DE19957910A1 - Verfahren zum Herstellen eines Formbauteils ungleichmäßiger Dicke - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Formbauteils ungleichmäßiger Dicke (7). DOLLAR A Um eine kostengünstige Herstellung eines Formbauteils mit einer gewünschten Variation seiner Dicke zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass mindestens zwei Bleche (3, 4) sich zumindest teilweise überlappend zwischen mindestens eine rotierende erste Rolle (1) und mindestens eine entgegengesetzt zur ersten Rolle rotierende zweite Rolle (2) geführt werden, die Bleche (3, 4) gemeinsam zwischen den Rollen (1, 2) durch Rollprofilierung verformt werden und die Bleche (3, 4) miteinander verbunden werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Formbauteils ungleichmäßiger Dicke sowie ein derartiges Formbauteil.

Formbauteile ungleichmäßiger Dicke ermöglichen eine gewichtsop­ timierte Anpassung des Formbauteils an die auftretenden Belastungen. Sie werden dementsprechend insbesondere im Leicht­ bau und im Automobilbereich verwendet.

Derartige Formbauteile können z. B. aus mehreren Blechlagen her­ gestellt werden, indem die Ausgangsbleche getrennt verformt und anschließend miteinander verbunden werden. Hierbei ist jedoch die Verwendung mehrerer Werkzeuge notwendig, wobei im allgemei­ nen aufgrund der Fertigungstoleranzen nur eine unzureichende Passform der beiden Teile erreicht wird und ggf. eine Nachbear­ beitung notwendig ist.

Weiterhin sind Patchwork-Tiefziehverfahren bekannt, bei denen zurechtgeschnittene Bleche gemeinsam tiefgezogen und miteinander verbunden werden. Desweiteren sind Tailored-Blank Verfahren be­ kannt, bei denen Bleche unterschiedlicher Dicke zunächst zu­ rechtgeschnitten und aneinandergefügt werden und nachfolgend umgeformt, z. B. tiefgezogen werden.

Patchwork-Tiefziehverfahren sind jedoch relativ aufwendig und kostenträchtig, da zunächst Blechausschnitte aus einem Ausgangs­ material, z. B. einem Blechcoil, in einer Schneidvorrichtung zu­ rechtgeschnitten, anschließend z. B. durch Positionierstifte in gewünschter Weise aufeinander positioniert und nachfolgend in einer Tiefziehvorrichtung tiefgezogen werden müssen. Hierbei ist eine diskontinuierliche Beschickung der Tiefziehvorrichtung mit den jeweiligen Blechplatinen notwendig.

Tailored-Blank-Umformverfahren sind ebenfalls relativ aufwendig, da hier ebenfalls Blechzuschnitte aus einem Ausgangsmaterial ausgeschnitten werden müssen, evtl. eine Nachbehandlung der stirnseitigen Schnittflächen notwendig ist, die Bleche an den schmalen Stirnflächen miteinander verschweißt und nachfolgend einer Umformvorrichtung, z. B. einer Tiefziehvorrichtung, zuge­ führt werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gegenüber dem Stand der Technik Verbesserungen zu schaffen und insbesondere eine kostengünstige Herstellung eines Formbauteils mit einer ge­ wünschten Variation seiner Dicke zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, bei dem zwei oder mehr Bleche zumindest teilweise übereinander liegend zwischen entgegengesetzt rotierende Rollen geführt und durch diese Rollen rollprofiliert werden und miteinander verbunden werden.

Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch mindestens zwei mit­ einander in Verbindungsflächen verbundene Blechstücke, die ge­ meinsam rollprofiliert sind.

Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, zwei Bleche, z. B. ein Grundblech und ein Verstärkungsblech gemeinsam zu rollprofilie­ ren. Hierbei können auch mehrere Verstärkungsbleche, insbesonde­ re übereinander oder ggf. auch nebeneinander auf das Grundblech gelegt werden, um gewünschte Dickenverteilungen des Formbauteils zu erreichen. Weiterhin können auf jede Seite des Grundbleches ein oder mehrere Verstärkungsbleche gelegt werden. Erfindungs­ gemäß können auch zwei Bleche den Rollen derartig zugeführt wer­ den, dass sie sich in seitlichen Bereichen teilweise überlappen, so dass ein rollprofiliertes Formbauteil hergestellt wird, dass einen mittleren, mehrlagigen Bereich und äußere einlagige Be­ reiche aufweist.

Somit wird ein kontinuierlicher Umformvorgang gewährleistet, bei dem ständig Bleche bzw. ein Blechband zugeführt und entnommen werden können. Somit wird mit relativ geringem Aufwand eine hohe Produktivität gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird gegenüber einer einfachen Rollprofilierung eines einzigen Bleches durch die Verwendung mehrerer Blechlagen, insbesondere auch durch die Verwendung von Blechen unterschied­ licher Dicke, eine größere Variation der Dicke des Formbauteils ermöglicht.

Gegenüber einem Patchwork-Tiefziehverfahren werden vorteilhaf­ terweise auch andere Formen und Variationen der Dicke des Bau­ teils ermöglicht, da beim Rollprofilieren die Breite des Blech­ bandes konstant bleibt.

Die Bleche können nach der Rollprofilierung in einer den Rollen nachgeordneten Vorrichtung, z. B. einer Schweißvorrichtung, mit­ einander verbunden werden. Hierbei kann z. B. ein Elektroden­ schweißverfahren oder ein Lichtbogenschweißverfahren, z. B. ein magnetisch gesteuertes Lichtbogenschweißverfahren (magnetic arc- Schweißverfahren) verwendet werden. Weiterhin können die Bleche mechanisch gefügt, z. B. durch Umlegen einzelner Blechteile, oder gecliricht oder genietet werden.

Die Verbindung der Bleche kann auch während des Rollprofilierens durch mechanisches Fügen erreicht werden.

Erfindungsgemäß kann insbesondere auch ein Kleber zum Verbinden der Bleche verwendet werden, der auf der Verbindungsseite eines Bleches oder den Verbindungsseiten beider Bleche vor dem Roll­ profilieren aufgebracht wird. Bei dem gegenseitigen Verpressen der Bleche während der Rollprofilierung wird eine großflächige Anlage der Bleche aneinander und eine hohe Druckeinwirkung auf die Verbindungsflächen erreicht, die zu einer guten Klebeverbin­ dung führt. Der Kleber kann nach der Rollprofilierung aushärten. Weiterhin ist die Verwendung eines druckaushärtenden Klebers möglich, der während der Rollprofilierung aushärtet.

Erfindungsgemäß können das Grundblech und/oder das Verstärkungs­ blech als Bänder direkt von Blechcoils großer Länge abgerollt werden, so dass ein oder beide Ausgangsbleche in einem Endlos­ verfahren zugeführt werden können, das lediglich in größeren Zeitabschnitten einen Wechsel des Blechcoils erfordert. Hier­ durch wird eine kostengünstige Herstellung des Formbauteils er­ möglicht, da das in Blechcoils gelieferte Blech nicht vor dem Herstellungsvorgang zunächst in einer zusätzlichen Bearbeitungs­ vorrichtung in einzelne Blechabschnitte zurechtgeschnitten wer­ den muss, wie es z. B. bei Patchwork-Tiefziehverfahren notwendig ist.

Vorteilhafterweise werden die mindestens zwei Bleche, ggf. auch weitere Verstärkungsbleche, direkt vom Blechcoil abgerollt. Alternativ dazu können, wenn eine Verstärkung eines Grundbleches in einzelnen Längenabschnitten erwünscht ist, Blechabschnitte als Verstärkungsbleche auf das von einem Blechcoil abgerollte Grundblech periodisch aufgesetzt werden. Ein derartiges Verfah­ ren ist insbesondere bei Verwendung eines Klebers vorteilhaft, da hierdurch eine gute und sichere Positionierung des Verstär­ kungsbleches auf dem Grundblech ermöglicht wird.

Das Verstärkungsblech kann insbesondere eine geringere Breite als das Grundblech aufweisen und somit lediglich einzelne Berei­ che des Formbauteils verstärken. In diesem Fall ist es vorteil­ haft, das Verstärkungsblech oberhalb des Grundbleches zuzu­ führen, da hierbei nach der Rollprofilierung das breitere Grund­ blech abgeführt werden kann und hierbei das Verstärkungsblech trägt. Das Verstärkungsblech kann insbesondere im Inneren eines halboffenen Bereiches des Formbauteils, der z. B. eine Trapezform, V-Form oder U-Form aufweist, angeordnet werden, um diesen im allgemeinen weicheren Bereich zu verstärken.

Indem Bleche seitlich zueinander versetzt und teilweise sich überlappend den Rollen zugeführt werden, kann aus Ausgangs­ blechen einer kleineren Breite ein Formbauteil mit einer relativ großen Breite hergestellt werden.

Durch das Einprägen von Sicken oder Kanten in die beiden Bleche während der Rollprofilierung wird eine gute Positionierung der verformten Bleche aufeinander gewährleistet, so dass ein Verrut­ schen der Bleche aufeinander vor dem Verbinden verhindert wird.

Zum Verhindern von Korrosion in den Spalten zwischen den Blechen kann auf einem oder beiden Blechen eine Beschichtung mit einem Korrosionsschutzmittel vorgesehen sein.

Die Bleche können nach der Entnahme aus den Rollen abgeschnitten und nachfolgend verbunden werden. Weiterhin ist es möglich, nach der Entnahme aus den Rollen die Bleche zunächst miteinander zu verbinden und nachfolgend das Formbauteil auszuschneiden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeich­ nungen an einigen Ausführungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Einen Teil einer Vorrichtung zum Durchführen des er­ findungsgemäßen Verfahrens gemäß einer ersten Ausfüh­ rungsform;

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Formbauteils gemäß einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 3 eine Schnittansicht gemäß einer weiteren Ausführungs­ form der Erfindung;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Formbauteils gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 5 eine Schnittansicht eines Formbauteils gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Eine Oberrolle 1 und eine Unterrolle 2, die sich gemäß den Pfeilen P1 und P2 gegenläufig drehen, dienen in an sich bekann­ ter Weise zur Rollprofilierung von zugeführtem Bandmaterial. Ein Grundblech 3 und ein Verstärkungsblech 4 werden zwischen Um­ fangsflächen 5 und 6 der Rollen geführt, von diesen ergriffen und senkrecht zu der Bandlaufrichtung verformt, insbesondere eingedrückt. Nachfolgend wird ein Formbauteil 7 ausgegeben, das ein verformtes Grundblechstück 8 und ein verformtes Verstär­ kungsblechstück 9 aufweist.

Das Grundblech 3 und/oder das Verstärkungsblech 4 können von Blechcoils als Bandmaterial zugeführt werden, so dass das Form­ bauteil 7 durch Abschneiden des erzeugten Bandmaterials gewonnen werden kann. Weiterhin ist es möglich, vorgefertige Blechabschnitte für das Grundblech und/oder das Verstärkungs­ blech zu verwenden. Hierbei kann z. B. das Grundblech 3 von einem Blechcoil als Bandmaterial zugeführt werden und jeweils Blechabschnitte vorbestimmter Länge als Verstärkungsbleche 4 verwendet werden, die periodisch gemäß Fig. 1 direkt zwischen die Rollen zugeführt werden oder auf dem Grundblech 3 in vorbe­ stimmten Abständen positioniert werden, so dass sie anschließend zwischen den Rollen 1, 2 gemeinsam mit dem Grundblech 3 verformt werden.

Das Verstärkungsblech 4 kann insbesondere eine geringere Breite als das Grundblech 3 aufweisen. Das erzeugte Formbauteil kann insbesondere eine halboffene bzw. konkave Form oder mehrere halboffene Bereiche aufweisen. In diesem Fall liegt das Ver­ stärkungsblech vorteilhafterweise im Inneren des halboffenen Bereiches.

Gemäß Fig. 1 wird ein Formbauteil 7 mit einer Trapezform herge­ stellt, in dessen Inneren das verformte Verstärkungsblechstück 9 angeordnet ist. Gemäß Fig. 2 kann bei einem derartigen Formbau­ teil auch ein Rand mit mehreren Vertiefungen, Sicken oder Kanten ausgebildet werden, um eine gewünschte Form zu erreichen oder die Steifigkeit des Formbauteils zu erhöhen. Das verformte Ver­ stärkungsblechstück 9 liegt gemäß Fig. 2 derartig in dem trapezartigen bzw. halboffenen Bereich 10 des Formbauteils 7, dass in den Seiten 11, 12, 13 des trapezförmigen Bereiches des Grundblechstückes 8 Flächenabschnitte 14, 15, 16 des verformten Verstärkungsblechstückes 9 anliegen.

Die seitlichen Flächenabschnitte 14 und 15 können gemäß Fig. 2 vollständig innerhalb des trapezförmigen Bereiches des Grund­ blechstückes 8 liegen. Alternativ dazu kann gemäß Fig. 3 das verformte Verstärkungsblechstückes 9 in Randabschnitten 17, 18 aus dem halboffenen bzw. trapezförmigen Bereich 10 des Formbau­ teils herausragen.

Vorteilhafterweise liegt das verformte Verstärkungsblechstück 9 vollständig an dem Grundblechstück 8 an. Es kann mit dem Grundblechstück 8 über die gesamte Fläche oder in einigen Teilbe­ reichen verbunden sein.

Werden die Blechbänder 3, 4 seitlich zu der Längsrichtung L ver­ setzt den Rollen 1, 2 zugeführt, so kann ein Formbauteil gemäß Fig. 5 erzeugt werden, bei dem sich Blechstücke 28, 29 in seit­ lichen Randbereichen bzw. Seitenbereichen 28, 29 überlappen. Die­ se Überlappung kann insbesondere, wie in Fig. 5 gezeigt, in einem halboffenen bzw. konkaven Bereich 110 ausgebildet werden, so dass dieser halboffene Bereich doppelwandig und somit ver­ stärkt ausgebildet ist. Somit können auch Formbauteile mit einer größeren Breite als die zugeführten Blechbänder 3, 4 erzeugt wer­ den. Erfindungsgemäß können hierbei auch mehrere Bänder neben­ einander mit teilweise Überlappung verformt werden, so dass prinzipiell auch beliebig breite Formbauteile hergestellt werden können.

Die Verbindung des verformten Grundblechstückes 8 und des ver­ formten Verstärkungsblechstückes 9 kann durch ein Schweißverfah­ ren nach der Rollprofilierung hergestellt werden. Hierbei kann eine Verschweißung großflächig, z. B. durch ein magnetic-arc-Ver­ fahren, oder durch einzelne Schweißpunkte, z. B. durch ein Elektrodenschweißverfahren, erreicht werden.

Alternativ oder zusätzlich zu einem Verschweißvorgang können die Bleche auch miteinander verklebt werden. Hierbei wird vorteil­ hafterweise ein Kleber auf einer Verbindungsfläche 20 des Grund­ bleches 3 und/oder einer Verbindungsfläche 21 des Verstärkungs­ bleches 4 angebracht. Falls das Verstärkungsblech 4 wie, in Fig. 1 gezeigt, eine geringere Breite als das Grundblech 3 aufweist, kann der Kleber insbesondere auf der Verbindungsfläche 21 vorgesehen werden.

Durch die Rollprofilierung werden die Bleche mit hohem Druck gegeneinander verpresst, so dass eine gute Klebeverbindung be­ wirkt wird. Der Kleber kann nach der Rollprofilierung aushärten. Weiterhin ist es möglich, einen druckaushärtenden Kleber zu ver­ wenden, so dass eine Aushärtung zumindest im wesentlichen wäh­ rend der Rollprofilierung stattfindet.

Bei Verwendung von Blechmaterial großer Länge, z. B. aus Blech­ coils, können die miteinander verklebten, verformten Blechstücke 8 und 9; 28, 29 nachfolgend in einer Schneidvorrichtung wie oben beschrieben direkt in der gewünschten Länge voneinander getrennt werden, wobei vor oder während des Schneidvorgangs ein zusätzli­ cher Beschnitt des Formbauteils und gegebenenfalls ein zusätzli­ ches Vernieten durchgeführt werden kann. Das Grundblech 3 und/- oder das Verstärkungsblech 4 können mit einer Beschichtung, z. B. einer organischen Beschichtung, versehen sein. Diese organischen Beschichtung kann insbesondere als Korrosionsschutzmittel die­ nen, um eine Korrosion des Formbauteils zwischen den beiden Blechteilen zu verhindern. Der Kleber ist in diesem Fall ent­ sprechend auf der beschichteten Fläche angebracht.

Fig. 4 zeigt ein aufwendiger geformtes Formbauteil, das eben­ falls einen trapezförmigen Bereich 22 aufweist. Hierbei können die einzelnen Ränder, Sicken und Kanten während der Rollpro­ filierung eingeprägt werden.

Claims (30)

1. Verfahren zum Herstellen eines Formbauteils ungleichmäßiger Dicke, bei dem
mindestens zwei Bleche (3, 4) sich zumindest teilweise über­ lappend zwischen mindestens eine rotierende erste Rolle (1) und mindestens eine entgegengesetzt zur ersten Rollen ro­ tierende zweite Rolle (2) geführt werden,
die Bleche (3, 4) gemeinsam zwischen den Rollen (1, 2) durch Rollprofilierung verformt werden, und
die Bleche (3, 4) miteinander verbunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche (3, 4) nach der Rollprofilierung miteinander verbun­ den werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche (3, 4) miteinander verschweißt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche (3, 4) miteinander während der Rollprofilierung ver­ bunden werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Bleche miteinander durch einen Kleber verbunden werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche miteinander durch einen druckaushärtenden Kleber verbunden werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kleber auf einer Verbindungsfläche (20,21) eines Bleches (3, 4) oder mehrerer Bleche aufgetragen ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, das die Bleche mechanisch gefügt, z. B. geclincht werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die verformten Bleche (8, 9; 28, 29) in vorge­ gebenen Blechlängen abgeschnitten werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Blech (3) oder mehrere Bleche (3, 4) von einem Blechcoil zugeführt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Blech (3) von dem Blechcoil als Blechband zugeführt wird und mindestens ein weiteres Blech periodisch als Blechabschnitte auf das Blechband gesetzt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Bleche (3, 4) eine unterschiedliche Breite aufweisen.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Bleche (3, 4) eine unterschiedliche Dicke aufweisen.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verstärkungsblech (4) mit einer geringeren Breite und/oder geringeren Dicke den Rollen oberhalb eines Grund­ bleches (3) zugeführt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, dass mindestens zwei Bleche (3, 4) sich in seitlichen Randbereichen (26, 27) zumindest teilweise über­ lappen.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch ge­ kennzeichnet, dass ein oder mehrere Bleche (3, 4) zumindest auf einer Verbindungsseite (20,21) mit einer Beschichtung, vorzugsweise einer organischen Beschichtung, wie z. B. einem Korrosionsschutzmittel, versehen sind.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch ge­ kennzeichnet, dass beim Rollprofilieren Sicken in die Bleche gedrückt werden, vorteilhafterweise periodisch ge­ drückt werden.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das verformte Verstärkungsblech (9) zu­ mindest teilweise in Inneren eines halboffenen Bereiches (10) des verformten Grundbleches (8) angeordnet ist.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch ge­ kennzeichnet, dass ein oder mehrere Löcher (22, 23, 24, 25) in das Formteil (7) geschnitten werden.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch ge­ kennzeichnet, dass ein oder mehrere Bleche ein Lochblech oder Gitterblech ist/sind.

21. Formbauteil (7) ungleichmäßiger Dicke, insbesondere her­ stellbar mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, mit
mindestens zwei Blechstücken (8, 9; 28, 29), die in Verbin­ dungsflächen (20,21) auf ihrer Oberseite oder Unterseite miteinander verbunden sind,
wobei die Blechstücke (8, 9; 28, 29) gemeinsam rollprofiliert sind.

22. Formbauteil nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechstücke (8, 9; 28, 29) eine unterschiedliche Dicke aufweisen.

23. Formbauteil nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeich­ net, dass die Blechstücke (8, 9; 28, 29) eine unterschiedliche Breite aufweisen.

24. Formbauteil nach einem Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechstück mit der geringeren Breite ein Verstär­ kungsblechstück (9) ist, das vollständig auf dem Grund­ blechstück (8) mit größerer Breite aufliegt.

25. Formbauteil nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Blechstücke (28, 29) sich in seitlichen Randbereichen (26, 27) überlappen.

26. Formbauteil nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das es einen halboffenen, mehrlagigen Bereich (10) aufweist.

27. Formbauteil nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechstücke (8, 9; 28, 29) miteinan­ der verklebt und/oder verschweißt und/oder mechanisch ge­ fügt sind.

28. Formbauteil nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechstücke an ihren Verbindungs­ seiten (20, 21) mit einer Beschichtung, vorzugsweise einer organischen Beschichtung, insbesondere einem Korrosions­ schutzmittel, versehen sind.

29. Formbauteil nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Löcher (22, 23, 24, 25) in zumindest einem der Bleche oder mehreren Blechen (8, 9; 28, 29) vorgesehen sind.

30. Formbauteil nach einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Bleche oder mehrere der Bleche (8, 9; 28, 29) ein Lochblech oder ein Gitterblech ist/sind.