente in die Kavität eines Werkzeugs einzubringen und die Kavität mit einem unter Druck stehenden gasförmigen Medium zum Verformen des Elementes zu beaufschlagen.

Weiterhin ist bekannt, zum Formen dünnwandiger Elemente unter Druck stehende Flüssigkeiten einzusetzen. Dies erfor­ dert jedoch einen relativ hohen Aufwand, da kostenintensive Abdichtprobleme auftreten und die Flüssigkeiten in der Regel in einem geschlossenen System vorhanden sein müssen.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend von dem genannten Stand der Technik das technische Problem bzw. die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Formen dünnwandiger Elemente, insbesondere Freiformbleche, anzugeben, das eine wirtschaft­ liche Herstellung bei geringen Werkzeugkosten mit hohem Standardisierungsgrad ermöglicht. Weiterhin liegt der Erfin­ dung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Formen dünnwan­ diger Elemente anzugeben, wobei gewährleistet sein soll, daß dünnwandige Elemente mit einer vorgebbaren Oberflächenstruk­ tur einfach und präzise hergestellt werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verformen dünnwandiger Elemente ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich demgemäß durch folgende Verfahrensschritte aus:

• - Einbringen von zumindest zwei, übereinander angeordneten, dünnwandigen Elementen in die Kavität des Werkzeuges,
• - im wesentlichen gasdichtes Verbinden der beiden Elemente zumindest in deren Randbereich, entweder bereits vor dem Einbringen in die Kavität oder durch Zusammendrücken der beiden Werkzeugteile zum Bilden der Kavität und
• - Druckbeaufschlagen durch das Druckmedium des zwischen den beiden Elementen vorhandenen Bereiches über zumindest einen von außen offenen im Randbereich durch die beiden Elemente geformten Kanal, in den jeweils eine Düse eingeführt ist, an der das Druckmedium ansteht.

Dabei kann das Verbinden der beiden Elemente durch Umbör­ deln, Clinchen, Kleben, Schweißen, insbesondere Buckel­ schweißen, Laserschweißen, Ultraschallschweißen, erfolgen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich beispiels­ weise Hitzeabschirmschilder in einfacher Art und Weise erzeugen. Als Isolierschicht dient hierbei die zwischen den Blechen vorhandene Luftschicht. Ein derartiges Bauteil ist problemlos recyclebar, da die üblicherweise im Innern des Schildes angeordnete Isolierpappe entfällt und somit ledig­ lich eine Materialart zu entsorgen ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist erkannt worden, als Werkzeug ein Gas-Innen-Druck-Werkzeug mit Düse einzusetzen, das innerhalb einer Pressenstraße oder einer Einzelpresse vorhanden ist.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens, das die Herstellung von doppelwandigen Ele­ menten mit praktisch beliebiger Anordnung der Doppelwandig­ keit ermöglicht, zeichnet sich dadurch aus, daß die beiden Elemente zunächst vollflächig miteinander mittels eines tem­ peraturabhängigen Klebers verbunden werden, die Klebewirkung mittels Temperaturerhöhung in vorgebbaren Bereichen wieder gelöst wird und diese Bereiche der gelösten Klebeverbindung mit dem Druckmedium beaufschlagt werden.

Um den Bereich, in dem die Umformung stattfinden soll, kön­ nen von außen Heizelemente angesetzt werden, die zum Lösen der Klebeverbindung führen.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens, die eine besonders wirtschaftliche Herstel­ lung unterschiedlichster Formen ermöglicht, zeichnet sich dadurch aus, daß die beiden Elemente entlang von Schweißli­ nien oder Buckelpunktschweißlinien miteinander verbunden sind, die auch im Innenbereich der Elemente verlaufen, so daß mehrere Bereiche gebildet werden, die mit dem Druckme­ dium beaufschlagbar sind.

In einer weiteren Ausführungsvariante werden die die Kavität bildenden Werkzeugteile vor oder beim Formen erwärmt.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens, die die problemlose und einfache Herstellung von Formteilen mit mehreren nebeneinander angeordneten Hohl­ räumen ermöglicht, zeichnet sich dadurch aus, daß zumindest drei, insbesondere vier, übereinander angeordnete Elemente in die Kavität des Werkzeuges eingelegt werden, in einem ersten Verfahrensschritt diejenigen Bereiche zwischen den Elementen mit dem Druckmedium beaufschlagt werden, deren äußere Elemente sich entsprechend der Form der Kavität ver­ formt, und in einem zweiten Verfahrensschritt diejenigen Bereiche zwischen den Elementen mit dem Druckmedium vorgeb­ barer Größe beaufschlagt werden, so daß sich die inneren Elemente in den durch die Verformung der äußeren Elemente im ersten Verfahrensschritt gebildeten Raum teilweise verformt, und dadurch ein mehrwandiger Hohlquerschnitt gebildet wird.

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung, bei der bevorzugt auch nur ein Formteil in die Kavität eingesetzt werden kann und das zu geringen Werkezugkosten bei gleichzeitiger Stan­ dardisierung führt, zeichnet sich dadurch aus, daß eine Nie­ derhaltereinrichtung eingesetzt wird, die die eingelegten Elemente während des Formprozesses fixiert und eine Steuer­ einrichtung eingesetzt wird, mittels derer die Niederhalter­ kraft der Niederhaltereinrichtung, insbesondere während des Formprozesses steuerbar ist, wobei bevorzugt als Steuergröße für die Steuereinrichtung zur Steuerung der Niederhalterein­ richtung die Verform- und/oder Fließgeschwindigkeit der Ele­ mente beim Formprozeß und/oder die Dicke des Elements und/oder sonstige materialspezifische Kennwerte des eingesetz­ ten Materials verwendet werden.

Als Material für das Druckmedium werden bevorzugt Gase ins­ besondere Stickstoff, oder Luft eingesetzt.

In besonders wirtschaftlicher Art und Weise lassen sich nach einer weiteren alternativen Ausgestaltung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens Formteile herstellen, die eine beliebige Oberflächenkontur aufweisen, in dem nämlich in die Kavität Formteile angeordnet werden, deren Außenkontur sich zumin­ dest bereichsweise als Negativkontur in dem dünnen Element durch den Formprozeß abbildet. Neben einzelnen Vertiefungen können unter anderem beispielsweise auch rasterförmig ange­ ordnete Versteifungsrippen in einfacher Art und Weise erzeugt werden.

Um die Flexibilität zu erhöhen sind diese Formteile bevor­ zugt lösbar an der Kavität angeordnet.

Der vorliegenden Erfindung liegt weiterhin das technische Problem bzw. die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung inbeson­ dere zum Durchführen des oben genannten Verfahrens anzuge­ ben, das eine wirtschaftliche Herstellung von dünnwandigen Formteilen, insbesondere Freiformblechen, gewährleistet, wobei auf geringe Werkzeugkosten und eine hohe Standardisie­ rung abgezielt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 15 gegeben. Vorteilhafte Ausgestal­ tungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist demgemäß gekennzeichnet durch eine Niederhaltereinrichtung die das/die in die Kavi­ tät eingelegte Element/Elemente fixiert und eine Steuerein­ richtung, die die Niederhalterkraft der Niederhaltereinrich­ tung insbesondere in Abhängigkeit der Verformung und/oder Fließgeschwindigkeit und/oder Dicke und/oder weiteren mate­ rialspezifischen Kennwerte der Elemente/des Elements varia­ bel steuert.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung zeichnet sich dadurch aus, daß ein Werkezeugteil in dem die Kavität umgebenden Bereich eine wellenförmige Ausnehmung aufweist, in die die Niederhaltereinrichtung einfährt und dadurch das/die Element/Elemente verformt und fixiert, wobei alternativ mehrere wellenförmige Ausnehmungen vorhanden sein können.

Zu besonders guten Steuerungsergebnissen gelangt man, wenn jeder Ausnehmung einer Niederhaltereinrichtung zugeordnet ist. Die Niederhaltereinrichtung ist bevorzugt umlaufend ausgebildet und kann auch für den dichtenden Einschluß der eingelegten dünnwandigen Elemente sorgen.

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemä­ ßen Vorrichtung, die sich durch geringe Werkzeugkosten und einen hohen Grad an Standardisierung auszeichnet, ist durch die Merkmale gekennzeichnet, daß das Werkzeug ein erstes Werkzeugteil mit einer Grundplatte, an der die Niederhalter­ einrichtung und die Steuereinrichtung angeordnet sind, auf­ weist und ein weiteres austauschbares zweites Werkzeugteil zusammen mit der Grundplatte die Kavität bildet.

Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den Ansprüchen ferner aufgeführten Merk­ male sowie durch die nachstehend angegebenen Ausführungsbei­ spiele. Die Merkmale der Ansprüche können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden, insoweit sie sich nicht offensichtlich gegenseitig ausschließen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungsformen und Wei­ terbildungen derselben werden im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entneh­ menden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:

Fig. 1 bis 3 schematischer Detailschnitt durch ein Werkzeug, bei dem zwei in der Kavität des Werkezugs angeordnete dünnwandige Blechteile mittels eines gasförmigen Druckmediums geformt werden,

Fig. 4 schematische Perspektivdarstellung des geformten Formteilelements gemäß den Fig. 1 bis 3,

Fig. 5 schematischer Schnitt entlang Schnittführung 5-5 in Fig. 4,

Fig. 6 und 7 schematischer Schnitt durch ein Werkzeug bei dem ein einwandiges dünnes Blechelement mittels eines gasför­ migen Druckmediums geformt wird,

Fig. 8 schematische Perspektivdarstellung des geformten Ele­ ments gemäß Fig. 7,

Fig. 9 schematischer Detailquerschnitt durch ein Werkzeug mit Kavität mit eingelegtem Formteil und verformten dünnwandigen Element,

Fig. 10 schematische Perspektivdarstellung des Formteils gemäß des Elements gemäß Fig. 9 mit Formteil,

Fig. 11 schematische Draufsicht auf zwei miteinander verkleb­ ten dünnwandigen Elementen und dargestellter Zone erhöhter Temperatur

Fig. 12 schematischer Schnitt durch ein Werkzeug mit zwei Kavitäten und jeweils zwei einsetzbaren dünnwandigen Elementen,

Fig. 13 schematischer Schnitt durch ein Werkzeug mit einer Kavität, einem eingesetzten, unter Druckgas verform­ ten dünnwandigen Element, einer Steuereinrichtung und einer Niederhaltereinrichtung,

Fig. 14 bis 15 schematischer Schnitt durch ein Werkzeug zur Herstel­ lung eines Elements mit mehreren Hohlräumen und

Fig. 16 schematischer Schnitt durch das geformte Element gemäß Fig. 15.

WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG

In den Fig. 1 bis 3 ist stark schematisiert ein Ausschnitt aus einer Werkzeugvorrichtung dargestellt, nämlich eine obere Werkzeugeinheit 10.1 und eine untere Werkzeugeinheit 10.2. Die obere Werkzeugeinheit 10.1 ist gegenüber der unte­ ren Werkzeugeinheit 10.2 verschieblich gelagert. Beide Werk­ zeugeinheiten 10.1, 10.2 besitzen sich gegenüberliegende Ausnehmungen 12.1, 12.2, so daß beim Zusammenfahren der Werkzeugeinheiten 10.1, 10.2 eine Kavität 30 entsteht. Im auseinandergefahrenen Zustand (Fig. 1) wird zwischen den beiden Werkzeugeinheiten 10.1, 10.2 ein dünnwandiges Blech­ element 20 eingeführt, das aus einem oberen Element 20.1 und einem unteren Element 20.2 besteht. Das untere Element 20.2 besitzt umlaufend eine Umbördelung 22, die den Randbereich des oberen Elements 20.1 umfaßt. Am in den Fig. 1 bis 3 rechten Randbereich besitzt sowohl das obere Element 20.1 als auch das untere Element 20.2 eine konvexe im Querschnitt kreisförmige Ausformung, so daß bei aufeinandergelegten Ele­ menten insgesamt ein Kanal 24 entsteht. In diesen Kanal 24 wird eine in den Fig. 1 bis 3 schematisch dargestellte Düse 26 eingeführt, welche Düse 26 mit einem nicht dargestellten Aggregat in Verbindung steht, das einen Gasdruck erzeugt, wobei beispielsweise als Gas Stickstoff eingesetzt werden kann. Die zur Steuerung des Werkzeugs erforderlichen Bau­ teile und Aggregate sind in den Figuren nicht dargestellt.

Nachdem das Element 20 zwischen die beiden Werkzeugeinheiten 10.1, 10.2 eingeführt ist, fährt die obere Werkzeugeinheit 10.1 auf die untere Werkzeugeinheit 10.2, wobei das Element 20 dadurch randseitig umlaufend zusammengepreßt wird, was die Gasdichtheit der Umbördelung weiter erhöht (siehe Fig. 2).

In diesem Zustand wird das Gas unter Druck (Pfeil P) über die Düse zwischen das obere und das untere Element 20.1, 20.2 gepreßt, wodurch sich die beiden Elemente 20.1, 20.2 aufgrund des ausreichend gewählten Gasdrucks plastisch ver­ formen und sich die Elemente 20.1, 20.2 an die Kontur der Kavität 30 anlegen. Nach dem Zurückfahren der oberen Werk­ zeugeinheit 10.1 kann dann das Element 20 entnommen werden. Die durch die Druckbeaufschlagung mit dem Gas entstandene Form ist schematisch in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Ein derartiges Element 20 kann beispielsweise als Hitzeschutz­ schild im Krümmerbereich eines Motors eingesetzt werden, da die zwischen dem oberen und unteren Element 20.1, 20.2 vor­ handene Luftschicht als Isolierschicht wirkt.

In den Fig. 6 und 7 ist der Formvorgang für ein einlagiges Element 40 dargestellt, wobei hier die untere Werkzeugein­ heit 10.3 eine gerade Grundfläche beinhaltet und einen Druckluftzuführungskanal 14 aufweist.

Das verformte Element 40 ist in Fig. 8 perspektivisch aus­ schnittsweise dargestellt.

Fig. 9 zeigt eine Erweiterung des Verfahrens dahingehend, daß im Innern der Kavität 30 ein Formteil 16 angeordnet ist, welches Formteil 16 beispielhaft als Kreisscheibe darge­ stellt ist. Infolge der Druckbeaufschlagung wird das Element in die Kavität 30 gepreßt und die Außenkontur des Formteils 16 drückt sich dadurch in das dünnwandige Element 40, so daß in dessen Oberfläche ein Negativbild 18 der Außenkontur des Formteils 16 entsteht.

Das dargestellte Formteil 16 stellt lediglich eine schemati­ sche Möglichkeit dar, die Oberfläche des dünnwandigen Ele­ mentes zu formen. Insbesondere ist es erfindungsgemäß mög­ lich, rasterförmig angeordnete Rippen durch entsprechend eingelegte Formteile zu erzeugen, wodurch ein besonders steifes Element erzeugt werden kann.

Fig. 11 zeigt schematisch eine Draufsicht auf zwei miteinan­ der verklebten Elemente 50. Die Klebefläche ist schematisch punktiert dargestellt. Der verwendete Kleber hat die Eigen­ schaft, daß er bei erhöhten Temperaturen seine Klebewirkung verliert. Die Elemente 50 werden nun mittels entsprechender Heizeinheiten in einem vorgegebenen Bereich 52 mit Wärme beaufschlagt, welcher Bereich in Fig. 11 schraffiert darge­ stellt ist. In diesem Bereich 52 löst sich somit die Klebe­ verbindung. Darüberhinaus wird in einem weiteren Bereich 54 der Bereich 52 linienartig mit Wärme beaufschlagt, so daß ein "Kanal" entsteht durch den bei entsprechendem Ansatz einer nicht näher dargestellten Düseneinheit Druckgas in den Bereich 52 zwischen den Elementen 50 eingedrückt werden kann, so daß sich die Elemente 50 plastisch verformen. Die Elemente 50 können hierbei wiederum in einer Kavität eines Werkzeuges angeordnet sein, welche Kavität praktisch die Form des Bereiches 52 nachvollzieht.

Es ist jedoch auch möglich, eine Verformung zu erreichen, ohne daß die Elemente 50 in ein Werkzeug mit einer entspre­ chenden Kavität eingelegt werden. Dabei verformen sich dann die Elemente 50 eher membranartig.

Fig. 12 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel, bei dem zwischen den Werkzeugeinheiten 10.1, 10.2 eine Zwischen­ platte 34 angeordnet ist, so daß insgesamt zwei Kavitäten 32 vorhanden sind, in denen jeweils ein oberes und ein unteres Element 20.1, 20.2 angeordnet ist und somit in einem Arbeitsgang zwei doppelwandig beabstandete Elemente geformt werden können. Entsprechend den beiden vorhandenen Kanälen 24 ist die Düse 26.1, über die das Druckgas zugeführt wird, ausgebildet.

In den Fig. 14 bis 16 ist schematisch die Herstellung eines dünnwandigen Elements 60 dargestellt, das insgesamt drei Kammern aufweist. Die Werkzeugvorrichtung ist ähnlich der Werkzeugvorrichtung gemäß Fig. 1 aufgebaut. Gleiche Bauteile tragen dasselbe Bezugszeichen und werden nicht nochmals erläutert. Zusätzlich zu dem oberen Element 20.1 und dem unteren Element 20.2 sind dazwischen zwei weitere Elemente 20.3, 20.4 angeordnet, die in Fig. 14 im linken Randbereich einen Kanal 28 bilden, in den eine Düse 29 einführbar ist. In einem ersten Verfahrensschritt wird durch die Düse 26 der Bereich zwischen dem oberen Element 20.1 und dem unteren Element 20.2 mit Druckgas beaufschlagt, so daß sich die Ele­ mente 20.1, 20.2 gemäß der Darstellung in Fig. 14 an die Wandung der Kavität 30 anlegen.

Im nächsten Verfahrensschritt gemäß Fig. 15 wird die Düse 26 entfernt, so daß der Innenraum 45 zwischen dem oberen Ele­ ment 20.1 und dem unteren Element 20.2 mit dem Umgebungsbe­ reich in Atmosphärenverbindung steht. Dann wird über die Düse 29 der Bereich zwischen dem Element 20.3 und dem Ele­ ment 20.4 mit einem Druckgas beaufschlagt, wobei der Druck D geringer gewählt ist als der Druck P beim Verformen der Ele­ mente 20.1, 20.2. Dadurch weiten sich die Elemente 20.3, 20.4 membranartig auf, wie in Fig. 15 dargestellt, und bil­ den einen voluminösen Innenraum 45. Das zwischen den Elemen­ ten 20.1 und 20.2 vorhandene Gas kann durch den Kanal 24 entweichen. Im Ergebnis liegt dann insgesamt ein dünnwandi­ ges Element mit insgesamt drei Hohlkammern gemäß Fig. 16 vor.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens ist in Fig. 13 dargestellt. Zwischen einer oberen Werkzeugeinheit 70.1 und einer unteren Werkzeugein­ heit 70.2, welche im zusammengefahrenen Zustand eine Kavität 74 bilden, ist ein dünnwandiges Element 80 angeordnet. Die untere Werkzeugeinheit 70.2 weist einen Kanal 72 zum Zufüh­ ren des Druckgases auf. Im äußeren Randbereich ist umlaufend eine Niederhaltereinrichtung 82 vorhanden, die in entspre­ chende Ausnehmungen 84 bereichsweise einfahrbar ausgebildet ist, wobei durch dieses Einfahren das dünnwandige Element 80 in diesem Bereich kalt verformt wird.

Schematisch ist in Fig. 13 eine Steuereinrichtung 86 darge­ stellt, die sowohl den Anpreßdruck der Niederhaltereinrich­ tung 82 als auch die Höhe des Gasdrucks steuert. Der Gas­ druck und die Höhe der Anpreßkraft der Niederhaltereinrich­ tung 82, welche Größen auch während des Umformprozesses variiert werden können, wird durch die Steuereinrichtung 86 beispielsweise in Abhängigkeit der Dicke des dünnwandigen Elements 74, der erzielten Verformung, Fließgeschwindigkeit oder anderer den Umformprozeß oder das Element betreffende Kenndaten gesteuert.

Die von der Steuereinrichtung 86 benötigten Meßwerte können durch geeignete, in den Figur nicht dargestellte Meßsensoren auch während des Umformprozesses gemessen werden.

Weiterhin ist es möglich, daß mehrere Kanäle zum Zuführen des Druckmediums vorhanden sind.

Mit der Vorrichtung gemäß Fig. 13 läßt sich eine gute Stan­ dardisierung erreichen, da zum Formen unterschiedlicher Ele­ mente lediglich die obere Werkzeugeinheit mit jeweils anders gearteter Kavität ausgetauscht werden muß. Dadurch lassen sich die Werkzeugkosten deutlich senken.

Claims (19)

1. Verfahren zum Formen dünnwandiger Elemente (20; 60), wie Freiformteile aus Metall oder dgl. Material mit unter bestimmten Bedingungen plastischen Eigenschaften mit fol­ genden Verfahrensschritten:

• - Einbringen des Elements (20; 60) in zumindest eine Kavität (30) eines Werkzeuges,
• - Druckbeaufschlagen des Elements (20; 60) mit einem gas­ förmigen Medium, so daß es die Kontur der Kavität (30; 74) annimmt,
  gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
• - Einbringen von zumindest zwei, übereinander angeordne­ ten, dünnwandigen Elementen (20; 60) in die Kavität (30) des Werkzeuges,
• - im wesentlichen gasdichtes Verbinden der beiden Ele­ mente (20; 60) zumindest in deren Randbereich entweder bereits vor dem Einbringen in die Kavität (30) oder durch Zusammendrücken der beiden Werkzeugteile zum Bilden der Kavität (30) und
• - Druckbeaufschlagen durch das Druckmedium des zwischen den beiden Elementen (20; 60) vorhandenen Bereiches über zumindest einen von außen offenen im Randbereich durch die beiden Elemente (20; 60) geformten Kanal (24), in den jeweils eine Düse (26) eingeführt ist, an der das Druck­ medium ansteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbinden der zumindest zwei Elemente durch Umbör­ deln, Clinchen, Kleben, Schweißen, insbesondere Buckelschweißen, Laserschweißen, Ultraschallschweißen, erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkzeug ein Gas-Innen-Druckwerkzeug mit Düse einge­ setzt wird, das innerhalb einer Pressenstraße oder einer Einzelpresse vorhanden ist.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elemente (50) zunächst vollflächig miteinander mittels eines temperaturabhängigen Klebers verbunden wer­ den, die Klebewirkung mittels Temperaturerhöhung in vor­ gebbaren Bereichen (52; 54) wieder gelöst wird und diese Bereiche der gelösten Klebeverbindung mit dem Druckmedium beaufschlagt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Lösen der Klebeverbindung von außen auf die Elemente ansetzbare Heizelemente eingesetzt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elemente entlang von Schweißlinien oder Buckelpunktschweißlinien miteinander verbunden sind, die auch im Innenbereich der Elemente verlaufen, so daß meh­ rere Bereiche gebildet werden, die mit dem Druckmedium beaufschlagbar sind.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kavität bildenden Werkzeugteile vor oder beim Formen der Elemente erwärmt werden.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

• - zumindest drei, insbesondere vier, übereinander ange­ ordnete Elemente (20.1 bis 20.4) in die Kavität (30) des Werkzeuges eingelegt werden,
• - in einem ersten Verfahrensschritt diejenigen Bereiche zwischen den Elementen (20.1, 20.2) mit dem Druckmedium beaufschlagt werden, deren Außenelemente (20.1, 20.2) sich entsprechend der Form der Kavität (30) verformt, und
• - in einem zweiten Verfahrensschritt diejenigen Bereiche zwischen den Elementen (20.3, 20.4) mit dem Druckmedium vorgebbarer Größe beaufschlagt werden, so daß sich die inneren Elemente (20.3, 20.4) in den durch die Verformung der äußeren Elemente (20.1, 20.2) im ersten Verfahrens­ schritt gebildeten Raum teilweise verformt, und dadurch ein mehrwandiger Hohlquerschnitt gebildet wird.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche oder nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - eine Niederhaltereinrichtung (82) eingesetzt wird, die zumindest ein eingelegtes Element (80) während des Form­ prozesses fixiert und
• - eine Steuereinrichtung (86) eingesetzt wird, mittels derer die Niederhalterkraft der Niederhaltereinrichtung (82), insbesondere während des Formprozesses steuerbar ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuergrößen für die Steuereinrichtung (86) zur Bestimmung der Niederhalterkraft die Verformung und/oder Fließgeschwindigkeit der Elemente (80) beim Formprozeß und/oder die Dicke des/der Elements/e und/oder weitere materialspezifische Kennwerte der Elemente verwendet wer­ den.

11. Verfahren nach Anspruch 9 und/oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Element in die Kavität eingebracht wird.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckmedium Luft oder Stickstoff eingesetzt werden.

13. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kavität (30) Formteile (16) angeordnet werden, deren Außenkontur sich zumindest bereichsweise als Nega­ tivkontur in der Außenkontur des/der dünnwandigen Ele­ ments/e (40) nach Druckbeaufschlagung abbildet.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile (16) lösbar in der Kavität (30) angeordnet bzw. befestigt werden.

15. Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 9, mit

• - einem zumindest eine Kavität (74) bildenden Werkzeug (70.1, 70.2), in die zumindest ein dünnwandiges Element (74) einlegbar ist, und
• - einem Aggregat zum Erzeugen eines unter Druck stehenden gasförmigen Mediums,
• - wobei dieses Medium der Kavität (74) zugeführt wird,
  gekennzeichnet durch
• - eine Niederhaltereinrichtung (82) die das/die in die Kavität (74) eingelegte Element/Elemente (80) fixiert und
• - eine Steuereinrichtung (86), die die Niederhalterkraft der Niederhaltereinrichtung (82) insbesondere in Abhän­ gigkeit der Verformung und/oder Fließgeschwindigkeit und/oder Dicke und/oder weiteren materialspezifischen Kennwerte der Elemente/des Elements (80) variabel steu­ ert.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkzeugteil (70.1) in dem die Kavität (74) umgeben­ den Bereich eine wellenförmige Ausnehmung (86) aufweist, in die die Niederhaltereinrichtung (84) einfährt und dadurch das/die Element/Elemente verformt und fixiert.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere wellenförmige Ausnehmungen vorhanden sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ausnehmung eine Niederhaltereinrichtung zugeordnet ist.

19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug ein erstes Werkzeugteil (70.2) mit einer Grundplatte, an der die Niederhaltereinrichtung (82) und/oder die Steuereinrichtung (86) angeordnet sind, auf­ weist und ein weiteres austauschbares zweites Werkzeug­ teil (70.1) zusammen mit der Grundplatte die Kavität (74) bildet.